能源利用過程中重金屬污染及控制知識分享

1、能源利用過程中重金屬污染及控制重金屬污染物主要來自重金屬污染物主要來自采礦、采礦、金屬冶煉金屬冶煉、金屬化合物金屬化合物的制造的制造、重油燃燒重油燃燒、蓄電池生產(chǎn)、蓄電池生產(chǎn)、農(nóng)藥農(nóng)藥、煤及垃圾焚煤及垃圾焚燒。燒。重金屬污染的來源與危害重金屬污染的來源與危害1在在能源利用過程中能源利用過程中重金屬污染物主要包括煤燃燒、垃重金屬污染物主要包括煤燃燒、垃圾焚燒，重油燃燒，蓄電池生產(chǎn)等多方面，其中圾焚燒，重油燃燒，蓄電池生產(chǎn)等多方面，其中燃煤燃煤與與垃垃圾焚燒圾焚燒重金屬污染物不僅僅占絕大多數(shù)，而且也是環(huán)境中重金屬污染物不僅僅占絕大多數(shù)，而且也是環(huán)境中的重金屬污染物的兩大主要來源。的重金屬污染物的兩

2、大主要來源。3飲水飲水呼吸呼吸呼吸呼吸燃燃燒燒干濕干濕沉降沉降生物生物富集富集大氣環(huán)大氣環(huán)境境進(jìn)入進(jìn)入人體人體水環(huán)境水環(huán)境土壤環(huán)境土壤環(huán)境食食物物鏈鏈 重金屬既可以直接進(jìn)入大氣、重金屬既可以直接進(jìn)入大氣、水體和土壤，造成各類環(huán)境要素水體和土壤，造成各類環(huán)境要素的直接污染的直接污染，也可以在大氣、水也可以在大氣、水體和土壤中相互遷移，造成各類體和土壤中相互遷移，造成各類環(huán)境要素的間接污染環(huán)境要素的間接污染。重金屬的危害在于它不能被微重金屬的危害在于它不能被微生物分解且能在生物體內(nèi)富集形生物分解且能在生物體內(nèi)富集形成其它毒性更強(qiáng)的化合物成其它毒性更強(qiáng)的化合物。礦石燃料、垃圾礦石燃料、垃圾重金屬污染

3、的來源與危害重金屬污染的來源與危害1垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制23.1垃圾焚燒系統(tǒng)重金屬分配垃圾焚燒系統(tǒng)重金屬分配垃圾焚燒系統(tǒng)重金屬遷移垃圾焚燒系統(tǒng)重金屬遷移 垃圾在進(jìn)入焚燒爐后重金屬在焚燒過程中將發(fā)生遷移和轉(zhuǎn)垃圾在進(jìn)入焚燒爐后重金屬在焚燒過程中將發(fā)生遷移和轉(zhuǎn)化最終分布在焚燒化最終分布在焚燒底渣、底渣、飛灰飛灰、煙氣煙氣中。中。 部分重金屬物質(zhì)在燃燒環(huán)境中并不會(huì)受到影響，未揮發(fā)而部分重金屬物質(zhì)在燃燒環(huán)境中并不會(huì)受到影響，未揮發(fā)而成為爐渣的一部份，另外有些沸點(diǎn)較低的金屬物質(zhì)可能經(jīng)成為爐渣的一部份，另外有些沸點(diǎn)較低的金屬物質(zhì)可能經(jīng)反應(yīng)而轉(zhuǎn)變成沸點(diǎn)較高的金屬化合物，也會(huì)存留在爐渣中反應(yīng)而轉(zhuǎn)

4、變成沸點(diǎn)較高的金屬化合物，也會(huì)存留在爐渣中。部分的灰粒會(huì)被燃燒煙氣帶出成為飛灰。在高溫條件下。部分的灰粒會(huì)被燃燒煙氣帶出成為飛灰。在高溫條件下廢棄物中某些金屬及金屬化合物揮發(fā)成氣相，同時(shí)部份沸廢棄物中某些金屬及金屬化合物揮發(fā)成氣相，同時(shí)部份沸點(diǎn)較高的重金屬雖然不能揮發(fā)，但亦可能與其它物質(zhì)反應(yīng)點(diǎn)較高的重金屬雖然不能揮發(fā)，但亦可能與其它物質(zhì)反應(yīng)而成為沸點(diǎn)較低的金屬化合物，進(jìn)而揮發(fā)成氣相物質(zhì)。而成為沸點(diǎn)較低的金屬化合物，進(jìn)而揮發(fā)成氣相物質(zhì)。垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制2重金屬在焚燒廠爐渣和飛重金屬在焚燒廠爐渣和飛灰中的分布百分灰中的分布百分比比。受重金受重金屬的揮發(fā)性影響，屬的揮發(fā)性影響，A

