中国燃煤电厂和燃煤工业锅炉汞排放协同控制潜力研究.pdf

1 中 国 燃 煤 电 厂 和燃 煤 工 业 锅 炉 汞排放协同控制潜力 研 究 清华大学环境学院/ 自然资 源保护协会(NRDC) 撰稿 ： 张磊 ， 王 书肖 ，惠 霂霖 ， 赵斌 ， 蔡 思翌 2016 年 2 月 2 CONTENTS 目录 执行摘 要 1. 简介 2. 汞排放 清单 的改 进方 法 2.1. 模型描 述 2.2. 清单研 究中的 关 键参 数 2.2.1. 煤 炭的 汞含 量 2.2.2. 大气 污染 控 制设 备 的除汞 效率 2.2.3. 基 准年 （2010 年 ） 活动水 平和 大 气 污染 控制 装置 （APCD ）的 安装 率 2.3. 不确定 性分 析方 法 3. 汞排放 控制 情景 设计 3.1. 有关 燃煤 的 大 气污 染 控制要 求 3.1.1. 大气 污染 防治 行动 计划( 简称 大 气十 条) 3.1.2. 火电 厂大 气污 染 排放标 准(GB 13223-2011) 3.1.3. 锅炉 大气 污染 排 放标准 (GB 13271-2014) 3.2. 2017 年 汞排 放控 制情 景预 测 3.3. 2020 年 和 2030 年 汞排 放 控制情 景预 测 3.3.1. 能 源使 用情 景方案 3.3.2. 污染 控制 情景 方案 4. 潜在 协 同效 应对 中国 燃煤 电厂 的 汞控 制 4.1. 2010 年 燃煤 电厂 汞排 放清 单 4.2. 2012 2017 年 燃煤 电厂 脱 汞措施 的 有 效性 分析 4.3. 2020 年 及 2030 年 潜在 协 同效应 对燃 煤电厂 的 汞控 制 5. 潜在协 同效 应对 中国 燃煤 锅炉的 汞控 制 5.1. 2010 年 燃煤 锅炉 汞排 放清 单 5.2. 2012 2017 年 燃煤 锅炉 脱 汞措施 的有 效性 分析 5.3. 2020 年 及 2030 年 潜在 协 同效应 对燃 煤锅 炉的 汞控 制 6. 影响和 政策 建议 6.1. 不确定 性及 其影响 6.1.1. 煤 炭含 汞量 的不 确 定性 6.1.2. 大气 污染 控 制设 备 脱汞效 率 的 不确 定性 6.1.3. 能源 情 景的 的不 确 定性 6.1.4. 污染 控 制情 景的 不 确定性 6.2. 对污染 物控 制政 策和 排放 标准的 建议 6.2.1. 最 佳可 行技 术（BAT ）的采 用 6.2.2. 国 家汞 减排 目标 6.2.3. 浓 度至 上和 效率 至 上的排 放标 准组 合 6.2.4. 加 强汞 排放 监测 标 准体系 建设 6.2.5. 环 保登 记制 度的 发 展 6.2.6. 工 业锅 炉管 理系 统 的改进 参考文 献 3 执行摘 要 我们 使用了最新的基于控制技术的概率排放因子模型， 估算了 燃煤电厂（CFPPs ）和燃煤工业锅炉（CFIBs ）的汞排 放， 与以往 研究 相比 不确 定度显 著降 低 。 2010 年， 燃煤电 厂的 汞排 放估计 中值 为 100 吨， 燃煤 工业 锅 炉为 72.5 吨。 然后， 我们 评估 了已经 实 施的污 染控 制政 策 和 行动 对 汞减 排带 来 的 协同 效应 。 这些 政策 和行动 包括 大气污 染防 治 行动计 划( 简称 “ 大气 十 条 ”) 、 火电 厂和 工业 锅 炉的大 气污 染 物 排放 标准 、 以及 本领 域的 专家 学者 提出的 各种 煤 炭消费 情景 。与 不采 取这些 政策 和行动 的 汞排放 情 景相比 ，到 2017 年， 燃 煤 电厂的 汞 排 放 量 将减少 46.3 吨 ，燃 煤 工业锅 炉 的 汞排 放 将 减少 45.7 吨 。 由 于煤 炭消 费量 的增长 和可 能的 违规 排放 行为 的 存在 ， 这 一预 计 的 汞削减 量将 高 于这一 时期 实际 的汞 削减 量 。 我们预 计 ， 到 2020 年 ， 燃 煤电厂 的实 际 汞 排放 将 比 2010 的 排放 量 减 少大 约 25（ 各种 污染 控 制和 能源 消耗 情 景的 平均 ） 。