【摘要】： 汞是一种对环境和人类健康有害的重金属元素,为国内外极为关注的优先控制污染物。煤燃烧引起的汞排放已经成为最大的人为汞污染排放源。中国是世界上少数能源消耗以煤为主的国家,燃煤引起的环境污染十分严重,控制燃煤汞排放已成为我国急需解决的环境问题。 燃煤电厂烟气中汞的形态分布特征及现有烟气净化设备的除汞效果,都对提出行之有效的控制汞排放的技术具有极其重要的意义。Ontario Hydro Method(OHM,安大略法)被认为是采集和分析燃煤烟气中不同形态汞的最精确方法之一。但该法设备多、装置大,不适合在部分采样空间狭小的电厂采样。因此,本论文基于OHM的原理,研究了一种小型便携的燃煤烟气汞采样和测定方法,并利用该法在燃煤电厂净化设备的进出口进行气态汞和颗粒汞的取样分析,初步研究了电厂烟气中汞的形态分布特征和净化设备协同除汞的效果,为提出经济有效的控汞方法提供了理论依据。 首先,建立了实验室Ontario Hydro标准方法和简化便携烟气汞采样法,两种方法的对比表明:二者各形态汞及总汞的回收率接近;高汞煤烟气中汞的采集适合采用6个小瓶的简化法,5个小瓶的简化法适合低汞煤;实验室采用的两种煤样燃烧后烟气中汞的形态分布规律相似,都是颗粒态汞较少,主要以气态汞形式存在,其中又以元素汞为主。 其次,利用简化便携烟气汞采样法对3个电厂各净化设备的进出口和1个汞废弃物回收处置厂的排放尾气进行了汞浓度的测试,结果表明:煤种不同,烟气中汞的形态分布不同,电厂1和电厂2烟气中汞的排放以气态元素汞为主,电厂3以气态氧化态汞和元素汞排放为主,颗粒态汞很少;静电除尘器(ESP)对颗粒态汞的去除率接近100%,湿法烟气脱硫装置(WFGD)对Hg2+的去除作用显著;小型汞废料回收处置厂的测定结果初步证实简化便携烟气汞采样法可在冶炼行业使用。 最后,结合实验结果探讨了煤中汞的含量、烟气中汞形态分布的特征及影响因素,结果表明:电厂燃用煤样中汞的含量变化较大,煤中灰分的含量与烟气中颗粒态汞的含量呈现出正相关,煤中氯的含量与烟气中氧化态汞含量也呈现出正相关;汞在3个电厂的排放特性是:在飞灰和底灰中的含量较低,在石膏中富集;电厂1和电厂2各净化设备出口中以气态元素汞为主,电厂3以气态氧化态汞和元素汞为主;3个电厂烟气净化设备对总汞的脱除率分别为73.51%、84.87%、54.37%;烟气中控汞的关键是控制元素汞的排放,可以考虑在颗粒控制装置之前向烟气中喷入载卤素活性炭或在脱硫装置中添加可使Hg0氧化的材料,以提高汞的去除率。
摘要5-7
Abstract7-13
第一章 绪论13-35
1.1 环境中汞的污染13-17
1.1.1 环境中汞污染的来源13-15
1.1.2 汞污染的危害15
1.1.3 汞环境污染现状15-17
1.2 煤中的汞17-22
1.2.1 煤中汞的分布及赋存状态17-18
1.2.2 煤燃烧过程中汞的迁移转化及影响因素18-20
1.2.3 燃煤烟气中汞的形态分布及排放特性20-21
1.2.4 中国燃煤汞排放状况21-22
1.3 燃煤电厂净化设备对烟气中汞脱除的效果22-25
1.3.1 除尘设备对汞脱除的效果23
1.3.2 脱硝设备对汞脱除的效果23-24
1.3.3 脱硫装置对汞脱除的效果24-25
1.4 燃煤烟气中汞的测量方法25-30
1.4.1 烟气中总汞的测量方法25-26
1.4.2 烟气中形态汞的测量方法26-28
1.4.3 各种方法的比较28-30
1.5 安大略方法及其应用30-32
