燃煤電廠汞排放測試技術(shù)

1、1,汞污染物的監(jiān)測方法及標準,2,汞污染物的監(jiān)測方法及標準,3,汞污染物的監(jiān)測方法及標準,4,汞污染物的監(jiān)測方法及標準,5,6,,,7,來源：煤中有汞元素。遷移轉(zhuǎn)化過程：煤燃燒時，煤中的汞幾乎全部以Hg0的形式進入煙氣中；在煙氣冷卻過程中，部分Hg0同其它燃燒產(chǎn)物相互作用轉(zhuǎn)化為Hg2+和Hgp。最終分布于底渣、除塵器底灰、脫硫石膏、脫硫廢水，排放的煙氣中。燃煤排入大氣的汞可分為3種形態(tài)：氣態(tài)元素汞（Hg0）、氣態(tài)二價汞（Hg2+）和

2、顆粒態(tài)汞（Hgp）。所占比例不定。,2.1 煤燃燒過程中汞的遷移轉(zhuǎn)化,Hg0,燃煤電廠煙氣汞排放測試方法,8,顆粒態(tài)汞（Hgp）絕大部分可被除塵、濕法脫硫等煙氣凈化裝置捕集去除。 氣態(tài)二價汞（Hg2+）可溶于水，也易于被顆粒物所吸附，因此易于被捕集和控制，被釋放到大氣中的二價汞造成局地污染； Hg2+加熱至800 ℃左右可被還原為Hg0 。 氣態(tài)元素汞（Hg0）不溶于水且極易揮發(fā)，難于控制，傳輸距離遠，對環(huán)境影響大；

3、Hg0可被催化氧化為Hg2+ 。,2.2 三種形態(tài)汞的特點,燃煤電廠煙氣汞排放測試方法,煙氣中汞的濃度很低，為微克級，甚至納克級——高精度 煙氣中的汞以不同化學形態(tài)存在——需分形態(tài) 飛灰對汞具有氧化作用,各形態(tài)會相互轉(zhuǎn)化——需先除飛灰 煙氣中的酸性氣體（如HCl、SO2）會對監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)生干擾——需抗干擾,9,煙氣汞特點及測試難點,燃煤電廠煙氣汞排放測試方法,10,在線測試方法（CEMs—EPA30A）,安大略法（OHM）,EPA

4、 30B法,,汞 分析,,,,,,,,汞的測試技術(shù)包括采樣和分析兩部分，Hg濃度的儀器分析方法已很成熟，汞監(jiān)測的難度主要在于采樣。,美國大部分已開始監(jiān)測Hg排放的電廠（約占美國電廠總數(shù)的30%）都采用30B法和30A法，其中30B法占70%，30A法30%。,燃煤電廠煙氣汞排放測試方法,2.3 主要監(jiān)測方法,,,濕法采樣,干法采樣,11,2.3.1 安大略法（OHM）,安大略法（OHM，Ontario Hydro Method）

5、：是EPA推薦的美國標準方法，也是國際承認的標準采樣測試方法。原理：從煙氣中等速取樣，取樣管線維持在120℃，Hg(p)由前端的石英纖維濾筒捕獲，Hg2+由3個盛有1N KCl的吸收瓶收集，Hg0由1個裝有5% HNO3·10%H2O2和3個裝有4% KMnO4·10%H2SO4的吸收瓶氧化吸收。最后1個吸收瓶裝有吸水膠脫水排放凈煙氣，最后對各部分吸收液進行Hg含量分析，計算煙氣中各價態(tài)汞的濃度。,燃煤電廠煙氣汞排

6、放測試方法,12,在實驗室樣品恢復(fù)和消解,現(xiàn)場固、液、煙氣采樣,樣品測試,數(shù)據(jù)處理,,,,燃煤電廠煙氣汞排放測試方法,13,2.3.1 安大略法（OHM）,采樣要求： 選用石英纖維濾膜截留煙塵，0.3μm煙塵截留率>99.95%，汞含量<0.2 μg/m2，收集顆粒態(tài)Hg； 保持探頭、管線煙氣溫度在120 ℃以上，防止水汽凝結(jié)； 采樣時間為1~2h，累計流量為1.0~2.5Nm3； 樣品吸收瓶

