基于实测的燃煤电厂汞排放特性分析与研究
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3 ［ 14 ］ . 的浓度（ μ g / m ）
m 3 ； S t 为 样 品 滤 膜 总 面 积， cm 2 ； 准状态下采样体积， S a 为测定时所取样品滤膜面积， cm 2 . 汞脱除率是指燃煤机组燃料中的汞经过各种方 由式（2） 计算 式净化排入 大 气 后 被 脱 除 的 百 分 比， 得到 . η Hg 脱 除 =
收稿日期 ：2009-12-30 ；修订日期 ：2010 -02 -10 基金项目 ： 国家能源局基金项目（ 20090417 ） 作者简介 ： 王圣（ 1973 ～ ） ， 男， 硕士， 高 级 工 程 师， 主要研究方向为电 力 环 评 、 规 划 环 评 、 电 力 环 境 保 护 等， E-mail ： wangsheng9999 @ 126. com
210031 ； 2. 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室， 南京
210098 ）
摘要：选取我国 6 个有代表性的燃煤电厂进行现场实测， 依据现场监测的汞 排 放 浓 度 数 据 计 算 得 出 每 个 燃 煤 电 厂 汞 的 脱 除 率 从而得出这 6 个燃煤电厂汞排放特性， 为将来我国汞排放控制提供支持和依据 . 6 个 燃 煤 电 厂 的 汞 排 放 浓 和汞平均排放因子，
第 32 卷第 1 期 2011 年 1 月
环 境 科 学 ENVIRONMENTAL SCIENCE
Vol. 32 ， No. 1 2011 Jan. ，
基于实测的燃煤电厂汞排放特性分析与研究
王圣
1， 2 2 1 1 1 1 2 ， 王慧敏 ， 朱法华 ， 陈辉 ， 孙雪丽 ， 左漪 ， 刘钢
（ 1. 国电环境保护研究院， 南京
3 度为 4. 72 ～ 14. 54 μ g / m ， 汞脱除效率为 20. 89% ～ 70. 63% ， 汞 排 放 因 子 为 14. 09 ～ 56. 08 μ g / （ kW·h ） . 将 6 个 燃 煤 电 厂 汞 的
得到烟气中汞的排放浓度远大 于 美 国 的 排 放 浓 度 ， 汞脱除率远小于美国国家标 排放特性与美国燃煤电厂汞的排放特性比较， 准所要求的脱除率 . 分析得到汞平均排放因子随装机 规 模 、 发 电 负 荷 增 大 呈 变 小 的 趋 势， 通过综合模拟给出燃煤电厂汞平均 发电负荷 、 煤中含汞量 、 除尘 、 脱硫设备运行水平等因子的函数关系 . 排放因子和机组装机容量 、 关键词：实测；燃煤电厂；汞排放特征；汞脱除率；汞平均排放因子；模式；修正系数
， 燃煤电
站是对人体造成危害最大的汞排放污染源 . 与燃油相
［ 2， 3］ . 比， 燃煤产生的汞排放要高出 10 ～ 100 倍
美国国家 能 源 部 （ DOE ） 和 国 家 能 源 技 术 实 验 室（ NETL ） 联合美国电力科学研究院 （ EPRI ） 对各州 1 043 个燃煤电厂进行了测量， 获得了大量关 于 燃 煤 电厂汞排 放 的 基 础 数 据
［ 4， 5］
， 这些数据为美国环保
署（ EPA ） 估算全美国燃煤电厂汞排放量在美国汞排
34
环
境
科
学
32 卷
煤电厂汞脱除率和 汞 平 均 排 放 因 子， 通过拟合得到 燃煤电厂汞排放因子和机组装机容量 、 发电负荷 、 环 保设备运行等参数的函数关系 . 1 测试及分析方法 采样 点 均 设 在 各 电 厂 脱 硫 出 口， 测量数据代表 受除尘装置及脱硫装置控制后排入大气的汞排放浓 度， 同时收集电厂原煤中的含汞量， 可以分析得出燃 煤电厂中汞排放及脱除情况 . 测试 采 用 原 子 荧 光 分 光 光 度 法， 测试仪器为原 子荧光分光光度仪（ 型号为 AFS-3100 ） . 烟气中汞含 量的检测原理为：通过等速采样， 将颗粒物从固定污 染源 中 抽 取 到 滤 筒 中， 所 采 集 的 样 品 用 HNO 3 -HCl 的混合酸消解处理 . 在酸性介质中， 加热消解使样品 中的汞以二价汞的 形 式 存 在， 再被硼氢化钾还原成 单质汞， 形成汞蒸气， 被引入原子荧光分光光度计进 行测定 . 根据所测的荧光强度值， 得出样品溶液和空 白溶液中汞 的 浓 度， 并由式（1） 计算烟气中排放汞
［ 1］
放总量中所占份额 提 供 了 很 大 帮 助 . 国 内 对 燃 煤 电 厂汞排放的研究主要还是以实验室数据为基 础
［ 6 ～ 11 ］
或采用国外的汞排放因子
百度文库
［ 12 ， 13 ］
， 国内基于现
场测试的燃煤电厂 汞 排 放 资 料 还 非 常 少 . 对 燃 煤 电 厂锅炉汞排放特性进行实测研究可以了解燃煤电厂 汞排放特性， 为进一步探索全国燃煤电厂汞排放量 、 将来汞排放标准的制定和对燃煤电厂烟气汞控制技 术提供可靠资料 . 本 研 究 在 我 国 首 次 基 于 现 场 实 测 以我国某地区 6 个典型燃煤电厂为对象， 依 的要求， 据现场实测数据计 算 分 析 其 汞 排 放 特 性， 并得出燃
Hg （ μ g / m 3 ） =
St 50 × （ c － 1 / 2 c 0 ） × V nd × 1 000 Sa
（1）
c 为样品 溶 液 中 汞 的 浓 度， 式中， μg / L ； c0 为 空 白 溶 mL ； V nd 为标 液中汞浓度， μ g / L ；50 为样品溶液体积，
