燃煤電廠超低排放系統(tǒng)中煙氣汞的遷移規(guī)律研究

陳瑤姬

(浙江天地環(huán)保科技有限公司，浙江杭州 310003)

燃煤電廠超低排放系統(tǒng)中煙氣汞的遷移規(guī)律研究

陳瑤姬

(浙江天地環(huán)保科技有限公司，浙江杭州 310003)

通過對1臺1000MW燃煤機組超低排放系統(tǒng)中煙氣汞的測試結果進行分析，發(fā)現(xiàn)濕法脫硫對Hg2+有較好脫除效果，排出的汞分別存在于石膏和脫硫廢水中，其比例為0.15∶1;濕電對煙氣汞的脫除效率低于30%;低進口煙溫可提升低低溫電除塵器的脫汞能力，試驗中其脫汞效率超過50%;脫硫廢水的汞含量遠低于國家標準。

燃煤機組;超低排放;煙氣汞;遷移

0 引言

2013年中國加入《水俁公約》，這份國際公約給我國帶來空前巨大的限汞壓力。我國是大氣汞的排放大國，據(jù)研究，人為排放汞約有三分之二來自于化石燃料的燃燒［1］，其中電力部門燃煤所產生的汞占化石燃料產生汞的33% ～36%［2］，由此可見，控制燃煤電廠煙氣中的汞排放十分必要。

燃煤排放到大氣中的汞有3種形態(tài)，即氣態(tài)零價汞Hg0、氣態(tài)二價汞Hg2+和顆粒汞Hgp［3-5］，不同形態(tài)的汞具有不同的物理和化學特性，針對不同形態(tài)的汞需要有不同的脫除方法。近年來，隨著超低排放在燃煤電廠全面推廣，因此，本文就燃煤電廠超低排放系統(tǒng)中煙氣汞的遷移規(guī)律進行了研究，為其汞的脫除提供理論基礎。

1 試驗方法及條件

在某1000MW燃煤機組上進行煙氣中汞含量測試，采用EPA METHOD 30B法，測試方法見下圖。該燃煤機組爐后環(huán)保系統(tǒng)采用低低溫電除塵器+濕法脫硫裝置 +濕式電除塵器，燃煤的汞含量為44μg/kg。在脫硫塔前煙道截面、脫硫塔出口與濕式電除塵器中間煙道截面和煙囪總排口截面上各布置有4個不同位置的測點，以降低流場均勻性對測量值的影響。

圖1 EPA METHOD 30B測試法

同時，對鍋爐底灰、脫硫廢水和脫硫循環(huán)漿液進行汞含量檢測。

2 結果與討論

2.1 脫硫和濕電系統(tǒng)中的汞遷移

受煙道中流場分布不均勻的影響，脫硫前和脫硫后煙道4個測點的測量值差異較大，測量值分別為3.02～4.53μg/m3和2.84～4.39μg/m3，總排口由于截面較小且流場較為均勻，4個測點的測量值接近，為2.65～2.87μg/m3。于是，將4個測點的測量值取平均值后可見煙氣汞在超低排放系統(tǒng)中的脫除路徑，具體可見圖2。

圖2 脫硫前后各測點的煙氣汞濃度

如圖2所示，脫硫前煙氣汞含量為3.69μg/m3，經過脫硫系統(tǒng)后，煙氣汞含量為3.76μg/m3，稍有增加。據(jù)研究，濕法脫硫系統(tǒng)對Hg2+的脫除能力較強，可達到80%以上［6-7］。

同樣有研究發(fā)現(xiàn)，濕法脫硫裝置對煙氣中的Hg0幾乎沒有吸收效果［8-9］，且脫硫出口Hg0濃度增加，說明部分Hg2+在濕法脫硫裝置中被還原成Hg0［10-11］，其還原機理如下［9］:

進而有研究認為由于以上原因而導致濕法脫硫裝置對總汞的脫除效率為0，甚至煙氣汞含量增加［11-12］，具體可見圖3，這也解釋了本文中脫硫后的煙氣汞含量要稍高于脫硫前的現(xiàn)象。

圖3 其他研究中的濕法脫硫裝置前后的汞濃度［9］

從脫硫系統(tǒng)出來的煙氣通過濕電之后，煙氣汞從3.76μg/m3降至2.78μg/m3，濕電對煙氣汞的脫除效率為26.06%，與以往研究結果［9］有所不同，本次試驗中濕電對煙氣汞的脫除能力不強，濕電所脫除的汞隨著水膜而進入濕電廢水中，這可能與煙氣中汞的形態(tài)有關系。

