煤燃烧过程中痕量元素污染性抑制的研究.pdfVIP

中国工程热物理学会 燃烧学 2003年学术会议 编号：034053 煤燃烧过程中痕量元素污染性抑制研究 张军营，魏风，陈俊，郑楚光 (华中科技大学煤燃烧国家重点实验室，武汉430074) (027j!§b§Ⅱggh女§±：24女：￡n) 摘要；煤燃烧过程中痕量元素的排放对环境已产生了明显的危害。该文对煤燃烧过程中痕量元素的污 染和抑制的国内外研究现状进行了分析，讨论了在煤燃烧过程中影响痕置元素排放的主要因素。探讨 了除尘系统、脱硫、脱硝系统对痕量元素排放的抑制作用，分析了各种吸附剂对微量元素排放的抑制 作用和吸附作用机理，以及减少燃煤过程中痕量元素污染的可行性。强调了加强煤燃烧过程中痕量元 素污染性抑制研究的重要性。 关键词：煤燃烧，痕量元素．吸附剂，污染性抑制 1．概述 K、S等常量元素，以及许多种痕量元素。煤在燃烧中，不仅产生s02、NOx等污染环 境，而且释放部分有毒痕量元素进入大气中。煤中有毒痕量元素引起生物中毒和环境污 染在全世界许多用煤国家都有发生。美国大气硒污染主要来源是燃煤，燃煤引起大气硒 排放量占总量的62％。北卡罗来纳州和得克萨斯州，燃煤所产生的硒造成大范围鱼类死 亡。煤烟是大气中砷的主要来源，著名的伦敦上空烟雾中砷含量为0．04～0．14 p∥m3。 我国抚顺、沈阳、兰州、贵阳、成都、重庆等大城市上空．大气砷污染也是比较严重。 中国西南部分地区由于高氟煤(F200ppm)的使用是引起斑釉牙和氟骨症的原因之一。 湖北恩施、陕西安康等地也发生过燃煤引起的氟和硒中毒。山西省近期进行少儿铅中毒 筛查与防治工作，结果显示：太原市民平均每人头顶上有500克铅尘。全市60％以上儿 童血铅水平严重超标，有不少儿童已经铅中毒，其中有20％)L童需要治疗”“。 2．影响痕量元素排放的因素 煤燃烧对环境有害物质的排放量取决于：燃煤的组成和变质程度、燃煤锅炉的大 小和类型、燃烧条件、锅炉负荷情况、烟气净化和控制技术、以及设备保养状况等。 痕量元素的排放还取决于：元素的物理、化学性质以及煤中的含量等。 痕量元素对环境影响取决于元素在煤中含量、赋存状态、煤燃烧过程中元素的转 化形态、元素输入环境中的形态、土壤和生物中累计速度以及生物链中迁移转化等“1。 343 2．1煤中赋存状态 分布在有机质、硫化物和碳酸盐矿物中的痕量元素易转化成为气相和气溶胶，而分 布于粘土矿物中许多痕量元素常留在灰渣中。沈北褐煤中，有机态V平均含量占总量90％ 平均占总量40-70％。烟煤中有机态结合痕量元素含量降低。贵州和山西烟煤中，有机态 20％以下。在无烟煤中，有机态痕量元素含量进一步降低。贵州和山西无烟煤中大部分 痕量元素在30％以下。v、Sb、Cr、Co在10％以下。低煤级煤中有机态的痕量元素含量高， 而烟煤特别是无烟煤中痕量元素以无机态占主导地位。此外，不同矿物中痕量元素含量 相对较高：方解石中富集Mn。粘土矿物中富集Be、Ba、Th、U、F等：故煤中所含矿物 种类及含量对于煤中痕量元素分布十分重要。高硫煤中许多痕量元素含量比较高“11。 2．2燃烧方式 煤中大部分痕量元素排放取决于挥发／凝聚过程。燃煤温度常高达1450℃以上，在 此高温下，大部分痕量元素转化为气态。在热量交换过程中，烟气温度降低，部分痕量 元素冷凝分布于煤灰中，部分以气态进入大气。痕量元素气态排放量由元素本身的性质 及卤簇元素含量确定。挥发性痕量元素在底灰中亏损，在飞灰中富集。飞灰粒度越细， 痕量元素就含量越高。对于难挥发性元素，均相冷凝分布于底灰和飞灰中。故燃烧温度 对于痕量元素排放起着十分重要作用。沸腾炉燃烧，温度高，有利于痕量元素排放。而 流化床燃烧，温度在1000C以下，大部分痕量元素没有转化为气态，对于减少痕量元素 排放十分有利。 3。烟气处理系统对痕量元素污染性的抑制作用 3．1除尘系统对痕量元素的净化作用 旋风除尘器只适合于除去较大颗粒，对净化烟气中的痕量元素效果不大。布袋除尘 是除去烟