燃煤电厂铅的迁移转化研究

采集我国6台有代表性电站锅炉的烟气以及燃煤、飞灰、底渣、脱硫石膏等样品,通过测试燃煤和燃煤副产物中铅含量以及烟气中铅的形态分布,考察了燃煤电厂铅的迁移转化规律及烟气常规污染物控制技术对大气铅排放的影响.结果表明,煤粉炉燃煤过程中,煤中铅释放强度高,平均释放率为97.11%;循环流化床锅炉铅的释放率相对较低,约为84.99%.锅炉出口烟气中铅主要为颗粒态铅(Pbp),比例高达86%~92%,并且与燃煤中氯含量具有正相关性.烟气污染物控制装置对大气铅具有协同脱除效果,尤其是除尘装置.静电除尘对铅的平均脱除效率为91.85%,布袋除尘为95.12%.石灰石-石膏湿法脱硫装置可脱除35.67%~77.81%铅,脱除效率主要与脱硫塔操作条件有关.燃煤中的铅经过燃烧和烟气污染物控制装置后,81.97%~90.18%转移到飞灰中,具有高富集性;脱硫石膏中的铅占3.94%~11.82%;只有1.75%~5.40%通过烟囱排入大气.     

中国燃煤电厂汞的物质流向与汞排放研究

为研究中国燃煤电厂中汞的去向,基于2010年中国各省份燃煤中的汞含量、燃煤消耗量、燃煤电厂大气污染控制设备的安装比例以及粉煤灰、脱硫石膏的二次利用方式,计算了我国燃煤电厂2010年向大气、水体、土壤中排放汞的量.2010年我国电厂燃煤共输入汞271.7t (147.1~403.6t).煤炭在电厂燃烧一次排放到大气中的汞为101.3t (44.0~167.1t),进入燃煤副产物、水体的汞分别为167.4t (84.3~266.3t),3.0t (1.2~5.0t).燃煤副产物二次利用过程向大气排放的汞为32.7t (12.5~56.1t),进入土壤中的汞为58.6t (33.6~103.9t),还有76.1t (30.3~108.6t)汞留在了产品中.结果表明,粉煤灰用于水泥生产和粉煤灰制砖是副产物向大气中二次排放的重要源,分别占总二次排放量的81.7%和15.3%.     

2005年中国燃煤大气锑排放清单

采用基于燃料消耗的排放因子法,按照经济部门(电力、工业、生活消费及其他)、燃料类型(原煤、洗煤、焦炭、型煤)、燃烧方式(层燃炉、煤粉炉、流化床锅炉等)和除尘脱硫设施(机械式除尘器、湿式除尘器、电除尘器、袋式除尘器等)等将燃煤排放源进行分类,根据各省、市、自治区不同排放源类型的煤炭消耗量及平均锑含量,建立了2005年中国燃煤大气锑排放清单.结果表明,2005年中国燃煤导致的大气锑排放总量约为530.86t,排放量超过30t的省份依次为贵州(49.28t)、湖南(45.96t)、河北(37.36t)、山东(35.12t)、安徽(30.92t),表明中国燃煤大气锑排放主要集中在中东部地区.大部分排放来自工业和电力部门,分别占排放总量的47.2%和39.9%.     

基于实测的燃煤电厂氟排放特征

选择我国4家电厂的6台煤粉锅炉,进行了烟气以及飞灰、底渣、脱硫石膏等燃煤副产物样品的采集和F(氟)含量分析,考察燃煤电厂F排放特征. 结果表明:经过烟气除尘、脱硫及脱硝装置后,烟气中氟化物浓度明显降低; 除尘器主要脱除烟气中颗粒态F,静电除尘器对烟气中氟化物的总脱除效率为19.50%~36.59%,布袋除尘器的脱除效率略高于静电除尘器;石灰石-石膏湿法脱硫装置可协同脱除烟气中94.19%的氟化物. 燃煤中的F经过燃烧和烟气净化装置后,有0.83%~3.37%由底渣排放;1.20%~2.00%转移到脱硫废水中;13.45%~33.80%转移到飞灰中;59.60%~79.66%转移到脱硫石膏中;只有2.04%~5.00%通过烟囱排入大气.      

