烟气汞检测与控制技术.pptx

燃煤机组烟气汞测试方法燃煤机组烟气汞测试方法与控制技术与控制技术报告人：盘思伟报告人：盘思伟报告人：盘思伟报告人：盘思伟广东电网公司电力科学研究院环保所广东电网公司电力科学研究院环保所广东电网公司电力科学研究院环保所广东电网公司电力科学研究院环保所20122012年年年年8 8月月月月1燃煤燃煤电厂脱电厂脱汞汞问题的提出问题的提出2脱汞技术简介脱汞技术简介3我们的工作我们的工作4烟气汞的性质、化学转化与测试手段烟气汞的性质、化学转化与测试手段汞在中国的立法汞在中国的立法汞在中国的立法汞在中国的立法汞及其化合物排放限值为汞及其化合物排放限值为0.03mg/m3最新火电厂大气污染物排放标准最新火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2011）从无到有从无到有汞在中国的立法汞在中国的立法汞在中国的立法汞在中国的立法最新环境空气质量标准（最新环境空气质量标准（GB3095-2012）附录）附录A从无到有从无到有汞的参考浓度限值为汞的参考浓度限值为0.05g/m3汞在中国的立法汞在中国的立法汞在中国的立法汞在中国的立法汞汞汞、砷、硒、铅、碳汞、砷、硒、铅、碳医疗废物焚烧炉和城市垃圾焚烧炉医疗废物焚烧炉和城市垃圾焚烧炉p20世纪世纪90年代初，年代初，大幅削减大幅削减美国汞排放的立法美国汞排放的立法美国汞排放的立法美国汞排放的立法燃煤火力发电厂燃煤火力发电厂p克林顿时期，克林顿时期，2007年汞排放量比年汞排放量比1999年削减年削减90%p布什时期，布什时期，颁布颁布清洁空气汞法规清洁空气汞法规（CAMR）：）：2010年开始，年排放量由年开始，年排放量由48吨降到吨降到38吨（吨（21%），），2018年起降到年起降到15吨吨/年（年（69%）p奥巴马政府，奥巴马政府，2011年年12月出台月出台汞和空气有毒物质标准汞和空气有毒物质标准（MATS）：）：新标准相当于将烟气里的汞排放控制到新标准相当于将烟气里的汞排放控制到1.2 g/Nm3，汞减排约，汞减排约91%(从煤到大气从煤到大气)美国汞排放的立法美国汞排放的立法美国汞排放的立法美国汞排放的立法“Job Killer”汞在环境中的迁移汞在环境中的迁移汞在环境中的迁移汞在环境中的迁移将损害健康造成的损失与脱汞费用进行对比将损害健康造成的损失与脱汞费用进行对比过量汞对健康的影响过量汞对健康的影响过量汞对健康的影响过量汞对健康的影响水俣病水俣病神经系统神经系统心血管系统心血管系统免疫系统，生殖系统，肝脏和肾脏免疫系统，生殖系统，肝脏和肾脏甲基汞甲基汞2004年修订年修订大型燃烧装置法大型燃烧装置法（GFAVO），规），规定汞及其化合的排放限值不得超过定汞及其化合的排放限值不得超过0.03mg/m3。德国汞排放的立法德国汞排放的立法德国汞排放的立法德国汞排放的立法我国新标准与其相同我国新标准与其相同我国燃煤电厂汞排放形势我国燃煤电厂汞排放形势我国燃煤电厂汞排放形势我国燃煤电厂汞排放形势燃煤含汞量偏高燃煤含汞量偏高平均平均0.15-0.20mg/kg，华南、西南煤汞普遍很高，华南、西南煤汞普遍很高煤炭氯含量低，烟气中零价汞所占比例高煤炭氯含量低，烟气中零价汞所占比例高Cl500mg/kg，华南高汞煤氯含量仅约，华南高汞煤氯含量仅约200mg/kg汞排放量大汞排放量大据测算，据测算，2007年火电汞产生量为年火电汞产生量为205吨，吨，2010年产生量为年产生量为257吨，吨，2015年和年和2020年分别为年分别为359吨和吨和431吨吨局地汞污染相当严重局地汞污染相当严重我国近年来汞排放情况我国近年来汞排放情况我国近年来汞排放情况我国近年来汞排放情况世界汞污染分布情况世界汞污染分布情况我国汞排放情况我国汞排放情况我国近年来汞排放情况我国近年来汞排放情况我国近年来汞排放情况我国近年来汞排放情况我国汞排放行业分布我国汞排放行业分布我国汞排放情况我国汞排放情况我国加强燃煤汞污染控制的迫切性我国加强燃煤汞污染控制的迫切性我国加强燃煤汞污染控制的迫切性我国加强燃煤汞污染控制的迫切性未来未来“绿色贸易绿色贸易”壁垒风险壁垒风险国际压力国际压力限汞是大势所趋，中国无从回避。