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燃煤电厂汞的排放控制要求与监测方法

2017/11/10 13:52:11  来源:环境工程技术学报  作者:李辉等  我要投稿

摘要:介绍了汞污染对环境、人体健康的影响与危害及燃煤电厂汞的产生和排放机理,对国内外燃煤电厂汞排放控制相关政策、排放标准进行了对比,重点介绍目前主要的烟气汞排放监测方法。其中较为成熟的烟气汞排放监测技术主要是美国国家环境保护局(USEPA)制定的安大略法(OHM法),30A法(在线监测)和30B法(吸附采样分析法)。结合我国部分已开展燃煤电厂烟气汞监测项目的经验提出建议:参考发达国家经验,开发适合于我国燃煤电厂的汞检测标准方法及相应仪器设备,在掌握我国燃煤电厂汞排放情况的基础上制订减排目标及排放标准。

关键词:燃煤电厂;汞排放;政策与标准;监测方法

汞是一种重金属污染物,可通过呼吸、皮肤接触、饮食等方式进入人体,危害人体健康。汞对人体健康的危害与汞的化学形态、环境条件和侵入人体 的途径、方式有关。金属汞蒸汽有高度的扩散性和较大的脂溶性,侵入呼吸道后可被肺泡完全吸收并经血液输送至全身,在器官内被氧化而对人体造成损害;无机汞化合物对人体威胁较小;环境中的汞可被微生物作用转化为有机态,如甲基汞等,并被生物富集,再通过食物链进入人体,是对人类健康威胁最大的途径。研究表明,汞与胎儿中枢神经系统先天缺陷、儿童语言和运动能力发育迟缓、儿童自闭症、成年人心血管疾病,包括心脏病发作等有关联。

汞可通过多种渠道进入环境,包括自然过程(如火山爆发)和人为活动,其中煤炭燃烧已成为最大的人为汞污染源。据联合国环境规划署资料, 2005年全球人为汞排放为1903,t其中40%来自中国;人为汞排放主要源于燃煤,在中国达到70%以上 ,其中燃煤电厂汞排放占大气汞排放总量的 3316%,居行业首位。因此,控制燃煤电厂汞排放能降低生物群及食物链中的汞量,进而减少人类对汞的摄入,保证公众的健康。

1燃煤汞的产生机理

111煤炭中汞的含量

原煤汞含量与成煤环境有密切关系,张军营等通过采样分析和采用/储量权值0的概念,按照 各聚煤时代煤占全国煤炭储量权值计算出中国煤炭总资源量中汞含量的平均值为01188LgPg,与蒋靖坤等根据美国地质调查局(USGS)在中国各大中 型煤矿共采集分析的331个煤样及收集的各省约1500个煤样汞含量数据分析得到的结果(0115~0120LgPg)相符。

112燃煤烟气中汞的分布形态及其特性

煤燃烧过程中,汞经历复杂的物理和化学变化,最后大部分进入烟气中,仅有1%左右残留在底灰和熔渣中。燃煤烟气中汞以3种形态存在,即元素汞(Hg0 ),氧化态汞(Hg2+ )和颗粒态汞(Hgp )。煤燃烧时,在通常的炉膛温度范围内,煤中的汞几乎全 部以Hg0 的形式进入烟气中,在烟气冷却过程中,部分Hg0 同其他燃烧产物相互作用转化为Hg 2+ 和Hgp。

不同形态的汞在大气中的物理和化学特性差别很大。Hg0 ,Hg2+ 为气态形式存在于烟气中,Hgp 绝大部分可被除尘、湿法脱硫等烟气净化装置捕集去除。Hg2+ 可溶于水,也易于被颗粒物所吸附,易于捕集和控制,被释放到大气中主要是造成局地污染;Hg2+ 加热至800e左右可还原为Hg0 。气态元素汞(Hg0)不溶于水且极易挥发,难于控制,传输距离 远,对环境影响大,但Hg0可被催化氧化为Hg2+ 。 若排入大气,Hg2+ 和Hgp 在大气中停留时间只有几天,Hg0 则可停留1年以上。

2国内外汞排放控制相关政策与标准

211中国

目前我国还没有专门针对汞排放控制出台相关标准,但是中国政府十分重视汞等重金属污染的防治工作,早在2006年就决定以综合手段对汞排放进行管理,也参与了多项国际间相关合作项目,积极支持联合国环境规划署提出的国际汞污染防治工作的计划。在2010年6月第一次政府间谈判会议后,更加快了对我国汞排放控制的进程,环境保护部正在会同国家发展改革委等八部委抓紧制定5重金属污染综合整治实施方案6,并开始部署在五大电力集团开展燃煤电厂大气汞污染控制试点工作,相关的标准编制工作也会相继展开,防治技术研究将是下一步工作的重点。

212美国

美国是最早开展工业汞排放监测与控制的国家之一,自20世纪90年代初,通过采用汞控制技术,人为汞的排放得到了较好的控制(1990年排放220, t1999年降至120t),现今美国最大的汞排放源仍为燃煤电厂。

文章关键词:汞污染 汞排放 汞排放监测

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