燃煤电厂汞污染及控制

燃煤电厂汞污染及控制能源清洁利用国家重点实验室国家环境保护燃煤大气污染控制工程技术中心浙江大学热能工程研究所内容一、我国电厂汞污染控制总体思路二、全球大气汞污染形势和控制现状三、我国大气汞污染及控制现状四、燃煤电厂现有污染物控制设备的汞控制能力五、燃煤烟气汞的排放控制方案六、浙大在汞排放、控制方面研究情况七、燃煤电厂汞排放测试方法2009年下发的《国务院办公厅转发环境保护部等部门关于加强重金属污染防治工作指导意见的通知》中将汞污染防治列为工作重点。2010年5月又发布《国务院办公厅转发环境保护部等部门关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导意见的通知》，进一步提出建设火电机组烟气脱硫、脱硝、除尘和除汞等多污染物协同控制示范工程。即将报请国务院批准的《重金属污染综合防治规划》和正在编制的《“十二五”重点区域大气污染联防联控规划》中，都对燃煤电厂大气汞排放控制工作做了安排。1.1我国重金属污染防治工作一、我国电厂汞污染控制总体思路2010年7月9日，重金属污染防治部际联席会议在京召开。会上环境保护部、中宣部、发展改革委等13个部门及内蒙古、江苏、浙江等14个省（区）政府分管领导对《重金属污染综合防治规划（2010～2015年）》进行了深入细致讨论，并提出了修改意见和建议。会议原则通过了《重金属污染综合防治规划（2010～2015年）》，决定进一步修改后报国务院批准实施。1.2重金属污染防治部际联席会议一、我国电厂汞污染控制总体思路2010年9月15日，张力军副部长召开燃煤电厂大气汞污染控制试点工作座谈会，对燃煤电厂汞排放提出明确要求，一是要摸清底数，建立我国典型燃煤机组排放清单的计算模型，开展燃煤电厂大气汞排放在线监测试点工作，准确掌握燃煤电厂大气汞排放第一手数据；二是要搞除汞技术示范；三是要通过试点示范，提出燃煤电厂大气汞污染控制技术政策和经济政策的建议；四是要抓住“十二五”规划编制的契机，将燃煤电厂大气汞污染防治工作纳入各集团公司的“十二五”规划，落实项目和资金安排，制定有针对性的措施。1.3燃煤电厂大气汞污染控制试点工作座谈会一、我国电厂汞污染控制总体思路2.1全球汞污染——汞污染具有全球性二、全球大气汞污染形势和控制现状工业革命后人为活动增加了大气中250%的汞，地表水中25%的汞，深海洋中11%的汞。2.1全球汞污染——利用模型估算全球汞循环（SunderlanandMason，2007）二、全球大气汞污染形势和控制现状总排放量为7710吨自然源大气汞排放量为5207吨，其中海洋排放2682吨。人为源排放量为2503吨，其中燃煤燃油排放1422吨。（NicolaPirrone,SergioCinnirella,XinbinFeng,etal,2008）2.1全球汞污染——全球自然和人为大气汞排放量二、全球大气汞污染形势和控制现状2005年全球人为源大气汞排放总量为1930吨，其中中国占42.85%，为排放量最大的国家；排放量第二的美国占8.93%。2.1全球汞污染——2005年全球十大大气汞排放国（UNEP2008年全球大气汞评估报告）二、全球大气汞污染形势和控制现状2.1全球汞污染——2005年人为大气汞排放量全球分布（UNEP2008年全球大气汞评估报告）二、全球大气汞污染形势和控制现状2.2全球汞污染控制——UNEP汞公约谈判背景及进展时间进程1992《巴塞尔公约》任何含汞或汞化合物及其被污染的物质均视为有毒有害物质1998《鹿特丹公约》对农药使用的无机汞化合物、烷基汞化合物、烷氧基汞化合物等有害的化学品采取进出口管制2001.1第21次UNEP理事会决定在全球范围内对汞污染现状开展调查评估2003.2第22次UNEP理事会尽快在国家、区域和全球采取进一步行动，包括考虑制定具有法律约束力的国际文书等办法管制汞污染2005.2第23次UNEP理事会决定开发汞污染防治工作计划，准