研究燃煤過程中重金屬污染物的遷移規律的重要性

摘 要：燃煤電站是重金屬污染的主要排放源之一，由于不同重金屬的物理化學特性的差別，燃燒過程中重金屬元素有些以氣相形式排入大氣，有些富集于飛灰和底渣中。砷、鉛、鎘、鉻屬于煤燃燒過程中易揮發的元素，燃煤電站先進的環保裝置（SCR、ESP、FGD）不能有效的捕獲，任由重金屬無控制地排放入自然環境中，會對環境產生巨大的危害。

關鍵詞：煤 重金屬 污染控制

中圖分類號：X506 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）04（b）-0093-01

煤炭是我國重要的基礎能源。富煤、貧油、少氣是我國能源資源的基本特點，我國的煤炭資源的遠景儲量超過了包括煤炭在內的一次能源資源總和的75%。

經初步核算，2012年全國能源消費總量達36.2億噸標準煤，相較于2011年增長了3.9%。同時，2012年全國原煤產量為38.6億噸，再創新高，同比增加3.4億噸，增長9.64%[1]。2012年全國電力行業耗煤19.37億噸，占全國商品煤消費量的53.88%。2012年我國發電量49377.7億kW·h，其中火電發電量38554.5億kW·h，占我國發電總量的78.08%[2]。據預測，到2050年，我國火電發電量仍然會占據全國發電總量50%以上的份額。在相當長的一段時間內，煤碳為主的能源結構將延續主導地位。

根據中國電力企業聯合會2012年統計分析，2011年，燃煤電站總煙塵排放量超過150萬噸，相較于2011年降低了1.4個百分點；硫氧化物排放量超過900萬噸，比上年降低1.4%。已經投入使用脫硫機組容量達6.3億kW，超過燃煤電站總裝機容量的90%。已經投入使用脫硝機組容量近1.4億kW，超過燃煤電站總裝機容量的18%。2011年全國電力行業減排超過6000萬噸二氧化碳，對二氧化碳的控制效果明顯。

煤是成分復雜的混合物，在為人類提供能源的同時，也會造成大氣的污染。燃煤電站鍋爐燃燒主要污染物是煙氣。煙氣中含有大量的飛灰、硫氧化物、氮氧化物以及二氧化碳。針對煙氣中的污染物，電站設置了靜電除塵系統和布袋除塵系統、選擇還原催化系統、煙氣脫硫系統，以防止煙氣直接排入大氣造成污染[4]。

煤是一種結構組成復雜的固體混合物。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，這些痕量元素在煤中的一般濃度范圍見表1。

在燃燒階段，煤中痕量元素經過復雜的物理化學變化進行了重新分配。非揮發性元素（如Ba、Sn等），燃燒過程中并不揮發，均一分布在燃燒產生的飛灰和底渣中；揮發冷凝型元素（如As、Pb、Cr、Cd等），燃燒過程中有部分或全部揮發，在進入溫度較低的環境后發生均相成核和異相凝結等物理化學變化，大部分該類型元素富集顆粒細小的飛灰中，沒有被除塵設備捕獲的部分，隨著細微顆粒或者呈氣態形式進入大氣；揮發不冷凝元素（如Hg、Se等），在并不明顯的富集于飛灰中，大部分以氣態形式排放到大氣。

目前，我國大多數燃煤電站都安裝的先進的除塵系統（靜電除塵系統和布袋除塵系統），大部分的痕量元素可以被靜電除塵系統和布袋除塵系統有效捕獲，但是對揮發性很強的元素及其化合物的幾乎沒有捕獲能力，這些元素將隨煙氣直接排放到大氣中。由于這類揮發性極強元素的危害大，難控制，嚴重威脅了人類的健康，因此了解燃煤電站中多種重金屬污染物的遷移規律勢在必行。

參考文獻

[1]中華人民共和國2012年國民經濟和社會發展統計公報[R].北京：中華人民共和國國家統計局，2013.

[2]中國煤炭行業分析報告（2012年4季度）[R].北京：中國經濟信息網，2013.

[3]王志軒，張建宇，潘荔，等.中國電力減排研究2012——電力行業主要大氣污染物與溫室氣體協同控制[M].北京：中國市場出版社，2013.

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