火电厂废气中汞监测技术发展现状与趋势分析
火电厂废气中汞监测技术发展现状与趋势分析杨丽尹卫萍
火电厂废气中汞监测技术发展现状与趋势分析
杨
摘要：
丽，尹卫萍
（江苏省环境监测中心，南京210036）
30A 法和30B 法，本文总结了国内外汞监测技术发展现状，着重介绍了美国的安大略法（OHM ）、并分
析了我国汞监测技术现状和存在问题，在此基础上提出我国火电厂汞监测技术发展方向：一是开发适用于我国具体情况的基于安大略法的便携式监测设备，并出台相关标准、规范；二是发展我国汞连续在线监测，为环境管理提供技术手段和科学依据。关键词：
火电厂；废气；汞；监测
文献标识码：A
文章编号：1007－0370（2011）10－0109－03
中图分类号：X831
Current advances of mercury monitoring technologies for
waste gas in coal －fired power plants
Yang Li ，Yin Weiping
（Jiangsu Environment Monitoring Center ，Nanjing 210036）
Abstract ：The paper summarized the mercury monitoring technologies for Waste gas in the Coal －fired Power Plants．The latest pro-gress of mercury monitor in USA and our country are elaborated．The problems and shortages of mercury monitoring on our country were also analyzed．On this basis ，Some development directions are put forward according to the actual condition in our country．
Key words ：coal －fired power plants ；waste gas ；mercury ；monitoring 汞是空气中最主要的有毒金属污染物。其挥发性、持久性
和生物富集性会对生物神经系统产生严重危害，因而成为人们研究的热点。据UNEP 的报告，2005年全球人为源大气汞排
其中中国占42．85%，为排放量最大的国家，同放量为1930吨，
时中国是全球范围内汞污染最为严重的地区之一。针对我国日益严峻的环境形势，以及履约的要求，对汞污染控制已经提上议事日程。在2010年6月联合国环境规划署全球汞控制公
环境保护部会同约政府间谈判委员会第1届会议（INC1）后，
《重金属污染综合整治实施方案》，八部委制定并开始部署在
五大电力集团开展燃煤电厂大气汞污染控制试点工作。2011
《火电厂大气污染物排放标准（二次年1月，环境保护部公布
，这次修订不仅对烟尘、二氧化硫、氮氧化物排征求意见稿）》
放限值的要求都更加严格，并设置了汞的排放限值，确定我国
3
火电厂汞的排放限值为0．03mg /m。然而，我国尚未开展火电
汞排放基本信息相当匮乏，因此归纳总厂废气中汞污染监测，
结国内外汞监测技术发展现状，分析我国汞监测技术发展趋势，有利于探索适用于我国国情的汞污染监测技术，是实现汞污染定量化监测、评价排放状况的基本条件，对我国合理制定汞污染控制政策至关重要。
氧化汞（Hg ）和颗粒态汞（Hgp ）形式存在。废气中汞形态分布主要与燃煤中氯元素含量和温度的影响有关，气相汞在小于
400ħ 以HgC 12为主，400 600ħ 之间大于600ħ 以Hg 为主，。但是受煤种等因素影响，二者共存气相汞的形态分布变
02+
化较大，气态汞中Hg 与Hg 的比例从9：1到1：9不等，大约
［4］
在7：3左右。
不同形态的汞具有不同的物理、化学特性和生物特性。颗
p
粒态汞（Hg ）绝大部分可被除尘、湿法脱硫等烟气净化装置捕
2+
集去除。Hg 可溶于水，也易于被颗粒物所吸附，易于捕集和
2+
被释放到大气中主要是造成局地污染；Hg 加热至控制，
