彭 越， 汪 濤， 王家偉， 張永生， 潘偉平

(華北電力大學(xué) 電站能量傳遞轉(zhuǎn)化與系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102206)

0 引 言

化石燃料燃燒產(chǎn)生的顆粒物是霧霾形成的主要原因之一[1]。總顆粒物(TPM)包含可過濾顆粒物(FPM)和可凝結(jié)顆粒物(CPM)[2]。其中，可過濾顆粒物是在煙氣中就已經(jīng)是顆粒態(tài)的顆粒物，而可凝結(jié)顆粒物是在煙氣中是氣態(tài)，在煙氣排放入大氣后凝結(jié)形成的顆粒物?？赡Y(jié)顆粒物形成的主要是細(xì)小的顆粒物，對(duì)環(huán)境危害更大。

現(xiàn)有的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和測量方法重點(diǎn)關(guān)注可過濾顆粒物的排放。隨著污染物控制技術(shù)的發(fā)展，可過濾顆粒物濃度越來越低。2014年，中國提出了超低排放的要求，規(guī)定SO2，NOX以及煙塵的排放限值分別為35 mg/Nm3，50 mg/Nm3和10 mg/Nm3[1]。為了滿足這一要求，電廠采用多種控制技術(shù)降低顆粒物的排放，使得可過濾顆粒物含量進(jìn)一步降低。研究[3，4]表明現(xiàn)如今可凝結(jié)顆粒物的排放量甚至超過可過濾顆粒物。

在電廠中，煙氣的溫度隨著運(yùn)輸?shù)倪^程逐漸降低，在這一過程中，可凝結(jié)顆粒物的濃度也會(huì)有相應(yīng)的變化。例如在電廠靜電除塵器，煙氣濕法脫硫以及濕式靜電除塵器的出口通常具有不同的溫度，分別為110～150 ℃，50～80 ℃以及45～60 ℃。可凝結(jié)顆粒物的形成涉及到煙氣中蒸汽成分冷凝為液體或固體，這一過程與煙氣溫度密切相關(guān)。因此，在煙氣溫度降低的過程中，煙氣中的可凝結(jié)顆粒物的濃度會(huì)出現(xiàn)變化。因此，不同溫度對(duì)可凝結(jié)顆粒物分布以及不同粒徑可凝結(jié)顆粒物成分分析需要進(jìn)一步研究。

研究表明中國大氣中的總懸浮顆粒物中的汞(0.109-0.569 ng/m3)[5，6]要大于國外的顆粒物中含有的汞(0.013-0.098 ng/m3)[7-9]。電廠排放的可凝結(jié)顆粒物可以冷凝并遷移到大氣中的總懸浮顆粒物中，成為大氣中含有的汞的來源之一。通過電廠的超低排放技術(shù)可以控制超過99%的顆粒物，但是，煙氣經(jīng)過靜電除塵器(ESP)和濕法脫硫(WFGD)系統(tǒng)后仍然含有一些難以控制的細(xì)顆粒。當(dāng)前的大多數(shù)研究都采用了安大略法(OHM)來研究總汞和不同種汞(Hg0，Hg2+和Hgp)的排放[10]。OHM方法僅表征總顆粒中的汞，仍然缺乏關(guān)于顆粒物中汞種類的信息，尤其是對(duì)于可凝結(jié)顆粒物。忽略了較小但危害更大的小顆粒(PM10)中含有的汞的分布形態(tài)。

而燃煤電廠煙氣中可凝結(jié)顆粒物中汞的研究較少。由于顆粒的重量(最小的顆粒僅重約0.003 mg)以及結(jié)合顆粒的汞的濃度極低(小于樣品重量的0.01%)，因此分析PM10樣品中含有的汞具有挑戰(zhàn)性[11]。顆粒物中含有的汞含量太小，若使用X射線衍射(XRD)等分析儀器進(jìn)行分析，則難度較大。Feng等人[12]在對(duì)可凝結(jié)顆粒物的分析中就沒有檢測到汞的存在。Li等人[4]以及Yang等人[13]在對(duì)可凝結(jié)顆粒物的研究過程中也沒有討論汞的成分及含量。由于無法確定其化學(xué)成分，也就無法探索顆粒物中汞形成和遷移的機(jī)理。