5、s、Ni、Cr、Cu和和zn主要分布在爐主要分布在爐渣中，約占渣中，約占94、89、88、84和和78，Cd和和Hg主要分布在飛灰中，約占主要分布在飛灰中，約占63和和90，Pb則介于兩者則介于兩者之間，垃圾中約之間，垃圾中約36的的Pb進(jìn)入飛灰中。進(jìn)入飛灰中。垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制2 垃圾焚燒重金屬控制主要是針對底渣、飛灰、和煙氣。垃圾焚燒重金屬控制主要是針對底渣、飛灰、和煙氣。 底渣：分析表明其雖然含有一定量的重金屬，但因很多是底渣：分析表明其雖然含有一定量的重金屬，但因很多是以化學(xué)惰性物質(zhì)存在，其重金屬有害物質(zhì)浸出濃度在標(biāo)準(zhǔn)以化學(xué)惰性物質(zhì)存在，其重金屬有害物質(zhì)浸出濃度在標(biāo)準(zhǔn)

6、以下；焚燒底渣中以硅、鋁、鈣、鐵等元素為主，其中以下；焚燒底渣中以硅、鋁、鈣、鐵等元素為主，其中SiO2、CaO、Al2O3的總和約占底渣總質(zhì)量的的總和約占底渣總質(zhì)量的80，可以，可以在一定的條件下處理后進(jìn)行有效綜合利用。在一定的條件下處理后進(jìn)行有效綜合利用。垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制2 飛灰：垃圾焚燒飛灰并不是化學(xué)惰性物質(zhì)飛灰：垃圾焚燒飛灰并不是化學(xué)惰性物質(zhì),其中有含量較高其中有含量較高、能被水浸出的、能被水浸出的Cd、Pb、Zn、Cr等多種有害重金屬物質(zhì)等多種有害重金屬物質(zhì),且濃度均高于固體廢物浸出鑒別標(biāo)準(zhǔn)且濃度均高于固體廢物浸出鑒別標(biāo)準(zhǔn),在在酸性環(huán)境酸性環(huán)境下重金屬下重金屬將逐

7、漸滲濾出來將逐漸滲濾出來,因此垃圾焚燒飛灰被認(rèn)為是一種危險(xiǎn)廢物因此垃圾焚燒飛灰被認(rèn)為是一種危險(xiǎn)廢物,若處理不當(dāng)若處理不當(dāng),將會(huì)造成重金屬遷移將會(huì)造成重金屬遷移,污染地下水、土壤及空氣污染地下水、土壤及空氣，所以必須加強(qiáng)處理。，所以必須加強(qiáng)處理。垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制2 煙氣：對于易揮發(fā)類似煙氣：對于易揮發(fā)類似As、Cd、Pb、Zn、Se、Hg等重等重金屬元素在燃燒過程中揮發(fā)，除了金屬元素在燃燒過程中揮發(fā)，除了Hg一直以氣象存在外一直以氣象存在外其余的重金屬或其化合物通過同相吸附或者異相吸收的方其余的重金屬或其化合物通過同相吸附或者異相吸收的方式以顆粒物的形式進(jìn)入煙氣。式以顆粒物的

8、形式進(jìn)入煙氣。垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制2垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制2垃圾焚燒處理工藝流程圖垃圾焚燒處理工藝流程圖3.2焚燒爐前控制焚燒爐前控制將重金屬濃度含量較高的廢將重金屬濃度含量較高的廢舊舊電池、電器、雜質(zhì)等從電池、電器、雜質(zhì)等從原生垃圾中分揀出，減少垃圾焚燒產(chǎn)物中的汞、鉛、鎘原生垃圾中分揀出，減少垃圾焚燒產(chǎn)物中的汞、鉛、鎘含量。含量。 垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制2將塑料、廢棄輪胎從垃圾中將塑料、廢棄輪胎從垃圾中分揀出來分揀出來，以減少垃圾中有機(jī)以減少垃圾中有機(jī)氯含量。氯含量。企業(yè)生產(chǎn)綠色環(huán)保產(chǎn)品、企業(yè)生產(chǎn)綠色環(huán)保產(chǎn)品、減少其中有毒金屬含量，如減少其中有毒金

9、屬含量，如無汞無汞電池、無鎘電池等。電池、無鎘電池等。垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制23.3 垃圾焚燒后煙氣中重金屬控制垃圾焚燒后煙氣中重金屬控制 主要方法：主要方法： a、降溫降溫處理處理 降低煙氣的溫度，使金屬或者其化合物降低煙氣的溫度，使金屬或者其化合物自然凝聚成核或自然凝聚成核或冷冷凝成粒狀后吸附在飛灰顆粒表面形成具有一直徑大小的顆凝成粒狀后吸附在飛灰顆粒表面形成具有一直徑大小的顆粒物，然后通過粒物，然后通過除塵設(shè)備捕集。除塵設(shè)備捕集。垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制2 b、噴射吸附劑噴射吸附劑 常用吸附劑有活性炭、常用吸附劑有活性炭、高嶺土、硅藻土等，以高嶺土、硅藻土等，以