7、置于冰浴中，#1、#2、#3吸收瓶中為1mol/L氯化鉀溶液，#4吸收瓶中為5%硝酸、10%雙氧水混合溶液， #5、#6、#7吸收瓶中為4%（質(zhì)量濃度）高錳酸鉀、10%硫酸混合溶液， #8吸收瓶中為硅膠或其他干燥劑； ……,燃煤電廠煙氣汞排放測試方法,14,2.3.1 安大略法（OHM）,安大略法（OHM）采樣裝置,采樣探頭,燃煤電廠煙氣汞排放測試方法,15,2.3.1 安大略法（OHM）,采樣瓶,采樣控制系統(tǒng)及抽氣泵,燃煤電廠

8、煙氣汞排放測試方法,16,2.3.1 安大略法（OHM）,待測樣品,汞分析儀器,燃煤電廠煙氣汞排放測試方法,結(jié)果準確性影響因素：煙氣濃度，取樣操作程序及設(shè)備參數(shù)等優(yōu)點：比較普遍，可分形態(tài)測出汞濃度。缺點：流程復(fù)雜; 需大的取樣量以克服溶液空白;操作過程中會產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，易污染; 對操作人員技術(shù)水平要求高。,17,2.3.1 安大略法（OHM）,燃煤電廠煙氣汞排放測試方法,取樣位置的選取需特別注意煙氣溫度、飛灰濃度及水分的影響

9、！！,18,2.3.2 30B法,Method 30B法，相對于濕式取樣，30B法采用干式取樣，用固態(tài)物質(zhì)（改性后的活性炭）先吸附采樣，汞在吸附材質(zhì)富集，并記錄采樣流量及采樣時間。用汞分析儀分析吸附材質(zhì)上富集的汞的容量，通過采樣流量及采樣時間計算煙道氣中排放總氣態(tài)汞的濃度，即（Hg0+Hg2+）的濃度。,燃煤電廠煙氣汞排放測試方法,19,2.3.2 30B法,吸附管采樣流程及吸附管示意圖,,燃煤電廠煙氣汞排放測試方法,20,2.3

10、.2 30B法,1. 采樣器采樣,2. 取出樣品,3. 分析樣品,ST-915煙道氣吸附采樣汞分析系統(tǒng)操作過程,燃煤電廠煙氣汞排放測試方法,21,2.3.2 30B法——活性炭汞捕集管,燃煤電廠煙氣汞排放測試方法,總汞采樣管,價態(tài)汞采樣管,酸性氣體吸收部分,Hg2+捕集,Hg2+穿透,Hg0捕集,Hg0穿透,22,2.3.2 30B法,適用范圍：任意OHM采樣法適用的采樣口。分析對象：煙道氣中Hg2+,+ Hg0或（H

11、g2++ Hg0 ）,安裝條件：只需安裝采樣探頭，更換采樣管，采樣過程由采樣器按設(shè)定自動完成。電源：220V, 50Hz, 1-20amp,燃煤電廠煙氣汞排放測試方法,23,2.3.2 30B法,優(yōu)點： 采樣系統(tǒng)不需要化學吸收也不需化學清洗；具有可操作性強；穩(wěn)定性好；成本低；現(xiàn)場工作量少；易操作等。另外，采樣時間1分鐘~1個月（按客戶需求）。缺點： 所測結(jié)果是取樣周期內(nèi)汞的平均值，并且樣品必須送回實

12、驗室進行分析，結(jié)果的獲得有一定的滯后性！同時，取樣介質(zhì)的選擇吸收特性、吸收效率以及分析物的回收效率等存在不確定性因素。,燃煤電廠煙氣汞排放測試方法,24,原理：用裝有煙塵過濾裝置的采樣探頭將煙氣抽取出來，經(jīng)過加熱管線，一路直接送至冷原子吸收（CVAA）或其他類型的檢測器檢測，測得Hg0，另一路送至汞轉(zhuǎn)換器，通過高溫轉(zhuǎn)化或催化轉(zhuǎn)化將Hg2+還原為Hg0，再送至檢測器測得總汞含量，兩路讀數(shù)之差即為Hg2+。優(yōu)點：操作簡單，能滿足電廠氣態(tài)