基于实测的燃煤电厂氯排放特征

选取我国4家电厂的6台煤粉锅炉进行现场测试,采集并分析烟气以及飞灰、底渣、脱硫石膏等燃煤副产物样品,以开展燃煤电厂Cl污染物排放特征的研究. 结果表明:燃煤中96.99%以上的Cl析出进入烟气,原烟气中ρ(Cl)范围为10.17~33.63mg/m3.除尘器和石灰石-石膏湿法脱硫装置对烟气中的Cl具有协同脱除作用,尤其是石灰石-石膏湿法脱硫装置. 除尘器对烟气中Cl脱除效率为12.29%~19.86%,石灰石-石膏湿法脱硫装置对烟气中Cl的平均脱除效率为95.22%. 经过燃烧和烟气污染控制装置后,燃煤中0.35%~3.01%的Cl转移到底渣中,6.46%~15.00%的Cl转移到飞灰中,68.88%~77.31%通过脱硫废水排放,9.19%~15.95%的Cl转移到脱硫石膏中;只有2.21%~5.54%的Cl排入大气中,净烟气ρ(Cl)仅为0.34~1.38mg/m3. 目前我国燃煤电厂Cl污染的主要问题是妥善处理脱硫石膏和废水,以防止Cl的二次污染.      

基于实测的燃煤电厂氯排放特征

选取我国4家电厂的6台煤粉锅炉进行现场测试,采集并分析烟气以及飞灰、底渣、脱硫石膏等燃煤副产物样品,以开展燃煤电厂Cl污染物排放特征的研究.结果表明:燃煤中96.99%以上的Cl析出进入烟气,原烟气中ρ(Cl)范围为10.17~33.63mg/m3.除尘器和石灰石-石膏湿法脱硫装置对烟气中的Cl具有协同脱除作用,尤其是石灰石-石膏湿法脱硫装置.除尘器对烟气中Cl脱除效率为12.29%~19.86%,石灰石-石膏湿法脱硫装置对烟气中Cl的平均脱除效率为95.22%.经过燃烧和烟气污染控制装置后,燃煤中0.35%~3.01%的Cl转移到底渣中,6.46%~15.00%的Cl转移到飞灰中,68.88%~77.31%通过脱硫废水排放,9.19%~15.95%的Cl转移到脱硫石膏中;只有2.21%~5.54%的Cl排入大气中,净烟气ρ(Cl)仅为0.34~1.38 mg/m3.目前我国燃煤电厂Cl污染的主要问题是妥善处理脱硫石膏和废水,以防止Cl的二次污染.     

1980—2007年我国燃煤大气汞、铅、砷排放趋势分析

基于文献调研,对1980—2007年我国汞、铅、砷3种主要燃煤大气重金属排放清单进行归纳,计算了3种重金属的逐年平均排放量,并分析排放量与燃煤量的相关性、单位煤耗大气重金属污染物排放量的变化趋势及原因. 结果表明:1980—2007年我国燃煤大气汞、铅、砷排放量与燃煤量增长趋势基本一致,均呈显著正相关(R2分别为0.911、0.971、0.996),但燃煤大气汞排放量与燃煤量间的相关性却比铅、砷排放量与燃煤量的相关性小很多,这主要是燃煤电厂对汞协同脱除能力比对铅、砷强,以及电厂汞排放所占比例较大所致. 燃煤大气汞排放量在2005年后趋于稳定,而铅、砷排放量在2000年后快速增长,年均增速均超过10%,其中电厂和工业锅炉是重金属排放的重点行业. 在燃煤量不断增长的背景下,单位煤耗的大气汞、铅排放量均呈下降趋势,其中汞排放量在2005—2007年年均降低5.0%,铅排放量在1996—2007年年均降低1.7%. 这与我国主要燃煤行业除尘、脱硫、脱硝等大气污染控制装置对重金属的协同脱除能力不断增强有密切关系.      

