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除欧盟、美国之外,其他国家对水泥窑汞排放的限制见表3。
2.2监测控制
烟气中汞的监测过程分为现场取样和实验室分析两个方面。选择合适的监测方法是准确测定汞含量及形态分布的前提。目前Hg浓度的仪器分析方法已很成熟,一般推荐的方法有冷蒸汽原子吸收光谱法(CVAAS,253.7nm波长吸收峰)、冷原子荧光法(CVAFS)等,另外还有塞曼调制原子吸收光谱法( ZAAS)、原子发射光谱法(AES)等,这些方法的分析对象都是 Hg0,且现存分析仪只能分析 Hg0,烟气中的 Hg2+是通过转化处理变成 Hg0来分析。因此,烟气中汞监测的关键和难点是采样过程,以及汞的预处理和转化过程。
经过多年的发展,现场取样分析方法不断改进和更新,已非常成熟。目前美国的烟气汞监测技术发展得较为完善,主要采用的方法有3个,安大略法(OHM)、30A法和30B法。几种方法比较见表4。
目前,美国大部分已开始监测汞排放的电厂(约占美国电厂总数的30%)都采用30B法和30A法,其中30B法占70%,30A法30%。由于安大略法无法得到烟气中实时汞排放数据,所以一般不能用于连续在线监测,而是用作连续自动在线监测方法的校准方法。
2.3汞污染控制方法
(1)减少和控制水泥窑汞输入总量(即燃烧前控制)。
减少原/燃材料带入的汞含量,包括选择低汞常规原燃料、使用低汞替代原燃料、降低高汞替代原燃料投加速率等,须事先了解和监测原燃材料中的汞含量。
(2)减少水泥窑内汞的循环累积。
由于水泥窑系统中汞的循环量很高,因此应采取措施减少水泥窑内的汞循环累积。如可将窑灰外排,或进行窑灰 脱汞等。但涉及到外排窑灰的处理和脱汞装置的开发问题。
(3)水泥窑烟气中汞的冷凝和吸附。
可采用降低水泥窑排烟温度、采用高效除尘设施、脱硝 设 施协助脱 汞等。研究表明,静电除尘器的脱汞效率达10%~15%,而袋式除尘器的脱汞效率可达20%~40%。
目前,美国最有效的商业化的除汞技术即溴化活性碳尾部烟道喷射,充分利用除尘装置对汞的联合脱除,是最成熟的脱汞技术。应用于水泥行业的溴化活性炭吸附技术主要是粉状溴化活性炭在静电除尘器或布袋除尘器前喷入,烟气里的汞和活性炭上的溴反应并被活性炭吸附,最后被经典除尘器所补集。该种方法脱汞效率可达80%,需要另加袋式收尘器和风机,含Hg粉尘处置成新问题,另投资成本也非常高,约2 000万美元。该法仅在极少数的水泥企业得到了应用。
汞的控制技术的开发主要依赖于汞的形态分布。一般来说单质汞难溶于水,很难被直接脱除;氧化态汞易溶于水,且容易吸附在颗粒物质上形成颗粒态汞,所以氧化态汞既可以通过湿法脱除,也可以将其转化为颗粒态汞再利用除尘装置脱除。而单质汞一般通过形态转化技术,利用氧化剂或催化剂将其转化为氧化态再进行脱除,否则只能通过吸附剂来脱除。
国内针对水泥窑还没有成熟的烟气脱汞技术可以应用,水泥窑主要通过除尘设施协同脱除汞。利用现有的静电除尘器和布袋除尘器对捕获颗粒态汞有很好的效果,但对气态脱除率低;活性碳喷射技术可以脱除水泥窑的Hg等重金属。据EPA报道,采用活性炭喷射技术结合布袋除尘器可获得90%左右的Hg脱除率。因此,水泥行业的汞排放控制应重视源头和过程控制,结合现有除尘脱硝设施的协同脱汞,同时开发新的烟气脱汞技术。
3结语
(1)水泥窑所排放的汞来自原/燃煤及所用的替代原/燃料等,不同来源原/燃材料的汞含量有很大差别,应完善水泥生产原/燃料中汞含量信息,为从源头控制汞排放提供指导。
(2)我国出台标准 对水泥窑汞排放限制做出了规定,今后要加强水泥窑汞排放监测,同时探索成熟可靠的汞污染排放控制措施。
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