【正文】 用于系統(tǒng)優(yōu)化處理，以達(dá)到即時(shí) 反饋汞的控制信息，以便控制汞的排放。系統(tǒng)的原理圖如 圖 12 所示。 83i 抽取探頭包括慣性過(guò)濾器、內(nèi)置的稀釋模塊、高溫轉(zhuǎn)化爐、儲(chǔ)氣器、氯化汞發(fā)生器等部件。儀表氣通過(guò)伴熱臍狀管路送到抽氣器，以防止在抽氣器變涼，那樣會(huì)使煙氣與細(xì)微的顆粒物發(fā)生凝結(jié)，影響抽氣器的功能。為了克服煙道壓力變化和可能的泄露，我們建議最小 18 inch汞柱。由于稀釋探頭采樣不需要除濕設(shè)備，因而無(wú)需增加購(gòu)置除濕設(shè)備的成本及其維護(hù)費(fèi)用，除濕設(shè)備的損壞會(huì)導(dǎo)致濕度增加使樣氣結(jié)露并腐蝕而導(dǎo)致分析儀器故障。 (8) 玻璃小孔 總稀釋樣氣輸出通過(guò)兩個(gè)玻璃小孔，限制通過(guò)轉(zhuǎn)化爐和化學(xué)去除器的兩個(gè)流量都在250 ml/min。 (11) 過(guò)濾 器反吹 在臨界小孔和慣性過(guò)濾器之間 ， 過(guò)濾器反吹時(shí)氣體反向通過(guò)過(guò)濾器，使過(guò)濾器內(nèi)部的顆粒物被抽氣器帶走。 “汞 噴入”閥被觸發(fā)，向文丘里高壓側(cè)提供標(biāo)氣 。一個(gè)干凈的過(guò)濾器可以通過(guò) 2~3 L/min流量，當(dāng)過(guò)濾器中有灰塵時(shí)可 能只能通過(guò) ~1 L/min。過(guò)濾器條件變化使得標(biāo)氣恒定壓力、流量的供氣成為不可能。 (13) 儲(chǔ)氣罐 被用于增加反吹時(shí)的供氣量，當(dāng)管線不能連續(xù)供氣 。在探頭內(nèi)將離子汞轉(zhuǎn)化為元素汞可以減少在采樣管線中的損失。臨界小孔決定煙氣抽取量 Q2 L/min， 當(dāng)真空達(dá)到 bar（約 35 cm Hg） ， 煙氣壓力變化 10 mbar（約 cm Hg），流量變化 1%。在采樣探頭內(nèi)部，通過(guò)一個(gè)音速小孔進(jìn)行采樣 ， 并用干燥的儀表空氣在探頭內(nèi)部進(jìn)行稀釋 。這層膜形成有效的過(guò)濾介質(zhì)，可以阻止比過(guò)濾器微孔尺寸小得多的污物通過(guò)， Prandtl邊界層的零流速可以防止流體沖刷和摩擦的損壞。 圖 13 Model 83i 探頭 /轉(zhuǎn)化爐的原理圖 第 5 章 美國(guó) EPA標(biāo)準(zhǔn)方法 30A 35 83i 探頭取樣模式 (1) 抽氣器 清潔干燥的儀表氣在控制器內(nèi)調(diào)整為 520 psig，作用于探 頭“快速旁路回路”抽氣器。不含汞的零氣或氮?dú)馔ㄟ^(guò) 82i 內(nèi)部的第三個(gè)電子氣動(dòng)壓力調(diào)節(jié)閥，調(diào)整并保持給 83i探頭稀釋模塊的稀釋氣壓力。 樣氣傳輸 進(jìn)入 汞分析儀 ，分析儀采用連續(xù) CVAFS技術(shù)。煙氣分成兩路，分別測(cè)得元素汞和總汞含量，煙氣中二價(jià)汞的含量為總汞與元素汞的差值 。空白分析可選擇進(jìn)行。 小心分開(kāi)每根吸附管的各分段吸附介質(zhì)，同時(shí)分析與每段吸附劑有關(guān)的所有材料。記錄泄漏率和真空值。 