程序升溫脫附(TPD)技術(shù)旨在確定顆粒物中含有的汞的化合物[14]。將測試樣品的汞光譜與標(biāo)準(zhǔn)汞化合物的汞光譜進(jìn)行比較(表4)，以確定汞的種類。為了支持本研究中程序升溫脫附的結(jié)果，使用了熱力學(xué)平衡計(jì)算軟件(FactSage 7.0)來預(yù)測不同汞化合物隨溫度變化的可能性[15]。

202方法結(jié)合ELPI+被用來收集顆粒物樣品[1,16]，通過程序升溫脫附分析，以表征汞的排放和遷移。從滴管爐中收集可凝結(jié)顆粒物樣品，以確定溫度對(duì)可凝結(jié)顆粒物中汞種類的影響。

本文研究的目標(biāo)是：1)建立新方法，確定可凝結(jié)顆粒物粒徑分布；2)確定溫度對(duì)可凝結(jié)顆粒物總量、組成成分、粒徑分布及不同粒徑顆粒物含有的汞的影響；3)提出優(yōu)化可凝結(jié)顆粒物的控制策略

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

可凝結(jié)顆粒物實(shí)驗(yàn)所用的爐子如圖1左側(cè)所示，給煤量為4 g/min，一次風(fēng)量20 L/min，二次風(fēng)量8.3 L/min，過量空氣系數(shù)為1.3。煤在經(jīng)過剛玉管時(shí)被加熱(1 300 ℃)燃燒生成煙氣。在滴管爐下端出口處的溫度約為350 ℃，煙氣經(jīng)過旋風(fēng)分離器后進(jìn)入采樣設(shè)備。滴管爐下端出口處至采樣設(shè)備間的煙道外包裹了伴熱帶以及保溫棉等溫度控制設(shè)備。根據(jù)對(duì)多個(gè)電廠的實(shí)際測量發(fā)現(xiàn)，電除塵(ESP)處的溫度為110～150 ℃，濕法脫硫(WFGD)的出口處溫度為50～80 ℃，濕式電除塵(WESP)出口處的溫度為45～60 ℃。為了模擬電廠中溫度的變化對(duì)可凝結(jié)顆粒物的影響，本文選擇了150，120，100，80以及50 ℃共五個(gè)溫度作為變量。煙氣中SO2和NOx濃度由煙氣分析儀(型號(hào)：Testo-350)測得。

圖1(a)所示的是美國環(huán)保署提出的202方法。首先，煙氣依次經(jīng)過采樣嘴以及可過濾顆粒物過濾膜(Advantec thimble filter 86 R)，在這個(gè)過程中可過濾顆粒物被濾膜捕集。隨后煙氣經(jīng)過冷凝管、前兩個(gè)沖擊瓶(水浴，水溫保持為30 ℃)溫度降為30 ℃后，經(jīng)過可凝結(jié)顆粒物過濾膜(Whatman glass microfiber filters 934-AH，該濾膜對(duì)粒徑0.3 μm以上的顆粒物有著99.9%以上的捕集效率)。最后煙氣經(jīng)過后兩個(gè)沖擊瓶(冰浴，前一個(gè)沖擊瓶中裝100 mL水，后一個(gè)沖擊瓶裝200～300 g的硅膠)?？赡Y(jié)顆粒物來自于可過濾顆粒物濾膜與可凝結(jié)顆粒物過濾膜之間的所有玻璃器皿上凝結(jié)的部分以及可凝結(jié)顆粒物過濾膜上捕集的部分。采樣過程按照美國環(huán)保署202方法中描述的進(jìn)行。在該方法中，將煙槍拓展部分、冷凝管、沖擊瓶、CPM采樣托盤前半部以及連接件使用去離子水(兩次)、丙酮(一次)以及正己烷(兩次)進(jìn)行清洗，隨后裝入兩個(gè)潔凈的容器中。濾膜是折疊后放入小燒杯中，加去離子水沒過濾膜，使用超聲提取其中含有的無機(jī)成分。提取過程先后用去離子水和正己烷各重復(fù)三次，提取液分別加入前面所述的容器中。無機(jī)溶液中添加30 mL的正己烷進(jìn)行萃取，隨后用分液漏斗分開，萃取過程共重復(fù)三次。最終獲得的就是CPM的無機(jī)部分和有機(jī)部分。其中無機(jī)部分的溶液分為兩份，一份按照EPA202方法進(jìn)行干燥稱重，另一部分用IC、ICP進(jìn)行陰陽離子分析。有機(jī)部分的溶液一樣分為兩份，一份按照EPA 202方法進(jìn)行干燥稱重，另一部分使用GC/MS進(jìn)行有機(jī)物分析。