备和发布关于汞生产、需求和贸易的报告2007.2第24次UNEP理事会启动了《全球伙伴关系计划》，确定了全球汞污染防治的七个优先领域2009.2第25次UNEP理事会同意成立政府间谈判委员会，就起草一项旨在治理汞污染的具有法律约束力的国际文书开展谈判2010.6政府间谈判委员会第一次会议通过了谈判委员会意事规则，进行了全面政策交流和立场阐述2011.1政府间谈判委员会第二次会议讨论公约框架和资金技术援助及遵约机制2011.10政府间谈判委员会第三次会议2012.6政府间谈判委员会第四次会议2013.1政府间谈判委员会第五次会议2013年下半年举行公约签署的外交全权代表会议二、全球大气汞污染形势和控制现状美国90年代发布了市政垃圾和医疗垃圾焚烧炉的汞排放标准（大于90%的控制率），以及颁布了一系列限制汞使用的措施，使排放量从1990年的220吨降低到1999年的115吨。2.2全球汞污染控制——美国人为源大气汞排放情况（USEPA）二、全球大气汞污染形势和控制现状美国各州μg/kwh生效时间排放限值或者降低%Arizona4.02013年12月31日0.0087英镑/十亿瓦特小时90Colorado8.12014年7月1日0.0174英镑/十亿瓦特小时80Connecticut2.82008年7月1日0.60英镑/万亿英热90Delaware2.82013年1月1日0.60英镑/万亿英热90Illinois3.72009年7月1日0.0080英镑/十亿瓦特小时90Maryland3.72013年1月1日只有%降低率标准90Massachusetts1.22012年12月1日0.0025英镑/十亿瓦特小时95Minnesota3.72011年4月只有%降低率标准90Montana4.22010年1月1日0.90英镑/万亿英热-NewHampshire7.42013年7月1日只有%降低率标准80NewJersey3.02007年12月15日3毫克/百万瓦特小时90NewYork2.82015年1月1日0.60英镑/万亿英热-Oregon2.82012年7月1日0.60英镑/万亿英热90Utah3.02012年12月31日0.65英镑/万亿英热90Wisconsin3.72015年7月1日0.0080英镑/十亿瓦特小时90美国一些州制定了各自的燃煤电厂大气汞排放标准，平均为3.8μg/kwh（8.1μg/kwh-1.2μg/kwh）。美国EPA将在2011年3月发布燃煤电厂汞标准建议稿，2011年11月将发布最终稿，三年时间执行。全国350家电厂的测试基础上，2011年将发布的排放标准，预计汞脱除效率大于或者等于90%。2.2全球汞污染控制——美国各州火电厂大气汞排放标准摘自美国雅宝公司汞控制全球商务经理SidNelsonJr.报告二、全球大气汞污染形势和控制现状大气汞主要来自于煤和含汞垃圾的燃烧、金属矿物冶炼，以及生产工艺涉汞行业（电池、荧光灯、温度计和PVC等生产工艺）。2009年我国煤炭消费超过30亿吨，其中50%用于电厂。考虑到我国对电力需求的高速增长在未来一段时间内还将继续，电厂燃煤总量也将保持高速增长趋势。同时，电厂是集中排放，较其他排放源更易于控制，燃煤电厂的控制能在很大程度上实现中国汞排放总量的消减。3.1我国大气汞排放情况三、我国大气汞污染及控制现状2）USGSstudy(March2004)291coals(allranks)=0.15(0.14)16cleanedcoals=0.08(0.07)3）Wangetal.n=234mean=0.22ppm4）HuangandYangn=1466mean=0.15ppm5)Zhangetal.N=990mean=0.16ppm1）浙大基于40种动力煤，平均汞含量:0.19mg/Kg。