限汞是大势所趋，中国无从回避。2011年千叶会议提出了年千叶会议提出了2020年年全球全面禁汞的建议。全球全面禁汞的建议。国际汞公约国际汞公约谈判，尚无书面协议。谈判，尚无书面协议。到到2015年，由于新标准的实施，脱硫和脱硝装置的安装年，由于新标准的实施，脱硫和脱硝装置的安装和运行，汞排放量将由和运行，汞排放量将由2010年的年的142吨削减到吨削减到90吨，削减率吨，削减率为为36%，到，到2020年削减到年削减到108吨，削减率为吨，削减率为24%。我国燃煤电厂汞排放削减预期我国燃煤电厂汞排放削减预期我国燃煤电厂汞排放削减预期我国燃煤电厂汞排放削减预期1燃煤燃煤电厂脱电厂脱汞汞问题的提出问题的提出2脱汞技术简介脱汞技术简介3我们的工作我们的工作4烟气汞的性质、化学转化与测试手段烟气汞的性质、化学转化与测试手段1单质汞（单质汞（Hg0）：）：不溶不溶2二价汞（二价汞（Hg2+）：）：HgCl2，可溶，可溶3颗粒态汞（颗粒态汞（Hg(P)）：）：吸附于颗粒物上的吸附于颗粒物上的Hg烟气中汞的形态烟气中汞的形态烟气中汞的形态烟气中汞的形态烟气中汞的形态烟气中汞的形态烟气中汞的形态烟气中汞的形态烟气中汞形态转化烟气中汞形态转化烟气中汞形态转化烟气中汞形态转化烟气中汞形态转化烟气中汞形态转化烟气中汞形态转化烟气中汞形态转化煤粉煤粉SCR电除尘电除尘SCRFGD出灰出灰飞灰飞灰烟囱烟囱 飞灰飞灰Hg0Hg2+Hg(P)Hg0100%Hg(P)0%NH3烟气汞的分析测试方法烟气汞的分析测试方法烟气汞的分析测试方法烟气汞的分析测试方法|在线测试方法（CEMs）|安大略法（OHM）|EPA30B法、法、EPA29法及法及EPA101A汞汞 分分析析烟气汞的分析测试方法烟气汞的分析测试方法烟气汞的分析测试方法烟气汞的分析测试方法在线测试方法（在线测试方法（CEMs）：对汞在线、实时分析与监测。：对汞在线、实时分析与监测。原理原理：用装有烟尘过滤装置的采样探头将烟气抽取出来，经过加热管线，：用装有烟尘过滤装置的采样探头将烟气抽取出来，经过加热管线，一路直接送至冷原子吸收（一路直接送至冷原子吸收（CVAA）或其他类型的检测器检测，测得）或其他类型的检测器检测，测得Hg0，另一路送至汞转换器，通过高温转化或催化转化将，另一路送至汞转换器，通过高温转化或催化转化将Hg2+还原为还原为Hg0，再，再送至检测器测得总汞含量，两路读数之差即为送至检测器测得总汞含量，两路读数之差即为Hg2+。优点优点：操作简单，能满足电厂气态汞浓度监测的需要。：操作简单，能满足电厂气态汞浓度监测的需要。缺点缺点：仪器贵重，较难维护，系统稳定性和可靠性有待提高。：仪器贵重，较难维护，系统稳定性和可靠性有待提高。烟气汞的分析测试方法烟气汞的分析测试方法烟气汞的分析测试方法烟气汞的分析测试方法安大略法（安大略法（OHM）：湿法，是：湿法，是EPA推荐的美国标准方法，也是国际承推荐的美国标准方法，也是国际承认的标准测试方法。认的标准测试方法。原理原理：从烟气中等速取样，取样管线维持在：从烟气中等速取样，取样管线维持在120，Hg(p)由前端的石英纤由前端的石英纤维滤筒捕获，维滤筒捕获，Hg2+由由3个盛有个盛有1NKCl的吸收瓶收集，的吸收瓶收集，Hg0由由1个装有个装有5%HNO310%H2O2和和3个装有个装有4%KMnO410%H2SO4的吸收瓶收集。取样结束的吸收瓶收集。取样结束后，可用后，可用SnCl2将将Hg2+还原成还原成Hg0再用再用CVAA分析测定，也可用硼氢化钾将分析测定，也可用硼氢化钾将Hg2+还原成还原成Hg0再用冷原子荧光光谱法（再用冷原子荧光光谱法（CVAF）进行测定。）进行测定。优点优点：能有效采集和分析烟气中不同形态的汞。：能有效采集和分析烟气中不同形态的汞。缺点缺点：采样测试操作复杂，耗时长，对操作人员要求很高。：采样测试操作复杂，耗时长，对操作人员要求很高。