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燃煤电厂大气汞排放在线监测技术及应用

2017-05-15 14:14来源:华电技术作者:张洁关键词:汞排放在线监测燃煤烟气收藏点赞

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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,我国目前汞污染情况严重,而燃煤过程汞排放占人为汞排放总量的比重较大。2010年,我国燃煤电厂汞排放量约为150t[1],燃煤火电厂汞排放问题越来越受到关注。在最新的《火电厂大气污染物排放标准(二次征求意见稿)》中,已明确规定标准实施后新建火电机组汞的排放标准为0.03mg/m3。

随着整个社会环保意识的加强以及我国汞污染面临的国际压力越来越大,为了保护生态环境和人民身体健康,同时为国际汞公约谈判做前期准备,汞污染监测工作已刻不容缓、势在必行。国家环境保护部正在组织开展“燃煤电厂大气汞污染控制试点工作”,目前试点工作已完成前期准备,正式进入了汞排放监测试点工作阶段。

烟气中的汞排放浓度和形态的精确监测是脱汞控制的一个重要前提,而选取合适的测量方法是准确测定烟气中汞的关键之一,当前进入实际应用的烟气汞监测方法可以归纳为2大类:一类是取样分析法,另一类是在线分析法。取样分析方法主要有汞形态吸附法、MIT固体吸附法、有害元素取样链方法、美国EPA方法、扩散管和扩散网技术以及安大略法OHM(OntarioHydroMethod)等[2]。总体来说,取样分析方法具有测量结果准确、成本较低等优点,但由于测量结果需要在取样后分析得出,无法得到实时的数据,因此,数据的实时性和连续性无法得到保障。为解决上述问题,新兴的汞实时在线监测技术近年来取得了较大进展及实际应用。该技术主要是基于冷蒸气原子吸收光谱(CVAAS)、冷蒸气原子荧光光谱(CVAFS)、塞曼调制原子吸收光谱(ZVAA)和新兴的化学微传感器等先进技术发展起来的,其优点是能获得在线的、实时的分析结果。随着此类技术的不断发展与燃煤电厂汞污染控制标准的实施,汞在线连续监测仪器CEMS(ContinuousEmissionMonitoringSystem)有望在我国燃煤电厂大规模应用。

鉴于目前对汞监测技术的介绍主要集中在取样分析法以及从原理角度来分析在线分析技术,本文尝试从汞烟气排放连续监测系统(CEMS)的角度来分析此项技术及其应用情况。

1汞CEMS的组成

汞CEMS由烟气取样与输送系统、汞形态转化系统、汞分析系统、校准系统及数据的采集/处理/传输系统5部分组成。

汞CEMS流程如图1所示。在通常情况下,汞CEMS是用装有颗粒物过滤装置的采样探头连续从烟道内抽取烟气,用伴热管线将其通入Hg转换器,将Hg2+还原为Hg0再输送到分析仪,测定排放源排放的总气态Hg(即元素汞Hg0与Hg2+之和),分析数据又直接被传输到数据记录、储存系统。


图1汞CEMS流程图

1.1烟气取样与输送系统

烟气取样与输送系统主要由采样枪和输送管线组成。由于分析系统通常只能对干样品进行分析,为了保证样品始终处于露点以上,一般采用以下2种方式:一是使用加热式取样探头和加热式输送管线,保证样品输送全过程温度始终高于露点温度;二是使用热稀释探头和样品输送管线,样品经稀释后进行转化与分析。与直接抽取法相比,热稀释法可有效减少预处理过程中汞的再氧化及酸性气体对系统的影响,但必须依靠高敏感度汞监测系统来实现。

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