燃煤電廠煙氣中Hg的測試方法研析

陳招妹，沈敏超，劉含笑，郭高飛，孟銀燦，方小偉，劉美玲

(浙江菲達環(huán)保科技股份有限公司， 浙江 諸暨 311800)

從霧霾的控制角度來看，對于實施超低排放的電廠，PM、SO2、NOx的減排潛力已不大，電廠、工業(yè)鍋爐、水泥等行業(yè)的重金屬(如Hg)等非常規(guī)污染物排放控制將是我國未來的重大環(huán)保需求[1-7]。燃煤煙氣中Hg的主要形態(tài)有顆粒Hg、二價Hg和元素Hg三種[8]，Hg形態(tài)的復雜性決定了其準確測試的難度，燃煤煙氣中Hg準確測試一直是行業(yè)難點和熱點。

本文結合國內外相關標準及文獻，闡述并簡要分析了燃煤煙氣中Hg的測試方法，旨在為后續(xù)的技術研究及工程實施提供借鑒。

1 燃煤電廠煙氣Hg測試標準

燃煤電廠煙氣Hg測試方法主要有線測試方法、離線測試方法兩種。其中，后者又有固體吸附和濕化學法兩個分類。濕化學法是最常用和最準確的煙氣Hg測試技術，主要包括《燃煤固定源煙氣元素態(tài)汞、氧化態(tài)汞、顆粒態(tài)汞和總汞標準測定方法》(ASTM 標準方法D6784-02，簡稱OHM 法)、《固定源金屬排放標準測定方法》(EPA 方法29)、《污泥焚燒爐顆粒態(tài)汞和氣態(tài)汞標準測定方法》(EPA 方法101A)、《氯堿企業(yè)顆粒態(tài)汞和氣態(tài)汞標準測定方法》(EPA 方法101B)、“氨丁三醇緩沖液-高錳酸鉀法”(TB法)、“氨丁三醇緩沖液-碘化鉀法”(IB法)等。如表1所示。

表1 燃煤電廠煙氣Hg測試方法對比

美國燃煤電廠煙氣汞的監(jiān)測主要使用兩種標準方法：在線監(jiān)測方法(EPA 方法30A)和固體吸附法(EPA 方法30B)。其中，在線監(jiān)測方法應用比例較高，達到了70%以上，其余主要使用固體吸附法。無論是在線監(jiān)測方法還是固體吸附法，都需要定期對其進行方法的校驗，美國燃煤電廠煙氣汞監(jiān)測的校驗方法主要選擇OHM法。

2 OHM采樣方法(屬于濕化學法)

濕化學采樣分析法采用具有選擇性的吸附劑來捕集煙氣中不同形態(tài)的Hg，其中，最主要的標準方法是安大略法(OHM)。

OHM采樣系統(tǒng)的結構示意圖如圖1所示，采樣系統(tǒng)主要應包括恒溫采樣管、恒溫過濾箱、吸收瓶箱、采樣抽氣泵、控制測量箱、臍帶電線等單元。采樣系統(tǒng)需要保證能夠測定煙氣的靜壓、流速和溫度等相關參數。采樣石英玻璃管及過濾系統(tǒng)需要控制采樣溫度為120℃，主要為了防止煙氣中的水蒸氣凝結而使煙氣中的汞沒有完全進入汞的采樣收集系統(tǒng)，以及防止汞在石英玻璃管吸附冷凝和在濾膜上發(fā)生形態(tài)轉化。采樣時對吸收瓶進行冷浴處理，保證煙氣汞的充分吸收。

圖1 OHM采樣系統(tǒng)示意圖

該方法采樣精確度高，可作為其他標準方法的校準方法，但是該法的采樣過程較為復雜，對測試人員素質要求較高，且測試成本也較高。

3 30B采樣方法(固體吸附法)

美國早在1991年就首次在燃煤電廠煙氣Hg測試中采用了固體吸附法，采用改性活性炭作為固體吸附劑，對煙氣中的Hg進行吸附采集。EPA 30B屬于該方法。

30B采樣系統(tǒng)如圖2所示，主要包括活性炭吸附管、采樣探頭、溫度傳感器、除濕裝置、采樣控制器、采樣泵等。采樣探頭應具備加熱功能，加熱溫度不低于120°C，以防止煙氣冷凝。

圖2 30B采樣系統(tǒng)

活性炭吸附管有兩段式和三段式兩種，如圖3、圖4所示。兩段式吸附管內裝有兩段特制的用碘或其他鹵素及其化合物處理的活性炭，且每段能夠獨立分析。三段式活性炭吸附管內裝有三段特制的活性炭，其中加標段活性炭添加已知質量的Hg，也可采用市售的已經加標的活性炭管。

圖3 兩段式活性炭吸附管

圖4 三段式活性炭吸附管

干式Hg采樣法容易受到吸附劑類別、吸附效率和樣品回收率等未知因素的制約，與濕法一樣，這種方法所測Hg含量取測試樣品時間范圍內的平均值，此外采集樣品必須送回實驗室進行分析測定，故測定結果具有一定的滯后性。但干式采樣分析法的整個采樣過程未利用任何的化學清洗，具有操作簡便、穩(wěn)定性好、經濟成本低等優(yōu)點，在現場取樣及儀器校準等方面仍被廣泛采用。

4 兩種測試方法對比

上述兩種燃煤電廠煙氣中Hg的采樣方法對比如表2所示。

表2 兩種燃煤電廠煙氣中Hg的采樣方法對比

5 結語

燃煤電廠煙氣Hg測試的離線方法主要有濕化學法和固體吸附法兩大類，濕化學方法中的安大略法(OHM)是美國環(huán)保署和能源部推薦的采集和分析燃煤煙氣中汞的不同形態(tài)的標準方法，最為準確，但操作繁瑣。固體吸附法中30B法操作簡單，測量精度高，目前應用較多。