火電廠廢氣中汞監測技術發展現狀與趨勢分析
摘要:本文總結了國內外汞監測技術發展現狀,著重介紹了美國的安大略法(OHM)、30A法和30B法,并分析了我國汞監測技術現狀和存在問題,在此基礎上提出我國火電廠汞監測技術發展方向:一是開發適用于我國具體情況的基于安大略法的便攜式監測設備,并出臺相關標準、規范;二是發展我國汞連續在線監測,為環境管理提供技術手段和科學依據。
關鍵詞:火電廠,廢氣,汞,監測
汞是空氣中最主要的有毒金屬污染物。其揮發性、持久性和生物富集性會對生物神經系統產生嚴重危害,因而成為人們研究的熱點。據 UNEP 的報告,2005 年全球人為源大氣汞排放量為1930 噸,其中中國占42. 85%,為排放量最大的國家,同時中國是全球范圍內汞污染最為嚴重的地區之一。針對我國日益嚴峻的環境形勢,以及履約的要求,對汞污染控制已經提上議事日程。在 2010 年 6 月聯合國環境規劃署全球汞控制公約政府間談判委員會第 1 屆會議( INC1) 后,環境保護部會同八部委制定《重金屬污染綜合整治實施方案》,并開始部署在五大電力集團開展燃煤電廠大氣汞污染控制試點工作。2011年 1 月,環境保護部公布《火電廠大氣污染物排放標準 ( 二次征求意見稿) 》,這次修訂不僅對煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放限值的要求都更加嚴格,并設置了汞的排放限值,確定我國火電廠汞的排放限值為 0. 03mg/m3。然而,我國尚未開展火電廠廢氣中汞污染監測,汞排放基本信息相當匱乏,因此歸納總結國內外汞監測技術發展現狀,分析我國汞監測技術發展趨勢,有利于探索適用于我國國情的汞污染監測技術,是實現汞污染定量化監測、評價排放狀況的基本條件,對我國合理制定汞污染控制政策至關重要。
1 汞的形態及特點
通常在煤粉爐中,爐膛溫度范圍大約是 1200 ~ 1500℃,幾乎所有煤中的汞( 包括無機汞和有機汞) 轉變成 Hg0并以氣態形式停留于煙氣中[1]。在煙氣流向煙囪出口的過程中,煙氣溫度逐步降低,Hg0會與其它煙氣成分及飛灰顆粒發生一系列化學物理反應,排放廢氣中汞主要以氣態元素汞( Hg0) 、氣態氧化汞( Hg2 +) 和顆粒態汞( Hgp) 形式存在。廢氣中汞形態分布主要與燃煤中氯元素含量和溫度的影響有關,氣相汞在小于400℃ 以 HgC12為主,大于 600℃ 以 Hg0為主,400 ~ 600℃ 之間二者共存[2,3]。但是受煤種等因素影響,氣相汞的形態分布變化較大,氣態汞中 Hg0與 Hg2 +的比例從 9: 1 到 1: 9 不等,大約在 7: 3 左右[4]。不同形態的汞具有不同的物理、化學特性和生物特性。顆粒態汞( Hgp) 絕大部分可被除塵、濕法脫硫等煙氣凈化裝置捕集去除。Hg2 +可溶于水,也易于被顆粒物所吸附,易于捕集和控制,被釋放到大氣中主要是造成局地污染; Hg2 +加熱至800℃ 左右可還原為 Hg0。氣態元素汞( Hg0) 不溶于水且極易揮發,難于控制,傳輸距離遠,對環境影響大,但 Hg0可被催化氧化為 Hg2 +。若排入大氣,Hg2 +和 Hgp 在大氣中停留時間只有幾天,Hg0則可停留 1 年以上
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