3.1我国大气汞排放情况——煤中汞含量三、我国大气汞污染及控制现状省份平均值最小值最大值山西0.150.030.63内蒙古0.180.011.53陕西0.250.011.13四川0.340.210.54重庆0.410.160.78贵州0.210.012.25云南0.080.020.26辽宁0.100.040.16黑龙江0.030.010.05山东0.160.050.39河南0.130.050.26江苏0.180.110.30安徽0.200.080.41河北0.170.040.45新疆0.020.010.06甘肃0.180.040.33全国0.170.012.25（yewu,shuxiaowang,DavidG.Streets,etal.,Environ.Sci.Technol.,2006,40(17),5312-5318）0100200300400500600700800199519961997199819992000200120022003大气汞排放量（吨）年份其他有色金属冶炼锌冶炼其他燃煤燃煤电厂电池/荧光灯生产水泥生产汞冶炼其他3.1我国大气汞排放情况1995-2003年我国人为源大气汞排放量三、我国大气汞污染及控制现状王起超（1999）计算得出1995年全国燃煤向大气中排汞量为213.8t，其中电力行业排放72.9t，占总排放量的34％。DavidG.Streets（2005）估算了中国1999年人为源（包含开放生物质燃烧，不包含自然源和以前沉积汞的再释放）大气汞排放量为536±236吨，其中45%来自于有色金属冶炼，38%来自于燃煤，17%来自于其他源（其中三类最大排放源为电池和荧光灯生产、水泥生产）蒋靖坤（2005）用2组原煤汞含量数据资料计算的2000年中国燃煤大气汞排放量分别为161.6t和219.5t,其中绝大部分汞排放来自工业、电力和生活消费,分别占46%、35%和14%.中国环境科学研究院估算2003年我国燃煤电厂大气汞排放量为89.4吨。3.1我国大气汞排放情况我国燃煤大气汞排放情况三、我国大气汞污染及控制现状3.1我国大气汞排放情况1990-2005年间我国燃煤电站大气汞排放量浙江大学张乐（2007）中国环境科学研究院三、我国大气汞污染及控制现状2007年我国各省区燃煤电厂大气汞排放量0246810121416北京天津河北山西内蒙古辽宁吉林黑龙江上海江苏浙江安徽福建江西山东河南湖北湖南广东广西海南重庆四川贵州云南西藏陕西甘肃青海宁夏新疆大气Hg排放量(t)中国环境科学研究院3.1我国大气汞排放情况三、我国大气汞污染及控制现状3.2我国大气汞排放控制现状三、我国大气汞污染及控制现状我国大气汞控制尚处于实验室阶段，国内从事燃煤汞污染排放控制研究的主要单位有：浙江大学、清华大学、中国环科院、华中科技大学等。2010年9月15日，张力军副部长召开燃煤电厂大气汞污染控制试点工作座谈会要求，我国燃煤电厂汞排放控制的示范工作将在十二五开展。1、通过系统的排放测试，准确掌握燃煤电厂大气汞排放第一手数据，研究建立我国燃煤电厂大气汞排放清单及其方法学；2、通过开展燃煤电厂大气汞排放监测试点，总结经验，制定燃煤电厂大气汞排放监测技术方法指南；3、通过开展燃煤电厂脱汞技术示范，系统评估各种大气汞排放控制技术的技术、经济和环境效益，提出燃煤电厂大气汞污染控制的的技术政策建议；4、通过开展国内外燃煤汞排放的管理政策、法规、标准、技术规范等的对比分析，初步建立我国燃煤电厂大气汞污染控制管理体系。四、燃煤电厂现有污染物控制设备的汞控制能力燃煤汞排放特征与控制原理不可溶,吸附方式可溶,洗涤方式飞灰脱除气态零价汞气态二价汞颗粒汞给煤炉膛烟道四、燃煤电厂现有污染物控制设备的汞控制能力污染物控制设备汞脱除效率/%烟煤亚烟煤褐煤颗粒物控制冷端静电除尘46/3616/30/04热端静电除尘12/913/6-/-布袋除尘83/9072/72-/-湿式除尘14/-0/933/-SO2控制干喷+布袋除尘98/983/2417/0热端静电+湿法脱硫55/4933/29-/-冷端静电+湿法脱硫81/7535/2944/44布袋+湿法脱硫96/98