800ħ 左右可还原为Hg 0。气态元素汞（Hg 0）不溶于水且极易
难于控制，传输距离远，对环境影响大，但Hg 可被催化挥发，
2+2+
氧化为Hg 。若排入大气，Hg 和Hgp 在大气中停留时间只
有几天，Hg 则可停留1年以上。
［2，3］
2+
2国外
1汞的形态及特点
通常在煤粉炉中，炉膛温度范围大约是1200 1500ħ ，几
乎所有煤中的汞（包括无机汞和有机汞）转变成Hg 并以气态
［1］
形式停留于烟气中。在烟气流向烟囱出口的过程中，烟气
Hg 0会与其它烟气成分及飞灰颗粒发生一系列温度逐步降低，
化学物理反应，排放废气中汞主要以气态元素汞（Hg ）、气态
Hg 浓度的仪器分析方法已很成熟，相对而言，一般推荐的
253．7nm 波长吸收方法有冷蒸汽原子吸收光谱法（CVAAS ，
峰）、冷原子荧光法（CVAFS ）等，但各种技术的分析对象都是0Hg ，汞监测的难度主要在于烟气采样。目前美国的烟气汞监
主要采用的方法有三个，安大略法测技术发展得较为完善，
（OHM ）、30A 法和30B 法。2．1安大略法（OHM ，Ontario Hydro Method ）
安大略法是美国环保署（EPA ）和能源部（DOE ）等机构推荐的汞测试分析的标准方法。该方法烟气取样系统主要由加热保温系统、灰粒过滤系统、烟气吸收系统以及测量控制系统
NORTHERN ENVIRONMENT
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北方环境第23卷第10期2011年10月
置后，如FGD 后或烟囱上。代表性检测设备是ST －915烟道气吸附采样汞分析系统。与30A 法相比，其共同点是可测得
2+
Hg 0或Hg 0+Hg 2+），烟气中排放总气态汞的浓度，即（Hg 、不
等组成（如图1所示）。灰粒过滤系统用于吸收烟气中的颗粒态汞（Hg p ）；烟气吸收系统包括8个吸收瓶，先由3个装有饱
2+
1个装有5%和KCl 溶液的吸收瓶吸收氧化态汞（Hg ），
HNO 3（V /V）·10%H 2O 2（V /V）和3个装有4%KMnO 4（W /V）·10%H 2SO 4（V /V）溶液的吸收瓶用以吸收元素态汞（Hg 0），最后1个吸收瓶装有吸水胶脱水排放净烟气。取样结束后，对滤纸和各吸收液样品进行消解；最后用冷蒸汽原子荧光光谱法（CVAFs ）或冷原子吸收光谱法（CVAAs ）分析测定样品中的痕量汞。
能收集颗粒态汞，但测量结果比30A 法准确。
图330B 法吸附管采样流程及吸附管示意图
2000年美国EPA 对于规范燃煤锅炉汞排放的决定，推动了对汞的连续排放监测（CEMs ）的需要。目前美国大部分已开始监测汞排放的电厂（约占美国电厂总数的30%）都采用30B 30A 法30%。法和30A 法，其中30B 法占70%，
图1
安大略法（OHM ）采样装置示意图
3国内
我国学者在大气汞排放方面做了大量研究
［5 7］
安大略法的代表设备为西肯塔基大学的移动Hg 监测系统，该烟气Hg 排放移动检测（车）系统可同时测量多个点的汞FGD 前、排放情况，即在SCR 前、空气预热器前、电除尘器前、后5点进行采样分析，并同时监测煤中汞含量。该方法的特点测量结是可测得烟气中排放的总汞及三种形态汞分别的浓度，果最为准确，缺点是不能及时反映出监测结果。2．2
30A 法（Method 30A ）
30A 法用装有烟尘过滤装置的采样探头将烟气从烟道或
2+0
烟囱中抽取出来，通过转换器将Hg 还原为Hg ，再送至检测
，但大多局
限于模型估算，缺乏实际监测数据支撑。近年来，国内学者基于安大略方法，开展了燃煤电厂烟气除尘系统、脱硫系统、脱硝系统前后烟气汞形态分布、脱汞特性等方面的研究
［8 10］
，对于
汞污染控制手段与方法的选择有一定指导作用。火电厂废气汞监测的安大略方法应用仅限于个别案例，但日常环境管理中汞污染监督监测尚未开展。我国烟气中汞的连续自动监测技术尚处于起步阶段，主要还依赖引进国外技术
［11］
。
《火电厂大气污染物排放标准（二次征求意见稿）》推荐的采样和测试方法为《固定污染源排气中颗粒物测定与气态（GB /T16157）、《固定污染源废气汞的测定污染物采样方法》
