綦振華(新疆維吾爾自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測總站,新疆 烏魯木齊 830011)

不同測試條件對燃煤電廠煙氣汞測定結(jié)果的影響

綦振華(新疆維吾爾自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測總站,新疆 烏魯木齊 830011)

EPA 30B方法是利用活性碳吸附管采樣以及熱解析或萃取技術(shù)，測定燃煤電廠煙氣中氣態(tài)總汞的方法。本文針對基于30B法的測試的不同采樣系統(tǒng)(儀器)，不同采樣流量，不同活性炭管在同一條件下進(jìn)行采樣，用于確定不同客觀條件下如何對煙氣汞準(zhǔn)確進(jìn)行采樣分析。

EPA 方法30B;燃煤電廠;汞

我國《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》已將汞作為重點(diǎn)防控的五種重金屬之一[1]。環(huán)保部2011年7月發(fā)布了新《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)，首次增加了燃煤鍋爐煙氣中汞及其化合物的排放標(biāo)準(zhǔn)，將汞的排放限值確定為0.03 mg/m3[2]，表明環(huán)保部門對汞排放的管理有了新的突破。為了準(zhǔn)確掌握燃煤電廠汞排放狀況、測算了燃煤電廠汞排放總量，并提出燃煤汞污染控制的有效措施，對燃煤電廠排放的煙氣汞進(jìn)行監(jiān)測已變得日益重要。

由于新疆有較豐富的煤炭資源，近幾年大型燃煤電廠、煤化工行業(yè)及金屬冶煉加工自備電廠如雨后春筍般開工建設(shè)，形成了數(shù)量多、裝機(jī)總?cè)萘看螅鹉赀f增的趨勢。

截至2014年底，全區(qū)發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘?121萬千瓦，當(dāng)年凈增1169萬千瓦。其中，統(tǒng)調(diào)公用機(jī)組裝機(jī)容量3421萬千瓦；企業(yè)自備電廠裝機(jī)容量1700萬千瓦。全區(qū)電源結(jié)構(gòu)以火電機(jī)組為主，裝機(jī)3337萬千瓦，占總裝機(jī)容量的65.2%，其中，燃煤機(jī)組3311.7萬千瓦，余熱余壓余尾氣發(fā)電機(jī)組合計(jì)25.3萬千瓦。風(fēng)電、水電和太陽能等可再生能源發(fā)電裝機(jī)合計(jì)1784萬千瓦，占34.8%。

如此大的裝機(jī)容量每年煤炭消耗量也是巨大的，而與煤碳燃燒相關(guān)的污染物的排放量呈逐年遞增趨勢，我區(qū)已進(jìn)入以煤炭燃燒為汞的主要排放途徑的階段。因此，準(zhǔn)確的測量煙氣汞的排放是對環(huán)境管理部門提供可靠數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。

1 采樣設(shè)備對測定結(jié)果的影響

選用同種活性炭吸附管，不同生產(chǎn)廠家的便攜式煙氣汞采樣系統(tǒng)(1套進(jìn)口采樣設(shè)備，兩套國產(chǎn)采樣設(shè)備)，對同一臺(tái)機(jī)組脫硫后煙氣中的汞濃度進(jìn)行測定，采樣斷面、采樣點(diǎn)位、采樣流量及采樣時(shí)間(包括采樣開始時(shí)間、采樣結(jié)束時(shí)間)保持一致，對煙氣中汞濃度的測定值進(jìn)行分析比較。

表1 不同采樣系統(tǒng)采樣條件的設(shè)定

表2 不同采樣系統(tǒng)采集樣品中汞濃度測定結(jié)果

表3 本底實(shí)驗(yàn)

