研究燃煤过程中重金属污染物的迁移规律的重要性

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摘 要：燃煤电站是重金属污染的主要排放源之一，由于不同重金属的物理化学特性的差别，燃烧过程中重金属元素有些以气相形式排入大气，有些富集灰和底渣中。砷、铅、镉、铬属于煤燃烧过程中易挥发的元素，燃煤电站先进的环保装置（SCR、ESP、FGD）不能有效的捕获，任由重金属无控制地排放入自然环境中，会对环境产生巨大的危害。

关键词：煤 重金属 污染控制

中图分类号：X506 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（b）-0093-01

煤炭是我国重要的基础能源。富煤、贫油、少气是我国能源资源的基本特点，我国的煤炭资源的远景储量超过了包括煤炭在内的一次能源资源总和的75%。

经初步核算，2012年全国能源消费总量达36.2亿吨标准煤，相较于2011年增长了3.9%。同时，2012年全国原煤产量为38.6亿吨，再创新高，同比增加3.4亿吨，增长9.64%[1]。2012年全国电力行业耗煤19.37亿吨，占全国商品煤消费量的53.88%。2012年我国发电量49377.7亿kW・h，其中火电发电量38554.5亿kW・h，占我国发电总量的78.08%[2]。据预测，到2050年，我国火电发电量仍然会占据全国发电总量50%以上的份额。在相当长的一段时间内，煤碳为主的能源结构将延续主导地位。

根据中国电力企业联合会2012年统计分析，2011年，燃煤电站总烟尘排放量超过150万吨，相较于2011年降低了1.4个百分点；硫氧化物排放量超过900万吨，比上年降低1.4%。已经投入使用脱硫机组容量达6.3亿kW，超过燃煤电站总装机容量的90%。已经投入使用脱硝机组容量近1.4亿kW，超过燃煤电站总装机容量的18%。2011年全国电力行业减排超过6000万吨二氧化碳，对二氧化碳的控制效果明显。

煤是成分复杂的混合物，在为人类提供能源的同时，也会造成大气的污染。燃煤电站锅炉燃烧主要污染物是烟气。烟气中含有大量的飞灰、硫氧化物、氮氧化物以及二氧化碳。针对烟气中的污染物，电站设置了静电除尘系统和布袋除尘系统、选择还原催化系统、烟气脱硫系统，以防止烟气直接排入大气造成污染[4]。

煤是一种结构组成复杂的固体混合物。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，这些痕量元素在煤中的一般浓度范围见表1。

在燃烧阶段，煤中痕量元素经过复杂的物理化学变化进行了重新分配。非挥发性元素（如Ba、Sn等），燃烧过程中并不挥发，均一分布在燃烧产生的飞灰和底渣中；挥发冷凝型元素（如As、Pb、Cr、Cd等），燃烧过程中有部分或全部挥发，在进入温度较低的环境后发生均相成核和异相凝结等物理化学变化，大部分该类型元素富集颗粒细小的飞灰中，没有被除尘设备捕获的部分，随着细微颗粒或者呈气态形式进入大气；挥发不冷凝元素（如Hg、Se等），在并不明显的富集灰中，大部分以气态形式排放到大气。

目前，我国大多数燃煤电站都安装的先进的除尘系统（静电除尘系统和布袋除尘系统），大部分的痕量元素可以被静电除尘系统和布袋除尘系统有效捕获，但是对挥发性很强的元素及其化合物的几乎没有捕获能力，这些元素将随烟气直接排放到大气中。由于这类挥发性极强元素的危害大，难控制，严重威胁了人类的健康，因此了解燃煤电站中多种重金属污染物的迁移规律势在必行。

参考文献

[1] 中华人民共和国2012年国民经济和社会发展统计公报[R].北京：中华人民共和国国家统计局，2013.

[2] 中国煤炭行业分析报告（2012年4季度）[R].北京：中国经济信息网，2013.

[3] 王志轩，张建宇，潘荔，等.中国电力减排研究2012――电力行业主要大气污染物与温室气体协同控制[M].北京：中国市场出版社，2013.

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