燃煤电站有害金属元素、细微颗粒及温室气体排放问题

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1、2000年第4期             福建能源开发与节约燃煤电站有害金属元素、细微颗粒及温室气体排放问题　　周一工　(上海锅炉厂有限公司　200245)　　摘要：燃煤电站的污染物排放控制是环境保护的重要内容。本文介绍了近年来发达国家对燃煤电站有害金属元素、细微颗粒及温室气体排放问题的认识、机理性研究的结果和控制方法的探讨。　　关键词：燃煤电站　　有害金属元素　　细微颗粒　　温室气体　　排放控制1　前言　　燃煤电站的污染物排放控制一直是环境保护中关注的焦点问题。但是，人们对燃煤电站污染问题的认识有一

2、渐进的过程，最初关注的是烟尘黑度，然后是烟尘浓度，后来又发展到硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)和碳氢化合物(CxHy)。目前，对以上这些污染物的生成机理已进行了深入研究，并已获得了适用于工业化设备的排放控制方法。然而，近来发现，燃煤电站有害金属元素、细微颗粒及温室气体的排放也是不容忽视的环境问题。目前，美国、日本及欧共体发达国家均开始了对燃煤电站有害金属元素、细微颗粒及温室气体排放问题的研究，我国在这方面的研究工作也已经起步。本文介绍了近年来发达国家对燃煤电站有害金属元素、细微

3、颗粒及温室气体排放问题的认识，以及机理性研究的结果和控制方法的探讨。2　有害金属元素的排放问题　　煤炭中所包含的化学元素极为复杂，除了碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)等常规元素外，还含有多种微量元素。这些微量元素中的重金属元素大多是有毒的，有的还具有放射性。其中有毒的主要有汞(Hg)、钪(Sc)、锑(Sb)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pb)、铽(Tb)、钡(Ba)、铍(Be)、铬(Cr)、镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)、银(Ag)等，有放射性的主要有铯(Cs)、锶(Sr)等，这些

4、有毒或有放射性的重金属元素一般称为“有害金属元素”。燃煤电站中这些微量的有害金属元素大多随烟尘排入大气，对环境造成污染。　　目前，对有害金属元素排放的研究工作还处于刚刚起步的阶段，即已经认识到了它的危害性，但这种危害对人类和环境的影响程度还不十分清楚，各种有害金属元素之间的关系对环境的影响也还没有详细研究，对有害金属元素排放控制方法的研究尚处于摸索阶段。　　研究工作从毒理试验开始，将含有各种不同浓度有害金属元素的烟气用老鼠等进行试验，以此总结出这些有害金属元素对人类和环境的影响程度，从而得出结论，应将

5、这些有害金属元素的排放控制在怎样的范围。　　为研究各种有害金属元素的排放特性，将它们按挥发特性分类，可分为挥发性元素(挥发温度小于600K)、半挥发性元素(挥发温度600～1400K)和不挥发性元素(挥发温度大于1400K)。以此分类，挥发性元素有汞(Hg)、钪(Sc)、铯(Cs)等，半挥发性元素有锑(Sb)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pb)、铽(Tb)等，不挥发性元素有钡(Ba)、铍(Be)、铬(Cr)、镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)、银(Ag)、锶(Sr)等。　　当前，对有害金属元素排放控制

6、方法的研究主要集中在吸收剂的开发和对吸收过程的物理化学反应特性的研究上，对反应过程的研究已从单金属与单吸收剂的反应模型向多金属与多吸收剂的反应模型发展，并对影响吸收效果的因素(温度、粒度及烟气中水蒸气、SO2、Cl2等的含量)进行研究。目前研究中所用的吸收剂为高岭土、粘土及石灰石、氢氧化钙等。　　在有害金属元素排放控制研究中，目前最受重视的是汞的排放控制问题。美国环保署(EPA)已经提出建立合理的收费准则，对电站锅炉汞的大气排放、污水排放和固体排放采取由大到小的收费办法，以控制汞的排放及对环境的危害程

7、度，促使电厂对汞排放采取必要的措施。　　汞排放控制的研究主要集中在燃烧前脱汞、燃烧后脱汞和汞形态转化三个方面。　　燃烧前脱汞的主要手段是改进煤的洗选技术。采用先进的洗煤技术可脱除煤中30%以上的汞。但是，洗煤并不能完全解决汞的排放控制问题，因此，燃烧后脱汞的研究仍然是十分必要的。　　燃烧后脱汞的研究主要包括以下几方面内容：第一，利用一些吸收剂(包括气相添加剂)来吸附汞；第二，改进燃煤电站现有大气污染物控制设备；第三，开发新的汞污染控制技术。　　汞形态转化研究是利用添加剂和催化剂将Hg0转化为Hg2＋，

8、以便进一步脱除。这是因为，Hg2＋易溶于水中，在湿式烟气脱硫系统中，可除去80%～95%的Hg2＋。而湿式烟气脱硫系统对Hg0没有明显的脱除。这项研究工作尚处于实验室阶段。　　另外，如何避免脱除的汞重新回到大气形成二次污染，也是一个重要的研究课题。　　目前燃煤电站还没有一项成熟的、可应用的脱汞技术。最接近应用的技术是烟气中喷入活性炭颗粒脱汞。美国目前已将该技术用于垃圾焚烧炉汞污染控制上，并取得较好效果。据报道，在中等炭汞比条件下脱汞效率大于90%。但是，