圖1 試驗(yàn)裝置Fig. 1 Device of experiment

圖1(b)所示的是202方法結(jié)合ELPI+采樣方法。作為顆粒物的采樣設(shè)備ELPI+在實(shí)驗(yàn)室以及電廠中被廣泛的使用[1,16,17]。與稱重法(202方法)相比，ELPI+可以將6 nm到10 μm的顆粒物分為14個(gè)粒徑范圍。在這一方法中，通過把可凝結(jié)顆粒物過濾膜替換為ELPI+，從而實(shí)時(shí)獲得可凝結(jié)顆粒物的質(zhì)量濃度與數(shù)量濃度。幫助我們了解可凝結(jié)顆粒物的粒徑分布與遷移。

1.2 樣品分析

本次實(shí)驗(yàn)使用的煤為勝利煤田褐煤。表1為使用的煤樣的工業(yè)分析和元素分析。使用202方法可以獲得可凝結(jié)顆粒物的有機(jī)和無機(jī)組分。其中，有機(jī)組分使用 GC/MS (gas chromatograph/mass spectrometer) (型號(hào): PE-SQ8)進(jìn)行分析。而無機(jī)部分則分別使用IC (ion chromatograph)(型號(hào): PE ICS-1100)和ICP (inductively coupled plasma) (model: Leeman-Prodigy)來分析其中含有的陰陽離子(F-, Cl-, NO3-, SO42-, Na+, Ca2+, Mg2+等)。ELPI+采集到顆粒物中使用Lumex (型號(hào)：RA 915+) 其中含有的汞濃度。

表1 煤樣的工業(yè)分析、元素分析Tab.1 Ultimate/Proximate analysis of coal samples (%)

1.3 熱力學(xué)計(jì)算

為了確定顆粒中汞的種類，使用熱力學(xué)軟件(FactSage 7.0)中的Equilib模塊來模擬燃燒后汞的遷移和轉(zhuǎn)化。計(jì)算參數(shù)使用煤的數(shù)據(jù)。煤的主要成分(%)為：碳(C)55.96，氫(H)4.06，氧(O)18.96，氮(N)0.63，硫(S)0.58，微量元素(mg / g)為：氯 (Cl)0.128，汞(Hg)1.69E-4，溴(Br)0.255，氟(F)0.255?？紤]過量空氣系數(shù)為1.3。計(jì)算的初始條件(摩爾)為C 46.63，H 40.6，O 144.56，N 499.68，S 0.18，Cl 3.63E-3，Hg 8.43E-7，Br 3.19E-3，F(xiàn) 0.013。圖9(d)顯示了主要汞種類隨溫度的變化。