10、下為三種吸附劑下為三種吸附劑對重金對重金屬吸附效果的比較屬吸附效果的比較。 垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制2c、濕式洗滌濕式洗滌 將尾氣通過濕式洗滌塔，去處其中水溶性的重金屬化合物將尾氣通過濕式洗滌塔，去處其中水溶性的重金屬化合物。目前最普遍、最簡單的方法是。目前最普遍、最簡單的方法是pH控制技術(shù)。其原理就控制技術(shù)。其原理就是在洗滌塔中加入堿性藥劑，將是在洗滌塔中加入堿性藥劑，將溶液溶液的的pH值調(diào)整至使重值調(diào)整至使重金屬離子具有最小的溶解度范圍，從而實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定化。常金屬離子具有最小的溶解度范圍，從而實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定化。常用的用的pH調(diào)整劑有石灰調(diào)整劑有石灰(CaO或或Ca(OH)2)、蘇打、

11、蘇打Na2CO3)、氫氧化鈉氫氧化鈉(NaOH)等。等。垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制2 國內(nèi)垃圾焚燒煙氣凈化主流工藝：國內(nèi)垃圾焚燒煙氣凈化主流工藝：工藝工藝:旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器半干法脫半干法脫硫硫反應(yīng)器反應(yīng)器 活性碳噴射裝置活性碳噴射裝置 袋式除塵器。袋式除塵器。垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制2垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制2工藝工藝:降溫塔降溫塔活性碳、消石灰噴射裝置活性碳、消石灰噴射裝置干法脫硫反應(yīng)器干法脫硫反應(yīng)器袋式除塵器袋式除塵器濕式洗滌塔濕式洗滌塔再加熱裝置。再加熱裝置。垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制2項(xiàng)目（單位）項(xiàng)目（單位）數(shù)值含義數(shù)值含義我國限值我國限

12、值歐盟限歐盟限值值合佳奧綠思合佳奧綠思垃圾焚燒垃圾焚燒( (工工藝一藝一) )上海江橋垃圾上海江橋垃圾焚燒（工藝二焚燒（工藝二）煙塵（煙塵（mg/m3mg/m3）測定均值測定均值8080101015.1315.131010氮氧化物氮氧化物(mg/m3)(mg/m3)小時(shí)均值小時(shí)均值400400200200335335200200二氧化硫二氧化硫(mg/m3)(mg/m3)小時(shí)均值小時(shí)均值260260505026265050氯化氫氯化氫(mg/m3)(mg/m3)小時(shí)均值小時(shí)均值7575101018181010汞汞(mg/m3)(mg/m3)測定均值測定均值0.20.20.050.050.060

13、.060.050.05鎘鎘(mg/m3)(mg/m3)測定均值測定均值0.10.10.050.050.070.070.050.05鉛鉛(mg/m3)(mg/m3)測定均值測定均值1.61.60.50.51.01.00.50.5二噁二噁英類英類(teq (teq ng/m3)ng/m3)測定均值測定均值1.01.00.10.10.130.130.10.1垃圾焚燒爐后煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)垃圾焚燒爐后煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)及兩工藝煙氣凈化數(shù)據(jù)及兩工藝煙氣凈化數(shù)據(jù)垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制23.4 垃圾焚燒后飛灰的處理垃圾焚燒后飛灰的處理 目前處理方法主要有：水泥固化、熔融固化、藥劑處理目前處理方法主要有：水

14、泥固化、熔融固化、藥劑處理及酸及酸洗處洗處理。理。飛灰水泥固化：水泥固化是把飛飛灰水泥固化：水泥固化是把飛灰按一定比例混合摻入水泥灰按一定比例混合摻入水泥基質(zhì)基質(zhì)，加入適量的水加入適量的水，在一定條件下在一定條件下，經(jīng)，經(jīng)過一系列的物理化學(xué)變化，過一系列的物理化學(xué)變化，最終使最終使粒狀的物料變成粘合的混凝土塊粒狀的物料變成粘合的混凝土塊，從而使飛灰固化穩(wěn)定從而使飛灰固化穩(wěn)定。垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制2水泥固化水泥固化物理固化物理固化：化學(xué)穩(wěn)定化學(xué)穩(wěn)定水泥形成的高硬度固化產(chǎn)物將重金屬包封水泥形成的高硬度固化產(chǎn)物將重金屬包封利用水泥的堿性將重金屬轉(zhuǎn)化成難容氫氧化物利用水泥的堿性將重金屬

15、轉(zhuǎn)化成難容氫氧化物水泥水化產(chǎn)物中鈣、鋁與金屬離子進(jìn)行離子交換水泥水化產(chǎn)物中鈣、鋁與金屬離子進(jìn)行離子交換垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制2優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：成本相對較低成本相對較低 技術(shù)比較成熟技術(shù)比較成熟 所需的設(shè)備裝置容易獲得，操作要求簡單所需的設(shè)備裝置容易獲得，操作要求簡單缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：增加廢物體積增加廢物體積 固化需要較長的養(yǎng)護(hù)期固化需要較長的養(yǎng)護(hù)期 不能破壞不能破壞飛灰中的二噁英飛灰中的二噁英垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制2飛灰熔融固化處理飛灰熔融固化處理：熔融法是在燃料爐內(nèi)利用燃料或電將垃熔融法是在燃料爐內(nèi)利用燃料或電將垃圾焚燒飛灰加熱到圾焚燒飛灰加熱到1400 左右的高溫左右的高

