三河電廠大氣汞排放與協(xié)同控制現(xiàn)狀

劉更生 胡佳佳

摘 要：隨著人們生活水平的提高，對(duì)環(huán)境質(zhì)量也越來越重視。燃煤電廠的大氣汞排放污染問題一直備受關(guān)注，探討如何有效控制燃煤電廠大氣汞排放，顯得尤為重要，該文以三河電廠為例，分析了大氣汞排放與協(xié)同控制現(xiàn)狀，為提升現(xiàn)有大氣污染控制設(shè)施除汞效率有一定的理論意義和實(shí)踐價(jià)值

關(guān)鍵詞：電廠 汞 排放 控制

中圖分類號(hào)：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）02（b）-0073-03

三河發(fā)電廠地處經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的京津冀地區(qū)，比鄰首都北京，廠址位于河北省三河市燕郊鎮(zhèn)，與北京通州隔潮白河相望。三河發(fā)電廠建廠以來對(duì)環(huán)境保護(hù)高度重視，采用煙氣脫硫、脫氮并采用煙塔合一技術(shù)，利用經(jīng)過處理的城市污水處理廠的中水作為供水水源，按照綠色環(huán)保電站進(jìn)行建設(shè)，是我國20世紀(jì)90年代末以來建設(shè)的技術(shù)先進(jìn)、環(huán)保節(jié)能型燃煤電廠。

面對(duì)國際日益嚴(yán)重的汞污染問題和該廠特殊的地理位置，三河發(fā)電廠率先開展了大氣汞污染特征的測(cè)試，筆者選擇該廠二號(hào)和三號(hào)機(jī)組，分別對(duì)除塵器前后、脫硫前后煙氣中氣態(tài)汞的濃度進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)，采集煤、灰、渣、脫硫石膏等樣品，分析其中的汞含量，綜合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得出該廠汞排放特征和排放水平以及除塵、脫硫等現(xiàn)有大氣污染控制措施的協(xié)同脫汞效率，這將對(duì)確切了解、掌握我國燃煤電廠大氣汞排放規(guī)律進(jìn)而指導(dǎo)制定有關(guān)汞污染控制標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，有效控制大氣汞排放，無疑具有重要的理論意義和實(shí)際意義。

1 煙氣汞排放特征測(cè)試

1.1 采樣和分析方法

該項(xiàng)目基于國內(nèi)外最新研究成果，建立了燃煤電廠大氣汞排放特征測(cè)試及質(zhì)量保證和質(zhì)量控制方法，得到了燃煤電廠煙氣汞排放特征和排放規(guī)律，主要采樣方法采用活性炭吸附法和安大略法（OH法）。

美國EPA Method 30B是在采樣管里裝入能吸附氣態(tài)汞的固體吸附劑（比如碘化活性炭等）組成吸附管，同時(shí)將兩根吸附管安裝在采樣槍的前端，直接放入煙道里面采集煙氣樣品，然后分析活性炭中的汞含量。該方法采樣方便、快捷、操作簡(jiǎn)單，僅能采集氣態(tài)總汞，目前燃煤電廠排放標(biāo)準(zhǔn)也僅僅規(guī)定了氣態(tài)總汞的排放限值，所以此方法目前是各級(jí)環(huán)保部門開展汞排放監(jiān)測(cè)的首選，該項(xiàng)目運(yùn)用該方法開展煙氣汞手動(dòng)采樣[1]。

OH法是美國試驗(yàn)材料學(xué)會(huì)（ASTM）根據(jù)美國EPA Method 5標(biāo)準(zhǔn)改進(jìn)的專門用于采集和分析煙氣中不同形態(tài)汞含量的標(biāo)準(zhǔn)方法，方法編號(hào)為D6784-02。此法適用于分別測(cè)定燃煤電廠源排放的氣態(tài)二價(jià)汞、氣態(tài)元素汞、顆粒態(tài)汞的含量和總汞的含量。采樣過程中煙氣流經(jīng)一系列的吸收溶液，不同形態(tài)的汞被分別采集吸收，采集到的樣品經(jīng)過回收、消解，然后利用冷蒸氣原子吸收分光光度法（CVAAS）或冷蒸氣原子熒光分光光度法（CVAFS）進(jìn)行分析測(cè)定[2]。