到 2030 年， 更高 的 汞减排 预计 会实现 ， 约减少 35-77 ， 具体 减排 情况 在很大 程度 上取 决于 能源 消耗情景。 对于燃煤 工业 锅炉 ，我 们 预计 ，到 2020 年 ， 实际 平均 汞排 放将 比 2010 的 排放 量 减少 大 约 44 ，到 2030 年 ，汞 减 排将介 于 29-79 之间 ， 同样在 很大 程度 上取 决于 能源消 耗情景 。 总之 ，在 一个积 极 但 可行 的控 制策 略 下 ， 燃煤 电 厂和燃 煤工 业锅 炉这 两个 来源的 汞 排 放削 减高 达 133 吨 ，将 是可能 实 现的 。 2010 年 ，燃煤 电厂 和燃 煤 工业锅炉 汞 排放 的总 体不 确定性 水平 估计 分别 为（-35 ，+ 45 ） 和（-45 ，+ 47 ） 。 对整体 不确 定性 贡献 最大 的因素 来自 两个 方面 ： 主 要产煤 省份 （ 如山 西和 内 蒙古） 煤炭 含汞量 的不 确 定性 ， 以及 汞 去除效 率 （主 要来 自 大 气 污染控 制设 备 ） 的 不确 定 性 。 2020 年和 2030 年 的 预测面临 着 更大 的 不 确定 性， 还包 括 能 源消耗 和控 制情景 等 不确 定 性因素 。 然而， 这些 估计 的基 础上 ，中国 可以 建立 一个 国家 汞减排 目标 ， 即在 2010 年的基 础上 ， 到 2020 年，燃煤电厂 汞 减排 25 ，到 2030 年， 汞减排 50 -70 ；到 2020 年 ，燃 煤工业 锅炉 汞减排 30-50 ， 到 2030 年， 汞减排 50 - 70 。 此外， 根据 中国 燃煤 电厂 和燃煤 工业 锅炉 的 烟 气汞 排放浓 度值 、 中 国煤 炭汞 含量, 以及 典型 大气 污染 控 制设备 组合 的 脱汞效 率 及 其变 化范 围 ， 我们 还评估 了 汞排 放源 可以 达到 的 排放 水平 。 我们 发现 大多数 燃煤 电厂 目前 可以 达到 15 微 克/ 立 方米 的排 放标准 ， 而 已有的 标准 是 30 微克/ 立 方米( g / m 3) ；同 时 ， 大多 数 燃煤 工业 锅炉 可以 达到 20 微克/ 立 方米( g / m 3) 的排放 标准 ，而 目前 的标准是 50 微克/ 立方米( g / m 3) 。一个 可能 的例外 是， 在中 国西 南地 区 ，由于使 用了 含 汞量 很高 的煤炭 ， 可能汞 排放 无法 达标 。 为了允 许高 汞 煤 在某 些情 况下的 使用 ， 我们 建议 ， 中国 在 修订 汞排 放标 准时 ， 考虑 采 用排 放限 值和 脱汞 效 率 相结 合 的方法 ，使 得管 理机 构 或 排放 源 可以 自行 选择 某一 种适合 其地 域特 点 的 污染 控制标 准和 方案 。到 2020 年 ， 燃煤 电 厂的综 合 标 准可 以设 定 为 8 微克/ 立 方米( g / m 3) 的排 放浓度 限值 或 75 的 脱汞 率， 燃煤 工业 锅炉 的综 合 标准可 以是 10 微克/ 立 方米( g / m 3) 的排放浓 度限 值或 70 的 脱 汞率 。 本 研究 认为 ，2020 年的 排放 浓度 限值 应该 是 2010 年大 多数工 厂能够 达 到的 排放 水平的 一半 左右 。 基于同 样的 方法 ， 2030 年 ， 燃煤 电厂 的综 合 标 准可 以是 5 微克/ 立方 米( g / m 3) 的排放 浓度 限值 或 85 的 脱汞率 ， 燃 煤工业 锅炉 的综 合 标 准可 以是 7 微克/ 立方 米( g / m 3) 的排 放浓 度限 值 或 75 的 脱汞率 。 1. 简介 汞（Hg ） 是一 种 痕 量重 金 属 元素 ， 由 于它 的毒 性、 环境持 久性 、 长 距离 传输 性和生 物 累 积性 ， 汞 引起 了全球 的广泛 关注。受 区域 和全 球大 气 环流 的 影响 ， 汞能 够迁移很长的 距离 ， 在远 离排 放 源的 地 方沉 降， 引起 沉降地生物 体内 汞 或甲基 汞水 平升高 ， 导致 人类和 生态 健康 受损 。 