打開(kāi)真空泵開(kāi)始采樣，以現(xiàn)場(chǎng)回收測(cè)試的采樣流量為目標(biāo)采樣流量。 測(cè)試方法 測(cè)試前的準(zhǔn)備 在已安裝吸附管的條件下對(duì) 采樣系統(tǒng)進(jìn)行檢漏。每根吸附管必須安裝在探頭入口處或探頭內(nèi)，以便煙氣直接進(jìn)入吸附管內(nèi)。 采樣系統(tǒng)組成 EPA 方法 30B采樣系統(tǒng)主要包括活性碳吸附管采樣 系統(tǒng) 、吸附管加標(biāo) 系統(tǒng) 、樣品分析設(shè)備 和含濕量測(cè)定 設(shè)備 。 測(cè)定范圍為 ~50 μg/m3。 測(cè)試計(jì)算公式 (1) 煙氣水分含量 8 321iismWWB V??? 第 3 章 ASTM 標(biāo)準(zhǔn)方法 D6784（ OH法） 22 式中： Bs為煙氣中水分的含量， g/m3； Wi2 為撞擊瓶在裝吸收液之后測(cè)試之前稱得的質(zhì)量， g； Wi3 為撞擊瓶在測(cè)試之 后提取之前稱得的質(zhì)量， g； Vm 為采集的煙氣的體積， m3。 固液樣品的采集和回收 所需采集的固液樣品有電廠的入爐煤粉樣品、鍋爐底 灰樣品、除塵飛灰樣品、脫硫 石膏 以及脫硫廢水樣品。使用無(wú)污染的非金屬毛刷將濾墊上的顆粒物轉(zhuǎn)移到玻璃皿中，蓋好蓋，貼上標(biāo)簽。首先擦去所有在采樣管嘴口外表面的顆粒物，在管嘴塞上一個(gè)干凈的膠塞，防止顆粒物的進(jìn)出。適當(dāng)加入冰塊，保證撞擊瓶箱的溫度低于 20176。記錄下煙氣溫度 、采樣管和過(guò)濾器溫度、流量計(jì)溫度、煙氣動(dòng)壓、泵的真空度等一些基本參數(shù)。 測(cè)試前需要進(jìn)行氣密性檢查。記錄下所有撞擊瓶裝吸收液或硅膠后的重量，這些數(shù)據(jù)將在計(jì)算煙氣樣品水分含量時(shí)用到?；?qū)V紙?jiān)?105176。 撞擊瓶箱裝有 8 個(gè)撞擊瓶（見(jiàn) 圖 5），其中 3撞擊瓶 裝有 100mL 1mol/L KCl溶液，用于吸收煙氣中的氣 態(tài)二價(jià)汞 。C） 左右，主要為了防止煙氣中的水蒸氣凝結(jié)而使煙氣中的汞沒(méi)有完全進(jìn)入汞的采樣收集系統(tǒng)。 電廠 采樣點(diǎn)的布設(shè)如 圖 3 所示 。顆粒態(tài)汞被采樣序列的前半部分采集到，氣態(tài)汞被采樣序列的后半部分采集到，其中，氣態(tài)二價(jià)汞被前三個(gè)撞擊瓶采集到（裝有 KCl溶液），氣態(tài)元素汞被后四個(gè)撞擊瓶采集到（一個(gè)裝有 H2O2/HNO3，三個(gè)裝有 KMnO4/H2SO4）。 EPA 方法 30A 與前三種離線測(cè)試方法相比，能連續(xù)在線地給出監(jiān) 測(cè)結(jié)果，自動(dòng)化程度較高，無(wú)需日常操作，但該法只能用于末端煙氣的單點(diǎn)監(jiān)測(cè)，價(jià)格相對(duì)昂貴，維護(hù)相對(duì)困難，抗水抗灰抗硫能力較弱。同時(shí)，調(diào)質(zhì)單元還能將煙氣中的酸性氣體除去，防止干擾系統(tǒng)。兩種分析的質(zhì)量保證方法最重要的是證明所有被吸附的汞均被檢測(cè)到。 該法無(wú)法準(zhǔn)確地分析不同形態(tài)的 煙氣 汞 的濃度，只適用于總汞的分析。