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燃煤电厂烟气汞监测技术培训手册
清华大学
2012年8月
目 录
第1章 燃煤电厂大气汞排放 .......................................................................................................................... 3 1.1 1.2
我国燃煤电厂大气汞排放现状 ........................................................................................................... 3 燃煤烟气汞的释放、转化和去除机理 ............................................................................................... 6
第2章 烟气汞监测技术的分类 ...................................................................................................................... 9 2.1 2.2 2.3 2.4
湿化学法 .............................................................................................................................................. 9 固体吸附法 ........................................................................................................................................ 11 在线测试方法 .................................................................................................................................... 12 烟气汞测试方法对比......................................................................................................................... 12
第3章 ASTM标准方法D6784（OH法） ................................................................................................. 14 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5
方法概述 ............................................................................................................................................ 14 采样点的选取 .................................................................................................................................... 15 采样系统组成 .................................................................................................................................... 15 测试方法 ............................................................................................................................................ 17 测试计算公式 .................................................................................................................................... 21
第4章 美国EPA标准方法30B ................................................................................................................... 24 4.1 4.2 4.3 4.4
方法概述 ............................................................................................................................................ 24 采样系统组成 .................................................................................................................................... 24 测试方法 ............................................................................................................................................ 26 测试计算公式 .................................................................................................................................... 28
第5章 美国EPA标准方法30A ................................................................................................................... 31 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6
方法概述 ............................................................................................................................................ 31 汞在线监测系统组成......................................................................................................................... 32 Model 83i探头/转化炉 ...................................................................................................................... 33 Model 82i探头控制器 ....................................................................................................................... 38 Model 81i汞校准仪 ........................................................................................................................... 39 Model 80i汞分析仪 ........................................................................................................................... 40
第6章 建议 .................................................................................................................................................... 42
第1章 燃煤电厂大气汞排放
第1章 燃煤电厂大气汞排放
1.1 我国燃煤电厂大气汞排放现状
汞在环境中是一种痕量重金属污染物，它进入生物体后很难被排出，并会在生物体的作用下转化为甲基汞，产生极强的生物毒性，同时由于生物体内汞的累积作用，汞会沿食物链逐渐向高端富集，最终影响人类的健康。排放到水体中的汞严重污染当地环境，而排放到大气中的元素汞（Hg0）可在区域和全球范围内随着大气环流长距离传输，并沉降到一些远离污染源的地区，导致生物体内汞或甲基汞含量增加，造成不可估量的健康和经济损失。汞已经成为温室气体和持久性有机物后又一引人关注的全球性化学污染物，汞污染和控制问题成为目前全球环境问题的新热点和前沿研究领域。
2002年，联合国环境规划署（UNEP）专门对全球汞污染状况进行了评估，指出“人为活动的汞排放已经明显改变了全球汞的自然循环，对人类健康和生态系统构成了严重威胁”。目前，UNEP已经将汞作为一种全球性污染物，正式纳入环境外交。在2009年2月召开的UNEP第25届理事会会议上，与会各方就制定具有法律约束力的汞污染国际条约达成共识。2010年6月，政府间谈判委员会启动了全球汞公约谈判，拟于2013年初完成公约制定。
我国是目前全球汞使用量和排放量最大的国家。UNEP的研究报告显示，2005年中国的大气汞排放达到890吨，约占世界人为源汞排放的40%。如此大量的汞排放给我国乃至全球造成的人体健康和生态影响是不可预知的，也给我国环境外交带来了新的挑战。燃煤是我国大气汞排放的最重要来源，及时开展燃煤电厂大气汞排放控制对缓解国际汞减排压力和改善国内大气环境都至关重要。
2008年，中国火电装机容量增长到602.86 GW，发电量为28030亿kWh，电力用煤达到13.19亿吨，比2005年增长30%。燃煤电厂是我国煤炭消费量最大的部门，电力用煤占全国煤炭产量的52%。
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第1章 燃煤电厂大气汞排放
煤中汞含量是影响大气汞排放的重要参数之一。不同研究给出的煤炭含汞量差异较大。清华大学综合文献研究结果，计算得到中国原煤中的平均汞含量为0.17 mg/kg，略低于美国原煤中的平均汞含量（0.21 mg/kg）。但是，我国原煤汞含量的变化区间很大，尤其是内蒙古、贵州、陕西、山西等省。总体而言，江西、江苏、重庆、河南等省原煤的汞含量较高，新疆、甘肃、福建、黑龙江等省的原煤汞含量较低（如表1所示）。
表1 我国各省原煤平均汞含量，mg/kg
省份 安徽 北京 重庆 福建 甘肃 广东 广西 贵州 海南 河北
对于电厂常用的煤粉炉，煤炭高温燃烧时，煤中99%以上的汞以气态元素汞（Hg0）的形式释放到烟气中。随着烟气温度的降低，部分Hg0会被氧化为气态二价汞（Hg2+），这个氧化过程最主要的是氯化氧化，也有少部分为催化氧化；部分气态二价汞，由于其粘附性较强，会被颗粒物吸附，从而转化成颗粒态汞（Hgp）。据初步估算，2008年我国燃煤电厂产生的大气汞超过220吨。随着经济的快速发展，我国电力煤炭消耗仍将持续增加。预计2020年我国燃煤电厂发电量达到4.2~6.1万亿kWh，发电用煤消耗量达到18.4~26.9亿吨煤。如果不采取任何控制措施，2020年我国燃煤电厂产生的大气汞将高达310~450吨，面临巨大的汞减排压力。
汞含量 0.19 0.16 0.25 0.13 0.08 0.17 0.22 0.21 0.15 0.17
省份 黑龙江 河南 湖北 湖南 内蒙古 江苏 江西 吉林 辽宁 宁夏
汞含量 0.08 0.19 0.18 0.15 0.21 0.20 0.23 0.11 0.15 0.20
省份 青海 陕西 山东 上海 山西 四川 天津 新疆 西藏 全国平均
汞含量 0.06 0.20 0.15 0.19 0.15 0.17 0.20 0.04 0.16 0.17
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