1.4 質(zhì)量控制

在每次采樣前都進(jìn)行氣密性檢查。實(shí)驗(yàn)中的每種條件都進(jìn)行三次采樣。采樣后玻璃器皿都使用去離子水、丙酮以及正己烷進(jìn)行清洗。ELPI+的采樣部件在異丙醇中使用超聲清洗。IC、ICP以及Lumex都使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定，線性校準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)均高于0.999。滴管爐中采集到的可過濾顆粒物中含有的汞的濃度與電廠的電除塵前實(shí)際測量的結(jié)果的對(duì)比如圖2所示。該電廠燃燒的煤種性質(zhì)與本實(shí)驗(yàn)相同，從圖中可以看出滴管爐的采樣結(jié)果雖然與電廠中略有不同，但整體變化規(guī)律與數(shù)量級(jí)是一致的。此外，在滴管爐中測試得到的可過濾顆粒物的濃度為2 000 mg/m3，與電廠除塵器前的點(diǎn)位屬于同一數(shù)量級(jí)。因此，在滴管爐中進(jìn)行可凝結(jié)顆粒物的研究具有一定的代表性。

圖2 滴管爐可過濾顆粒物與電廠電除塵入口Fig. 2 Comparison between result from power plant and entrained flow reactor

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 202方法采樣結(jié)果

2.1.1 可凝結(jié)顆粒物的濃度

如表2所示，可凝結(jié)顆粒物的有機(jī)質(zhì)量、無機(jī)質(zhì)量、可凝結(jié)過濾膜上質(zhì)量以及總質(zhì)量都是由202方法采集獲得的。ELPI+的總顆粒物濃度由202方法和ELPI+結(jié)合的采樣方法獲得的?？赡Y(jié)顆粒物質(zhì)量濃度由公式獲得：

表2 兩種方法采樣結(jié)果對(duì)比Tab.2 Comparison of results of two methods

Ci=Mi/Vi

(1)

式中：Ci是物質(zhì)i的質(zhì)量濃度，mg/m3;Mi是物質(zhì)i的質(zhì)量，mg;Vi是標(biāo)準(zhǔn)狀況下的干煙氣體積，m3。

煙氣中顆粒物質(zhì)量濃度由公式(2)折算為基準(zhǔn)氧含量下的質(zhì)量濃度[18]：

(2)

從表2可以看出，202方法結(jié)合ELPI+采樣方法得到的結(jié)果占202方法的81%以上，誤差是由于部分可凝結(jié)顆粒物凝結(jié)在ELPI+入口部分?？偪赡Y(jié)顆粒物的含量隨著溫度的升高而升高。無機(jī)和有機(jī)組分的化學(xué)組成有助于我們了解在電廠中可凝結(jié)顆粒物隨著煙氣的降溫而遷移的規(guī)律。

圖3中可以看出，以150 ℃為基準(zhǔn)的情況下，隨著溫度的降低，可凝結(jié)顆粒物的各個(gè)成分都在降低。當(dāng)溫度從150 ℃降到50 ℃時(shí)，無機(jī)含量降低的最多，降低了69%，有機(jī)組分含量降低的最少，僅降低了31.2%，表明無機(jī)對(duì)于溫度的敏感性最高，而溫度對(duì)有機(jī)組分的影響較小。由于無機(jī)組分的含量大于有機(jī)組分，總含量的變化在150 ℃到100 ℃的過程中與無機(jī)組分更相似，而在100 ℃到50 ℃時(shí)受有機(jī)組分降低的影響，降低的幅度大于無機(jī)組分。ELPI+總量的變化趨勢遵循著總含量變化的趨勢。

圖3 可凝結(jié)顆粒物的組成成分在電廠中隨溫度的變化Fig. 3 Composition of condensable particulate matter change with temperature in power plant

