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美国新出台的“汞及大气有毒物排放标准”(MercuryandAirToxicsStandards,MATS)于2016年春季生效。为达到MATS标准,美国的公用事业行业已在数百个燃煤电厂安装了汞排放控制设施。与此同时,发展中国家的公用事业运营部门也在关注有关颗粒物、硫氧化物和氮氧化物排放的新规定。但就全球人为汞排放的分布[1]来看,这种有毒物质的排放强度与对燃煤发电的依赖程度有极高的相关性。此外,由个体和小规模金矿开采和燃煤导致的汞排放占总排放量的60%,其中黄金开采约占50%,高于燃煤的比例。这使得实际情况更加复杂。发达国家的电厂已经应用了汞排放控制技术。为了有效降低全球汞排放,发展中国家也亟需应用该技术。
在联合国环境规划署(UnitedNationsEnvironmentProgramme,UNEP)牵头组织下,各国齐心协力全方位控制汞排放,制订了《水俣公约》[2]。在控制汞排放的技术层面,联合国环境规划署发布了《汞排放识别和量化标准工具包》(MercuryInventoryToolkit)[3],作为地方实地测量团队检测汞排放的技术与工具。该《工具包》已为俄罗斯、南非、印度、中国、泰国、印度尼西亚和越南等国的发电厂提供了指导。无论是在国家、地区还是地方层面,联合国环境规划署都十分支持电厂的汞排放控制工作,也十分支持个体电厂的汞排放控制战略规划。为此,环境署开发了“过程优化指南”(InteractiveProcessOptimizationGuidance,iPOG)程序。这个操作简便的计算机程序以美国公用事业公司在现场试验获得的大数据库为依据。利用该程序,非专家人士可以简便地估计实际燃料或虚拟燃料以及电厂煤气净化装置的汞排放量。本文将介绍该程序的界面、用户体验和输入数据的要求。此外,本文也将通过案例分析来展示iPOG的强大功能。
通过广泛的研究和开发,最先进的汞排放控制优化系统已经可以使用
汞排放的演化过程
燃煤烟气中的汞有三种存在形式:单质汞(Hg0)、与氯或溴结合的二价汞(Hg2+)和吸附在飞灰上的固态颗粒汞(HgP)。烟道气中的悬浮物被称为飞灰,主要来自煤或燃烧过程中的矿物质和未燃碳(unburnedcarbon,UBC)。存在于氯蒸气和溴蒸气中的未燃碳极易吸附Hg0和Hg2+。在控制汞排放过程中,需要通过净化系统尽可能地将Hg0转化为HgP和Hg2+。烟道气中吸附在颗粒上的汞元素最容易被颗粒控制装置捕捉,因此最理想的方法是将汞元素转化为HgP,以便于捕捉。无论电厂安装的是静电除尘器、纤维过滤器还是文丘里湿式洗涤器,都能够捕捉所有的HgP。
烟气脱硫(FGD)洗涤器在捕捉二氧化硫的同时,还能收集所有随烟气进入的Hg2+,但是捕捉不了Hg0,因此Hg2+的存在形态是较为理想的。在该过程中所捕集的汞最终被分解成最细微的颗粒,用来制造燃煤电厂中常见的盈利性副产品——石膏。由此可见,控制汞排放有两个关键步骤:一是尽可能地把烟气脱硫洗涤器上游的Hg0氧化为Hg2+;二是尽可能地把颗粒收集装置上游的Hg0和Hg2+转化为HgP。
汞排放控制是一项极具挑战性的工作。首先,煤炭中汞的含量一般约为100ppb。经过燃烧之后,汞含量就会被稀释为约10ppb。为了使读者更好地理解该浓度,文中以足球场和乒乓球类比。例如,一个巨大的足球场里布满了白色的小乒乓球。如果向其中添加几把黑色乒乓球,大约就是10ppb左右的浓度。这个过程就如Hg0从锅炉移动到煤气净化系统中浓度的变化。汞排放控制过程就如在这些乒乓球飞速流出门口期间只捕捉黑球的过程。
第二,另一个障碍是,锅炉和净化系统的数目决定汞的捕集量和泄漏量(请参照文献[4])。如果在气流到达颗粒收集装置之前,相对未燃碳,煤中的氯含量不足以结合汞元素,或者烟道气中的氯和未燃碳的比例不足以把所有的Hg0转化为HgP,那么操作人员可以在将煤填入锅炉之前,把溴溶液喷到煤的表面上,也可在颗粒收集装置上游的烟道气中注入活性炭以补充未燃碳。