顆粒態(tài)汞由位于取樣槍前端的石英纖 維濾筒捕獲，氧化態(tài)汞由 3 個(gè)盛有 1N KCl溶液的吸收瓶收集。目前 ， 選擇性吸附法是使用最多的一種收集顆粒態(tài)汞的方法 ， 一般采用石英纖維或玻璃纖維等材料的濾膜 ， 濾膜上的顆粒物經(jīng)過(guò)濕法或干法消解后用 CVAFS、 CVAAS、INAA 或 XRF 方法測(cè)定 ， 但使用濾膜會(huì)產(chǎn)生一定 的 偏差 ， 例如與空氣接觸可能會(huì)使汞含量偏高 ， 微小顆粒穿透濾膜可以引起結(jié)果偏小。由于 煙氣中汞的濃度很低，為微克級(jí) ，所以要求測(cè)試方法具有很 高 的 靈敏度 ； 煙氣中的汞以不同 的 化學(xué)形態(tài)存在 ，因此需要進(jìn)行 分形態(tài) 監(jiān)測(cè)； 飛灰對(duì)汞具有氧化作用 ， 需 要首先排 除飛灰 的影響；煙氣中的酸性氣體（如 SO2）會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾 ，測(cè)試方法需要有較強(qiáng)的 抗干擾 性。 為了取得高效煙氣脫汞效率，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一些強(qiáng)化脫汞技術(shù)，主要是吸附劑噴射脫汞技術(shù)。在濕法煙氣脫硫中隨著液體中汞含量的增多，汞的再釋放潛力變大。 對(duì)冷端電除塵器而言，由于煙氣經(jīng)過(guò)省煤器，溫度得到降低，在煙氣冷卻過(guò)程中，汞經(jīng)歷一系列物理和化學(xué)變化，部分凝結(jié)在飛灰顆粒表面上，與熱端除塵器相比，冷端電除塵器用于脫除顆粒態(tài)汞更為有效，除汞效率大約為 30%。 Hg0 具有高的揮發(fā)性和極低的水溶性 ， 最難被傳統(tǒng)污染控制裝置除去 ； Hg2+揮發(fā)性低些 ， 易溶于水 ， 較易控制 ； Hgp 能夠隨飛灰被除塵器去除，最容易控制。清華大學(xué)的研究表明，我國(guó)燃煤電廠的大氣汞排放對(duì)華北和華東地區(qū)的大氣汞濃度和汞沉降的貢獻(xiàn)約 10%～ 15%。 2020~2020 年，上述措施對(duì)大氣汞的總協(xié)同脫除效果為 噸。截至 2020 年底，全國(guó)單機(jī)容量 200MW 及以上火力發(fā)電機(jī)組中， 96%以上的機(jī)組采用電除塵器， 3%的機(jī)組安裝袋式除塵器， 1%的機(jī)組安裝電袋復(fù)合式除塵器。 表 1 我國(guó) 各省原煤 平均汞含量， mg/kg 省份 汞含量 省份 汞含量 省份 汞含量 安徽 黑龍江 青海 北京 河南 陜西 重慶 湖北 山東 福建 湖南 上海 甘肅 內(nèi)蒙古 山西 廣東 江蘇 四川 廣西 江西 天津 貴州 吉林 新疆 海南 遼寧 西藏 河北 寧夏 全國(guó)平均 對(duì)于電廠常用的煤粉爐，煤炭高溫燃燒時(shí)，煤中 99%以上的汞以氣態(tài)元素汞（ Hg0）的形式釋放到煙氣中。燃煤是我國(guó)大氣汞排放的最重要來(lái)源，及時(shí)開(kāi)展燃煤電廠大氣汞排放控制對(duì)緩解國(guó)際汞減排壓力和改善國(guó)內(nèi)大氣環(huán)境都至關(guān)重要。