燃煤電廠煤中汞含量對煙氣中汞排放水平的影響

俞美香，楊麗，寇曉芳

(江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 南京 210019)

汞作為重點控制的重金屬之一，其主要排放來源于化石燃料的燃燒，尤其是燃煤電廠煤炭的燃燒已成為向大氣中排放汞的最大源頭［1］。目前，中國燃煤電廠的汞排放量占到大氣汞排放總量的33.6%，位居各行業(yè)之首，是繼粉塵、SO2、NOx之后的第四大污染物［2－3］。為解析燃煤電廠入爐煤中ω(汞)及煙氣中ρ(汞)的關(guān)系，選取江蘇省境內(nèi)南京、揚州、無錫、泰州、徐州等地9家具有代表性的燃煤電廠進行研究。

1 研究方法

對9家電廠的入爐煤進行取樣，送至實驗室進行ω(汞)分析。取樣依據(jù)為《工業(yè)固體廢物采樣制樣技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 20－1998)，分析采用冷原子熒光分光光度法測定。為獲得煙氣中ρ(汞)，將采樣點設(shè)在各電廠脫硫出口，測量數(shù)據(jù)代表受脫硝、除塵、脫硫裝置處理后排入大氣的ρ(汞)。

煙氣中汞的監(jiān)測采用美國EPA30B方法，將煙氣抽取到活性碳吸附管中，所采集的樣品通過熱解析處理后，用冷原子熒光分光光度法測定。測定范圍 0.1～50 μg/m3。

2 結(jié)果分析

9家燃煤電廠入爐煤中ω(汞)及煙氣ρ(汞)測試結(jié)果見表1。

2.1 燃煤電廠煤中ω(汞)測試結(jié)果分析

江蘇省燃煤電廠的燃煤來源主要有內(nèi)蒙、山西、安徽、山東、江蘇等省及印尼等部分國外進口煤炭。

表1 燃煤電廠煤中ω(汞)及煙氣ρ(汞)測試結(jié)果

由表1可見，D公司所使用的印尼進口煤，ω(汞)最低，為54.5 ng/g。G公司所使用的安徽煤中ω(汞)為63.5 ng/g，為國產(chǎn)煤中最低。B公司和I公司主要的燃煤來源同為江蘇本地，但煤中ω(汞)差異較大，分別為104 ng/g和297 ng/g。說明即使同一地區(qū)，煤中ω(汞)也會存在較大的差異。分析結(jié)果表明，A公司和C公司所用的山西煤中ω(汞)比較穩(wěn)定，分別為128 ng/g和130 ng/g。

根據(jù)文獻［4－6］，世界范圍內(nèi)所有煤中ω(汞)為 12～330 ng/g，平均為 130 ng/g，我國所有煤中ω(汞)為220 ng/g。監(jiān)測結(jié)果表明，江蘇省9家燃煤電廠入爐煤中ω(汞)為54.5～297 ng/g，平均為139 ng/g，見圖1。

圖1 電廠燃煤中ω(汞)測試結(jié)果對比

由圖1可見，江蘇省9家電廠中F公司、I公司入爐煤中ω(汞)為272 ng/g和297 ng/g，高于我國平均值(220 ng/g)，其余7家電廠入爐煤中ω(汞)均遠(yuǎn)低于我國平均值。上述2家電廠高于世界平均值(130 ng/g)，C公司與世界平均值持平，其余6家電廠均低于世界平均值。

2.2 燃煤電廠煙氣中ρ(汞)測試結(jié)果分析

由表1可見，各電廠煙氣中ρ(汞)為0.18～14.7 μg/m3，小于《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223－2011)中規(guī)定的汞及其化合物的排放限值 (30 μg/m3)。

與國內(nèi)其他省份比較，江蘇省9家燃煤電廠煙氣中ρ(汞)為0.18～14.7 μg/m3，重慶部分燃煤電廠煙氣中 ρ(汞)為6.65～10.4 μg/m3，河北部分燃煤電廠煙氣中ρ(汞)為3.71～7.32 μg/m3，天津部分燃煤電廠煙氣中 ρ(汞)為 2.05～9.92 μg/m3［3］?？梢姡貞c、河北、天津 3 個省市燃煤電廠煙氣中 ρ(汞)為2.05～10.4 μg/m3，均涵蓋在江蘇燃煤電廠煙氣中ρ(汞)范圍內(nèi)(0.18～14.7 μg/m3)，其最小值和最大值均在江蘇［3］。