1.5.1 安大略方法原理及装置30-31
1.5.2 安大略方法的应用31-32
1.6 本论文研究的目的、意义、内容和技术路线32-35
1.6.1 课题来源32
1.6.2 本论文研究的目的和意义32-33
1.6.3 研究内容33-34
1.6.4 技术路线34-35
第二章 烟气中汞形态测定标准方法的建立及其简化35-52
2.1 实验设备和试剂35-36
2.1.1 实验设备35
2.1.2 实验试剂35-36
2.2 煤样中汞含量的测定36-37
2.2.1 煤样消解方法36
2.2.2 汞的测试分析方法36-37
2.3 样品采集及分析方法37
2.4 煤燃烧温度的释汞变化37-39
2.5 实验室Ontario Hydro 标准方法的建立39-41
2.5.1 Ontario Hydro 标准方法实验装置39
2.5.2 滤膜及吸收液的转移和消解39-41
2.5.3 样品测定原理41
2.6 基于OHM 原理的简化便携烟气汞采样法的建立41-44
2.6.1 燃煤烟气中汞形态分析的便携实验装置42-43
2.6.2 滤膜及吸收液的转移和消解43-44
2.6.3 样品的测定44
2.7 实验结果与分析44-51
2.7.1 QA/QC44-45
2.7.2 煤样的主要成分45
2.7.3 Ontario Hydro 标准方法结果与分析45-47
2.7.4 基于OHM 原理的简化便携烟气汞采样法的测定47-49
2.7.5 燃煤烟气中汞的形态分布及其影响因素初探49-51
2.8 小结51-52
第三章 燃煤电厂烟气中汞形态的分布52-70
3.1 现场预实验52-55
3.1.1 WJ 热电厂52-53
3.1.2 上海交通大学膳食科锅炉房2#锅炉53-54
3.1.3 TP 热电厂54-55
3.2 电厂1 燃煤锅炉烟气中汞的形态分布55-60
3.2.1 测试锅炉介绍55
3.2.2 煤样采集及分析方法55
3.2.3 采样点设置和样品分析方法55-56
3.2.4 测试结果与分析56-60
3.3 电厂2 燃煤锅炉烟气中汞的形态分布60-64
3.3.1 测试锅炉介绍60
3.3.2 煤样采集及分析方法60
3.3.3 采样点设置和样品分析方法60-61
3.3.4 测试结果与分析61-64
3.4 电厂3 燃煤锅炉烟气中汞的形态分布64-68
3.4.1 测试锅炉介绍64
3.4.2 煤样采集及分析方法64
3.4.3 采样点设置和样品分析方法64
3.4.4 测试结果与分析64-68
3.5 汞废料回收处置厂排放尾气中汞的形态分布68
3.6 小结68-70
第四章 电厂汞的排放特性及烟气净化设备对同时除汞效果的分析70-80
4.1 煤中汞的赋存状态初探及影响烟气中汞形态分布的因素70-72
4.2 汞富集因子与排放因子72-74
4.3 煤燃烧后（炉膛出口）烟气中汞的形态分布74
4.4 ESP 出口烟气中汞的形态分布74-75
4.5 WFGD 出口烟气中汞的形态分布75-76
4.6 烟气净化设备对总汞的脱除率76-77
4.7 汞污染控制的关键及建议77-79
4.7.1 提高除尘设备脱汞性能的方法77-78
4.7.2 提高脱硫设备脱汞性能的方法78
4.7.3 SCR 的应用78
4.7.4 脱汞塔的建立78-79
4.8 小结79-80
第五章 总结与展望80-82
5.1 全文总结80-81
5.2 展望81-82
参考文献82-94