研究燃煤過程中重金屬污染物的遷移規(guī)律的重要性

摘 要：燃煤電站是重金屬污染的主要排放源之一，由于不同重金屬的物理化學(xué)特性的差別，燃燒過程中重金屬元素有些以氣相形式排入大氣，有些富集于飛灰和底渣中。砷、鉛、鎘、鉻屬于煤燃燒過程中易揮發(fā)的元素，燃煤電站先進(jìn)的環(huán)保裝置（SCR、ESP、FGD）不能有效的捕獲，任由重金屬無控制地排放入自然環(huán)境中，會對環(huán)境產(chǎn)生巨大的危害。

關(guān)鍵詞：煤 重金屬 污染控制

中圖分類號：X506 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）04（b）-0093-01

煤炭是我國重要的基礎(chǔ)能源。富煤、貧油、少氣是我國能源資源的基本特點(diǎn)，我國的煤炭資源的遠(yuǎn)景儲量超過了包括煤炭在內(nèi)的一次能源資源總和的75%。

經(jīng)初步核算，2012年全國能源消費(fèi)總量達(dá)36.2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，相較于2011年增長了3.9%。同時，2012年全國原煤產(chǎn)量為38.6億噸，再創(chuàng)新高，同比增加3.4億噸，增長9.64%[1]。2012年全國電力行業(yè)耗煤19.37億噸，占全國商品煤消費(fèi)量的53.88%。2012年我國發(fā)電量49377.7億kW·h，其中火電發(fā)電量38554.5億kW·h，占我國發(fā)電總量的78.08%[2]。據(jù)預(yù)測，到2050年，我國火電發(fā)電量仍然會占據(jù)全國發(fā)電總量50%以上的份額。在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，煤碳為主的能源結(jié)構(gòu)將延續(xù)主導(dǎo)地位。

根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會2012年統(tǒng)計分析，2011年，燃煤電站總煙塵排放量超過150萬噸，相較于2011年降低了1.4個百分點(diǎn)；硫氧化物排放量超過900萬噸，比上年降低1.4%。已經(jīng)投入使用脫硫機(jī)組容量達(dá)6.3億kW，超過燃煤電站總裝機(jī)容量的90%。已經(jīng)投入使用脫硝機(jī)組容量近1.4億kW，超過燃煤電站總裝機(jī)容量的18%。2011年全國電力行業(yè)減排超過6000萬噸二氧化碳，對二氧化碳的控制效果明顯。

煤是成分復(fù)雜的混合物，在為人類提供能源的同時，也會造成大氣的污染。燃煤電站鍋爐燃燒主要污染物是煙氣。煙氣中含有大量的飛灰、硫氧化物、氮氧化物以及二氧化碳。針對煙氣中的污染物，電站設(shè)置了靜電除塵系統(tǒng)和布袋除塵系統(tǒng)、選擇還原催化系統(tǒng)、煙氣脫硫系統(tǒng)，以防止煙氣直接排入大氣造成污染[4]。

煤是一種結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜的固體混合物。其主要元素有C、H、O、N、S；次要元素Al、Si、Fe、Mg、Ca等；以及痕量元素Hg、As、Se、Pb、Cr、Cd、Mn等，這些痕量元素在煤中的一般濃度范圍見表1。

在燃燒階段，煤中痕量元素經(jīng)過復(fù)雜的物理化學(xué)變化進(jìn)行了重新分配。非揮發(fā)性元素（如Ba、Sn等），燃燒過程中并不揮發(fā)，均一分布在燃燒產(chǎn)生的飛灰和底渣中；揮發(fā)冷凝型元素（如As、Pb、Cr、Cd等），燃燒過程中有部分或全部揮發(fā)，在進(jìn)入溫度較低的環(huán)境后發(fā)生均相成核和異相凝結(jié)等物理化學(xué)變化，大部分該類型元素富集顆粒細(xì)小的飛灰中，沒有被除塵設(shè)備捕獲的部分，隨著細(xì)微顆粒或者呈氣態(tài)形式進(jìn)入大氣；揮發(fā)不冷凝元素（如Hg、Se等），在并不明顯的富集于飛灰中，大部分以氣態(tài)形式排放到大氣。

目前，我國大多數(shù)燃煤電站都安裝的先進(jìn)的除塵系統(tǒng)（靜電除塵系統(tǒng)和布袋除塵系統(tǒng)），大部分的痕量元素可以被靜電除塵系統(tǒng)和布袋除塵系統(tǒng)有效捕獲，但是對揮發(fā)性很強(qiáng)的元素及其化合物的幾乎沒有捕獲能力，這些元素將隨煙氣直接排放到大氣中。由于這類揮發(fā)性極強(qiáng)元素的危害大，難控制，嚴(yán)重威脅了人類的健康，因此了解燃煤電站中多種重金屬污染物的遷移規(guī)律勢在必行。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國2012年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報[R].北京：中華人民共和國國家統(tǒng)計局，2013.

[2]中國煤炭行業(yè)分析報告（2012年4季度）[R].北京：中國經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)，2013.

[3]王志軒，張建宇，潘荔，等.中國電力減排研究2012——電力行業(yè)主要大氣污染物與溫室氣體協(xié)同控制[M].北京：中國市場出版社，2013.

[4]Swaine D，Goodarzi F. Environmental Aspects of Trace Elements in Coal[M].Springer，1995.