汞 所 带来 的疾病 的 负担 ， 以及 它对 人类 健康 和全球 环境 的威胁 已经 4 在各国 政府 之间 达成 共识 。 在 过去 的几 十年 里， 人 类 为控 制 汞 对人 类健 康和 环境 的 威胁 ， 做出 了积 极 的努力 。2013 年， 一个具有法律约束力 的国际公约- 水俣 汞公约 成功 通过 。该公约旨在 控制人为汞排放 ，保护人 类健康和 自 然环境 。中 国 在 2013 年 10 月 10 日签 署了 该公 约 。 截至 2016 年 2 月，128 个 国家签 署了 该 公约 ， 已有 23 个国 家 批准了 该公 约。 汞最 主 要的 排放 途径 是大 气 排放 。 据 联合 国环 境规划 署估 计 ，2010 年 ，人为大气汞 排放 总量 为 1,960 吨（UNEP ， 2013 ） 。 汞 在大 气中 主要 以 气态形 式存在 （Sprovieri 等 ， 2010 ） 。 大气 中的 汞按照物理形 态 可 以分 为气态 总汞（ TGM ） 和颗粒汞（ PBM）。 按照 化学 形态 ， 气 态总 汞被 进一 步分成 气态 元素 汞 （GEM ） 和活性 气态 汞 （RGM）（ Ci 等， 2012）。 这三种 形态 的汞 表现 出非 常不同 的大 气行为。 活 性 气态汞 和某 些情 况 下 的颗 粒汞 具 有高 表面 反应 性和 水溶性 ， 并且 容易通过 干 、 湿大 气沉降清除。 但 是， 气 态元 素汞 ， 也 就是 大气 汞的 主要 存在 形式 （ 90 的大 气 汞 是气 态元素 汞）， 却是 相 当稳 定的 ，能够 在 低层大 气层 停留 几个 月到 一年以上 的 时间 （Fu 等，2012 ） 。 在正 常大 气 条 件下 ， 气态 元 素 汞在 被 大气 氧化 剂 （ 如 Br 、OH 、O 3 、BrO 等 ） 氧 化 成 活性 气态 汞 之 前就 可以 扩散到 全球 各地 。 主要 的 沉降物 无机 汞 在环境 中大 量积 累 ， 特别 是 在表层 土 壤和 海洋 中。 中国是 人为 大气 汞的 最大 贡献者 。 为了 履行 汞控 制和 汞 减排 承诺 ， 中国 目前 正在 制定 水 俣公 约 国 家实 施 计划 （NIP ） 。 中国 最 主要 的汞 排放 源是 燃煤、 有色 金属 冶炼 和水 泥生产 ，分 别 占 2010 年中 国大气 汞排 放的 47 、22 和 18 ， （Zhang 等 ， 2015 ） 。 这 些 排放源 被公约 列为 汞 排放 控制的 首要 任务 。 燃 煤电 厂和燃 煤工 业锅 炉是 燃煤 行业最 大的 大 气汞 贡 献者 。 由 于燃 煤电 厂受到 更好 的监督 ， 它们 往往最 早开展 试 点活 动 。 2011 年 ， 环 境保 护部 启动 了 由 16 家燃 煤电厂 参与 的汞 监测 和控 制试点 项目 。 而 另一 方面 ， 燃煤 工业 锅炉 分布 更广 泛并且 难以 监督 和管 理。 由于 大 多数 燃 煤工业 锅炉 使用 小规 模、 低效率 的大 气污 染控 制设 备 ，燃煤 工 业锅 炉 汞 排放 总量相 当于 大型 点源 的排 放总量。 根据 水 俣公 约 的 要求 ， 中国 需要 提供 详尽 的信息 ， 包括燃煤 电 厂和 燃煤 工业 锅炉 的 大气 汞排 放 清 单， 及 现有 的大 气 污染控 制措 施 对 控制 大气 汞排放 的有 效性 研究 。 在 中国现有 的 常规 污染 物 （ 颗粒物 、 二 氧化 硫、 氮氧 化物） 以及 汞 污染物 的控 制措 施中 ， 大 气污染 防治 行动 计划 ( “ 大气十 条 ”) 对中 国燃煤 电 厂和燃煤 工 业锅 炉 的 大气 汞排放 具有 最相关 和最 重要 的协同 控 制效果 。 因 此， 根 据现 有 或预计 的中 国大 气污 染控 制措施 ， 本 研究 的目 的在 于 估算 燃煤 电 厂和燃煤 工 业锅 炉 的 大气 汞排放 清单 ， 以及 评估 在 2012-2017 年 之间 ， 这两 个 行业可能 实 现的 汞减 排协 同 效果 。 