汞已經(jīng)成為溫室氣體和持久性有機(jī)物后又一引人關(guān)注的全球性化學(xué)污染物，汞污染和控制問(wèn)題成為目前全球環(huán)境問(wèn)題的新熱點(diǎn)和前沿研究領(lǐng)域。在 2020 年 2 月召開(kāi)的 UNEP 第 25 屆理事會(huì)會(huì)議上，與會(huì)各方就制定具有法律約束力的汞污染國(guó)際條約達(dá)成共識(shí)。 第 1 章 燃煤 電廠大氣汞排放 4 煤中汞含量是影響大氣汞排放的重要參數(shù)之一。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)電力煤炭消耗仍將持續(xù)增加。清華大學(xué)、浙江大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)對(duì)我國(guó)部分電廠電除塵系統(tǒng)的除汞效果開(kāi)展了研究，結(jié)果表明靜電除塵器的平均汞去除效率為 29%。 03691215安徽 北京 重慶 福建 甘肅 廣東 廣西 貴州 海南 河北黑龍江河南 湖北 湖南內(nèi)蒙古江蘇 江西 吉林 遼寧 寧夏 青海 陜西 山東 上海 山西 四川 天津 新疆 西藏 云南 浙江燃煤電廠汞排放(t) 圖 1 2020 年我國(guó)各省燃煤電廠大氣汞排放量 第 1 章 燃煤 電廠大氣汞排放 6 燃煤電廠排放的汞 60%以上是 Hg0，由于 Hg0 在大氣中停留時(shí)間較長(zhǎng)，可以在數(shù)千公里內(nèi)傳輸，我國(guó)燃煤電廠的大氣汞排放受到全球的關(guān)注。 2020 年 9 月，國(guó)家環(huán)境保護(hù)部聯(lián)合五大電力集團(tuán)，啟動(dòng)了燃煤電廠大氣汞污染控制試點(diǎn)工作，為火電廠大氣汞排放限值的實(shí)施提供技術(shù)儲(chǔ)備。這樣，煙氣中以顆粒形式存在的顆粒態(tài)汞可同時(shí)得到脫除。此外，布袋除塵器還提供了更好的接觸 第 1 章 燃煤 電廠大氣汞排放 8 環(huán)境，因此布袋除塵器能去除絕 大部分的顆粒態(tài)汞和一部分氧化汞。 利用催化劑使煙氣中的 Hg0 轉(zhuǎn)化為 Hg2+，可以大大提高脫汞效率。 用活性炭吸附煙氣中的汞可以通過(guò)以下兩種方式，一種是在除塵裝置前噴入粉末活性炭（ PAC），另外一種是將煙氣通過(guò)活性炭吸附床。 離線測(cè)試方法又主要分為濕化學(xué)法和固體吸附法兩大類。由于 Hg0 不穩(wěn)定 ，難溶于水 ， 濕法采樣通常使用強(qiáng)氧化劑將 其 轉(zhuǎn)變?yōu)?Hg2+再進(jìn)行分析。該方法的特點(diǎn)是精度高 （其靈敏度約為 μg/m3） ，可用來(lái)校核連續(xù)在線監(jiān)測(cè) CEM 汞測(cè)試儀。 TB 法使用 2 個(gè)裝有 Tris 試劑的吸收瓶捕集 Hg2+，使用 2 個(gè) 裝有 4% KMnO4/10% H2SO4 溶液 的 吸收瓶 捕集 Hg0； IB 法使用 2 個(gè)裝有 Tris 試劑的吸收 瓶捕集 Hg2+，使用 1 個(gè)裝有 2% HNO3/10% H2O2 和 2 個(gè)裝有 KI/2% HCl溶液的吸收瓶 捕集 Hg0。該法目前價(jià)格相對(duì)昂貴，這是由于含汞吸附劑管的 成本較高。 煙氣汞測(cè)試方法對(duì)比 OH法、 EPA 方法 2 EPA 方法 30A 和 EPA 方法 30B是四種最為常用的煙氣汞測(cè)試方法。 