第三,虽然有几种技术可以达到排放控制目标,但成本却截然不同。一般而言,当前和即将实施的排放规定十分重要。它们决定了能否仅对颗粒物、氮氧化物和硫氧化物的排放控制设施进行微调或补充就能达到汞排放标准;或者是否需要额外增加汞排放控制技术。第一个方案具有协同效益的优势;第二个方案需要使用专门的或外部的汞排放控制设施。这两种控制模式都可通过iPOG来分析。
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北极汞污染伴随工业的发展,汞的用途越来越广,需求量剧增,因此大量的汞随着人类的活动进入环境,成为导致大规模汞污染的主要原因。但为什么人迹罕至的北极会成为汞污染之最,其中的汞含量是其他地区总和的两倍?北极汞污染,追溯原由汞污染源气态汞可以确定的是:气态汞是北极汞污染的主要来源。而汞
前言:据美国《国家地理》报道,科学家在北极发现了大量天然汞,其数量是过去30年人类排放汞数量的30倍,而这一层冻土面临解冻的风险,可能会对全球人类健康和生态系统产生重大影响。汞是化学元素,元素周期表第80位,俗称水银。是常温常压下唯一以液态存在的金属,常温下即可蒸发。汞蒸气和汞的化合物
自工业化以来,人类活动对地球环境造成巨大的影响已经是一个不争的事实。最近,科学家在北极永冻土中发现了大量的汞(汞就是我们俗称的水银)。这项研究的主导者、美国地质勘探局的水文学家PaulSchuster博士表示,北极永冻土中的汞含量极高,几乎是地球上天然汞的两倍。虽然此前科学家已经知道全球汞循环
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五沙热电2017年第4季度烟气汞及其化合物含量监测委托第三方检测机构完成,监测结果达到国家和地方相关标准要求。
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针对我国日益严峻的环境形势,国家对汞污染危害的严重性已经有高度的认识,有关部门相应出台印发相关指导意见专门将汞污染防治列为工作重点。为响应国家号召,顺应科技兴检战略,鄂尔多斯市特种设备检验所将燃煤锅炉全过程汞排放监测成立科研项目,进行研究。项目内容以本地区燃煤锅炉为研究对象,对本
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摘要:针对300MW燃煤机组,基于USEPA(美国国家环境保护局)的30B汞监测方法,通过多点监测对比了实施低氮燃烧器改造、SCR脱硝改造、新增低温省煤器、静电除尘器高频电源改造、湿法脱硫塔脱硫提效并增加管式除雾、新增湿式静电除尘器技术路线开展的超低排放改造前后汞排放及分布特征.研究表明:超低排放改造
关键词:燃煤烟气;在线监测;汞排放;性能评估0引言汞是一种具有严重生理毒性的化学物质,可通过呼吸、皮肤接触、饮食、母婴遗传等方式进入人体,对人体健康造成危害。此外,进入大气后,虽然Hg2+和Hgp的停留时间只有几天,但Hg0可以在大气中停留1年以上,形成超远距离输送。有关研究表明,我国目前汞污
开展汞排放清单研究切实有效防控汞污染中国典型省份汞排放清单编制试点项目综述(上)清单项目的主要成果之一调查编制了我国2010年燃煤电厂汞输入和排放初步清单2010年全国电力用煤累计消耗15.9亿吨,比2005年增长57.6%,电力用煤占全国煤炭产量(35.12亿吨)的45.27%,是煤炭消耗量最大的行业。中国原煤汞
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2017年4月14日-15日,2017年4月17日分别在嘉兴科技城华夏科创大厦北京华夏科创仪器股份有限公司全资子公司浙江谱创仪器有限公司三楼大会议室召开了《分析仪器物联网规范》国家标准起草工作组一次会议和《测汞仪》行业标准起草工作组会议。分析仪器物联对于分析仪器行业意义重大,不但可解决科学仪器的
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