16、溫，并維持一段時(shí)間并維持一段時(shí)間(一般一般30 min)，使飛灰熔融后經(jīng)過一定的程序冷卻變成熔渣使飛灰熔融后經(jīng)過一定的程序冷卻變成熔渣。C垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制2優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）超過超過99. 9%的的二噁英二噁英在高溫熔融過程中被分解在高溫熔融過程中被分解； 2） 熔融后的玻璃態(tài)物質(zhì)經(jīng)檢測熔融后的玻璃態(tài)物質(zhì)經(jīng)檢測, 重金屬完全符合日本重金屬完全符合日本 的標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)； 3）熔融物質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度熔融物質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度，熔融法具有減容率高、熔渣熔融法具有減容率高、熔渣 性質(zhì)穩(wěn)定性質(zhì)穩(wěn)定。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1）采用高溫熔融工藝需要消耗大量的能源采用高溫熔融工藝需要消耗大量的能源； 2）飛回中）飛

17、回中Hg、Pb 、Cd等易揮發(fā)重金屬元素需進(jìn)行等易揮發(fā)重金屬元素需進(jìn)行 后續(xù)嚴(yán)格的煙氣處理后續(xù)嚴(yán)格的煙氣處理； 3）處理處理 成本很高成本很高。垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制2藥劑處理法藥劑處理法：藥劑穩(wěn)定化是利用化學(xué)藥：藥劑穩(wěn)定化是利用化學(xué)藥劑通過化學(xué)反應(yīng)劑通過化學(xué)反應(yīng),使使重金屬重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)殡y容難容、低遷移性及低毒性、低遷移性及低毒性的的物質(zhì)物質(zhì)或者轉(zhuǎn)變成穩(wěn)或者轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的可溶性物質(zhì)。目前采用的穩(wěn)定化藥劑分為有機(jī)與無機(jī)兩定的可溶性物質(zhì)。目前采用的穩(wěn)定化藥劑分為有機(jī)與無機(jī)兩大類，其中有機(jī)穩(wěn)定劑主要是大類，其中有機(jī)穩(wěn)定劑主要是EDTA、多胺類，無機(jī)穩(wěn)定劑、多胺類，無機(jī)穩(wěn)定劑采用的是

18、磷酸鹽、硫化物。采用的是磷酸鹽、硫化物。垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制2 a、重金屬磷酸鹽的溶解度非常低，通過磷酸根離子與重金屬重金屬磷酸鹽的溶解度非常低，通過磷酸根離子與重金屬離子反應(yīng)生成極難溶的磷酸鹽，可使重金屬穩(wěn)定化。離子反應(yīng)生成極難溶的磷酸鹽，可使重金屬穩(wěn)定化。重金屬磷酸鹽的溶度積重金屬磷酸鹽的溶度積垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制2 b、含鈣的飛灰用含鈣的飛灰用磷酸鹽磷酸鹽處理時(shí)，處理時(shí)，Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+會(huì)聚集在會(huì)聚集在Ca5（PO4)3OH顆粒顆粒上，尤其是上，尤其是pb2+，其次，其次是是Cd2+和和Zn2+。同時(shí)會(huì)發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)同時(shí)會(huì)發(fā)生一定

19、的化學(xué)反應(yīng)。其可視為重其可視為重金屬取代金屬取代Ca2+的位置產(chǎn)生重金屬化合物使得重金屬穩(wěn)定。的位置產(chǎn)生重金屬化合物使得重金屬穩(wěn)定。以以pb為例子：為例子： 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 磷酸鹽穩(wěn)定化可使磷酸鹽穩(wěn)定化可使重金屬重金屬在很大的在很大的pH值范圍值范圍(312)內(nèi)保持很低的浸出濃度內(nèi)保持很低的浸出濃度，釋放風(fēng)險(xiǎn)較小。釋放風(fēng)險(xiǎn)較小。垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制2處理方式處理方式成本（元成本（元/ /噸噸) )優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)水泥固化水泥固化1800600018006000工藝簡單、操作方工藝簡單、操作方便便固化物可做結(jié)構(gòu)材固化物可做結(jié)構(gòu)材料料易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用大量水泥加入固化物

20、體積增大，大量水泥加入固化物體積增大，飛灰會(huì)對對水泥水化產(chǎn)生影響，飛灰會(huì)對對水泥水化產(chǎn)生影響，固化需要較長的養(yǎng)護(hù)期。不能破固化需要較長的養(yǎng)護(hù)期。不能破壞二噁英。壞二噁英。熔融固化熔融固化10700180001070018000對飛灰減容效果較對飛灰減容效果較好，重金屬好，重金屬浸出量浸出量很低，兼顧二噁英很低，兼顧二噁英等有害物質(zhì)處理，等有害物質(zhì)處理，灰渣可較好的回收灰渣可較好的回收率用率用采用高溫熔融工藝需要消耗大量采用高溫熔融工藝需要消耗大量的能源；飛回中的能源；飛回中Hg、Pb、Cd等等易揮發(fā)重金屬元素需進(jìn)行后續(xù)嚴(yán)易揮發(fā)重金屬元素需進(jìn)行后續(xù)嚴(yán)格的煙氣處理，格的煙氣處理，處理成本很高處理成

