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燃煤汞污染监测及控制技术

2017/10/24 11:27:21  来源:科技导报  作者:潘伟平等  我要投稿

摘要:燃煤汞排放是全球汞污染的重要人为排放源,中国能源结构以煤为主的格局在今后相当长的时期内难以改变,因此对燃煤过程开展汞污染监测及控制迫在眉睫。本文分析了中国燃煤汞污染排放特征、现状及标准,论述了燃煤烟气中汞的监测技术和汞污染控制技术,探讨了今后燃煤烟气中汞监测及控制技术的发展。认为,在监测技术方面,需要开发长期稳定运行的高精度、高可靠性且价格低廉的仪器,方便中国更多排放源的监测;另外由于中国燃煤高灰、高湿度的特点,需要针对中国燃煤条件开发抗干扰性能强的测试仪器。控制技术方面,应加强协同控制技术的研发,掌握各个环节中化学条件的变化;加强吸附剂喷射技术的研发,开发高效低成本的吸附剂。

关键词:燃煤烟气;汞;汞污染监测技术;汞污染控制技术

人类在公元前 6世纪对汞就有所接触,炼丹术、甲骨文涂朱砂、汞齐镀金法都是针对汞的探索。当今,随着世界各地汞污染态势的扩大,需深入研究汞污染问题。汞原子的微观特性决定了汞单质具有熔点低、流动性高、易挥发和化学稳定性强的特点,会通过大气和洋流在全球范围内传播并沉积在各种生物体中,顺着食物链最终富集到人体内,严重威胁人类健康。

1 燃煤汞排放现状及标准

联合国环境规划署《2013 年全球汞评估报告》(UNEPglobal mercury assessment 2013)的估算结果显示(图1),2010年全年,全世界人为向大气中排放汞的总量约为 1960 t,这其中约有 50%来自亚洲。作为亚洲最大的国家,中国的汞排放量约占亚洲的 60%,全球的 30%。图1是该报告估算的2010年人为排放到大气中汞的全球分布。

不同行业企业汞排放是汞排放人为来源的主要原因(图2),尽管全球范围内燃煤企业汞排放以23%排在第二,但根据中国国情,中国在 1996年就已经在全国范围内禁止了占全球汞排放第一位的小型金矿开采,因此中国燃煤企业对汞排放的贡献较为突出。以 1999年为例,中国排入大气中的汞约为(536±236)t,其中因燃煤造成的大气汞排放占 38%。参考中国电力企业联合会规划与统计信息部公布的数据,2012年燃煤电厂在中国的所有电力来源中所占比重接近80%,甚至到2030年,中国的电力来源主体仍将是燃煤电厂,所以对燃煤电厂汞排放必须给予足够的重视和关注。

中华人民共和国环境保护部和国家质量监督检验检疫总局在 2011年 7月发布的《GB 13223—2011火电厂大气污染物排放标准》中,首次增加了重金属汞的排放标准,明确规定燃煤电厂汞及其化合物排放限值为 0.03 mg/Nm3。以 300MW发电机组为例,假设 24 h满发,按照国家标准规定允许该机组每天排入大气中的汞为0.69 kg。从全国范围看,2012年中国的燃煤电站发电量占全国总发电量的79%,按全年火电厂发电量约3900 GW˙h计算,相当于在国家标准下,允许燃煤电厂排入大气中的汞量约为375 t。根据美国能源情报署预测的中国电力数据,按照现行标准,估算 2030年中国允许燃煤电厂汞排量将达到614 t。而实际上,根据本研究组针对中国 10余家电厂的检测结果看,汞排放浓度均低于0.01 mg/Nm3。因此,建议今后燃煤电厂汞排放国家标准限值可以进一步降低。类似地,美国年燃煤汞排放量从2005年的53 t减少到2010 年的27 t 后,也将燃煤烟气汞排放目标定到了0.001 mg/m3以内。此外,与美国对比,中国的国家标准还是一个比较笼统的标准,没有针对不同煤种、不同排放时间段的规定,尚有一些改进空间。

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文章关键词:汞排放 汞污染 汞污染监测

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