考 虑到 水 俣公 约 今 后可 能在 最 佳可 行技 术 （BAT）和 最佳 环境 实践 （BEP ） 方 面对 燃 煤电 厂和 燃煤 工业 锅炉提 出附 加要求 ，本 研究 对 2020 年和 2030 年 的未 来情 景也 进行 了评 估。 本 研 究的 结果 将在一 定程 度上 填补 与 水俣公 约 相关的 燃煤 行业 的信息 空白 。 2. 汞排 放清 单的研 究方法 2.1. 模型 说明 大多数 现有 的 中 国汞 排放 清单是 基于 确定 性排 放因 子的方 法 （Street 等, 2005; UNEP , 2013 ） ，该 方法 可以 通过 公 式 1 （E1 ） 来说 明。 所有 参数 均选取 平均 值 。 (1 ) 1 i ij j ijk jk i j k E M A Q w R P （E1 ） 其中 E 是 燃煤 电厂 汞排放量 ，单位 吨/ 年; M 是燃 煤 的汞含 量 ， 单位 毫克/千克; A 是 煤炭 消费 量， 单位吨/ 年; Q 是燃 煤电厂 洗煤 率; w 是洗 煤的 除汞效 率; R 是锅炉 的汞 释 放因子; P 是大气 污染 控 制 设备组合 的 应用 比例; 是 大气 污染 控制设 备组合 的 汞去 除 率; i 是省 份; j 是锅炉 的 类型; k 是大气 污染 控制 设备 组合 的类型 。 本研究 采用 了基于 控制 技术 的概率 排 放因 子模 型 ， 来评估 中国 各省 份燃 煤电 厂和 燃 煤工 业锅 炉的 汞排 放 。 根据 本 研 究所收 集 的 或经 调查 获得 的详细 数据， 我们 建立 了 该模型 的内 置 统 计分 布函 数， 从 而解 决关键 参数 （ 如， 煤 的汞 含 量、 大 气污 染控 制设 备组 合 的汞 去除 率 等 ）的 不确 定性问题 。 该模 型可 以通 过 公 式 2 （E2 ） 来 描述： ( , ) ( ) (1 ) 1 ( ) i jk i i ij j ijk jk jk i j k E x y M x A Q w R P y （E2 ） 其中，E(x,y) 是燃煤 电厂汞排放的概率分布; M(x) 是燃煤汞含量的概率分布; (y) 是大气 污染 控制设 备 组合脱汞效 率 的概率 分布 。 5 该模型 结合 蒙特 卡洛 模拟 法， 考 虑关 键输 入参 数的 概率分 布， 通过 统计 分布 的形式 表现 汞排 放的 结果 。 所有 结果 表 示为分 布曲 线或 置信 区间 ， 而 不是 单点 的结果。煤 的汞含 量和 大气 污染 控制 设备 的 除汞 率是 方程 中的 两个最 可变 参 数。 因 此， 它 们被 选择 为 概率分 布函 数。Crystal Ball TM 软件 被用 来完 成计 算。 为获得 可靠 的输 出， 蒙特 卡罗模 拟采 样数设 置 为 10,000 。 核心参数 ， 如 煤炭 汞含 量 和 大气 污染 控制 设备 的汞 去除 率 ， 符合 偏态 分布 （ 如 对数正 态分 布和 威布 尔分 布） 。 因 此， 在确定性 模型 中使 用算 术 平均值 将无 法 反 映这 些关 键参数 的最 佳估 计 ， 可能 会 导致对 特定 行业 汞排 放的 高估或者 偶 尔的低 估 。 这 个模 型关 于 燃煤行业 的 计算 都是 基于 控制技术 的 ， 而且 模型 中 的 大气 污染 控制 设备 的分类 甚 为 详细 并 及时 更 新 。 由 于采 用了 最新 的 研 究方 法并 充分 考虑 燃煤行业 各 关键 参数 的不 确定性 ， 本研究 获得 的 中 国汞排 放清 单 的质量 得到 了 显 著改 善。 更详细 的信 息和 方法 可以 参考我 们最 近的 论文 （Zhang 等，2015 ；Zhang 等，2012）。 煤炭质 量对 大气 污染 控制 设备 的 除 汞 效率 有显 著 影 响。 在前 人 对 燃煤 电厂 大量 现场 测试 的基 础上 ， 我 们的清 单模型 还开发 了一 个 应 用于 燃煤 电厂的 子模 型 。 