21、本很高。化學(xué)藥劑化學(xué)藥劑500017000500017000處理過程增容量相處理過程增容量相當(dāng)小，金屬穩(wěn)定效當(dāng)小，金屬穩(wěn)定效果好。果好。穩(wěn)定劑費(fèi)用高穩(wěn)定劑費(fèi)用高, ,不能破壞二噁英不能破壞二噁英。垃圾焚燒重金屬控制垃圾焚燒重金屬控制2燃煤重金屬控制燃煤重金屬控制33.1 重金屬遷移及污染控制原理重金屬遷移及污染控制原理重金屬重金屬元素以礦物、單質(zhì)與螯合物等賦存方式存在于煤中，在元素以礦物、單質(zhì)與螯合物等賦存方式存在于煤中，在燃燒燃燒過程中過程中經(jīng)過復(fù)雜的物理化學(xué)作用過程之后，分別向爐渣、經(jīng)過復(fù)雜的物理化學(xué)作用過程之后，分別向爐渣、飛灰和燃燒氣體中轉(zhuǎn)化飛灰和燃燒氣體中轉(zhuǎn)化。排入大氣中的重金屬很難

22、控制，對爐。排入大氣中的重金屬很難控制，對爐渣和飛灰的治理，使其不污染環(huán)境比較容易達(dá)到，而要控制隨渣和飛灰的治理，使其不污染環(huán)境比較容易達(dá)到，而要控制隨煙氣排入大氣的重金屬就相當(dāng)困難了。因此燃煤過程中重金屬煙氣排入大氣的重金屬就相當(dāng)困難了。因此燃煤過程中重金屬的控制主要控制煙氣中的重金屬含量。的控制主要控制煙氣中的重金屬含量。燃燒前減少煤中重金屬的含量燃燒前減少煤中重金屬的含量燃燒中減少亞微米顆粒形成量燃燒中減少亞微米顆粒形成量燃燒后加強(qiáng)除塵效率、對氣相金屬元素及其化合物的固定、燃燒后加強(qiáng)除塵效率、對氣相金屬元素及其化合物的固定、亞微米顆粒物質(zhì)的固定亞微米顆粒物質(zhì)的固定燃煤重金屬控制燃煤重金屬

23、控制33.1燃燒前控制燃燒前控制 物理方法：物理洗煤、浮選法物理方法：物理洗煤、浮選法物理物理洗煤洗煤主要是基于主要是基于減少煤中的灰分，減少煤中的灰分，從而達(dá)到從而達(dá)到控制了重控制了重金屬排放。金屬排放。浮選法浮選法主要是基于煤粉有機(jī)物與無機(jī)物的密度不同及它們主要是基于煤粉有機(jī)物與無機(jī)物的密度不同及它們的有機(jī)親和力不同：在煤粉漿液中加入有機(jī)浮選劑進(jìn)行浮的有機(jī)親和力不同：在煤粉漿液中加入有機(jī)浮選劑進(jìn)行浮選重金屬元素將會(huì)大量的富集在浮選廢渣中。選重金屬元素將會(huì)大量的富集在浮選廢渣中。燃煤重金屬控制燃煤重金屬控制3通過物理方法對煤進(jìn)行燒前預(yù)處理，通過物理方法對煤進(jìn)行燒前預(yù)處理，對對As、Cr、Cd

24、、Pb的脫的脫除率分別除率分別可可達(dá)到達(dá)到5070、26一一50、0%75、50%。右圖為某電廠處理前后煤中重金屬含量比較。右圖為某電廠處理前后煤中重金屬含量比較。該方法主要優(yōu)點(diǎn)：相對成本低，有助于該方法主要優(yōu)點(diǎn)：相對成本低，有助于脫硫脫硝，提高鍋爐的脫硫脫硝，提高鍋爐的熱效率熱效率燃煤重金屬控制燃煤重金屬控制3化學(xué)方法：煤中重金屬元素相當(dāng)一部分存在于硫化物、硫化學(xué)方法：煤中重金屬元素相當(dāng)一部分存在于硫化物、硫酸鹽中，如酸鹽中，如As、Co、Hg、Se、Pb、Cr、Cd等元素就主要等元素就主要存在于硫酸鹽中。因此通過一定的化學(xué)方法脫去原煤中硫酸存在于硫酸鹽中。因此通過一定的化學(xué)方法脫去原煤中硫