OH法是根據(jù)美國(guó) EPA 的 標(biāo)準(zhǔn)方法 5 改進(jìn)的專門用于采集和分析煙氣中不同形態(tài)汞含量的方法。此法的參考方法包括ASTM 標(biāo)準(zhǔn)方法中的 D1193（試劑使用規(guī)范）、 D1356（大氣采樣和分析術(shù)語(yǔ)）、 D2986（煙氣測(cè)試評(píng)估方法）、 D3154（皮托管測(cè)速法）、 D3685（煙氣中顆粒物的采樣和確定方法）和 EPA 標(biāo)準(zhǔn)方法中的 M1（固定源采樣和流速斷面測(cè)試）、 M2（煙氣流速和流量的確定）、 M3（氣體分析中分子干重的確定）、 M4（煙氣中水分含量的確定）、 M5（固定源顆粒物排放測(cè)試）、 M12（固定源無(wú)機(jī)鉛排放測(cè)試）、 M17（固定源顆粒物排放過(guò)濾法）、M29（固定源金屬排放測(cè)試）、 M101A（污泥焚燒爐顆粒態(tài)汞和氣態(tài)汞排放測(cè)試）等。 第 3 章 ASTM 標(biāo)準(zhǔn)方法 D6784（ OH法） 16 圖 4 OH 法采樣 系統(tǒng) 恒溫采樣管的長(zhǎng)度為 7 ft（ m） ，內(nèi)部為玻璃或石英內(nèi)插管，其外部包有石棉隔熱材料，最外部為不銹鋼的外套。恒溫控制器的溫度 同樣 控制在 250176。 采樣時(shí)，所有的撞擊瓶均置于冰浴中，用以降低撞擊瓶吸收液的溫度。 準(zhǔn)備好采樣 撞擊瓶 ，并稱取所有空撞擊瓶的質(zhì)量。使用無(wú)污染的 O 型圈，將選好的玻璃管嘴安裝到采樣管上（煙氣溫度在 260176。 測(cè)試過(guò)程 保持 177。在每一次測(cè)試前將采樣口清理干凈。 第 3 章 ASTM 標(biāo)準(zhǔn)方法 D6784（ OH法） 19 如果發(fā)現(xiàn)裝有 KMnO4/H2SO4 溶液的撞擊瓶中有兩個(gè)溶液從紫色褪成無(wú)色了，立刻停止測(cè)試，且本次測(cè)試無(wú)效，需要重新進(jìn)行測(cè)試。從最后一個(gè)撞擊瓶后端卸除臍帶電線，給每個(gè)撞擊瓶塞上膠塞。H2SO4 + 10% NaCl） 回滴，最后加入 1mL 5%的 K2Cr2O7 溶液，用于保存。煤樣和灰樣利用微波爐進(jìn)行消解，使其中的有機(jī)物完全被去除，然后將樣品干燥保存。 70 414IR ( )Hg iimWWV??? ? 式中： Hg0 為煙氣中氣態(tài)元素汞的含量， μg/m3； IR 為智能型測(cè)汞儀的示數(shù)， μg/g；Wi1 為撞擊瓶在裝吸收液之前稱得的質(zhì)量， g； Wi4 為撞擊瓶在提取之后稱得的質(zhì)量， g； Vm為采集的煙氣的體積， m3。為了保證測(cè)量精度和數(shù)據(jù)有效性，每次測(cè)試時(shí)必須使用兩根吸附管進(jìn)行平行雙樣的采集，并完成現(xiàn)場(chǎng)回收測(cè)試。第一段作為分析段，用于吸附煙氣中的氣態(tài)總汞；第二段作為備用段，用于吸附穿透的氣態(tài)汞。 (3) 吸附管加標(biāo)系統(tǒng) 采樣前，吸附管的第一段必須含有已知質(zhì)量的氣態(tài)汞，或向第一段添加已知質(zhì)量的氣態(tài)汞。確定或測(cè)定煙氣參數(shù)（如煙氣溫度、靜壓、流速、煙氣濕度等），以便確定其它輔助條件，