表1 Table 1 电厂 A B C D E F 煤种 淮南煤 大同煤 富动 24 （ 内蒙） 澳大利亚（ 澳煤） 山西平三（ 平三煤） 神混 1 号（ 山西 + 陕西） 山西神木煤
（ 1. State Power Environmental Protection Research Institute ， Nanjing 210031 ， China ； 2. State Key Laboratory of Hydrology-Water Resource and Hydraulic Engineering ，Hohai University ，Nanjing 210098 ， China ） Abstract ： To sample and test mercury emission characteristics in different power plants ，six representative coal-fired power plants were selected. And based on the data of mercury emission concentration from actual measurement ， mercury removal rate and mercury average emission factor of every plant can be calculated ，and mercury emission characteristics about every level capacity can be given ， so as to provide support and foundation for the mercury control in China. The mercury emission concentration is about 4. 72-14. 54 3 μ g / m ，mercury removal rate is about 20. 89% -70. 63% ，and mercury average emission factor is about 14. 09-56. 08 μ g / （ kW·h ） . To compare the mercury emission characteristics with mercury emission characteristics from coal-fired power plants in USA ，it is shown that the concentration of mercury emission from coal-fired power plants in China is far higher than those in USA ，and the mercury removal rate is much lower than removal rate required by American national standard. To get conclusion that mercury average emission factor can come down with installed capacity and power generation load went up. And the function relation have been provided through comprehensive simulation between mercury average emission factor and installed capacity ，generation load ，mercury content in coal ， the environmental protection equipment running level ，and so on. Key words ： actual measurement ； coal-fired power plants ； mercury emission characteristics ； mercury removal rate ； mercury average emission factor ； mode ； correction factor
中图分类号： X51 文献标识码： A 3301 （ 2011 ） 010033 05 文章编号：0250-
Mercury Emission Characteristics from CoalFired Power Plants Based on Actual Measurement
2 WANG Sheng 1 ， ， WANG Hui-min 2 ， ZHU Fa-hua 1 ， CHEN Hui 1 ， SUN Xue-li 1 ， ZUO Yi 1 ， LIU Gang 2
g
EF Hg 为 汞 排 放 因 子， 式中， μ g / （ kW·h ） ； EG 为 机 组 MW·h － 1 . 发电量， 2 汞的排放特性分析 6个 对现场实测的 6 个电厂 编 号 依 次 为 A ～ F ， 电厂均装有湿法脱硫及静电除尘 设 备， 没 有 SCR 脱 硝装置 . 现场对各个电厂燃煤煤质进行了分析， 分析 结果见表 1.