25、酸鹽與硫化物，而除去存在于其中的重金屬元素。鹽與硫化物，而除去存在于其中的重金屬元素。燃煤重金屬控制燃煤重金屬控制33.2燃燒中控制燃燒中控制1、改變?nèi)紵r、改變?nèi)紵r基于重金屬揮發(fā)特性影響因素，燃燒溫基于重金屬揮發(fā)特性影響因素，燃燒溫度、度、 燃燒氣氛以及煙氣停留時(shí)間。燃燒氣氛以及煙氣停留時(shí)間。溫度升高重金屬揮發(fā)百分比隨之升高，溫度升高重金屬揮發(fā)百分比隨之升高，揮發(fā)后的重金揮發(fā)后的重金屬會(huì)發(fā)生凝結(jié)、非均相冷凝、均相屬會(huì)發(fā)生凝結(jié)、非均相冷凝、均相成成等物理化學(xué)變化，等物理化學(xué)變化，容易容易形成亞微米顆較而增加排形成亞微米顆較而增加排入入到大氣中的重金屬含量。到大氣中的重金屬含量。所以適當(dāng)降

26、低溫度有利于減少重金屬所以適當(dāng)降低溫度有利于減少重金屬排排入入到大氣中到大氣中。燃煤重金屬控制燃煤重金屬控制3在氧化性氣氛中，煤中的在氧化性氣氛中，煤中的大部分重金屬元素大部分重金屬元素更易于活更易于活化，更易于與氧氣進(jìn)行反應(yīng)，生成熔沸點(diǎn)更高、化學(xué)性化，更易于與氧氣進(jìn)行反應(yīng)，生成熔沸點(diǎn)更高、化學(xué)性質(zhì)更穩(wěn)定的氧化物，質(zhì)更穩(wěn)定的氧化物，從而抑制重金屬的揮發(fā)。所以氧化從而抑制重金屬的揮發(fā)。所以氧化性氣氛有利于減少重金屬性氣氛有利于減少重金屬排排入入到大氣中到大氣中。適當(dāng)延長煤粉顆粒在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間，增加灰顆粒適當(dāng)延長煤粉顆粒在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間，增加灰顆粒與重金屬元素的接觸時(shí)間，助于降低重金屬元素的

27、排放，與重金屬元素的接觸時(shí)間，助于降低重金屬元素的排放，減少對大氣環(huán)境的污染，具體方式可通過加大鍋爐容量。減少對大氣環(huán)境的污染，具體方式可通過加大鍋爐容量。燃煤重金屬控制燃煤重金屬控制32、添加吸附劑、添加吸附劑 在煤燃燒過程中，加入在煤燃燒過程中，加入固體吸附劑固體吸附劑(如如高嶺高嶺土、石土、石灰石、鋁土礦灰石、鋁土礦、硫酸鈣、硫酸鈣等等)或生物質(zhì)，在金屬蒸汽還未或生物質(zhì)，在金屬蒸汽還未結(jié)核前結(jié)核前, 使重金屬與活化了使重金屬與活化了的吸附劑進(jìn)行吸附和化學(xué)反的吸附劑進(jìn)行吸附和化學(xué)反應(yīng)應(yīng), 從而達(dá)到捕獲或固化重從而達(dá)到捕獲或固化重金屬元素的目的。金屬元素的目的。 該該方法方法優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：操作

28、簡單、有操作簡單、有效和經(jīng)濟(jì)，并且有的吸附劑還效和經(jīng)濟(jì)，并且有的吸附劑還可以同時(shí)達(dá)到減少可以同時(shí)達(dá)到減少SO2。燃煤重金屬控制燃煤重金屬控制3 作用機(jī)理作用機(jī)理：一種是金屬顆粒在吸附劑表面形成熔融：一種是金屬顆粒在吸附劑表面形成熔融物而導(dǎo)致團(tuán)聚現(xiàn)象的發(fā)生物而導(dǎo)致團(tuán)聚現(xiàn)象的發(fā)生。一種是金屬蒸汽與吸附劑一種是金屬蒸汽與吸附劑多孔表面之間發(fā)生反應(yīng)；多孔表面之間發(fā)生反應(yīng)；一般情況下兩者是共同起作一般情況下兩者是共同起作用。以用。以高嶺土和鋁土礦高嶺土和鋁土礦吸附劑為例。吸附劑為例。 吸附劑顆粒將重金屬蒸汽吸附在其表面，由于吸附劑顆粒將重金屬蒸汽吸附在其表面，由于高嶺土高嶺土和鋁土礦中和鋁土礦中含有含有

29、SiO2和和Al2O3，在高溫在高溫下下與金屬蒸汽發(fā)與金屬蒸汽發(fā)生生如下如下化學(xué)反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)。從而實(shí)現(xiàn)對重金屬的固定。從而實(shí)現(xiàn)對重金屬的固定。燃煤重金屬控制燃煤重金屬控制3燃煤重金屬控制燃煤重金屬控制3燃煤重金屬控制燃煤重金屬控制33.2燃燒后煙氣控制燃燒后煙氣控制 重金屬元素大多數(shù)是富集在煙氣中的顆粒上，這表明重金屬元素大多數(shù)是富集在煙氣中的顆粒上，這表明95%以以上的重金屬元素可以被上的重金屬元素可以被脫出；脫出；但對但對5微米的顆粒效率較低微米的顆粒效率較低，尤，尤其是其是電除塵器對電除塵器對0.01一一1.5微米的顆粒效率微米的顆粒效率極極低，低，而重金屬元素而重金屬元素富集在這些細(xì)

