HID光源內(nèi)的含汞量分析電子版本

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。HID光源內(nèi)的含汞量分析-HID光源內(nèi)的含汞量分析1、前言高強(qiáng)度氣體放電燈（）是繼白熾燈、熒光燈后的第三代光源，是電光源發(fā)展史上的一大革命。使光源的光效得到大幅度提高，功率范圍也顯著擴(kuò)大。幾十年來(lái)，各種光源如高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈都得到了長(zhǎng)足的進(jìn)展。光源離不開(kāi)汞的使用，或者說(shuō)現(xiàn)代光源包括高壓汞燈、高壓鈉燈、金鹵燈，乃至超高壓汞燈在內(nèi)的各種HID無(wú)一不是汞蒸汽的杰出效應(yīng)。隨著人們對(duì)汞危害認(rèn)識(shí)的提高，對(duì)HID光源的使用也提出了疑問(wèn)。并引出一系列相關(guān)問(wèn)題：如何全面評(píng)價(jià)光源中的汞？從環(huán)保角度看含汞燈的

2、汞含量是多少可以接受？如何評(píng)價(jià)無(wú)汞的光源？這些問(wèn)題在社會(huì)上甚至在業(yè)界內(nèi)引起了很大反響，有些學(xué)者把燈內(nèi)無(wú)汞作為綠色光源的首要標(biāo)志而不談光效與壽命，某些權(quán)威部門(mén)甚至想出臺(tái)限制含汞光源的措施。為此，本文就光源及其汞含量問(wèn)題進(jìn)行如下分析。2、HID光源中汞的來(lái)源污染環(huán)境的汞來(lái)自兩個(gè)方面，一個(gè)當(dāng)然是制燈消耗和燈廢棄時(shí)燈內(nèi)的汞；另一個(gè)未被大眾所認(rèn)識(shí)的來(lái)源是點(diǎn)燈耗電時(shí)，火電廠燃燒煤炭燃料中也有汞釋放到大氣中。而電光源在全壽命期間造成環(huán)境污染的總汞量為這二者之和。為了定量分析燈中對(duì)環(huán)境造成污染的汞主要來(lái)源，我們必須先計(jì)算電光源每消耗kWh的電能，發(fā)電廠的排汞量，而這取決于每千克煤炭?jī)?nèi)的含汞量、每發(fā)1kWh電的

3、耗煤量以及火力發(fā)電的比例（基本上認(rèn)為非火力發(fā)電不存在汞的散發(fā)）。汞是煤炭中的伴生雜質(zhì)，各種煤炭的汞含量也不盡相同，通常含量為，綜合值為，即每燃燒煤就有汞排向大氣?；鹆Πl(fā)電煤耗為/kWh標(biāo)煤（機(jī)組）到/kWh標(biāo)煤（機(jī)組），平均標(biāo)煤耗量為/kWh。目前，中國(guó)火力發(fā)電占總發(fā)電量的比例為，（水力占，其他占），這三者的乘積為：/當(dāng)然在不同的國(guó)家有不同的值。隨著發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步和燃煤電站比例的減少，此值呈下降趨勢(shì)。為了能夠比較不同類型的光源，我們引入一個(gè)參數(shù)，表示一個(gè)燈在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出單位光通量的總釋汞量。筆者用每千流明每千小時(shí)釋汞的毫克數(shù)表示，稱為總釋汞度。總釋汞度公式：/式中:燈內(nèi)的含汞量；該光源壽命期

4、間的平均總光通量（L）；光源的壽命（）；每發(fā)1kWh電發(fā)電廠向大氣排放的汞量為/；光源最基本的一個(gè)參數(shù)“發(fā)光效能”（L/）。3、不同類型的有不同的總釋汞度我們分別計(jì)算不同燈（也包括了無(wú)汞的白熾燈和熒光燈作為參照）的釋汞度，結(jié)果如下表所示。4、大功率長(zhǎng)壽命燈可近似看作無(wú)汞光源在總釋汞公式中，當(dāng)/時(shí)，可以近似地把燈看成無(wú)汞光源，這樣“無(wú)汞光源”的條件是。只要燈的功率足夠大，壽命足夠長(zhǎng)，這個(gè)條件總能滿足。對(duì)功率為，壽命為h的任何光源，燈內(nèi)含汞量小于，比它低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，可以忽略不計(jì)。這時(shí)總釋汞量為/，因此大功率長(zhǎng)壽命的燈可以近似地看成無(wú)汞光源，它的首要環(huán)保目標(biāo)不是降低燈內(nèi)的汞，而是提高光效。從上表中

5、最右一列可以清楚地看出：（1）環(huán)境總的汞污染不能只看燈內(nèi)的含汞量，無(wú)汞的白熾燈實(shí)際上比任何光源的汞污染都高；（2）與熒光燈（包括緊湊熒光燈）的汞污染相比，標(biāo)準(zhǔn)高壓汞燈與之相當(dāng)，而高壓鈉燈、金鹵燈要好得多；（3）在中，自鎮(zhèn)流高壓汞燈的汞污染最高；（4）總的來(lái)說(shuō)，對(duì)環(huán)境總汞污染最低。5、無(wú)汞光源必須達(dá)到的光效如何評(píng)價(jià)新的無(wú)汞光源？首先，無(wú)汞光源應(yīng)該代表光源特別是小功率的燈的一個(gè)發(fā)展方向，真正有意義的無(wú)汞光源必須達(dá)到一定的發(fā)光效能。上面我們計(jì)算了每種燈的總釋汞度，相應(yīng)的無(wú)汞燈的總釋汞度至少不能比這個(gè)數(shù)值高。根據(jù)/，當(dāng)時(shí)，公式變成/，得出無(wú)汞燈應(yīng)達(dá)到的最低光效：/對(duì)于無(wú)汞高壓鈉燈，/L/；對(duì)于無(wú)汞金鹵

6、燈，/6L/。然而，市場(chǎng)上某些自詡封為綠色燈的市售無(wú)汞高壓鈉燈，光效還不到L/。6、含汞燈的回收燈的使用范圍一直在不斷擴(kuò)大，已從室外照明延伸到室內(nèi)照明和汽車(chē)照明，因此，生產(chǎn)量以極快的速度發(fā)展著，到年我國(guó)年產(chǎn)量就已經(jīng)超過(guò)1億只。因?yàn)槊恐粺舻慕^對(duì)用汞量依然比較高，所以，如果能夠回收壽命終了的含汞光源中的汞，對(duì)環(huán)境保護(hù)非常有利。其實(shí)關(guān)于含汞廢光源的回收，世界上已有較成熟的工藝設(shè)備，其原理無(wú)外乎高溫蒸發(fā)、過(guò)濾收集和水沖擊沉淀收集幾種方法。汞的回收率接近，并且回收分離出來(lái)的玻璃和金屬仍具有利用價(jià)值。對(duì)于雙層玻殼的，由于燈中的汞只存在于放電管內(nèi)，回收設(shè)備的原理其實(shí)并不太復(fù)雜。占總重量以上的玻璃的回收率可高達(dá)。但是，目前在我國(guó)還沒(méi)有那個(gè)企業(yè)設(shè)立了廢光源的回收線，這與回收成本