2.2 低低溫電除塵器中的汞遷移

經檢測，爐膛底灰的汞含量小于0.5μg/kg，可認為燃煤中的汞全部進入煙氣中，于是通過煙氣量和燃煤中的汞含量，計算得到爐膛出口的煙氣汞含量應為7.75μg/m3，如圖4所示，經過低低溫電除塵器之后，煙氣汞含量下降至3.69μg/m3，低低溫電除塵器對煙氣汞的總脫除效率為52.39%，與歐美學者曾經得到的干式電除塵器對煙氣汞的脫除效率小于30%的結論［13-14］不同，這是由于低低溫電除塵器較普通干式電除塵器不同，具有低進口煙溫和低煙氣流速的特征，這在近期對冷端ESP的脫汞效率研究中得到了驗證［15］，即冷端ESP對汞的脫除效率在50%左右。被低低溫電除塵器脫除的煙氣汞能過粉塵捕集和振打，最終進入到電除塵器底灰中。

圖4 低低溫電除塵器前后的煙氣汞濃度

2.3 汞在脫硫液相和固相中的遷移

如前所述，煙氣汞經過濕法脫硫系統(tǒng)后，二價汞經過噴淋進入到脫硫循環(huán)漿液中，循環(huán)漿液經過石膏脫水系統(tǒng)固液分離后，二價汞分別存在于固相和液相中，即石膏和脫硫廢水中，其汞含量見表1。

表1 脫硫系統(tǒng)液相和固相中的汞含量

脫硫系統(tǒng)中石膏與脫硫廢水的生成體積比為1.43∶1，結合表1中石膏和脫硫廢水中的汞含量可知，脫硫系統(tǒng)排出的汞分別遷移至石膏和脫硫廢水的比例為0.15∶1，意味著大部分脫硫系統(tǒng)排出的汞進入了脫硫廢水中。脫硫廢水汞含量為10.3μg/L，遠低于國家標準的50μg/L。

3 結語

(1)濕法脫硫系統(tǒng)對Hg2+有較好的脫除效果，Hg2+經噴淋進入循環(huán)漿液中。

(2)部分煙氣中的Hg2+在脫硫系統(tǒng)中被還原成Hg0，導致脫硫系統(tǒng)對煙氣總汞的脫汞效果下降。

(3)在本次試驗中，濕電對煙氣汞的脫除效率為26.06%。

(4)低低溫電除塵器對煙氣汞具有較高脫除能力，在本次試驗中脫除效率為52.39%，與其低進口煙溫有關。

(5)脫硫系統(tǒng)排出的汞分別遷移至石膏和脫硫廢水的比例為0.15∶1。

(6)脫硫廢水的汞含量為10.3μg/L，遠低于國家標準的50μg/L。

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Migration law of flue gas mercury from coal-fired plant ULE system

Through the analysis of flue gas mercury test results from a 1000MW coal-fired plant ULE system，WFGD is found to have good removal efficiency on Hg2+，which is exhausted to plaster and wastewater，and the proportion is 0.15∶1;mercury removal efficiency of WESP is less than 30%;low inlet flue gas temperature is beneficial to enhance the mercury removal efficiency of LLT-ESP，which is more than 50%in the test;mercury concentration in wastewater is far below the national standard.

coal-fired plant;ULE;flue gas mercury;migration

X701.7

:B

:1674-8069(2017)01-009-03

2016-10-26;

:2016-11-12

陳瑤姬(1984-)，女，博士，工程師，從事電廠煙氣凈化研究。E-mail:178540408@qq.com

《污染地塊土壤環(huán)境管理辦法》發(fā)布

浙江省重大科技專項重點社會發(fā)展項目(2013C03022)

國家環(huán)境保護部近日發(fā)布《污染地塊土壤環(huán)境管理辦法(試行)》(以下簡稱《辦法》)，自2017年7月1日起施行。《辦法》明確，地方各級環(huán)境保護主管部門負責本行政區(qū)域內的疑似污染地塊和污染地塊相關活動的監(jiān)督管理?！掇k法》指出，造成土壤污染的單位或者個人應當按照"誰污染，誰治理"原則承擔治理與修復的主體責任。責任主體發(fā)生變更的，由變更后繼承其債權、債務的單位或者個人承擔相關責任。責任主體滅失或者責任主體不明確的，由所在地縣級人民政府依法承擔相關責任。土地使用權依法轉讓的，由土地使用權受讓人或者雙方約定的責任人承擔相關責任。土地使用權終止的，由原土地使用權人對其使用該地塊期間所造成的土壤污染承擔相關責任。土壤污染治理與修復實行終身責任制。

《辦法》要求，縣級環(huán)境保護主管部門應當建立本行政區(qū)域疑似污染地塊名單，并對具有高風險的污染地塊優(yōu)先開展環(huán)境保護監(jiān)督管理。污染地塊土地使用權人應當根據(jù)風險評估結果，并結合污染地塊相關開發(fā)利用計劃，有針對性地實施風險管控?？h級以上環(huán)境保護主管部門及其委托的環(huán)境監(jiān)察機構，有權對本行政區(qū)域內的疑似污染地塊和污染地塊相關活動進行現(xiàn)場檢查。