烟气汞的分析测试方法烟气汞的分析测试方法烟气汞的分析测试方法烟气汞的分析测试方法30B法法：干法。：干法。原理原理：用填充有专用吸附材质（如活性炭等）的吸附管捕集烟气中的气：用填充有专用吸附材质（如活性炭等）的吸附管捕集烟气中的气态汞，之后再对固体样品进行分析。态汞，之后再对固体样品进行分析。优点优点：操作简单，精度和准确度较高，也可实现分形态采样。：操作简单，精度和准确度较高，也可实现分形态采样。缺点缺点：成本高，主要运用于低烟尘环境。：成本高，主要运用于低烟尘环境。1燃煤燃煤电厂脱电厂脱汞汞问题的提出问题的提出2脱汞技术简介脱汞技术简介3我们的工作我们的工作4烟气汞的性质、化学转化与测试手段烟气汞的性质、化学转化与测试手段吸附脱汞技术吸附脱汞技术吸附脱汞技术吸附脱汞技术单质汞氧化单质汞氧化单质汞氧化单质汞氧化气相氧化、催化氧化气相氧化、催化氧化气相氧化、催化氧化气相氧化、催化氧化（SCR）二价汞吸收与还原二价汞吸收与还原二价汞吸收与还原二价汞吸收与还原WFGDWFGD系统系统系统系统液相汞还原抑制液相汞还原抑制液相汞还原抑制液相汞还原抑制沉淀法、络合法沉淀法、络合法沉淀法、络合法沉淀法、络合法 氧化吸收技术氧化吸收技术氧化吸收技术氧化吸收技术其他脱汞技术其他脱汞技术其他脱汞技术其他脱汞技术活性炭（活性炭（活性炭（活性炭（ACIACI）S S、BrBr、ClCl等改性等改性等改性等改性相对成熟，成本高昂相对成熟，成本高昂相对成熟，成本高昂相对成熟，成本高昂飞灰飞灰飞灰飞灰除尘系统除尘系统除尘系统除尘系统钙基吸附剂及其他钙基吸附剂及其他钙基吸附剂及其他钙基吸附剂及其他效率不够高效率不够高效率不够高效率不够高等离子脱汞技术等离子脱汞技术等离子脱汞技术等离子脱汞技术 光催化脱汞技术光催化脱汞技术光催化脱汞技术光催化脱汞技术 烟气汞污染控制技术烟气汞污染控制技术烟气汞污染控制技术烟气汞污染控制技术与除尘脱硫脱硝相结合与除尘脱硫脱硝相结合现有烟气净化装置的除汞作用现有烟气净化装置的除汞作用现有烟气净化装置的除汞作用现有烟气净化装置的除汞作用烟气净化装置对汞排放的影响：烟气净化装置对汞排放的影响：除尘设备除尘设备p静电除尘器静电除尘器p袋式除尘器袋式除尘器脱硫设备脱硫设备p干法或半干法干法或半干法p湿法湿法FGD脱硝方法或设备脱硝方法或设备pSCRpLNB(Low-NOxBurner)典型除尘设备对不同形态汞的去除情况典型除尘设备对不同形态汞的去除情况典型除尘设备对不同形态汞的去除情况典型除尘设备对不同形态汞的去除情况Sites/PMCoaltype/BurnerInlet(mg/m3)Outlet(mg/m3)HgTRed.%HgPHg2+Hg0HgPHg2+Hg0Brayton/CS-ESPBituminous/PC2.273.510.280.763.350.2427.60%Meramec/CS-ESPBituminous/PC7.531.260.400.001.510.7974.32%Montrose/CS-ESPSubbituminous/PC1.492.415.200.022.495.709.23%Newton/CS-ESPSubbituminous/PC0.081.659.260.001.997.748.23%Stanton/CS-ESPLignite/PC0.080.1111.480.020.4411.6-3.57%Cliffside/HS-ESPBituminous/PC0.113.804.630.203.012.8127.12%Gaston/HS-ESPBituminous/PC2.421.843.010.765.082.62-17.20%ChollaHS-ESPSubbituminous/PC0.340.371.000.010.301.382.28%Sammis/FFBituminous/PC13.920.500.550.010.530.5792.46%Boswell/FFSubbituminous/PC1.851.411.850.030.730.1682.60%湿法烟气脱硫系统对汞的捕集情况湿法烟气脱硫系统对汞的捕集情况湿法烟气脱硫系统对汞的捕集情况湿法烟气脱硫系统对汞的捕集情况Sites/PM/FGDCoalrankInlet(mg/m3)Outlet(mg/m3)HgTRed.