2.1.2 可凝結(jié)顆粒物的無機(jī)組成

無機(jī)組成如圖4(a)所示，SO42-，Cl-以及 NO3-在150 ℃下的濃度分別為8.82、1.90及0.25 mg/m3。此時(shí)，Ca2+，Mg2+以及 Al3+的濃度分別為1.42、0.22及0.15 mg/m3。根據(jù)以上離子濃度可以看出，可凝結(jié)顆粒物可能是由SO3及上述陰陽離子組成的鹽組成，鹽的具體組合還需要進(jìn)一步的研究。本研究中測試得到的Ca2+與之前的研究[3，4]中含有的Ca2+濃度類似，對(duì)于這部分離子的形成還需要進(jìn)一步的研究。SO42-、 Cl-、NO3-、Ca2+、Mg2+以及 Al3+在150 ℃～120 ℃ 和 120 ℃～100 ℃的溫度范圍內(nèi)降低的最多。以150 ℃時(shí)的總量為100%的話，超過50%的降低發(fā)生在150 ℃降到100 ℃的時(shí)候。圖4(b)展示了隨著溫度降低各成分的含量占比變化，可以看出SO42-隨著溫度的降低占比也明顯降低。

圖4 不同溫度下的主要陰陽離子濃度Fig. 4 Main anion and cation concentrations at different temperatures

SO2和NOX的濃度分別為2989～3872ppm(其中約3～5ppm的SO3)以及76～461ppm(其中超過99%的NOX為NO)。煤中含有的Cl-濃度為110～130ppm。盡管煙氣中NO的濃度是最高的，但是三者之間NO3-的濃度最低，只有0.08～0.25 mg/m3。煙氣中低于0.1%的NOX遷移到了可凝結(jié)顆粒物中。測試得到的Cl-只有0.88～1.90 mg/m3，煙氣中約0.2～0.5%的的氯轉(zhuǎn)化成了可凝結(jié)顆粒物。在本實(shí)驗(yàn)中測試得到的SO42-為2.21～8.82 mg/m3，煙氣中13.7～91.4%的SO3形成了可凝結(jié)顆粒物。因此，陰離子的濃度排序?yàn)镾O42-> Cl-> NO3-。SO3向可凝結(jié)顆粒物轉(zhuǎn)變的趨勢是最大的。

2.1.3 可凝結(jié)顆粒物的有機(jī)組分

可凝結(jié)顆粒物的有機(jī)組分如圖5(a)所示。有機(jī)組分被劃分為三組：烷烴/烯烴、含氧有機(jī)物以及芳香烴。為了更好地比較不同溫度下的結(jié)果，以150 ℃下的總量作為基準(zhǔn)(100%)。在不同的溫度下，烷烴/烯烴占比51.0～67.4%，含氧有機(jī)物占比20.1～31.8%，芳香烴占比0.8～3.5%。烷烴/烯烴主要是C18～C22，主要的含氧有機(jī)物是2,4-二甲基-3-己醇和十六烷酸甲酯，芳香烴主要是萘和1-甲基萘。盡管上述有機(jī)物的沸點(diǎn)很高，但是其飽和蒸氣壓會(huì)隨著溫度的降低而降低。因此，部分有機(jī)物會(huì)在冷卻的過程中冷凝下來[19]。隨著溫度降低，烷烴/烯烴的質(zhì)量占比降低了16.4%，含氧有機(jī)物質(zhì)量占比降低了11.6%。芳香烴的趨勢不明顯。圖5(b)是每個(gè)溫度下的有機(jī)物的相對(duì)含量，可以看出隨著溫度的降低烷烴烯烴有些許增大，而含氧有機(jī)物有些許減少，芳香烴相對(duì)比較穩(wěn)定。而本文的結(jié)果揭示了可凝結(jié)顆粒物中的有機(jī)組分主要由烷烴/烯烴以及含氧有機(jī)物轉(zhuǎn)化而來的。