表4 采樣條件的設(shè)定

表5 不同吸附管所得到樣品中汞濃度的測定結(jié)果

2 活性炭吸附管對測定結(jié)果的影響

選用同種生產(chǎn)廠家的便攜式煙氣汞采樣系統(tǒng)，不同活性炭吸附管，對同一臺(tái)機(jī)組脫硫后煙氣中的汞濃度進(jìn)行測定，采樣斷面、采樣點(diǎn)位、采樣流量及采樣時(shí)間(包括采樣開始時(shí)間、采樣結(jié)束時(shí)間)保持一致，對煙氣中汞濃度的測定值進(jìn)行分析比較。

3 采樣流量對測定結(jié)果的影響

選用同種生產(chǎn)廠家的便攜式煙氣汞采樣系統(tǒng)以及同種活性炭吸附管，對同一臺(tái)機(jī)組脫硫后煙氣中的汞濃度進(jìn)行測定，采樣斷面、采樣點(diǎn)位、采樣時(shí)間(包括采樣開始時(shí)間、采樣結(jié)束時(shí)間)保持一致，采用不同采樣流量(0.3L/min、1.0L/min)，對煙氣中汞濃度的測定值進(jìn)行分析比較。

4 結(jié)語

(1)本底值實(shí)驗(yàn)：進(jìn)口管和國產(chǎn)管中活性炭的汞含量水平基本一致，均低于5 ng。目前國產(chǎn)管中的吸附劑(椰殼制得的活性炭)大部分從國外購置，在國內(nèi)完成填裝，因此出現(xiàn)進(jìn)口管和國產(chǎn)管中活性炭的汞含量水平基本一致的現(xiàn)象。

(2)兩種國產(chǎn)煙氣汞采樣系統(tǒng)性能相當(dāng)，均滿足監(jiān)測要求。采集得到的樣品測定結(jié)果相對偏差分別為2.57%、0.22%，滿足EPA 30B方法質(zhì)控要求。(當(dāng)煙氣中汞濃度大于1.0μg/m3時(shí)，平行樣測定結(jié)果相對偏差不大于20%)。

(3)不同廠家活性炭吸附管對測定結(jié)果有一定的影響，進(jìn)口活性炭吸附管粒徑最小、均勻，比表面積最大，數(shù)據(jù)對相對偏差最小，平行性較好；國產(chǎn)X活性炭吸附管活性炭粒徑小、不均勻，比表面積小，數(shù)據(jù)對相對偏差較小，平行性好；國產(chǎn)Y活性炭吸附管活性炭粒徑最大、均勻，比表面積最小，數(shù)據(jù)對相對偏差小，平行性好。進(jìn)口活性炭吸附管價(jià)格較高，國產(chǎn)活性炭吸附管價(jià)格適中，便于推廣，但需要進(jìn)一步提高吸附管對煙氣汞的捕集率。

(4)相同采樣時(shí)間，以1.0L/min采樣比以 0.3L/min采樣所得樣品相對偏差較小，平行性好，但是以大流量(大于1.0L/min)采樣時(shí)，國產(chǎn)Y吸附管對煙氣中汞的捕集效率較低；進(jìn)口吸附管、國產(chǎn)X吸附管對煙氣中汞的捕集效率較高。分析原因，與Y活性炭吸附管中的活性炭粒徑過大、比表面積小有關(guān)。

[1]環(huán)境保護(hù)部.重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃[M].

[2]火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB13223-2011[S].

[3]ASTM Standard．Standard Test Method for Elemental，Oxidized，Particle-Bound，and Total Mercury in Flue Gas Generated from Coal-Fired Stationary Sources(Ontario-Hydro).Designation:D6784-02[S].Washington DC:USEPA，2008．

[4]固定污染源廢氣汞的測定冷原子吸收分光光度法(暫行)(HJ 543-2009)[S].

[5]Determination Of Total Vapor Phase Mercury Emissions From Coal-Fired CombustionSources Using Carbon Sorbent Traps.

表6 采樣條件的設(shè)定

表7 不同采樣流量所得樣品中汞濃度的測定結(jié)果