1.2 汞排放測(cè)試方案

該廠從2009年開始采用手動(dòng)采樣和在線監(jiān)測(cè)的方法對(duì)大氣汞排放特征進(jìn)行研究。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括煙氣基本參數(shù)、煙道氣中總汞和分形態(tài)汞排放濃度，并同期開展煤、灰、渣、石灰石、脫硫石膏、脫硫工藝水和脫硫廢水等固液樣品中的汞含量分析。主要測(cè)試項(xiàng)目和分析測(cè)試方法見表1。

該項(xiàng)目以三河電廠的2#、3#機(jī)組作為研究測(cè)試對(duì)象。采用現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)采樣方法，選擇2#和3#機(jī)組，分別對(duì)除塵器前后、脫硫前后煙氣中氣態(tài)汞的濃度進(jìn)行測(cè)試。采用美國EPA 30B方法分別在3#機(jī)組除塵器前后、脫硫前后進(jìn)行煙氣汞采樣，以及煙氣基本參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)；采用同樣的方法對(duì)2#機(jī)組進(jìn)行了采樣和測(cè)試。同步采集煤、灰、渣、脫硫石膏、脫硫工藝水和脫硫廢水等固液樣品，并連同煙氣汞吸附管樣帶回實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用汞含量分析儀（DMA-80）進(jìn)行分析。根據(jù)吸附管中汞含量和同步測(cè)量的煙氣流量、采樣體積、溫度、壓力等數(shù)據(jù)，計(jì)算煙道氣中氣態(tài)汞的濃度?；谝陨蠘悠贩治鼋Y(jié)果，綜合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得出該廠汞排放特征和排放水平以及除塵、脫硫等現(xiàn)有大氣污染控制措施的協(xié)同脫汞效率。

測(cè)試分析過程中制定并嚴(yán)格執(zhí)行了質(zhì)量保證和質(zhì)量控制方法。采樣測(cè)試前對(duì)采樣儀器和分析儀器進(jìn)行了校準(zhǔn)，對(duì)采樣濾筒、采樣膜等進(jìn)行了檢查和前期處理；嚴(yán)格執(zhí)行采樣規(guī)范和儀器操作規(guī)范，合理使用各種采樣儀器和分析測(cè)試儀器；監(jiān)測(cè)期間有專人負(fù)責(zé)監(jiān)督生產(chǎn)工況，以確保生產(chǎn)設(shè)備、污染治理設(shè)施處于正常運(yùn)行工況。

1.3 測(cè)試結(jié)果分析

表2顯示了2臺(tái)燃煤機(jī)組煙氣汞排放濃度，可以看出，燃煤中汞含量越高，則煙氣汞含量越高，表明燃煤中的汞含量是影響煙氣汞排放濃度的關(guān)鍵因素之一。大氣污染控制措施也是影響煙氣汞含量的關(guān)鍵因素，此次測(cè)試的2臺(tái)機(jī)組煙氣控制措施都有靜電除塵器和濕法脫硫系統(tǒng)，3#機(jī)組還安裝了SCR，測(cè)試結(jié)果表明煙氣汞含量與大氣污染控制裝置的協(xié)同脫汞效率有一定相關(guān)關(guān)系?？梢?，三河電廠目前大氣汞排放遠(yuǎn)低于我國現(xiàn)行燃煤電廠汞排放標(biāo)準(zhǔn)。

2 煙氣汞協(xié)同控制現(xiàn)狀

目前，從發(fā)達(dá)國家對(duì)煙氣中污染物排放控制的總體來看：要求越來越高，控制內(nèi)容越來越細(xì)。為適應(yīng)這些嚴(yán)格的法規(guī)，相繼開發(fā)出一系列燃煤汞排放控制新技術(shù)和新方法。歸結(jié)現(xiàn)有大氣汞排放控制技術(shù)主要包括有三大類：直接利用現(xiàn)有大氣污染控制技術(shù)和裝置協(xié)同脫汞、改進(jìn)現(xiàn)有大氣污染控制技術(shù)以提高汞脫除效率以及利用新型的大氣汞污染控制技術(shù)專門進(jìn)行脫汞。