圖5 有機(jī)組分隨溫度變化Fig. 5 Composition of the organic changes with temperature

2.2 202方法結(jié)合ELPI+的采樣結(jié)果

2.2.1 采樣點(diǎn)溫度對(duì)可凝結(jié)顆粒物形成的影響

不同采樣點(diǎn)溫度下的質(zhì)量和數(shù)量采樣結(jié)果如圖6所示，對(duì)于質(zhì)量濃度，85.4%以上都是PM10，PM10在溫度從50 ℃增大到150 ℃的過程中增大了175.1%。至于數(shù)量濃度，可以看出99.97%的數(shù)量濃度都是PM0.2，大顆粒占比極小。數(shù)量濃度在溫度從50 ℃增大到150 ℃的過程中增大了277.5%，最主要的變化發(fā)生在100 ℃以上的區(qū)域。

圖6 采樣點(diǎn)溫度對(duì)可凝結(jié)顆粒物總量的影響Fig. 6 Effect of sampling temperature on the total amount of condensable particulate matter

隨著采樣點(diǎn)溫度的提高，更多的可凝結(jié)顆粒物以氣態(tài)的形式通過了可過濾顆粒物過濾膜，從而導(dǎo)致了更高濃度的可凝結(jié)顆粒物。質(zhì)量濃度主要由PM10來決定，而數(shù)量濃度則主要是取決于PM0.2。

2.2.2 采樣點(diǎn)溫度對(duì)可凝結(jié)顆粒物粒徑分布的影響

不同溫度下的質(zhì)量濃度和數(shù)量濃度如圖7所示。從中可以看出：粒徑小于0.2 μm的顆粒物隨溫度增長的增長率為-86.1%～681.2%。與此同時(shí)，大于0.2 μm的顆粒物隨溫度增長的質(zhì)量增長率為30.0%～214.7%。顯然粒徑小于0.2 μm的顆粒物增長更明顯。

圖7 采樣點(diǎn)溫度對(duì)可凝結(jié)顆粒物粒徑分布的影響Fig. 7 Effect of sampling temperature on the particle size distribution of condensable particulate matter

根據(jù)經(jīng)典成核理論，液滴的吉布斯自由能由式(3)表示：

ΔG=Aσ-nV(μv-μl)

(3)

式中：A為面積；σ為表面張力；n為分子數(shù)；V為體積；μv為蒸汽化學(xué)勢；μl為液體化學(xué)勢。其中化學(xué)勢的變化(μv-μl)可以表示為式(4)：

(μv-μl)=kTln(p/ps)

(4)

式中：k為玻爾茲曼常數(shù)；T為溫度；p為蒸汽壓力；ps為該溫度下的飽和蒸汽壓則式(3)可以寫為式(5)

ΔG=4πr2σ-4/3πr3nkTln(p/ps)

(5)

式(5)右邊的首項(xiàng)為受表面張力影響，第二項(xiàng)主要依賴于化學(xué)勢的變化。若pps時(shí)，第二項(xiàng)為正值。ΔG在臨界半徑R處先達(dá)到最大值，再減少。R可以令ΔG為零來求得：

R=2σ/(nkTln(p/ps))

(6)

對(duì)于異相凝結(jié)，其影響因素較多，其中重要的一點(diǎn)就是液滴的接觸角，其液滴不是完全的球形，因此其表面積小于4πr2，表面積的減小降低了能量勢壘，增大了化學(xué)勢的影響，提高了成核的效率。

如果整個(gè)過程溫度一樣的話，就不會(huì)有凝結(jié)現(xiàn)象。因此，凝結(jié)主要是由于外界的溫度低于煙道內(nèi)的溫度。溫度降低引起飽和蒸汽壓降低。由圖8可以看出，蒸汽壓力不變的情況下，飽和蒸汽壓越低，臨界半徑和吉布斯自由能也就越小，導(dǎo)致生成更小、更多的顆粒物。SO3有著最低的吉布斯自由能，也就有著最高的向可凝結(jié)顆粒物轉(zhuǎn)化的趨勢。在排放到外界的冷卻過程中，均相凝結(jié)和異相凝結(jié)都可能會(huì)發(fā)生，根據(jù)上面的經(jīng)典成核理論可知：異相凝結(jié)的能量勢壘要低于均相凝結(jié)。因此，異相凝結(jié)會(huì)更容易發(fā)生在顆粒物表面，造成質(zhì)量濃度的增高。當(dāng)采樣點(diǎn)溫度高于一定值時(shí)，能量變化高于均相凝結(jié)的能量勢壘，造成了高溫度下PM0.2的明顯提升。

