第３７卷第９期 环境科学与管理 Ｖｎ１．３７ Ｎｏ．９ ２０１２年９月 ＥＮＶＩＲ０ＮＭ｜ＥＮＴＡＬ ＳＣ皿ＮＣＥ ＡＮＤ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ Ｓｅｐ．２０１２ 文章编号：１６７４—６１３９（２０１２）０９—０１１９—０４ 火电厂烟气中汞的分布特征和排放特点 谢馨，杨正标 （南京市环境监测中心站，江苏南京２１００１３） 摘要：调查南京市某一燃煤火电厂１００ ＭＷ机组，在两种不同的工况下，对该锅炉废气中的汞污染物进行现 场测试，选取三个监测点位，分别为静电除尘器进口、出口及湿法脱硫装置出口，分析煤质燃烧烟气中汞不同形 态的监测结果，得到静电除尘器和湿法脱硫装置对汞的脱除效率，总结火电厂烟气中汞的污染物的分布特征及 其排放特点。火电厂燃烧的废气中汞来源于煤质中的汞，主要以气相部分汞形态存在，９ｏ％以上的汞以气态汞 形态排放到烟气中，固相部分汞含量较少。静电除尘器对总汞有着相当高的脱除效率，湿法脱硫装置对总汞的 脱除率较低。 关键词：火电厂锅炉；汞；静电除尘器；湿法脱硫装置 中图分类号：Ｘ８３１ 文献标识码：Ｂ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｍｅｒｃｕｒｙ ｉｎ Ｆｌｕｅ Ｇａｓ ｆｒｏｍ Ｃｏａｌ—ｆｉｒｅｄ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ Ｘｉｅ Ｘｉｎ，Ｙａｎｇ Ｚｈｅｎｇｂｉａｏ （Ｎａｎｊｉｎｇ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００１３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ａ １００ＭＷ ｂｏｉｌｅｒ ｕｎｉｔ ｏｆ ａ ｃｏａｌ——ｆｉｒｅｄ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ ｉｎ Ｎａｎｊｉｎｇ．Ｔｈｅ ｍｅｒｃｕｒｙ ｉｎ ｅｘｈａｕｓｔ ｗｅｒｅ ｅｘａｍｉｎｅｄ ｕｎｄｅｒ ｔｗｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｂｙ ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ｔｈｒｅｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｉｔｅｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ，ｉｍｐｏ￣，ｅｘｐｏａ ａｎｄ ｗｅｔ ｄｅｓｕｌｐｈｕｄｚａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｍｅｒｃｕｒｙ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｍｏｖａｌ ｒａｔｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｅｉｐｉｔａ－ ｔｏｒ ａｎｄ ｗｅｔ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｏ ｓｕｍｍａｒｉｚｅ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｍｅｒｃｕｒｙ ｉｎ ｅａｒｌｙ ｆｌｕｅ ｇａｓ．Ｔｈｅ ｍｅｒｃｕｒｙ ｉｎ ｅｘｈａｕｓｔｓ ａｒｅ ｍａｉｎ ｉｎ ｔｈｅ ｆｏｒｍ ｏｆ ｇａｓ ｍｅｒｃｕｒｙ，ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ９０ ｐｅｒｃｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｒｃｕｒｙ ａｒｅ ｅｍｉｔｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｇａｓ．Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒ ｈａｓ ａ ｖｅｒｙ ｈｉｇｈ ｒｅｍｏｖａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｍｅｒｃｕｒｙ，ｗｈｉｌｅ ｔｈａｔ ｏｆ ｗｅｔ ｄｅｓｕｆｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐ－ ｍｅｒｉｔ ｉｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｌｏｗ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌ—ｆｉｒｅｄ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ：ｍｅｒｃｕｒｙ；ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒ；ｗｅｔ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｅｓｕｌｆｕｒａｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ 前言 固相部分汞（主要以附着颗粒物形态存在）。 近年来，如何控制火电厂大气污染物排放一直 中国是能源消耗大国，煤作为主要能源，消耗量 是电力环境保护面临的焦点问题，经过长期研究和 一直位于能源之首。煤中硫、汞、砷、铬、镉、硒、铅、 工程技术实践，在控制烟气中ＳＯ：、ＮＯ 的排放方面 氟、氯、铍、铀等多种微量元素随着煤的加工和燃烧 取得了较好进展。比较而言，由于烟气中的汞排放 产生的气态污染物排放到周围环境会对人和动植物 量少，汞的危害与控制技术研究一度遭到忽视。美 直接造成危害。其中汞作为一种剧毒、高挥发性以 国环保署颁布了汞排放控制标准（ＣＡＭＲ），美国成 及在生物链中具有积累性的物质，是全球性循环污 为世界上第一个针对燃煤电站汞排放实施标准 染元素。煤燃烧产生的烟气中汞存在形态主要有两 的国家 Ｊ。但是，截至目前，中国国内仍然没有就 种…：气相部分汞（主要以Ｈｇ。、Ｈｇ¨形态存在）和 火电厂烟气的汞排放出台具体规范标准，如何有效 收稿日期：２０１２—０６—０４ 控制火电厂烟气的汞排放仍然是目前一项老大难问 作者简介：谢馨（１９８２一），女，大学本科，学士学位，工程师，主要从事 题。基于汞的严重危害以及目前排放控制现状，我 环境监测工作。 们对南京市现有的火电厂烟气中汞排放进行现场测 ．１ １９． 第３７卷第９期 ２０１２年９月 谢馨等・火电厂烟气中汞的分布特征和排放特点 Ｖ０ｌ＿３７ Ｎｏ．９ Ｓｅｐ．２０１２ 试，进一步了解火电厂烟气中汞的分布特征和排放 特点，研究控制方法措施。 南京市火电厂锅炉基本以１００ ＭＷ机组为主， 主要净化设施为静电除尘器和湿法脱硫装置。我们 选定一台１００ ＭＷ机组的锅炉，监测两种工况下，烟 电板的相互吸附作用，使烟气中的颗粒烟尘吸附在 阴极上，定时打击阴极板，使具有一定厚度的烟尘在 自重和振动的双重作用下跌落在静电除尘器结构下 方的灰斗中，从而达到清除烟气中烟尘的目的。 脱硫设施：锅炉烟气经电除尘器除尘后，通过增 压风机、ＧＧＨ降温后进人吸收塔。在吸收塔内烟气 向上流动且被向下流动的循环浆液以逆流方式洗 涤。循环浆液则通过喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸 收塔中，在吸收塔中，石灰石与二氧化硫反应生成石 膏。经过净化处理的烟气流经两级除雾器除雾，在 气中汞污染物经设施净化后的排放浓度。 １ 实验部分 １．１选取调查对象 １．１．１ 锅炉型号 选择南京市火电厂１００ ＭＷ机组，锅炉型号为 此处将清洁烟气中所携带的浆液雾滴去除。 １．１．３选取工况 ＦＩＩ－Ｉ一１０００—２５—５４５ＫＴ，我们分别就两种工况展开 调查监测工作。 １．１．２锅炉主要净化设施 保证火电厂锅炉在７５％以上的运行负荷下正 常稳定运行，进行监测。选取两种工况，监测期间工 况一的锅炉运行负荷为９０％，工况二的锅炉运行负 荷为８０％。（见表１、表２） １．２煤质分析 ％ 静电除尘器：烟气通过电除尘器主体结构前的 烟道时，使其烟尘带正电荷，然后烟气进入设置多层 阴极板的电除尘器通道。由于带正电荷烟尘与阴极 表１工况一煤质分析一览表 １．３监测点位 选取静电除尘器进口（Ｑ１）、静电除尘器出口即 气相部分汞：串联两支各装ｌＯ ｍｌ吸收液的大型 气泡吸收管，以０．３ ｌＭｍｉｎ流量采样。考虑烟气中汞 的浓度不同，控制采样时间，除尘器进口采样１０分 湿法脱硫装置进口（Ｑ２）、湿法脱硫装置出口（Ｑ３） 监测点位具体见图１。 