联合国环境 规 划 署 2008 年 报 告， 估 计 2005 年 人为汞排放总量约 为 1960 t ， 分布于多种类别之中 . 大 气 汞 排 放 的 最 大 来 源 为 化 石 燃 料， 尤其是煤在公 工业与居民燃炉中的使用 . 2005 年全球人为汞排 共、 46. 5% 源自于化石燃料 的 燃 烧， 放总量中， 而火电厂 用煤又是燃煤消耗重要的组成部分 . 根据美国环保署 （ EPA ） 1997 年 给 美 国 国 会 的 汞 研 究 报 告
各个电厂燃煤煤质分析
Coal quality analysis of all coal-fired power plants 全水分 /% 12. 6 11. 9 12. 0 10. 5 16. 7 15. 8 收到基灰分 /% 23. 85 21. 98 16. 17 16. 56 26. 55 11. 66 13. 56 干基挥发份 /% 30. 56 36. 55 32. 95 29. 67 28. 12 33. 11 32. 89 全硫（ 干基） /% 0. 92 1. 08 0. 96 0. 65 1. 20 0. 94 1. 02 固定碳 /% 45. 53 48. 02 53. 06 52. 31 43. 52 49. 43 46. 32 低位收到基发热量 / MJ ·kg － 1 20. 85 19. 60 22. 23 24. 02 19. 47 22. 72 21. 23
g MT Hg － M Hg
MT Hg
× 100 %
（2）
MT 式中， Hg 为 原 煤 中 汞 含 量 （ 根 据 GB / T 16659-2008 《煤中汞的测定方法 》 ， 采用冷原子吸收分光光度法 进行测定） ， μ g ； M Hg 为 由 烟 囱 排 放 的 烟 气 中 汞 含 量 （ 根据烟气量和实测的汞排放浓度进行计算） ， μ g. 汞排放因子是指燃煤机组每发一度电直接排放 由式（ 3 ） 计算得到 . 到环境中的汞量， EF Hg = Mg Hg × 100 % EG × 1 000 （3）
m 3 ； S t 为 样 品 滤 膜 总 面 积， cm 2 ； 准状态下采样体积， S a 为测定时所取样品滤膜面积， cm 2 . 汞脱除率是指燃煤机组燃料中的汞经过各种方 由式（2） 计算 式净化排入 大 气 后 被 脱 除 的 百 分 比， 得到 . η Hg 脱 除 =
收稿日期 ：2009-12-30 ；修订日期 ：2010 -02 -10 基金项目 ： 国家能源局基金项目（ 20090417 ） 作者简介 ： 王圣（ 1973 ～ ） ， 男， 硕士， 高 级 工 程 师， 主要研究方向为电 力 环 评 、 规 划 环 评 、 电 力 环 境 保 护 等， E-mail ： wangsheng9999 @ 126. com
210031 ； 2. 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室， 南京
210098 ）
摘要：选取我国 6 个有代表性的燃煤电厂进行现场实测， 依据现场监测的汞 排 放 浓 度 数 据 计 算 得 出 每 个 燃 煤 电 厂 汞 的 脱 除 率 从而得出这 6 个燃煤电厂汞排放特性， 为将来我国汞排放控制提供支持和依据 . 6 个 燃 煤 电 厂 的 汞 排 放 浓 和汞平均排放因子，
第 32 卷第 1 期 2011 年 1 月
环 境 科 学 ENVIRONMENTAL SCIENCE
Vol. 32 ， No. 1 2011 Jan. ，
基于实测的燃煤电厂汞排放特性分析与研究
王圣
1， 2 2 1 1 1 1 2 ， 王慧敏 ， 朱法华 ， 陈辉 ， 孙雪丽 ， 左漪 ， 刘钢
（ 1. 国电环境保护研究院， 南京
3 度为 4. 72 ～ 14. 54 μ g / m ， 汞脱除效率为 20. 89% ～ 70. 63% ， 汞 排 放 因 子 为 14. 09 ～ 56. 08 μ g / （ kW·h ） . 将 6 个 燃 煤 电 厂 汞 的
得到烟气中汞的排放浓度远大 于 美 国 的 排 放 浓 度 ， 汞脱除率远小于美国国家标 排放特性与美国燃煤电厂汞的排放特性比较， 准所要求的脱除率 . 分析得到汞平均排放因子随装机 规 模 、 发 电 负 荷 增 大 呈 变 小 的 趋 势， 通过综合模拟给出燃煤电厂汞平均 发电负荷 、 煤中含汞量 、 除尘 、 脱硫设备运行水平等因子的函数关系 . 排放因子和机组装机容量 、 关键词：实测；燃煤电厂；汞排放特征；汞脱除率；汞平均排放因子；模式；修正系数
， 燃煤电
站是对人体造成危害最大的汞排放污染源 . 与燃油相
［ 2， 3］ . 比， 燃煤产生的汞排放要高出 10 ～ 100 倍
美国国家 能 源 部 （ DOE ） 和 国 家 能 源 技 术 实 验 室（ NETL ） 联合美国电力科学研究院 （ EPRI ） 对各州 1 043 个燃煤电厂进行了测量， 获得了大量关 于 燃 煤 电厂汞排 放 的 基 础 数 据