圖8 煙氣中物質(zhì)均質(zhì)成核Fig. 8 Homogeneous nucleation in flue gas

總而言之，在電廠中采樣時(shí)，由于濕度對(duì)結(jié)果影響較大。因此，在ELPI+前添加干燥管或稀釋器后，相對(duì)濕度造成的影響急劇降低，添加干燥管后，高濕度下顆粒物增大倍數(shù)由15倍減小到6倍；而添加稀釋器后，顆粒物濃度隨濕度的變化不超過40%。因此在濕度高于25.6%時(shí)，為了保證采樣結(jié)果正確，需要使用稀釋器進(jìn)行采樣。

美國環(huán)保署的202方法可以提供可凝結(jié)顆粒物的質(zhì)量濃度和化學(xué)組成等排放特征，但是無法提供可凝結(jié)顆粒物的粒徑分布。ELPI+結(jié)合202方法能夠提供可凝結(jié)顆粒物的粒徑分布信息，來幫助理解在電廠中可凝結(jié)顆粒物的遷移變化規(guī)律。從而可以更加有效的控制顆粒物的排放。

2.3 可凝結(jié)顆粒物中的汞

圖9展示了不同溫度下的汞濃度。CPM中汞濃度為2～4 ng / m3。在200 ℃可以觀察到兩個(gè)重疊的峰。根據(jù)程序升溫脫附參考表3和熱力學(xué)平衡計(jì)算圖9(d)得出的結(jié)果，該重疊峰鑒定為HgCl2和HgBr2。但是，HgCl2的強(qiáng)度比HgBr2的強(qiáng)度大得多。這是由于在這種低溫條件下更有利于生成HgCl2(圖9d)。隨著溫度降低，HgCl2的強(qiáng)度也降低。

圖9 顆粒物中含有的汞Fig. 9 Mercury intensity in the particles

表3 不同種汞釋放規(guī)律Tab.3 Release patterns of different species of mercury

結(jié)果表明HgCl2是主要的汞種類。較大的粒徑(大于1 μm)具有更強(qiáng)的汞強(qiáng)度。強(qiáng)度隨著顆粒尺寸的減小而逐漸減小。采樣溫度從150降低到50 ℃，汞形成強(qiáng)度降低到50%，特別是對(duì)于較大的粒徑(大于1 μm)。HgCl2的含量在50 ℃時(shí)對(duì)于所有粒徑幾乎相同。HgCl2的濃度隨著粒度的減小而降低。較低的煙氣溫度降低了CPM中的汞濃度。

3 結(jié) 論

本文首先提出了一種改進(jìn)可凝結(jié)顆粒物采樣方法，該方法結(jié)合美國環(huán)保署202方法和ELPI+，測量結(jié)果與202方法基本一致，同時(shí)可以提供可凝結(jié)顆粒物的粒徑分布。隨著采樣點(diǎn)溫度降低，可凝結(jié)顆粒物的生成也降低，可凝結(jié)顆粒物中的無機(jī)物成分的含量排序?yàn)镾O42-> Ca2+> Cl-> NO3-，有機(jī)組分主要由烷烴/烯烴以及含氧有機(jī)物轉(zhuǎn)化而來的。可凝結(jié)顆粒物的粒徑分布隨溫度的變化表明異相凝結(jié)在所有粒徑段都可能發(fā)生造成顆粒物在全粒徑段的增長。均相凝結(jié)生成的主要都是細(xì)顆粒物，導(dǎo)致小于0.2 μm顆粒物的生成。