%HgPHg2+Hg0HgPHg2+Hg0Bruce/PS/wetFGDBituminous0.428.941.790.051.957.7612.39%Boswell4/PS/wetFGDSubbituminous1.950.652.560.170.385.66-21.91%Lewis/PS/wetFGDNDLignite1.4112.1310.090.020.4514.8232.77%Cayuga/CS-ESP/wetFGDBituminous0.006.842.680.000.242.8363.8%Bridger/CS-ESP/wetFGDSubbituminous0.182.16.120.060.266.369.7%Monticello/CS-ESP/wetFGDNDLignite0.1420.728.250.244.7326.0236.4%CharlesHS-ESP/wetFGDBituminous2.553.622.090.061.873.3635.6%SanJuanHS-ESP/wetFGDSubbituminous0.044.874.560.060385.5336.8%Clover/FF/wetFGDBituminous-1.091.240.040.270.2436.8%欧盟建议：欧盟建议：脱汞技术方案的选择脱汞技术方案的选择脱汞技术方案的选择脱汞技术方案的选择优先优先考虑高效除尘、烟气脱硫和脱硝协同控制的技术路线考虑高效除尘、烟气脱硫和脱硝协同控制的技术路线电电/布袋除尘器布袋除尘器+烟气脱硫装置，平均脱汞效率烟气脱硫装置，平均脱汞效率75%，加上，加上SCR可达可达90%；燃用褐煤时脱汞效率在；燃用褐煤时脱汞效率在3070%。协同控制未达标时协同控制未达标时p炉内添加卤化物炉内添加卤化物：卤化物氧化：卤化物氧化Hg0形成形成Hg2p喷入活性炭吸附剂喷入活性炭吸附剂不同类型的活性炭对汞的去除结果不同类型的活性炭对汞的去除结果不同类型的活性炭对汞的去除结果不同类型的活性炭对汞的去除结果活性炭喷入技术（活性炭喷入技术（活性炭喷入技术（活性炭喷入技术（ACIACI）影响飞灰品质影响飞灰品质吸附剂占粉煤灰中的比例取决于喷射率和燃煤的灰分含量，一吸附剂占粉煤灰中的比例取决于喷射率和燃煤的灰分含量，一般在般在0.1%到到3%左右。左右。TOXECOTOXECO工艺工艺工艺工艺脱汞成本约为脱汞成本约为810万美元万美元/千克。千克。燃用褐煤或烟气中燃用褐煤或烟气中SO3浓度高浓度高的电厂，脱汞效果不理想的电厂，脱汞效果不理想新标准编制说明的评价：新标准编制说明的评价：我国现有燃煤电厂大气汞控制的我国现有燃煤电厂大气汞控制的科研科研基础薄弱基础薄弱实际实际排放数据排放数据和和普查资料普查资料缺乏缺乏对汞的对汞的控制技术控制技术也未完全掌握也未完全掌握国内研究现状国内研究现状国内研究现状国内研究现状1燃煤燃煤电厂脱电厂脱汞汞问题的提出问题的提出2脱汞技术简介脱汞技术简介3我们的工作我们的工作4烟气汞的性质、化学转化与测试手段烟气汞的性质、化学转化与测试手段研究内容研究内容研究内容研究内容BBC CDDAA研究内容研究内容研究内容研究内容汞氧化催化剂的汞氧化催化剂的开发开发汞形态测试与汞形态测试与迁移规律研究迁移规律研究飞灰改性研究飞灰改性研究WFGD同步脱汞同步脱汞技术研究技术研究E