［ 4， 5］
， 这些数据为美国环保
署（ EPA ） 估算全美国燃煤电厂汞排放量在美国汞排
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环
境
科
学
32 卷
煤电厂汞脱除率和 汞 平 均 排 放 因 子， 通过拟合得到 燃煤电厂汞排放因子和机组装机容量 、 发电负荷 、 环 保设备运行等参数的函数关系 . 1 测试及分析方法 采样 点 均 设 在 各 电 厂 脱 硫 出 口， 测量数据代表 受除尘装置及脱硫装置控制后排入大气的汞排放浓 度， 同时收集电厂原煤中的含汞量， 可以分析得出燃 煤电厂中汞排放及脱除情况 . 测试 采 用 原 子 荧 光 分 光 光 度 法， 测试仪器为原 子荧光分光光度仪（ 型号为 AFS-3100 ） . 烟气中汞含 量的检测原理为：通过等速采样， 将颗粒物从固定污 染源 中 抽 取 到 滤 筒 中， 所 采 集 的 样 品 用 HNO 3 -HCl 的混合酸消解处理 . 在酸性介质中， 加热消解使样品 中的汞以二价汞的 形 式 存 在， 再被硼氢化钾还原成 单质汞， 形成汞蒸气， 被引入原子荧光分光光度计进 行测定 . 根据所测的荧光强度值， 得出样品溶液和空 白溶液中汞 的 浓 度， 并由式（1） 计算烟气中排放汞
［ 1］
放总量中所占份额 提 供 了 很 大 帮 助 . 国 内 对 燃 煤 电 厂汞排放的研究主要还是以实验室数据为基 础
［ 6 ～ 11 ］
或采用国外的汞排放因子
百度文库
［ 12 ， 13 ］
， 国内基于现
场测试的燃煤电厂 汞 排 放 资 料 还 非 常 少 . 对 燃 煤 电 厂锅炉汞排放特性进行实测研究可以了解燃煤电厂 汞排放特性， 为进一步探索全国燃煤电厂汞排放量 、 将来汞排放标准的制定和对燃煤电厂烟气汞控制技 术提供可靠资料 . 本 研 究 在 我 国 首 次 基 于 现 场 实 测 以我国某地区 6 个典型燃煤电厂为对象， 依 的要求， 据现场实测数据计 算 分 析 其 汞 排 放 特 性， 并得出燃
Hg （ μ g / m 3 ） =
St 50 × （ c － 1 / 2 c 0 ） × V nd × 1 000 Sa
（1）
c 为样品 溶 液 中 汞 的 浓 度， 式中， μg / L ； c0 为 空 白 溶 mL ； V nd 为标 液中汞浓度， μ g / L ；50 为样品溶液体积，
表1 Table 1 电厂 A B C D E F 煤种 淮南煤 大同煤 富动 24 （ 内蒙） 澳大利亚（ 澳煤） 山西平三（ 平三煤） 神混 1 号（ 山西 + 陕西） 山西神木煤
（ 1. State Power Environmental Protection Research Institute ， Nanjing 210031 ， China ； 2. State Key Laboratory of Hydrology-Water Resource and Hydraulic Engineering ，Hohai University ，Nanjing 210098 ， China ） Abstract ： To sample and test mercury emission characteristics in different power plants ，six representative coal-fired power plants were selected. And based on the data of mercury emission concentration from actual measurement ， mercury removal rate and mercury average emission factor of every plant can be calculated ，and mercury emission characteristics about every level capacity can be given ， so as to provide support and foundation for the mercury control in China. The mercury emission concentration is about 4. 72-14. 54 3 μ g / m ，mercury removal rate is about 20. 89% -70. 63% ，and mercury average emission factor is about 14. 09-56. 