我国燃煤电厂颗粒物排放特征

基于我国燃煤电厂(不含港、澳、台数据,下同)的燃烧技术及颗粒物控制技术分类,建立了燃煤电厂颗粒物排放计算方法. 利用该方法,分析了2000─2010年我国燃煤电厂颗粒物排放量及分布特征. 结果表明:我国燃煤电厂颗粒物排放量自2000年起持续增加,于2005年达到最高值(375×104 t),其中PM₁₀、PM_2.5排放量分别为237×104、129×104 t;此后逐年降低,2010年降至166×104 t,其中PM₁₀、PM_2.5排放量分别降至126×104、85×104 t. 随着静电除尘及湿法脱硫的普及,颗粒物中PM_2.5所占比例由2005年的34.3%升至2010年的51.2%. 我国燃煤电厂颗粒物排放地区分布不均衡,2010年内蒙古、山东、河南、江苏、山西和广东六省区的排放量占全国排放总量的44%. PM_2.5排放因子也因各省燃煤电厂颗粒物排放控制技术不同而产生差异,其中煤粉炉、循环流化床锅炉的PM_2.5排放因子分别为0.35~0.75、0.27~0.90 kg/t. 从机组规模影响来看,单台容量在30×104 kW以下的燃煤机组是粗颗粒(PM>10)的主要来源,而在30×104 kW以上的燃煤机组对PM_2.5排放贡献(64.6%)较大,这主要与这类燃煤机组静电除尘和湿法脱硫的安装比例高有关.      

《火电厂大气污染物排放标准》实施对燃煤电厂大气汞减排的影响

为评估GB 13223─2011《火电厂大气污染物排放标准》实施对燃煤电厂大气Hg(汞)减排的影响,采用“自下而上”排放因子法,对燃煤电厂大气Hg排放量进行了估算,通过设计不同发展情景,对排放标准实施条件下我国燃煤电厂大气Hg减排量(不含港澳台地区数据,下同)进行了预测. 结果表明:不同能耗情景下,预计2015年燃煤电厂的煤炭消费量为18.5×108~20.3×108 t,2020年煤炭消费量可达19.7×108~22.5×108 t;GB 13223─2011实施后,大气污染控制设施包括ESP(静电除尘器)、FF(袋式除尘器)、WFGD(湿法脱硫)和SCR(选择性催化还原脱硝)的应用比例亟需提高,控制设施面临提效改造,主要控制技术组合SCR+ESP+WFGD在2015年和2020年的应用比例将达到40%、75%;改造后技术组合FF+WFGD、ESP+WFGD、SCR+ESP+WFGD可分别实现90%、85%、80%的脱Hg效率. 由此可为我国燃煤电厂大气Hg排放带来巨大的协同减排潜力,与2010年约119 t的排放水平相比,2015年和2020年在低能耗情景下,我国燃煤电厂大气Hg减排幅度可分别高达38%和39%. 为进一步提高燃煤电厂大气的Hg减排量,建议逐步推广应用活性炭喷射(ACI)等技术.      

基于国内实测燃煤电厂烟气汞排放估算的不确定度

参照测量不确定度评定与表示的国家技术规范,基于近年来我国燃煤电厂常规污控设备协同脱汞的现场测试数据(文献报道和实测值)及各省原煤w(汞)的实测值,初步构建了国内燃煤电厂烟气汞排放不确定度的计算方法,并以2010年的燃煤量、污控方式布局为基础,计算了该年度汞排放的不确定度. 结果表明:2010年我国燃煤电厂烟气汞排放的总不确定度为48.8t,占平均排放总量的34.3%;其中60.2%源于污控设备脱汞效率的不确定度,39.8%源于原煤w(汞)的不确定度;采用ESP(静电除尘)、ESP+WFGD(静电除尘+湿法脱硫)、SCR+ESP+WFGD(选择性催化还原脱硝+静电除尘+湿法脱硫)和FF(袋式除尘)大气污控组合的机组各存在6.0、32.2、9.7和0.9t的烟气汞排放不确定度,分别占各对应机组烟气汞排放量的19.3%、32.8%、84.6%和53.6%,其中SCR+ESP+WFGD污控组合烟气汞排放的相对不确定度最大. 随着我国烟气脱硝工作全面推行,2015年以后,SCR+ESP+WFGD污控措施(组合)的机组所占比例将会提高到66%以上,如果仍以现有数据为基础,则来自SCR+ESP+WFGD污控措施(组合)机组的烟气汞排放不确定度将会大幅增加,因此急需增加对该类装置脱汞效率的实测样本数量.      