其中直接利用現(xiàn)有大氣污染控制技術(shù)和裝置協(xié)同脫汞主要包括：（1）燃燒前控制有煤炭洗選，能有效從源頭控制燃煤汞的輸入，它是一種物理清洗技術(shù)，是建立在煤粉中有機(jī)物質(zhì)與無機(jī)物質(zhì)的密度不同及它們的有機(jī)親和性不同的基礎(chǔ)上的方法；（2）燃燒中控制采取低氮燃燒或者采用循環(huán)流化床鍋爐（CFB），CFB增加了顆粒的停留時(shí)間，充分利用小顆粒對(duì)Hg的吸附能力，同時(shí)增強(qiáng)了小顆粒的凝聚作用，有助于減少小顆粒的排放，也能有效降低煙氣中的汞排放濃度；（3）燃燒后控制主要包括：①除塵設(shè)備（FF、ESP）和濕法脫硫裝置（WFGD和SDA等）除汞，煙氣中部分零價(jià)汞和二價(jià)汞在經(jīng)過除塵器（FF或ESP）時(shí)被除去，同樣除塵器（FF、ESP）也能有效地脫除煙氣中的顆粒汞，由于煙氣中的Hg2+化合物大部分為HgCl2，是可溶于水的，脫硫系統(tǒng)可通過溶解煙氣中的二價(jià)汞將其捕捉；②脫硝裝置（如SCR）可以將氣態(tài)元素汞氧化為二價(jià)汞，從而大大提高濕法脫硫裝置（WFGD）的除汞效率[3-8]。

主要大氣污染控制設(shè)施汞脫除效率，表3顯示了該次測(cè)試的燃煤電廠煙氣控制設(shè)備的協(xié)同脫汞效率，3#機(jī)組靜電除塵器的汞脫除率為25%，選擇性催化還原+靜電除塵器+濕法脫硫的汞脫除率為82.2%，2#機(jī)組靜電除塵器+濕法脫硫的協(xié)同脫汞效率平均為72.8%。

3 結(jié)論和建議

3.1 結(jié)論

基于三河發(fā)電廠測(cè)試結(jié)果可知：3#機(jī)組測(cè)試期間燃煤中汞含量為0.048 mg/kg；2#機(jī)組第一次測(cè)試燃煤汞含量為0.103 mg/kg，第二次測(cè)試燃煤汞含量為0.062 4 mg/kg，燃煤汞含量遠(yuǎn)低于我國煤樣平均汞含量0.22 mg/kg[9]。并且3#機(jī)組經(jīng)選擇性催化還原、靜電除塵器和濕法脫硫大氣污染控制設(shè)施后煙氣中汞排放濃度為2.45 μg/m3，2#機(jī)組經(jīng)靜電除塵器和濕法脫硫大氣污染控制設(shè)施后煙氣中汞平均排放濃度為3.33 μg/m3。三河發(fā)電廠煙氣汞排放濃度較低，屬于低汞排放水平。

基于實(shí)測(cè)結(jié)果，初步得出了該廠大氣污染控制設(shè)備的協(xié)同脫汞效率，3#機(jī)組靜電除塵器的汞脫除率為25%，選擇性催化還原、靜電除塵器和濕法脫硫的汞脫除率為82.2%，2#機(jī)組靜電除塵器和濕法脫硫的協(xié)同脫汞效率平均為72.8%。脫汞效率還與煤質(zhì)、工況等因素有關(guān)。

3.2 建議

為了更好更有效地控制燃煤電廠汞的排放，為環(huán)保做出貢獻(xiàn)，提出以下建議。

在現(xiàn)有大氣污染控制設(shè)施基礎(chǔ)上，向煤中添加一些氧化劑，能在煤燃燒過程中促進(jìn)煙氣中元素汞轉(zhuǎn)化為二價(jià)汞，提高汞控制效率。同時(shí)可以考慮采用在除塵前的煙道中噴射吸附劑的方法，為提升現(xiàn)有大氣污染控制設(shè)施除汞效率進(jìn)行嘗試。

參考文獻(xiàn)

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[2]ASTM D6784-02：Standard test method for elemental，oxidized，particle-bound，and total mercury in flue gas generated from coal-fired stationary sources（Ontario-Hydro Method）， ASTM International，Pennsylvania，USA，2002.

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