氣氛對氧化物吸附氣相砷的影響及機理分析

何梓謙，余圣輝，張 成，許 豪，方慶艷，陳 剛

(華中科技大學 煤燃燒國家重點實驗室，湖北 武漢 430074)

0 引 言

燃煤煙氣中的砷是造成環境污染的主要物質之一，具有嚴重的生物毒性[1]。煤中砷在煤燃燒過程中揮發進入大氣，在環境中易形成劇毒氧化物 As2O3和As2O5，污染環境且通過呼吸道、皮膚接觸等進入人體，并在人體中富集引發慢性中毒，危害人體健康[2]。Tian等[3]對燃煤電廠Hg、As、Se的大氣排放量計算發現，2007年大氣中砷總排放量達到550.08 t。2011年中國發布《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》，提出到2015年重點區域重點重金屬污染物(鉛、汞、鉻、鎘、砷等)排放量比2007年減少15%。生態環境部于2015年12月陸續發布了《砷污染防治技術政策》，對含砷燃煤使用、燃煤電廠與燃煤工業鍋爐的污染防治和管理工作提出明確要求。因此對燃煤電廠煙氣中砷排放進行控制是火電行業的迫切需求。

O2/CO2燃燒作為一種新型的燃燒方式，具有成本低、易規?；?、可改造存量機組等優勢[4]，不僅可使NOx排放量降至常規空氣氣氛下燃燒的2/3左右，還可控制SO2排放[5]，是在技術上、經濟上均具有競爭力的CO2減排方法。O2/CO2燃燒技術是以CO2替代N2，大量CO2與碳顆粒反應生成CO，使碳粒表面形成短暫的還原性氣氛，這是與空氣氣氛燃燒的最大區別，因此煤中砷的揮發和遷徙也會受到影響[5]。Bithi等[6]發現，隨著O2/CO2燃燒環境中氧濃度增加，固體砷和鉻含量均增加，而灰中最易揮發的微量元素硒含量減少。此外，煤粉在管式爐富氧燃燒試驗中表明，溫度低于900 ℃時，O2濃度是影響砷揮發的主要因素；……