30、顆粒的能力又遠(yuǎn)高于粗顆粒，因此微粒子上重金富集在這些細(xì)顆粒的能力又遠(yuǎn)高于粗顆粒，因此微粒子上重金屬元素脫除效率比實(shí)際低很多。所屬元素脫除效率比實(shí)際低很多。所以以在煙氣凈化過程中要想更在煙氣凈化過程中要想更好地除去重金屬關(guān)鍵是好地除去重金屬關(guān)鍵是促進(jìn)微細(xì)顆粒物的團(tuán)聚促進(jìn)微細(xì)顆粒物的團(tuán)聚、采用高效的除采用高效的除塵器塵器。燃煤重金屬控制燃煤重金屬控制3a、促進(jìn)微細(xì)顆粒物的團(tuán)聚、促進(jìn)微細(xì)顆粒物的團(tuán)聚電凝并技術(shù)：電凝并技術(shù)：通過使細(xì)顆粒荷電，增強(qiáng)顆粒間的凝并效應(yīng)通過使細(xì)顆粒荷電，增強(qiáng)顆粒間的凝并效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)團(tuán)聚。下圖為其工作原理，微細(xì)顆粒物實(shí)現(xiàn)團(tuán)聚。下圖為其工作原理，微細(xì)顆粒物在預(yù)荷電區(qū)中在預(yù)荷電區(qū)中獲

31、獲得異性得異性電荷后進(jìn)入凝并區(qū)，荷電粉塵在凝并區(qū)靠庫侖引力凝電荷后進(jìn)入凝并區(qū)，荷電粉塵在凝并區(qū)靠庫侖引力凝聚成較大顆粒，然后在收塵區(qū)中被捕集。聚成較大顆粒，然后在收塵區(qū)中被捕集。 電凝并裝置的結(jié)構(gòu)形式示意圖化學(xué)團(tuán)聚化學(xué)團(tuán)聚技術(shù)：技術(shù)：是指通過在是指通過在煙氣噴入少量團(tuán)聚促進(jìn)劑煙氣噴入少量團(tuán)聚促進(jìn)劑（PAC、PAM、CMC），促使，促使細(xì)顆粒物團(tuán)聚長大，進(jìn)而提細(xì)顆粒物團(tuán)聚長大，進(jìn)而提高后續(xù)常規(guī)除塵設(shè)備的脫除高后續(xù)常規(guī)除塵設(shè)備的脫除效率。效率。燃煤重金屬控制燃煤重金屬控制3b、采用高效的除塵器、采用高效的除塵器利用高效的袋式除塵器、濕式電除塵器、或者電袋除塵利用高效的袋式除塵器、濕式電除塵器、或者

32、電袋除塵器脫出亞微米顆粒物，使得重金屬與其一起脫除。器脫出亞微米顆粒物，使得重金屬與其一起脫除。外側(cè)收塵極板接地的多孔收塵極板 放電極濾袋 原理：原理：進(jìn)入除塵器的含塵煙氣首進(jìn)入除塵器的含塵煙氣首先被導(dǎo)向電除塵區(qū)域，其中攜帶先被導(dǎo)向電除塵區(qū)域，其中攜帶的大部分粉塵（約的大部分粉塵（約90%）在到達(dá)）在到達(dá)濾袋之前被除去，然后還含有一濾袋之前被除去，然后還含有一部分粉塵的氣體通過多孔收塵板部分粉塵的氣體通過多孔收塵板上的小孔流向?yàn)V袋，經(jīng)濾袋過濾，上的小孔流向?yàn)V袋，經(jīng)濾袋過濾，將剩余的粉塵除去。將剩余的粉塵除去。燃煤重金屬控制燃煤重金屬控制3內(nèi)部構(gòu)造內(nèi)部構(gòu)造外觀外觀該電袋除塵器該電袋除塵器具有以下

33、優(yōu)點(diǎn)：具有以下優(yōu)點(diǎn)：凈化煙氣顆粒物濃度可與環(huán)境空氣相當(dāng)；凈化煙氣顆粒物濃度可與環(huán)境空氣相當(dāng)；濾袋的氣布比可達(dá)一般脈沖袋式過濾器的濾袋的氣布比可達(dá)一般脈沖袋式過濾器的34倍，大大減少了倍，大大減少了濾袋數(shù)量；尺寸大約只有普通電除塵器的濾袋數(shù)量；尺寸大約只有普通電除塵器的1/3，降低投資降低投資；濾袋的清灰頻率低于普通袋式過濾器。濾袋的清灰頻率低于普通袋式過濾器。燃煤重金屬控制燃煤重金屬控制33.4 燃煤鍋爐汞的控制燃煤鍋爐汞的控制 同其他重金屬大部分遷移到爐渣或飛灰中不同，同其他重金屬大部分遷移到爐渣或飛灰中不同，Hg作作為極易揮發(fā)的重金屬，在燃煤鍋爐中，絕大多數(shù)以不為極易揮發(fā)的重金屬，在燃煤鍋