钟，除尘器出口采样１５分钟，脱硫装置出口采样２０ 除尘器进口Ｑ１ 排入大气０ 分钟。工况稳定的情况下，进行三次采样，取均值。 取同期两个滴加吸收液的吸收管，作为空白样。 现场测试过程中，时刻观察高锰酸钾吸收液的 颜色变化，如吸收液变色，应立即停止采样，防止吸 煤中汞 收液过饱和，同时记录下采样体积。橡皮管对汞有 吸收，采样管和吸收管之间应采用聚乙烯管连接，接 图１监测点位示意图 口处用聚四氟乙烯生料带密封。 １．４．２分析方法 １．４采样方法与分析方法 １．４．１ 采样方法 原子荧光分光光度法。将所采集的样品用混合 酸消解处理，在酸性介质中，加热消解使样品溶液中 固相部分汞：通过等速采样，将颗粒物从固定污 染源中抽取到玻璃纤维滤筒中。工况稳定的情况 下，进行三次采样，取均值。取同批号的空白滤筒两 的汞以二价汞的形式存在，再被硼氢化钾还原成单 质汞，形成汞蒸气，被引入原子荧光分光光度计进行 测定 个，作为空白样。 ・】２０． 第３７卷第９期 ２０１２年９月 谢馨等・火电厂烟气中汞的分布特征和排放特点 Ｖ０１．３７ Ｎｏ．９ Ｓｅｐ．２０１２ 煤炭燃烧过程中的飞灰对烟气中汞的产生吸附 效应，且随着粒径变细，富集程度加剧 Ｊ，气相部分 汞被细小粒径的飞灰吸附 Ｊ。静电除尘器可以有 效的去除烟气中的飞灰，同时对飞灰富集的汞也产 生了净化效应。因此静电除尘器对气相部分汞和固 相部分汞均产生有效的去除效果。 ２．３．２湿法脱硫装置：湿法脱硫设施对汞以及化合 在颗粒物中的汞去除，相对而言湿法脱硫装置对颗 粒物除尘效率较低，因此对吸附在颗粒物上的固相 部分汞的去除效果较差。 ３结论与建议 火电厂燃烧的废气中汞来源于煤质中的汞，主 要以气相部分汞形态存在，９０％以上的汞以气态汞 形态排放到烟气中，固相部分汞含量较少。 静电除尘器对总汞有着相当高的脱除效率，湿 法脱硫装置对总汞的脱除率较低。 参考文献： ［１］朱珍锦，薛来，谈仪，等．３００ ＭＷ煤粉锅炉燃烧产物 中汞的分布特征研究［Ｊ］．动力工程，２００２，２２（１）：１５９４ —物的净化效率为５８．７％和５０．４％。其中对气相部 分汞的去除率为５９．４％和４５．３％，对固相部分汞的 去除率为８０．７％和５４．４％。湿法脱硫设施明显对 汞的净化效果没有静电除尘器效果好，主要原因有 以下两点： 第一，对气相部分汞的净化效果较低。湿法脱 硫主要是利用二氧化硫与氧化钙反应生产石膏，在 现有的净化工艺中，气相部分汞中Ｈ 是无法向 Ｈｇ 转变，同时Ｈｇ。溶解度很小，且挥发性极强，不 １５９７． ［２］田贺忠．汞排放控制的基础技术及其应用［Ｊ］．国际 电力，２００５，９（５）：６５—６８． 能被浆液吸收 ｊ。在烟气脱硫系统中，浆液中的金 属离子（如ｃａ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｎｉ等）和亚硫酸氢根将 Ｈｇ 还原成Ｈｇ ，因此气态的汞除去效果较低， Ｈｇ 减少，但是同期它转化为Ｈ ，Ｈ 增加。总体 ［３］空气和废气监测分析方法（第四版增补版） ［Ｓ］．２００７． ［４］江贻满，段钰锋，杨祥花，等．ＥＳＰ飞灰对燃煤锅炉烟 气汞的吸附特性［Ｊ］．东南大学学报（自然科学版），２００７，３７ （３）：４３６—４４０． 而言，脱硫设施对气态总汞（Ｈｇ 和Ｈ ）净化效率 较低。 ［５］彭苏萍，王立刚，燃煤飞灰对锅炉烟道气汞的吸附 第二，对固相部分汞的净化效果也较低。对固 研究［Ｊ］．煤炭科学技术，２００２，３０（９）：３３—３５． ［６］王立刚，彭苏萍，陈昌和．燃煤飞灰对锅炉烟道气中 Ｈｇ￣的吸附特性［Ｊ］．环境科学，２００３，６（２４）：５９—６２． ［７］杨宏，等．电站烟气脱硫装置的脱汞特性试验［Ｊ］． 动力工程，２００６，２６（４）：５５４—５５７． 相部分汞的去除率主要体现净化装置在对颗粒物的 去除效果，静电除尘器对颗粒物净化效率很高，一般 四电场的除尘效率可以达到９９．９％以上，原先富集 （上接第８２页） 为抓手，加快产业结构调整及各项工业、生活水污染 效率，推进水环境治理。 参考文献： ［１］江苏省统计局，国家统计局江苏调查总队［Ｒ］．江苏 统计年鉴２０１１．北京：中国统计出版社，２０１１． 治理工程实施进度，落实城市河道综合整治，加大农 业面源污染防治力度，加强枯水期水污染监控监管。 全面加强控源截污、生态修复等综合治理措施，深化 重点流域区域水污染防治，综合运用区域生态补偿、 水污染物排污权交易等市场机制提高环境资源配置 ・１２２・
