上海燃煤电厂大气汞排放初探
摘要：燃煤电厂是主要的人为汞排放源之一，也是上海城市范围内最大的大气汞排放点源。耗煤量、煤汞含量、燃烧装置的结构以及空气污染控制装置的协同除汞能力是影响燃煤电厂大气汞排放的主要因素。文章利用历年的统计数据和美国环境保护局的经验值筛选出汞排放的影响因子，粗略估算了上海燃煤电厂的大气汞年排放量，从空气污染控制装置的协同除汞效果、改进颗粒物控制装置、提高烟气脱硫系统的汞捕集能力、投加粉末状活性碳的除汞效果等方面，分析了空气污染控制装置的除汞效果及其改进方法。
关键词：燃煤电厂 汞排放 空气污染控制装置 管理
1 概述
汞是一种毒性很强的环境污染物。火山爆发、岩石风化、森林火灾等自然作用虽会导致地壳中的汞进人环境，但其释放量却远小于人为排放源。自工业革命以来的250年间，燃料燃烧、金矿加工、氯碱等工业行业的崛起使汞的排放量增加了约300%。随着全球能源需求的大幅上升，燃煤已成为最大的人为汞排放源之一。1978-1995年，我国燃煤汞排放量以平均每年4.8%的速率增长，其中燃煤电厂是排汞大户。
汞在燃煤电厂烟气中主要以3种方式存在:元素汞(Hg0)、二价汞(Hg2+)和颗粒汞(Hgp)0在同相(气-气)和异相(气-固)反应中被氧化成Hg2+。同相反应主要发生在汞与氯气之间，在热动力平衡的作用下，生成HgCl2。但该过程却受制于反应动力的大小。异相反应通常发生在飞灰或未燃烧碳的表面，研究发现，碳的氯化可能是异相氧化反应的第1步。汞被吸附并氧化后，形成颗粒汞。烟气中的Hg0随尾气进人全球汞循环，而下游的净化装置则可捕集部分Hg2+和(Hgp)0。因此，空气污染控制(Air Pollution Control, APC)装置的除汞能力很大程度上受到烟气中汞的形态的影响。
随着含汞氯碱业的淘汰，含汞危险废弃物的分类管理、垃圾焚烧场的规范化操作等，许多行业已不再是主要的人为汞排放源，但燃煤电厂的汞排放却由于燃煤量的大幅增加而不断上升，成为治理的盲点。美国环境保护局(EPA)研究发现，发电量>300GW的燃煤电厂是美国城市范围内的主要人为汞排放源。2005年3月15日，美国EAP公布了世界上首个限制燃煤电厂汞排放量的法规—《清洁空气汞排放法规》( Clean Air Mercury Rule , CAMR ) ，将控制燃煤电厂汞排放问题正式提上了议事日程。
CAMR的公布，为EPA更好地管理和限制城市范围内的大气汞排放点源提供了法律保障，也使美国成为了全球唯一1个针对燃煤电厂汞排放而制定专项法规的国家。该法规中明确要求，第1阶段的排放限额为38t，并且从2010年开始将排放量从48t削减至31t，第2阶段将继续加大减排目标，并最终减少至15t。为实现该目标，美国从技术、法律和管理层面上，对燃煤电厂汞污染控制措施、法律法规的修订和管理保障体制进行了革新，推出了一些具有实用价值的新型除汞技术(例如投加PAC或氧化剂)，配套制定了《清洁大气州际法规》、《新建和现有燃煤锅炉的汞排放
标准》，进行了大规模的信息采集和分析。尽管新的除汞技术仍处于现场小试阶段，但在现有APC装置的基础上，加装专门的除汞设施将是燃煤电厂汞排放控制的主要方向。而CAMR也为美国的空气质量改善提供了1个多污染物控制策略。
本文利用历年的统计数据和美国环境保护局的经验值筛选出汞排放的影响因子，粗略估算了上海燃煤分析了空气污染控制装置的除汞效果及其改进方法。
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