34、爐中，絕大多數(shù)以不同形態(tài)存在于煙氣中。同形態(tài)存在于煙氣中。 燃煤排入大氣的汞可分為：燃煤排入大氣的汞可分為：氣態(tài)元素汞（氣態(tài)元素汞（Hg0）、氣態(tài)二）、氣態(tài)二價(jià)汞（價(jià)汞（Hg2+）和顆粒態(tài)汞）和顆粒態(tài)汞Hgp）。）。 在爐膛溫度范圍內(nèi)，單質(zhì)在爐膛溫度范圍內(nèi)，單質(zhì)Hg為熱力穩(wěn)定型；在煙氣冷卻為熱力穩(wěn)定型；在煙氣冷卻過程中，部分過程中，部分Hg0同其它燃燒同其它燃燒產(chǎn)物相互作用轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物相互作用轉(zhuǎn)化為Hg2+和和Hgp。 燃煤重金屬控制燃煤重金屬控制3 顆粒態(tài)汞顆粒態(tài)汞Hg（p）絕大部分可被除塵、濕法脫硫等煙氣）絕大部分可被除塵、濕法脫硫等煙氣凈化裝置捕集去除；氣態(tài)二價(jià)汞可溶于水，也易于被顆粒凈化

35、裝置捕集去除；氣態(tài)二價(jià)汞可溶于水，也易于被顆粒物所吸附，因此易于被捕集和控制；單質(zhì)汞不溶于水且極物所吸附，因此易于被捕集和控制；單質(zhì)汞不溶于水且極易揮發(fā)，難于控制，傳輸距離遠(yuǎn)，停留時(shí)間長易揮發(fā)，難于控制，傳輸距離遠(yuǎn)，停留時(shí)間長 。三種形態(tài)汞的特點(diǎn)三種形態(tài)汞的特點(diǎn)：燃煤重金屬控制燃煤重金屬控制3 添加鹵化物氧化法添加鹵化物氧化法 目前主要控制三個(gè)途徑：目前主要控制三個(gè)途徑：利用現(xiàn)有煙氣凈化裝置脫出部分利用現(xiàn)有煙氣凈化裝置脫出部分Hg活性炭吸收法活性炭吸收法燃煤重金屬控制燃煤重金屬控制3添加鹵素或鹵化物氧化法添加鹵素或鹵化物氧化法 添加鹵化物氧化法，增加煤中氯或溴的含量能提高煙氣中添加鹵化物氧化法

36、，增加煤中氯或溴的含量能提高煙氣中Hg0向水溶性向水溶性Hg2+的轉(zhuǎn)化率，再經(jīng)過的轉(zhuǎn)化率，再經(jīng)過SCR、WFGD時(shí)能去除更多的時(shí)能去除更多的Hg，減少排放。常用的鹵素添加劑為，減少排放。常用的鹵素添加劑為KCl和和KBr。 燃煤重金屬控制燃煤重金屬控制30 0101020203030404050506060707080809090SCRSCR前形態(tài)比例%前形態(tài)比例%SCRSCR后形態(tài)比例%后形態(tài)比例%形形態(tài)態(tài)比比例例% %Hg0Hg2+HgpSCR前前g/Nm3SCR前形態(tài)比例前形態(tài)比例%SCR后后g/Nm3SCR后形態(tài)比例后形態(tài)比例%Hg0Hg2+HgpHg0Hg2+Hgp13.1149.0

37、138.9612.0413.137.3082.6710.03a、SCR對于煙氣中汞的影響對于煙氣中汞的影響利用現(xiàn)有煙氣凈化裝置脫出部分利用現(xiàn)有煙氣凈化裝置脫出部分Hg燃煤重金屬控制燃煤重金屬控制3b、ESP對于煙氣汞的影響對于煙氣汞的影響ESP前前汞濃度汞濃度g/Nm3ESP前形態(tài)比例前形態(tài)比例%ESP后后汞濃度汞濃度g/Nm3ESP后形態(tài)比例后形態(tài)比例%Hg0Hg2+HgpHg0Hg2+Hgp16.6638.2744.9216.8013.5340.6457.881.4818.7533.9737.3928.6412.1643.6252.503.8821.7011.3033.7254.9813.

38、1743.7449.017.2414.535.8175.3418.8414.926.4985.198.32燃煤重金屬控制燃煤重金屬控制3WFGDWFGD前前HgHg總量總量g/Nmg/NmWFGDWFGD前前HgHg2+2+比比例例% %WFGDWFGD后后HgHg剩余剩余量量g/Nmg/Nm3 3HgHg的脫除的脫除效率效率% %4.914.9148.4748.473.083.0837.337.322.122.170.5970.595.585.5874.874.815.5815.5885.1985.192.842.8481.881.822.922.91001000.80.896.596.5c、WFGD對于煙氣汞的影響對于煙氣汞的影響燃煤重金屬控制燃煤重金屬控制3利用現(xiàn)有煙氣凈化裝置脫出部分利用現(xiàn)有煙氣凈化裝置脫出部分(無