監(jiān)測結(jié)果表明，江蘇、重慶、河北、天津4個省市的燃煤電廠煙氣中 ρ(汞)＜15 μg/m3，遠(yuǎn)低于《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223－2011)汞及其化合物標(biāo)準(zhǔn)限值(30 μg/m3)。

2.3 入爐煤中ω(汞)對排放煙氣中ρ(汞)的影響分析

燃煤電廠入爐煤中ω(汞)與最終排放的煙氣中ρ(汞)存在一定的正相關(guān)，入爐煤中的ω(汞)越高，往往煙氣中ρ(汞)也隨之增高，見圖2。

圖2 9家燃煤電廠入爐煤中ω(汞)和排放煙氣中ρ(汞)關(guān)系

其中B公司和I公司采用循環(huán)流化床鍋爐進行爐內(nèi)脫硫，這2家電廠煙氣中ρ(汞)都很低，其入爐煤中ω(汞)和排放煙氣中ρ(汞)不成正相關(guān)，可見循環(huán)流化床及其爐內(nèi)脫硫?qū)γ摮裏煔庵械墓瘏f(xié)同作用較大。

對其余7家燃煤電廠入爐煤中ω(汞)與煙氣中ρ(汞)進行相關(guān)性檢驗，入爐煤中ω(汞)與煙氣中ρ(汞)具有一定的正相關(guān)，但兩者之間的相關(guān)性不強。說明煤粉爐型的電廠，其除塵、脫硫、脫硝等環(huán)保設(shè)施對煙氣中汞有一定的去除效果，但與循環(huán)流化床爐型相比，去除效率較低。見圖3，圖中菱形點對應(yīng)7家燃煤電廠入爐煤中ω(汞)和煙氣中汞ρ(汞)的散點。

圖3 7家燃煤電廠入爐煤中ω(汞)和排放煙氣中ρ(汞)的散點圖

3 結(jié)論與建議

(1)江蘇省9家燃煤電廠入爐煤中ω(汞)為54.5～297 ng/g，平均值為139 ng/g，低于我國平均水平(220 ng/g);

(2)江蘇省9家燃煤電廠煙氣中 ρ(汞)為0.18～14.7 ug/m3，重慶、河北、天津 3 個省市燃煤電廠煙氣中ρ(汞)為2.05～10.4 μg/m3，均涵蓋在江蘇燃煤電廠煙氣中 ρ(汞)范圍內(nèi)(0.18～14.7 μg/m3)，最小值和最大值均在江蘇;

(3)江蘇、重慶、河北、天津4個省市的燃煤電廠煙氣中 ρ(汞)＜15 μg/m3，遠(yuǎn)低于《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223－2011)汞及其化合物標(biāo)準(zhǔn)限值 0.03 mg/m3(30 μg/m3);

(4)循環(huán)流化床鍋爐電廠煙氣中ρ(汞)都很低，其入爐煤中ω(汞)和排放煙氣中ρ(汞)不成正相關(guān)，可見循環(huán)流化床及其爐內(nèi)脫硫?qū)γ摮裏煔庵械墓瘏f(xié)同作用較大。煤粉爐型的電廠，其入爐煤中ω(汞)與煙氣中ρ(汞)具有一定的正相關(guān)，但兩者之間的相關(guān)性不強。

(5)對于規(guī)模相對較小的燃煤電廠，其除塵、脫硫效率相對較低，對脫除煙氣中汞的協(xié)同作用較小，建議盡量使用ω(汞)比較低的原煤，降低煙氣中汞的排放水平。

［1］時志強，蔡同鋒，周晶晶.江蘇省30萬千瓦以上燃煤電廠汞排放水平研究［J］.The Earth，2013(11):151，153.

［2］管一明，王宏亮，許月陽，等.燃煤電廠煙氣中汞的采樣方法與分析［J］.環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2010，2(4):16 －19.

［3］俞美香，蔡同鋒，宗葉平，等.基于實測的燃煤電廠煙氣中汞排放水平淺析［J］.環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2013，5(5):47 －49.

［4］王楊.燃煤電廠汞排放監(jiān)測和控制研究現(xiàn)狀［J］.電力科技與環(huán)保，2012，28(3):17 －19.

［5］郭欣，鄭楚光，賈小紅，等.300MW煤粉鍋爐煙氣中汞形態(tài)分析的實驗研究［J］.中國電機工程學(xué)報，2004，24(6):185－188.

［6］王起超，沈文國，麻壯偉.中國燃煤汞排放量估算［J］.中國環(huán)境科學(xué)，1999，19(4):318 －321.