该子 模型 主要描 述了 煤质 （主 要是 氯含量 ） 对 汞的 形态 转化 和 电厂 大气 污 染控制 设备 脱汞 效率 的影 响 。 在 一般 情况 下， 高 卤 素含量 将带来 更 高的 脱汞 效率，但 缺 乏数 据 来 量化 煤中 溴 含量 的 影响 。 加入 了 该 子模 型 ， 公式 2 可以 被 修改 为 公 式 3 和 4 （E3）（ E4 ） ： ( , ) ( ) (1 ) 1 ( , ) i i i i ij j ijk jk i i i j k E x z M x A Q w R P x z （E3 ） ( , ) ( ), ( ), jk jk i i i i i i i x z f M x C z H （E4 ） 其中，E(x,z) 是燃 煤电 厂 汞 排放的 概率 分布; M(x) 是燃煤 汞含 量的 概率 分布; C(z) 是燃煤 氯含 量的 概率 分布; H 是 燃煤 的 灰分含 量; (x,z) 是 包含 M(x) 、C(z) 和 H 的函 数 。 该子模 型是 建立 在 现 场测 量结果 基础 上的 经验 模型 ， 它 把煤 质 与 电厂 大气 污染 控制 设备 中每 一个 环节 中 的烟气 汞行 为联系 起来。 它从 锅炉 汞 排放的 形态 入手， 考虑 燃 煤的汞 含量 、 氯含 量和 灰 分含量 ， 然 后基于 进入 每个 大气 污染 控 制设备 之前 的三 种不 同 形 态烟气 汞 的 比例 ， 来估 算 不同设 备的 除汞 效率 。 该 子模型 的细 节可 以在 我们 以前的 论文 中 找到（Zhang 等 ，2012）。 2.2 编制清单的关键参数 2.2.1 煤 炭的 汞含 量 本 研究 使用 的 煤 炭汞 含量 数据库 是基 于 Zhang 等 的 研究 （2012 ）和 美国 地质 调查局 的研究 （2004 ） ，几 乎涵盖 了中国 所有 大型 煤田 （见 表 1 ） 。 山西 和内 蒙古 是中 国 最大 的 两 个煤 炭生 产省份 ，分 别 有 88 和 46 个煤炭 样本 数据 。 对于其 他大 型煤 炭生 产省份 ， 如 陕西 、 河 南、 山 东、 安徽和 黑龙 江， 各有 超过 20 个 样本 。 样 本的 数目 主要 是基于 各 省的煤炭 产量 。 对样 本数 目的 选 择也 考虑 到 煤 炭汞 含量的 差异 。 贵 州被 认为 是全省 煤炭 汞含 量 差 异最 大 的省 份 ， 因 此拥 有 46 个样 品。对 于其 他 煤炭 汞含 量差 异较 大 的 省份， 如云 南、 四川 和河 北 ，每 个省 选取了 15 个以上 样本 。 表 1. 各省区煤炭数据库 样 本数 省区 Zhang 等 (2012) 美国地质调查局 (2004) 总数 省区 Zhang 等 (2012) 美国地质 调查局 (2004) 总数 安徽 9 11 20 江西 7 7 北京 1 1 吉林 5 5 重庆 5 7 12 辽宁 10 9 19 福建 3 3 宁夏 4 4 甘肃 2 5 7 青海 1 1 6 广东 2 2 陕西 17 11 28 广西 5 5 山东 14 19 33 贵州 30 16 46 上海 海南 山西 88 88 河北 9 15 24 四川 4 11 15 黑龙江 10 10 20 天津 河南 10 27 37 新疆 12 6 18 湖北 3 3 西藏 湖南 10 10 云南 10 7 17 内蒙古 30 16 46 浙江 江苏 5 6 11 全国 177 305 482 表 2 显示 本研究 与 以往 其 他研究 的比 较， 表 3 显示本 研究 与世界 其 他国 家/ 地 区的研究 比 较。 由于跨 省煤 炭传输 ， 煤炭 消耗 大 省 通 常不 是 煤 炭生 产 大省 。 公 式 2 中的 汞含量 是针 对燃 煤的，而 最初 的煤炭 汞含 量 是针对 原煤 的。 因此， 某 省所消 费 的 燃煤 汞含 量是 不同省 份原煤 汞 含量 的线 性组合 。 本 研究 建立 了一 个 煤 炭 传输 矩 阵， 从 而把 两个 数据 集连 接 起来 。