13、汞濃度監(jiān)測的需要。缺點：儀器貴重，較難維護，系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性有待提高。,燃煤電廠煙氣汞排放測試方法,2.3.3在線測試方法（30A法）,25,2.3.3 30A法,燃煤電廠煙氣汞排放測試方法,,氧化汞向元素汞的轉(zhuǎn)化方式濕法，將樣氣通入盛有還原劑的轉(zhuǎn)換單元內(nèi)采用濕化學方法還原氧化態(tài)的汞。 具有腐蝕性；廢液是有毒廢物不能直接排棄干法: 采用高溫催化劑或者高溫加熱轉(zhuǎn)化的方式完成氧化汞向元素汞的轉(zhuǎn)化。

14、 催化劑壽命較短；成本較高,26,2.3.3 30A法,美國采用Hg在線監(jiān)測系統(tǒng),采樣探頭,主控系統(tǒng),燃煤電廠煙氣汞排放測試方法,27,2.3.3 30A法,代表性檢測設(shè)備系統(tǒng)有：IRM-915 在線式煙道氣汞分析儀,燃煤電廠煙氣汞排放測試方法,2.3.3 30A法,適用范圍：地面采樣口煙囪出口處帶有監(jiān)測平臺的采樣口分析對象：煙道氣中Hg2+,+ Hg0或（Hg2++ Hg0 ）,安裝條件：電源：220

15、V, 1000W 壓縮空氣,28,燃煤電廠煙氣汞排放測試方法,主要特點 在線監(jiān)測 實時結(jié)果輸出,29,2.3.3 30A法,模塊化設(shè)計，拆裝簡易儀器穩(wěn)固耐用，可適應(yīng)惡劣的野外環(huán)境既可以在同一監(jiān)測點連續(xù)監(jiān)測，也可以快速安裝到另一監(jiān)測點同一燃煤電廠僅需一臺儀器，即可完成對全廠所有煙道氣監(jiān)控環(huán)保檢測部門，僅需一臺儀器，即可完成轄區(qū)內(nèi)的煙道氣監(jiān)控,燃煤電廠煙氣汞排放測試方法,測試系統(tǒng)還不具備顆粒態(tài)汞的測量能力，因而通常意義上的

16、總汞連續(xù)監(jiān)測技術(shù)只是氣態(tài)汞的總量濃度連續(xù)監(jiān)測!,2.4 樣品分析方法,冷原子吸收法（AAS）塞曼效應(yīng)原子吸收法（AAS） 冷原子熒光法（AFS）氫化物發(fā)生-原子熒光法（AFS）等離子體無機質(zhì)譜法（ICP-MS）,30,燃煤電廠煙氣汞排放測試方法,汞分析儀器方法比較,31,燃煤電廠煙氣汞排放測試方法,測試對象：某發(fā)電廠660MW超超臨界燃煤發(fā)電機組，鍋爐型號為SG-2031/26.15-M623超超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈

17、直流爐。燃煤機組污染物控制組成由電除塵器、選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝和石灰石—石膏濕法脫硫（FGD）組成。試驗?zāi)康模貉芯抗男螒B(tài)沿程變化及煙氣污染物控制裝置（SCR、ESP、FGD）對汞的脫除率。采樣測試執(zhí)行標準：US EPA Methods SW-846 7471B，Methods 7473，Methods 254.1、254.2、254.5、254.7，EPA Methods 1613， GB/T 16157-1996，H

18、J/ 543-2009采樣OHM法，樣品測試使用Lumex 塞曼多功能汞分析儀,32,現(xiàn)場測試實例,33,,,,,,,,,煤、底渣、底灰和石膏采樣,采樣點位,各點煙氣采樣,現(xiàn)場測試實例,34,各采樣點煙氣中不同形態(tài)汞的排放濃度及排放速率,現(xiàn)場測試實例,35,,,,汞平衡的建立,現(xiàn)場測試實例,36,汞測試質(zhì)量平衡,,現(xiàn)場測試實例,37,,汞在燃煤過程中的分布及沿程變化,,底渣,注：NC—因采樣點布置及灰特性原因，ESP前測得的HgP濃度