（HJ 543）［12］。气态汞通过在冷原子吸收分光光度法（暂行）》
烟气采样装置上串联2个装有10mL 吸收液的大型气泡吸收管吸收，以0．3L /min的流量采样5 30min ，吸收液为0．1mol /L高锰酸钾溶液与10%硫酸溶液的等体积混合液体；分析方法原理是废气中的汞被酸性高锰酸钾溶液吸收并氧化形汞离子被氯化亚锡还原为原子态汞，用载气将汞蒸成汞离子，
用冷原子吸收分光光度法（冷原气从溶液中吹出带入测汞仪，
子吸收测汞仪）测定，该方法检出限为0．025μg /25ml试样溶
3
液，当采样体积为10L 时，检出限为0．0025mg /m，测定下限为
器检测，检测数据可直接被传输到记录储存系统（如图2所示）。该方法适用于地面采样口、烟囱出口处和带有监测平台的采样口，代表性检测设备有美国汞研究中心采用Hg 在线监IRM －915在线式烟道气汞分析仪等。测系统、
图230A 法示意图
14］0．01mg /m3［13，。但是该方法测试的是总气态汞，不能收集到
Hg 0与Hg 2+既可被该方法的特点是能够实现连续监测，
也可被转化为Hg 一起测定总量，测量结果比较准分别测定，
确，可以实时输出结果，便于环保部门对污染源进行实时监控。但测得的是烟气中排放总气态汞的浓度，不能收集颗粒态汞。2．3
30B 法（Method 30B ）
30B 法是在吸附管内填充活性炭等汞专用吸附材质（如图3所示），先吸附采样，再解吸进行浓度分析。该方法要求抽取经净化后的洁净烟气进行分析，采样点应当设置在烟气净化装NORTHERN ENVIRONMENT
颗粒态汞。颗粒态汞可按照GB /T16157－1996中颗粒物等速采样原理采集，但分析方法尚未有相关标准明确规定。
4发展趋势
在利用国外研究成果的基础上，结合我国环境政策发展需
要，以下两方面是我国火电厂废气汞监测技术的发展趋势：
（1）随着试点工作及相关研究的深入，探索、开发适用于我国具体情况的基于安大略监测方法的便携式设备，并出台相关标准、规范。
火电厂废气中汞监测技术发展现状与趋势分析
（2）发展我国汞连续在线监测，为环境监管、排污收费、污染物治理及总量减排提供技术手段和科学依据。参考文献
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（上接第68页）
杨丽尹卫萍
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［14］《固定污染源废气汞的测定冷原子吸收分光光度法（暂行）》（HJ 543－2009）．
收稿日期：2011－08－13
作者简介：杨丽（1975－），女，高级工程师，研究建设项目竣工环保验收、监测、建设项目监理、环境质量综合分析等工作.
檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪6
运行费用分析
运行费用分析见表6。
表6
药剂费药费
药剂名称PAC PAM
药剂费合计
注：加磷设备为备用，暂未计算投加费用
总装机容量
电费
（KW ）42．27生活用水量
水费
（t /d）2
污水站人数
人工费总运行费用
（人）3
出水（元/吨）
2005，24（11）：1239－1243．
收稿日期：2011－09－26
作者简介：魏枫（1972－），女，工程师，主要从事环境影响评价方面的工作．
运行容量（KW ）17．69生产用水量（t /d）4
日耗电量（度/d）424．56总用水量（t /d）6
月均工资（元/人）1200
电价（元/KW·h ）
0．50水价（元/t）3．0
合价（元/d）212．28水费（元/d）18
吨水人工费（元/吨水）0．3331．501
吨水成本（元/吨水）0．590吨水成本（元/吨水）0．05
每天用量（kg /d）255
运行费用分析
药剂单价（元/t）700（8%）35000
药剂费（元/d）17．5175
吨水成本（元/吨水）0．0480．480．528
注：以上为直接运行费用，不含设备折旧及维修费用。参考文献
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