重庆市燃煤电厂汞排放特征及排放量

以重庆市两种锅炉类型[循环流化床锅炉(CFB)和煤粉炉(PC)]的4个燃煤电厂为研究对象,分析不同规模电厂输入输出物料汞含量,探讨电厂中汞的来源和去向,研究重庆市典型燃煤电厂汞的排放特征,估算其大气汞排放量和排放因子.结果表明,4个电厂的汞主要来源为煤,入炉煤汞含量为(80.77±6.39)~(266.83±4.71)μg·kg-1.4个电厂排放的汞主要进入了固体废物,其中,CFB电厂中汞的去向主要是粉煤灰,而PC电厂汞的去向主要是脱硫石膏和粉煤灰.4个电厂的汞脱除率为72.89%~96.05%,CFB电厂高于PC电厂.4个电厂的大气汞排放因子(EF电、EF煤)分别为4.66~29.47μg·(k W·h)-1和8.55~71.77 mg·t-1,大气汞排放量为6.13~429.17 g·d-1.燃煤电厂的汞排放与煤中汞含量、锅炉类型、发电负荷、污控设备等因素有关.为控制电厂汞排放,需改善燃煤机组的能效,提高烟气净化设备的除汞效率,加强燃煤电厂的固体废物利用监管.     

上海典型燃烧源铅和汞大气排放趋势分析

上海百年来快速的城市化进程导致资源能源的大量消耗,并向城市环境中排放了大量有毒有害污染物.为探寻上海典型燃烧源重金属大气排放历史及趋势,基于上海化石燃料(煤炭和汽油)的历史消耗量及其大气铅(Pb)和汞(Hg)的排放因子,估算了上海主要燃煤部门(燃煤电厂、工业部门和居民生活)和机动车燃油大气Pb和Hg的历史排放量.结果表明,1949~2015年间大气Pb和Hg的燃煤排放量随时间推进均呈现先增长后下降趋势,即1949年解放后快速增长的煤炭消耗和较少的烟尘控制措施使其排放量出现急剧地波动式增长,至20世纪80~90年达到高峰,此后上海采取了各种减排和控制措施,使得目前三大燃煤源的大气Pb和Hg排放量出现大幅度下降.1980~2015年间上海大气Hg的燃煤排放比例一直占据主导地位(87.5%~99.7%).含铅汽油自1997年完全退出上海市场之后,燃煤排放替代其成为大气Pb的主要贡献源(78.2%~83.5%),然而自2005年起随着汽油消耗的急速增长,汽油燃烧排放又成为其主要贡献源(55.5%~79.1%).     

中国非燃煤大气汞排放量估算

本研究根据各种非燃煤大气汞排放源的活动水平和排放因子,估算了1995～2003年中国分省非燃煤大气汞的排放量。2003年中国非燃煤大气汞排放量为393t,比燃煤汞排放多137t。在非燃煤大气汞排放中,84%来自有色金属冶炼,其中锌冶炼、铅冶炼、铜冶炼和黄金冶炼分别占总排放的51%、18%、4%和11%。Hg0、Hg2+和HgP在中国非燃煤大气汞排放中所占比例分别为77%、18%和5%。中国非燃煤汞排放在各地区间有较大差异,排放量超过30t?a-1的省区包括湖南、河南和云南,排放强度超过1t?km-2的省区包括上海、湖南、河南、辽宁和广东,这些地区的主要汞排放源为有色金属冶炼和生活垃圾焚烧。1995～2003年中国非燃煤大气汞排放的年均增长率为9%,其中生活垃圾焚烧排放的年均增长率最高,达到42%。     

京津冀燃煤锅炉大气污染物精细化排放清单

基于环境统计数据,采用排放因子法建立2020年京津冀地区燃煤工业锅炉县级大气污染物排放清单.结果表明,2020年京津冀地区燃煤工业锅炉常规大气污染物SO₂、NO_x、颗粒物(PM)、PM₁₀、PM_2.5排放量分别为6351,7399,2952,825,399t.,其中PM₁₀和PM_2.5分别占PM排放总量的27.9%和13.5%.重金属Hg、Pb、Cd、Cr、As的排放量分别为197.9,1391.3,32.0,1214.2,362.4kg.65t/h及以上燃煤工业锅炉为主要的排放贡献源,各类污染物的排放量占京津冀地区工业锅炉各类污染物排放总量的比重为51.1%~81.2%,是污染控制及监管的重点.河北省承德市、唐山市、张家口市为污染物排放量最大的3个城市,3个城市各类污染物排放量占京津冀地区工业锅炉各类污染物排放总量的14.6%~71.9%.污染物排放强度大的区域主要集中在天津市、河北省廊坊市、唐山市的一些区县.     

