干货｜循环流化床燃煤电厂铅的迁移特性-北极星火力发电网

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煤是我国最主要的能源,2012年我国煤炭总消耗量353亿t,其中煤电行业的煤耗量为174亿t,占总量的493%｡燃煤电厂大气Pb污染具有排放量大､排放集中､影响范围大的特点,是大气Pb污染的重要来源之一｡由于烟气中的Pb较为稳定,容易在环境积尘和土壤中富集,被人体摄入后产生累积毒性,并可能导致儿童血铅,故燃煤电厂大气Pb污染的环境健康风险不容忽视｡目前,我国对燃煤电厂Pb污染危害的认识还不够充分,在烟气Pb排放标准和污染防治上均未有明确的要求,只有少数几家单位开展过燃煤电厂Pb排放和迁移机理研究｡万勤等研究了石河子燃煤电厂Pb等重金属在飞灰中的富集因子｡邓双等通过实测分析了燃煤电厂Pb的释放率､烟气处理工艺对Pb的去除率以及Pb最终分布在燃煤副产物的比例｡裴冰对燃煤电厂烟尘中的Pb浓度进行实测,研究了燃煤电厂的Pb排放因子｡王彬蔚等研究分析了陕西省燃煤电厂各燃烧产物中Pb的含量｡随着我国煤电行业技术的发展,循环流化床锅炉和电袋复合除尘器的应用更加广泛,但其烟气净化技术对Pb排放控制的影响未见报道｡因此,本文选择3台典型的循环流化床锅炉开展燃煤电厂Pb的迁移特性研究,以期为燃煤电厂Pb污染防治措施的制定提供参考｡

(来源：循环流化床发电 ID：xhlhcfd 作者：刘军)

1实验部分

1.1 电厂基本情况

鉴于目前装机容量300MW的循环流化床机组最为常见,同时为比较相同和不同烟气处理管理水平存在的差异,本文选取广东省2家燃煤电厂3台300MW的典型循环流化床机组进行研究,均采用电袋复合除尘烟气处理工艺｡燃煤电厂的煤质分析结果见表1｡

1.2 样品采集和分析

目前我国没有专门针对燃煤烟气中Pb的标准监测方法,现行的《固定源废气铅测定火焰原子吸收分光光度法(暂行)》(HJ538—2009)只适用于废气中颗粒态Pb的测定,而实际上燃煤烟气中Pb以颗粒态和气(溶胶)态2种形态存在｡本研究参照德国监测标准方法《金属､类金属及其化合物总排放量的测定》(VDI3868),同时测定燃煤烟气中颗粒态和气(溶胶)态的Pb｡采样系统从烟气流中恒速取样,取样管线温度维持在120℃,颗粒态Pb由前端的石英纤维滤膜捕获,气(溶胶)态Pb由4个各盛有80mL3%HNO3˙10%H2O2吸收液的吸收瓶收集,采样流量为20L/min,最后用干燥剂将烟气中的水分干燥｡采样时间2h以上,以保证采集一定体积的烟气量,确保测试精度｡同时,采用缩分法收集相应工况下的燃煤､飞灰､底渣等固体样品,每个样品约1kg｡实验室分析采用《电感耦合等离子体发射光谱法》(USEPA2007—1995)测定各样品中的Pb含量｡

1.3 富集因子计算

Pb在飞灰或炉渣中的富集程度以富集因子EF表示:

式中Mash､Mslag､Mcoal分别为Pb在飞灰､炉渣､燃煤中的含量(μg/g)｡EF>1,表示在飞灰或炉渣中有富集的趋势;EF<1,表示有耗尽的趋势;EF=1则表示在燃烧产物中既不富集也不耗尽｡

1.4 质量平衡计算

循环流化床锅炉燃烧过程中,输入的煤和石灰石中Pb部分释放到飞灰和烟气中,另一部分残留在炉渣中｡根据质量平衡原理,循环流化床锅炉Pb的释放率(Y,即飞灰和烟气中Pb总量占系统Pb总量的百分比)按照式(2)计算;系统质量平衡率(RMB)则按照式(3)计算:

式中Fcoal､Flime分别为燃煤､石灰石小时消耗量,t/h;Fash､Fslag分别为飞灰､炉渣小时产生量,t/h;Fgas为烟气小时产生量,m3/h;Ccoal､Clime､Cash､Cslag分别为燃煤､石灰石､飞灰､炉渣中Pb含量,μg/g;C为烟气中Pb质量浓度,μg/m3｡

2结果与讨论

2.1 燃煤电厂各物料中的Pb浓度

本研究监测了各机组在不同负荷下烟气中Pb的排放浓度,取样点均在除尘设施后,结果见表2｡在各种工况共9次实验条件下,燃煤机组烟气中Pb的排放浓度都不高,《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—2011)未涉及Pb的排放标准,若以《大气污染物综合排放标准》(GB16297—1996)第二时段限值评价则达标｡电厂一1号和2号机组烟气中Pb排放浓度差异性不大,但与电厂二3号机组比相对较高｡同一机组排放的烟气Pb浓度相对稳定,受负荷影响不大｡对于除尘率很高的电袋复合除尘器,处理后烟气中颗粒态Pb的浓度总体低于气(溶胶)态Pb的浓度,2号机组60%负荷时烟气中颗粒态Pb浓度略高于气(溶胶)态Pb浓度,可能受除尘器效率的轻微波动影响｡可见,现行的《固定源废气铅的测定火焰原子吸收分光光度法(暂行)》(HJ538—2009)并不适用于燃煤电厂烟气｡

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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