E除汞策略除汞策略的制定的制定电厂烟气汞排放现状实例监测电厂烟气汞排放现状实例监测不同工况下烟气汞的排放形态及迁移不同工况下烟气汞的排放形态及迁移规律研究规律研究建立汞排放规律预测模型建立汞排放规律预测模型模拟预测汞的排放及迁移规律，模拟预测汞的排放及迁移规律，与实测结果对比与实测结果对比研究烟气汞污染控制技术研究烟气汞污染控制技术（汞氧化催化剂、飞灰改性、汞吸收与还原、脱硫添加剂）汞氧化催化剂、飞灰改性、汞吸收与还原、脱硫添加剂）总结上述研究结果，总结上述研究结果，提出可行的控制技术，制定实施方案提出可行的控制技术，制定实施方案研究工作路线研究工作路线研究工作路线研究工作路线汞形态测试与迁移规律研究汞形态测试与迁移规律研究汞形态测试与迁移规律研究汞形态测试与迁移规律研究采样装置采样装置采样装置采样装置安大略法（安大略法（OHM）采样系统）采样系统采样装置采样装置采样装置采样装置30B法采样系统法采样系统总汞测试管总汞测试管价态汞测试管价态汞测试管分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器固相分析系统固相分析系统液相分析系统液相分析系统实验室研究实验室研究实验室研究实验室研究吸附与催化实验系统吸附与催化实验系统吸收实验系统吸收实验系统已开展的工作已开展的工作已开展的工作已开展的工作|制定研究方案制定研究方案制定研究方案制定研究方案配备仪器设备：配备仪器设备：配备仪器设备：配备仪器设备：汞采样仪、汞分析仪汞采样仪、汞分析仪汞采样仪、汞分析仪汞采样仪、汞分析仪|现场采样试验现场采样试验现场采样试验现场采样试验机组机组系统配置系统配置汞量汞量(ng)采样体积采样体积(L)浓度浓度(g/Nm3)平均浓度平均浓度(g/Nm3)#1机机600MW,ESP+FGD+GGH1631.7219.2632.8034.92707.1621.8432.383591.7614.0542.124611.3616.6636.695机机600MW,SCR+ESP+FGD15.6016.010.350.33525.4317.170.3234.9415230.3246.1417.480.352机机600MW,SCR+ESP+FGD+GGH16.1420.760.300.26722.8812.140.246机机1000MW,SCR+ESP+FGD16.1517.250.360.36625.7715.360.38已开展的工作已开展的工作已开展的工作已开展的工作省内某电厂汞排放测试结果省内某电厂汞排放测试结果初步判断：初步判断：SCR对脱汞非常有利，因为对脱汞非常有利，因为Hg0会在会在SCR系统中被氧化成系统中被氧化成Hg2+，进而被飞灰吸附和在脱硫系统中被高效吸收，进而被飞灰吸附和在脱硫系统中被高效吸收平均浓度平均浓度(ng/g)用量或排量用量或排量(t/h)Hg量量(g/h)输入或输出输入或输出(g/h)入炉煤入炉煤23.302405.597.02石灰石石灰石238.5761.43飞灰飞灰146.27233.365.69灰渣灰渣25.905.760.15石膏石膏187.2310.82.02脱硫废水脱硫废水2.261.90.0043烟气烟气0.0752.0310.15已开展的工作已开展的工作已开展的工作已开展的工作2机组汞平衡测试结果机组汞平衡测试结果输出输出/输入输入=81%（70130%）汞平衡测试初步结论：汞平衡测试初步结论：该炉该炉燃煤燃煤汞含量较低，且配备汞含量较低，且配备SCR，因此，因此烟气烟气汞排放浓度不高汞排放浓度不高FGD系统所用系统所用石灰石石灰石中汞含量较高中汞含量较高该炉该炉底渣底渣中汞含量很低，中汞含量很低，飞灰飞灰对汞富集作用明显对汞富集作用明显石膏石膏对汞也有较强的富集作用，对汞也有较强的富集作用，脱硫废水脱硫废水中汞浓度不高中汞浓度不高随着煤种、燃烧条件和烟气净化设施等不同，不同机组的烟气随着煤种、燃烧条件和烟气净化设施等不同，不同机组的烟气汞排放和汞分布情况往往会呈现很大差异汞排放和汞分布情况往往会呈现很大差异已开展的工作已开展的工作已开展的工作已开展的工作下阶段工作下阶段工作下阶段工作下阶段工作烟气汞分形态测试烟气汞分形态测试对采样方法进行现场测试比较对采样方法进行现场测试比较OHM法与法与30B法法电厂汞排放普查电厂汞排放普查建立汞平衡，总结迁移转化规律建立汞平衡，总结迁移转化规律汞污染控制技术研究汞污染控制技术研究分析制定汞污染控制策略分析制定汞污染控制策略