中国燃煤大气排放汞量的估算与评述

燃煤大气排放汞是主要的人为大气汞污染源.1 995年中国燃煤大气排放汞计算总量为21 3 8t,约占当年全球大气排放汞总量4000t的5%.从1978～1995年,中国燃煤消耗总量增加了4倍,燃煤大气汞排放总量以每年5‰的速度递增.据此计算2000年在中国燃煤大气汞排放总量可达到273t.控制和解决燃煤大气汞排放量,已经成中国在经济快速发展的同时所面临的一个重要的环境问题.     

基于能源消费的上海NOx排放源与减排费用效果分析

基于能源消费计算得到2009年上海市NOx排放总量为571141t,其中燃煤电厂、机动车、黑色金属冶炼及压延加工企业排放量共占总排放量的65.1%.燃煤电厂通过采用LNB(低氮燃烧)技术和SCR(选择性氧化还原)技术,可削减总排放量的12.4%;钢铁企业的烧结机采用分步脱硫脱硝法、活性炭/焦法、循环流化床法等技术可削减3.7%～4.4%;高排放机动车改造基本不可行,建议加速和提前淘汰,可削减2.5%.费用效果分析表明,"十二五"期间完成燃煤电厂、烧结烟气脱硝和高污染机动车淘汰的减排费用效果比分别为4.7×104、7.9×104～10.6×104、12.4×104元/t.燃煤电厂脱硝改造费用效果比低、技术成熟,建议作为首要减排措施.     

上海燃煤电厂大气汞排放初探

燃煤电厂是主要的人为汞排放源之一，也是上海城市范围内最大的大气汞排放点源。耗煤量、煤汞含量、燃烧装置的结构以及空气污染控制装置的协同除汞能力是影响燃煤电厂大气汞排放的主要因素。文章利用历年的统计数据和美国环境保护局的经验值筛选出汞排放的影响因子，粗略估算了上海燃煤电厂的大气汞年排放量，从空气污染控制装置的协同除汞效果．改进颗粒物控制装置、提高烟气脱硫系统的汞捕集能力、投加粉末状活性碳的除汞效果等方面，分析了空气污染控制装置的除汞效果及其改进方法。     

2005年度中国燃煤大气硒排放清单

采用基于燃料消耗的排放因子法,按照经济部门、燃料类型、燃烧方式和除尘设施等将排放源进行分类,根据各省、市、自治区不同排放源类型的煤炭消耗量及其平均硒含量,建立了2005年中国燃煤大气硒排放清单.结果表明,2005年中国燃煤大气硒排放总量为1331.14t,排放量从大到小依次为山东(175.90t)、河北(111.79t)、河南(105.36t)、江苏(97.32t)、山西(84.66t)等,说明硒排放主要集中在中东部地区.大部分排放来自工业(576.60t)和电力(543.82t)部门,分别占排放总量的43.32%和40.85%,原煤燃烧排放占燃煤大气硒排放总量的90.07%.     

基于监测数据的我国燃煤电厂汞排放分析

燃煤是最大的人为汞排放源之一,我国已加强对燃煤电厂的汞排放控制要求。通过对16家燃煤电厂32台机组的汞排放情况进行全要素监测,分析总结出符合我国燃煤电厂特点的汞排放情况:我国燃煤机组中的汞质量平衡范围在70%~130%是合理的;燃烧后的汞经过烟气污染物处理设施后,70%以上进入粉煤灰和脱硫石膏,经烟气排入外环境的平均不足30%;安装SCR脱硝装置有助于烟气中汞的去除;除尘、脱硫设施对烟气中汞平均去除效率为38.5%、52.5%;各污染物控制设施对烟气中汞的总协同去除效率平均为74.1%,说明我国燃煤机组现有的污染物处理设施的协同控制对降低烟气中的汞排放有较好的作用。     

重庆大气汞人为排放及其预测

利用排放因子法和灰色预测法对重庆大气汞人为排放进行了研究. 重庆大气汞人为排放量从1997年的6.18 t增加到2008年的13.47 t. 重庆自1997年成为直辖市以来,大气汞排放量累计达99.76 t,年均增长率为9.82%,其中燃煤和水泥生产汞排放量分别达58.34和22.37 t. 以1997─2008年重庆大气汞人为排放数据为依据,运用灰色系统理论建立GM(1,1)大气汞人为排放预测模型,预测了2009─2015年重庆大气汞排放趋势. 如果不采取控制措施,预计2015年重庆大气汞人为排放量约30.92 t,年均增长率将高达16.20%.