煤 炭传输 矩 阵可 描述如 下： cp m Am（E5 ） T 12 T 12 , , , , , , c c c cn ij n n p p p pn m m m a m m m m A m其中 ， 矢 量 m c 是各个 省份消耗的 煤炭 的汞 含量; m p 是在各 个省份 生产 的 煤炭 的汞含 量; A 是煤 炭传输 矩 阵，a ij 是煤 炭从 j 省运 到 i 省 量的 百分 比; n 是省 的数 量。 表 2. 不同研究中各省原煤 汞含量 （毫克/ 千克）(mg/kg ) 省区 Zheng et al. (2007) Ren et al. (2006) Streets et al. (2005) 美国地质调查局 (2004) Huang et al. (2002) Wang et al. (2000) 安徽 0.21 0.46(50) 0.26 0.19(11) 0.26 0.22 北京 0.34 0.10(1) 0.44 0.55(1) 0.34 重庆 0.64(12) 0.15(7) 福建 0.08 0.07(3) 甘肃 1.35(1) 0.05 0.05(5) 广东 0.10(1) 0.15 0.06(2) 广西 0.30 0.35(5) 贵州 1.14 0.70(133) 0.52 0.20(16) 0.52 7 海南 0.15 河北 0.46 0.16(33) 0.14 0.14(15) 0.80 0.13 黑龙江 0.13 0.12(14) 0.09 0.06(10) 0.14 0.12 河南 0.17 0.14(115) 0.25 0.21(27) 0.17 0.30 湖北 0.23(1) 0.16 0.16(3) 湖南 0.07 0.08(14) 0.10 0.14(10) 0.07 内蒙古 0.16 0.17(14) 0.22 0.16(16) 0.02 0.28 江苏 0.09 0.18(10) 0.16 0.35(6) 0.09 江西 0.16 0.13(4) 0.22 0.27(7) 0.16 吉林 0.34 0.34(2) 0.20 0.07(5) 0.33 辽宁 0.17 0.14(16) 0.17 0.19(9) 0.13 0.20 宁夏 0.28(19) 0.20 0.21(4) 青海 0.31(4) 0.04 0.04(1) 陕西 0.64 0.30(3) 0.11 0.14(11) 0.08 0.16 山东 0.28 0.18(11) 0.18 0.13(19) 0.21 0.17 上海 山西 0.08 0.17(79) 0.16 0.15(88) 0.20 0.22 四川 0.18 0.35(14) 0.14 0.09(11) 天津 0.18 新疆 0.03 0.09(6) 0.02 0.03(6) 0.03 西藏 云南 0.30 0.32(56) 0.29 0.14(7) 0.34 浙江 0.75(2) 0.35 全国 0.19 0.33(619) 0.19 0.16(305) 0.15 0.22 表 3. 不同国家和地区原煤汞含量 （毫克/ 千克）(mg/kg ) 国家/ 地区 煤炭分类 平均值 范围 参考文献 澳大利亚 烟煤 0.03 0.4 Pirrone et al. (2001) 阿根廷 烟煤 0.10(2) 0.030.18 Finkelman (2004) 博兹瓦纳 烟煤 0.09(11) 0.040.15 Finkelman (2004) 巴西 烟煤 0.19(4) 0.040.67 Finkelman (2004) 哥伦比亚 次烟煤 0.04(16) 0.020.17 Finkelman (2004) 捷克 烟煤 0.25(24) 0.020.73 Finkelman (2003) 8 埃及 烟煤 0.12(14) 0.040.36 Finkelman (2003) 德国 烟煤 0.7 1.4 Pirrone et al. (2001) 印度尼西 亚 褐煤 0.11(8) 0.020.19 Finkelman (2003) 印度尼西 亚 