08 μ g / （ kW·h ） . To compare the mercury emission characteristics with mercury emission characteristics from coal-fired power plants in USA ，it is shown that the concentration of mercury emission from coal-fired power plants in China is far higher than those in USA ，and the mercury removal rate is much lower than removal rate required by American national standard. To get conclusion that mercury average emission factor can come down with installed capacity and power generation load went up. And the function relation have been provided through comprehensive simulation between mercury average emission factor and installed capacity ，generation load ，mercury content in coal ， the environmental protection equipment running level ，and so on. Key words ： actual measurement ； coal-fired power plants ； mercury emission characteristics ； mercury removal rate ； mercury average emission factor ； mode ； correction factor
中图分类号： X51 文献标识码： A 3301 （ 2011 ） 010033 05 文章编号：0250-
Mercury Emission Characteristics from CoalFired Power Plants Based on Actual Measurement
2 WANG Sheng 1 ， ， WANG Hui-min 2 ， ZHU Fa-hua 1 ， CHEN Hui 1 ， SUN Xue-li 1 ， ZUO Yi 1 ， LIU Gang 2
g
EF Hg 为 汞 排 放 因 子， 式中， μ g / （ kW·h ） ； EG 为 机 组 MW·h － 1 . 发电量， 2 汞的排放特性分析 6个 对现场实测的 6 个电厂 编 号 依 次 为 A ～ F ， 电厂均装有湿法脱硫及静电除尘 设 备， 没 有 SCR 脱 硝装置 . 现场对各个电厂燃煤煤质进行了分析， 分析 结果见表 1.
联合国环境 规 划 署 2008 年 报 告， 估 计 2005 年 人为汞排放总量约 为 1960 t ， 分布于多种类别之中 . 大 气 汞 排 放 的 最 大 来 源 为 化 石 燃 料， 尤其是煤在公 工业与居民燃炉中的使用 . 2005 年全球人为汞排 共、 46. 5% 源自于化石燃料 的 燃 烧， 放总量中， 而火电厂 用煤又是燃煤消耗重要的组成部分 . 根据美国环保署 （ EPA ） 1997 年 给 美 国 国 会 的 汞 研 究 报 告
各个电厂燃煤煤质分析
Coal quality analysis of all coal-fired power plants 全水分 /% 12. 6 11. 9 12. 0 10. 5 16. 7 15. 8 收到基灰分 /% 23. 85 21. 98 16. 17 16. 56 26. 55 11. 66 13. 56 干基挥发份 /% 30. 56 36. 55 32. 95 29. 67 28. 12 33. 11 32. 89 全硫（ 干基） /% 0. 92 1. 08 0. 96 0. 65 1. 20 0. 94 1. 02 固定碳 /% 45. 53 48. 02 53. 06 52. 31 43. 52 49. 43 46. 32 低位收到基发热量 / MJ ·kg － 1 20. 85 19. 60 22. 23 24. 02 19. 47 22. 72 21. 23
g MT Hg － M Hg
MT Hg
× 100 %
（2）
MT 式中， Hg 为 原 煤 中 汞 含 量 （ 根 据 GB / T 16659-2008 《煤中汞的测定方法 》 ， 采用冷原子吸收分光光度法 进行测定） ， μ g ； M Hg 为 由 烟 囱 排 放 的 烟 气 中 汞 含 量 （ 根据烟气量和实测的汞排放浓度进行计算） ， μ g. 汞排放因子是指燃煤机组每发一度电直接排放 由式（ 3 ） 计算得到 . 到环境中的汞量， EF Hg = Mg Hg × 100 % EG × 1 000 （3）