汞管理

电除尘汞平衡方法可靠性的研究

2017-11-09 14:43:43 杭州天明环保 作者:凌振华

摘要:随着我国经济的快速发展。人们的生活在显著提高。质量平衡率一般用来判断测试样品的准确性与可靠性。为了确定安大略法、EPA-30B法的准确性及可靠性,利用电除尘烟气中总汞监测结果等数据进行电厂汞平衡分析。汞在烟气及煤中的含量较低,汞的质量平衡率在70%-130%范围内可接受。本实验锅炉+除尘器安大略法、EPA-30B法总汞平衡率为72.62%-99.58%,均在参考范围之内,说明本次测试燃煤烟气中的汞取样操作可靠、测试数据准确、可信度较好。

关键词:烟气汞;平衡率;总汞监测;汞形态

引言

通过采用安大略法和EPA-30B法对3个燃煤电厂典型机组进行烟气汞平衡研究对比,确定安大略法的准确性及操作的可靠性。同时,利用安大略法、EPA-30B法烟气中气态总汞监测结果等数据进行电厂汞平衡分析,通过该平衡结果后续可进一步分析烟气中汞的主要形态,旨在获得实用性及操作性强、适应新疆燃煤电厂烟气汞监测需求的测试方法,为开展汞监测工作打好基础。

1验部分

1.1主要仪器与试剂

3032型废气智能重金属采样仪(青岛崂山应用技术研究所);JLBG-220型冷原子微分测汞仪(吉林北光分析仪器厂);0.45μm石英纤维滤膜(北京赛福莱博有限公司)。氯化钾(优级纯)、高锰酸钾(优级纯)、无水乙醇(分析纯)(成都市科龙化工试剂厂);硝酸(优级纯)、盐酸(分析纯)(天津永晟精细化工有限公司);30%过氧化氢(优级纯,天津市北辰方正试剂厂);硫酸(优级纯,西安化学试剂厂);氯化亚锡(优级纯)、重铬酸钾(优级纯)、氢氟酸(优级纯)、硼酸(分析纯)(天津市光复精细化工研究所);盐酸羟胺(优级纯)、过硫酸钾(分析纯)(天津市致远化学试剂有限公司);五氧化二钒(分析纯,上海山浦化工有限公司)。

1.2实验方法

利用安大略法、EPA30B法采集、分析脱硫出口烟气中气态总汞,现场同步进行空白实验。采样时间为50min,采样流量为30L/min。取样结束后,样品被回收并低温保存,随后在实验室消解后用冷原子吸收等方法进行分析。烟气流量采用《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》(GB/T16157—1996)。煤耗及低位发热量由采样电厂提供同期数据,煤耗及低位发热量由采样电厂提供同期数据。烟气采样期间,电厂1测试机组煤耗及低位发热量分别为92.50t/h、20280kJ/kg;电厂2测试机组煤耗及低位发热量分别为141.43t/h、23090kJ/kg;电厂3测试机组煤耗及低位发热量分别为140.35t/h、21320kJ/kg。

1.3采样电厂及机组概况

本文选择的两家电厂均有多个机组,本次实验选择其中1个机组。两个电厂各机组锅炉均为自然循环、固态排渣煤粉炉,采用中速钢球磨煤机,各机组烟气均配备有除尘、脱硫设施,脱硫系统为1炉1塔。采样电厂机组基本情况见表1。

2结果与分析

2.1燃煤及机组物料中汞含量

本研究实测获得的各机组同期燃煤、烟气、渣、灰、脱硫石膏、脱硫废水、石灰石、工艺水中汞含量,结果见表2。燃煤电厂机组汞输入物料主要包括燃煤、石灰石和工艺水。由表2可见,机组汞输入物料中石灰石和工艺水中汞含量极少,所测试3个电厂机组燃煤中的汞含量范围为0.082-0.098μg/g。由此可见,燃煤电厂机组汞输入主要为燃煤中汞输入。

2.2汞平衡分析

汞的质量平衡率表达式为汞的质量平衡率=各采样点烟气中测得的汞含量/入炉煤带入的总汞含量×100%。质量平衡率一般用来判断测试样品的准确性与可靠性。为了确定安大略法和EPA-30B法的准确性及操作的可靠性,利用烟气中总汞监测结果等数据进行电厂汞平衡分析。通过实测、计算或电厂提供获得各机组同期燃煤量、渣量、灰量、烟气量、脱硫石膏量、脱硫废水量、石灰石等脱硫剂量、工艺水量,并利用同期监测获得的汞含量,计算相应汞量,然后进行电厂汞平衡分析。但因脱硫工段部分参数很难准确收集,按照上述方法获得的脱硫石膏、脱硫废水中汞量缺少代表性;同时考虑实际获得的数据情况。本次平衡仅做部分机组锅炉+电除尘汞平衡。根据《火力发电厂除灰设计技术规定》(SDFJ11-90)计算每台锅炉灰渣量。每台锅炉的灰渣量、除尘器灰量、渣量分别按如下(1)、(2)、(3)计算。相关电厂机组灰渣计算参数及负荷见表3。

由表4可见,本实验锅炉+除尘器总汞平衡率为72.62%-99.58%,均在参考范围之内,说明安大略法和EPA-30B法操作可靠、数据准确。分析认为,各方法气态总汞监测结果数据准确。影响汞平衡结果的因素非常复杂,比如,每天每班次煤质可能发生变化,存在漏风导致除尘器出口烟气量小于脱硫出口。由于难以估算出每种因素带来的平衡误差,文献认为总汞平衡率在70%-130%之间测量结果可以接受。

由表4可知,安大略法除尘烟气中汞含量较EPA-30B法中的高,主要原因为安大略法可同步采集烟气中颗粒态汞Hg、气态中的氧化态汞(Hg2+)和元素态汞(Hg0),通过后续分别分析后获得烟气中颗粒态汞、气态中的Hg2+、Hg0及总汞含量,而EPA-30B法是用于测定烟气中气态汞的标准方法,无法采集烟气中颗粒态汞。表5显示了安大略法烟气中汞形态比例,从表中可以清楚地知道烟气中颗粒态汞占有一定比例。电厂1颗粒态汞Hg为2.70%、电厂2颗粒态汞Hg为14.52%、电厂3颗粒态汞Hg为5.00%,说明除尘器出口烟气中颗粒态汞不容忽视。对于烟气中颗粒态汞含量较大的除尘器出口,EPA-30B法尽管测定简单快速,但测定结果不能较好地反映烟气中总汞情况。

3结论

采用安大略法与EPA-30B法在电除尘出口开展了新疆3个燃煤电厂机组各物料汞含量、燃煤烟气汞含量及燃煤烟气中汞形态监测,同时利用监测结果及烟气流量、煤耗及低位发热量进行了汞平衡分析。结果显示,燃煤电厂机组汞输入主要是燃煤中汞输入;安大略法除尘烟气中汞含量较EPA-30B法中的高,总汞中以气态汞为主,主要原因为安大略法可同步采集烟气中颗粒态汞Hg、气态中的氧化态汞(Hg2+)和元素态汞(Hg0),分析可知烟气中颗粒态汞占有一定比例,说明除尘器出口烟气中颗粒态汞不容忽视。本实验锅炉+除尘器总汞平衡率在72.62%-99.58%之间,均在文献范围内,说明安大略法和EPA-30B法操作可靠、数据准确。

参考文献:

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