次烟煤 0.03(78) 0.010.05 US EPA (2002) 日本 烟煤 0.03 0.1 Pirrone et al. (2001) 新西兰 烟煤 0.02 0.6 Pirrone et al. (2001) 秘鲁 无烟煤/ 烟煤 0.27(15) 0.040.63 Finkelman (2004) 菲律宾 次烟煤 0.04 0.04 0.1 Finkelman (2004) 波兰 烟煤 0.01 1.0 Pirrone et al. (2001) 罗马尼亚 褐煤/ 次烟 煤 0.21(11) 0.070.46 Finkelman (2004) 俄罗斯 烟煤 0.11(23) 0.020.84 Finkelman (2003) 斯洛伐克 烟煤 0.08(7) 0.030.13 Finkelman (2004) 南非 烟煤 0.01 1.0 Pirrone et al. (2001) 南美 烟煤 0.08(269) 0.010.95 US EPA (2002) 韩国 无烟煤 0.30(11) 0.020.88 Finkelman (2003) 坦桑尼亚 烟煤 0.12(15) 0.040.22 Finkelman (2004) 泰国 褐煤 0.12(11) 0.020.57 Finkelman (2003) 土耳其 褐煤 0.11(143) 0.030.66 Finkelman (2004) 乌克兰 烟煤 0.07(12) 0.020.19 Finkelman (2003) 英国 烟煤 0.2 0.7 Pirrone et al. (2001) 美国 次烟煤 0.10(640) 0.01 8.0 US EPA (1997) 美国 褐煤 0.15(183) 0.03 1.0 US EPA (1997) 美国 烟煤 0.21(3527) 0.01 3.3 US EPA (1997) 美国 无烟煤 0.23(52) 0.160.30 US EPA (1997) 越南 无烟煤 0.28(3) 0.020.74 Finkelman (2004) 南斯拉夫 褐煤 0.11(3) 0.070.14 Finkelman (2004) 赞比亚 烟煤 0.60(12) 0.03 3.6 Finkelman (2004) 津巴布韦 烟煤 0.08(3) 0.03 0.5 Finkelman (2004) 2.2.2 大气污染 控 制装 置 （APCDs ） 的 脱汞 效 率 除了煤 炭 的 汞含 量， 大气 污染控 制装 置的 汞去 除率（ APCDs）是 模 型中 的另 一 个重要 参数 。 通 过对 现有 研究 的 118 个 现场测试 结 果进 行总 结分 析， 我们 对大 气污染 控 制 装置 的 脱汞 效率 有了 全面 理解 。 这 些测试 结果 大 多 数来自 中国 和 美国， 也有 来自 加拿 大、 日本、 韩国 、荷 兰和 澳大 利亚 等 国。 表 4 给 出了 燃 煤电厂 和燃 煤工 业锅 炉使 用的 18 种不 同的大 气污染 控 制设 备 组 合 （包 括炉 型） 的平 均汞 去 除 率。 因为 旋风 除尘 器 （CYC ） 几乎 不具 有任 何汞 去除 效 果 （Streets 等，2005 ） ， 因此 它 不 包括 在表 4 中。 2010 年 ， 中 国燃 煤电 厂用 得最多 的大气 污染 控 制设 备组合 是煤粉炉（ PC 锅炉 ） ， 静 电除 尘器 （ESP ） 和湿 法烟 气 脱硫 （WFGD ） ，该 组合 的平 均 脱汞 效 率为 62 。随 着 选 择性催 化还 原系 统（SCR ）的 推广 使用 ，PC + SCR + ESP + WFGD 的组合 在不 久的 将来 将会 是燃煤 电厂 最 广 泛使 用的 组合 ， 其平均 脱汞 效率为 69 。 我们 得 到了 63 个 PC + ESP 组合 以及 19 个 PC + ESP + WFGD 组合 的脱 汞效 率数 据 ， 基于充 分的 数据 来源 （ 如 2.1 节所 述） ，我们 针对 这两 种组合 开 9 发了一 个子 模型 。 