燃煤电厂烟气中Hg的测试方法研析

陈招妹，沈敏超，刘含笑，郭高飞，孟银灿，方小伟，刘美玲

(浙江菲达环保科技股份有限公司， 浙江 诸暨 311800)

从雾霾的控制角度来看，对于实施超低排放的电厂，PM、SO2、NOx的减排潜力已不大，电厂、工业锅炉、水泥等行业的重金属(如Hg)等非常规污染物排放控制将是我国未来的重大环保需求[1-7]。燃煤烟气中Hg的主要形态有颗粒Hg、二价Hg和元素Hg三种[8]，Hg形态的复杂性决定了其准确测试的难度，燃煤烟气中Hg准确测试一直是行业难点和热点。

本文结合国内外相关标准及文献，阐述并简要分析了燃煤烟气中Hg的测试方法，旨在为后续的技术研究及工程实施提供借鉴。

1 燃煤电厂烟气Hg测试标准

燃煤电厂烟气Hg测试方法主要有线测试方法、离线测试方法两种。其中，后者又有固体吸附和湿化学法两个分类。湿化学法是最常用和最准确的烟气Hg测试技术，主要包括《燃煤固定源烟气元素态汞、氧化态汞、颗粒态汞和总汞标准测定方法》(ASTM 标准方法D6784-02，简称OHM 法)、《固定源金属排放标准测定方法》(EPA 方法29)、《污泥焚烧炉颗粒态汞和气态汞标准测定方法》(EPA 方法101A)、《氯碱企业颗粒态汞和气态汞标准测定方法》(EPA 方法101B)、“氨丁三醇缓冲液-高锰酸钾法”(TB法)、“氨丁三醇缓冲液-碘化钾法”(IB法)等。如表1所示。

表1 燃煤电厂烟气Hg测试方法对比

美国燃煤电厂烟气汞的监测主要使用两种标准方法：在线监测方法(EPA 方法30A)和固体吸附法(EPA 方法30B)。其中，在线监测方法应用比例较高，达到了70%以上，其余主要使用固体吸附法。无论是在线监测方法还是固体吸附法，都需要定期对其进行方法的校验，美国燃煤电厂烟气汞监测的校验方法主要选择OHM法。

2 OHM采样方法(属于湿化学法)

湿化学采样分析法采用具有选择性的吸附剂来捕集烟气中不同形态的Hg，其中，最主要的标准方法是安大略法(OHM)。

OHM采样系统的结构示意图如图1所示，采样系统主要应包括恒温采样管、恒温过滤箱、吸收瓶箱、采样抽气泵、控制测量箱、脐带电线等单元。采样系统需要保证能够测定烟气的静压、流速和温度等相关参数。采样石英玻璃管及过滤系统需要控制采样温度为120℃，主要为了防止烟气中的水蒸气凝结而使烟气中的汞没有完全进入汞的采样收集系统，以及防止汞在石英玻璃管吸附冷凝和在滤膜上发生形态转化。采样时对吸收瓶进行冷浴处理，保证烟气汞的充分吸收。

图1 OHM采样系统示意图

该方法采样精确度高，可作为其他标准方法的校准方法，但是该法的采样过程较为复杂，对测试人员素质要求较高，且测试成本也较高。

3 30B采样方法(固体吸附法)

美国早在1991年就首次在燃煤电厂烟气Hg测试中采用了固体吸附法，采用改性活性炭作为固体吸附剂，对烟气中的Hg进行吸附采集。EPA 30B属于该方法。

30B采样系统如图2所示，主要包括活性炭吸附管、采样探头、温度传感器、除湿装置、采样控制器、采样泵等。采样探头应具备加热功能，加热温度不低于120°C，以防止烟气冷凝。

图2 30B采样系统

活性炭吸附管有两段式和三段式两种，如图3、图4所示。两段式吸附管内装有两段特制的用碘或其他卤素及其化合物处理的活性炭，且每段能够独立分析。三段式活性炭吸附管内装有三段特制的活性炭，其中加标段活性炭添加已知质量的Hg，也可采用市售的已经加标的活性炭管。

图3 两段式活性炭吸附管

图4 三段式活性炭吸附管

干式Hg采样法容易受到吸附剂类别、吸附效率和样品回收率等未知因素的制约，与湿法一样，这种方法所测Hg含量取测试样品时间范围内的平均值，此外采集样品必须送回实验室进行分析测定，故测定结果具有一定的滞后性。但干式采样分析法的整个采样过程未利用任何的化学清洗，具有操作简便、稳定性好、经济成本低等优点，在现场取样及仪器校准等方面仍被广泛采用。

4 两种测试方法对比

上述两种燃煤电厂烟气中Hg的采样方法对比如表2所示。

表2 两种燃煤电厂烟气中Hg的采样方法对比

5 结语

燃煤电厂烟气Hg测试的离线方法主要有湿化学法和固体吸附法两大类，湿化学方法中的安大略法(OHM)是美国环保署和能源部推荐的采集和分析燃煤烟气中汞的不同形态的标准方法，最为准确，但操作繁琐。固体吸附法中30B法操作简单，测量精度高，目前应用较多。