由于 缺乏 足够 的数据， PC 锅炉 和 布袋除 尘器 （FF ） 的组 合无法 建立 子模 型 ， 因 此我 们 使用 Crystal Ball TM 软件 的 “ 分布 拟合 ”功能 进行 概率 分布 拟合 。其结 果是 ，PC + FF 组合 的 脱 汞 效 率 服从 威布 尔 （Weibull ） 分 布， 相 应的 参数 取值 是基 于 现场 测试 数据 。 PC + FF 这一组 合 的 脱汞 效率 概率 分布直 接在 公 式 2 所述 的 清单模型 中 使 用。 层燃炉 （SF 锅炉 ）和 湿 式 除尘器 （WS ） 的组合 是 2010 年中国 燃煤 工业锅 炉 普遍采 用的装置 ，其 平均 脱汞效 率为 23 。 与 燃煤 电厂 的 PC + FF 组合一 样 ， 燃煤 工 业锅 炉 的 SF + WS 组合 的脱 汞效率也 服从 威布 尔分 布 ， 并且相应的 参 数是基 于 现 场实 测数 据。SF + WS 组合 的脱 汞效 率 的 概率分 布直 接 应 用于 公式 2 所 述的 排放 清单 模型 。 麻石水 膜除 尘脱硫 一体 化设 备 （IMS ） 是一种 特殊 类型 的湿 式除 尘器， 用于 同时 去除 颗粒 物和二 氧化 硫 ， 由于 其技 术经 济 性， 这 一装置 正 被 中国 的燃 煤工 业锅炉 越来 越广 泛地 采用 。 其 平均 脱汞 效率 为 38 ， 比 湿式 除尘 器 的效率 更 高。IMS 使用 氢氧化 钙 （Ca(OH) 2 ） 或 氢 氧化钠 （NaOH ） 作 为吸 收 剂以捕 集 二 氧化 硫， 这具 有 协同 脱汞效 果 。 然 而 ， 碱加入 的比 例不同 会 导致不同的 脱 汞效率。一 些 燃煤工业锅炉 ，尤其是 大型锅炉， 配有与燃煤电 厂 相同的 大气污染控制装 置 ， 如 FF + WFGD 。虽 然燃煤工业锅 炉的 这些 设备 的规 模通常 比 燃 煤电 厂小， 但是 没有 发现 脱汞 效率 有 显 著差异 ，无论 是煤粉 炉还 是 层 燃炉 的 FF + WFGD 组合 的脱 汞 平 均值 （86 ） 都是 一样 。 除了 PC + ESP ，PC + ESP + WFGD ，PC + FF 和 SF + WS 组合以外 ， 其他 的大气 污染 控制 装置 的 脱 汞效 率 没 有足够 的 数 据来进 行概 率分 布拟 合。 因此， 在汞 排放 清单 的计 算中使 用 平 均值 。 表 4. 大气污染控制装置的 平均脱汞 效率（） 总体 烟煤 无烟煤 褐媒 次烟煤 PC+ESP 29 (63) 29 (42) 22 (4) 38 (6) 27 (11) PC+ESP+WFGD 62 (19) 63 (14) 81 (1) 65 (1) 50 (3) PC+FF 67 (10) 66 (8) 73 (2) PC+SCR+ESP+WFGD 69 (4) 69 (4) PC+FF+WFGD 86 (3) 90 (2) 79 (1) PC+SCR+FF+WFGD 93 (2) 93 (2) PC+SDA+FF 59 (3) 99 (1) 66 (1) 13 (1) PC+SDA+ESP 70 (1) 70 (1) PC+ESP+CFB FGD+FF 68 (1) 68 (1) PC+SCR+SDA+FF 98 (2) 98 (2) PC+NID+ESP 90 (1) 90 (1) PC+SNCR+ESP 83 (1) 83 (1) SF+WS 23 (8) 23 (8) SF+IMS 38 (2) 17 (1) 59 (1) SF+FF+WFGD 86 (3) 90 (2) 79 (1) CFB+ESP 74 (3) 99 (1) 66 (2) CFB+FF 86 (3) 100 (2) 59 (1) CFB+SNCR+FF 84 (2) 89 (1) 79 (1) 注：括 号中 的数 字是 现场 测 试的 次数 。PC - 煤 粉炉; SF 层燃 炉; CFB - 循环 流化 床锅炉; ESP - 静电 除尘 器; FF 布袋 除