能源利用过程中重金属污染及控制

1、1 提提 纲纲 1 2 3 4 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制 燃煤重金属控制燃煤重金属控制 重金属检测方法重金属检测方法 重金属污染的来源及危害重金属污染的来源及危害 重金属污染物主要来自采矿、金属冶炼、金属化合物重金属污染物主要来自采矿、金属冶炼、金属化合物 的制造、重油燃烧、蓄电池生产、农药、煤及垃圾焚的制造、重油燃烧、蓄电池生产、农药、煤及垃圾焚 烧。烧。 重金属污染的来源与危害重金属污染的来源与危害1 在在能源利用过程中能源利用过程中重金属污染物主要包括煤燃烧、垃重金属污染物主要包括煤燃烧、垃 圾焚烧，重油燃烧，蓄电池生产等多方面，其中圾焚烧，重油燃烧，蓄电池生产等多方面，其中

2、燃煤燃煤与与垃垃 圾焚烧圾焚烧重金属污染物不仅仅占绝大多数，而且也是环境中重金属污染物不仅仅占绝大多数，而且也是环境中 的重金属污染物的两大主要来源。的重金属污染物的两大主要来源。 3 重金属既可以直接进入大气、重金属既可以直接进入大气、 水体和土壤，造成各类环境要素水体和土壤，造成各类环境要素 的直接污染，也可以在大气、水的直接污染，也可以在大气、水 体和土壤中相互迁移，造成各类体和土壤中相互迁移，造成各类 环境要素的间接污染环境要素的间接污染。 重金属的危害在于它不能被微重金属的危害在于它不能被微 生物分解且能在生物体内富集形生物分解且能在生物体内富集形 成其它毒性更强的化合物。成其它毒性

3、更强的化合物。 矿石燃料、垃圾矿石燃料、垃圾 重金属污染的来源与危害重金属污染的来源与危害1 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 3.1垃圾焚烧系统重金属分配垃圾焚烧系统重金属分配 垃圾焚烧系统重金属迁移垃圾焚烧系统重金属迁移 垃圾在进入焚烧炉后重金属在焚烧过程中将发生迁移和转垃圾在进入焚烧炉后重金属在焚烧过程中将发生迁移和转 化最终分布在焚烧底渣、飞灰、烟气中。化最终分布在焚烧底渣、飞灰、烟气中。 部分重金属物质在燃烧环境中并不会受到影响，未挥发而部分重金属物质在燃烧环境中并不会受到影响，未挥发而 成为炉渣的一部份，另外有些沸点较低的金属物质可能经成为炉渣的一部份，另外有些沸点较低的金属

4、物质可能经 反应而转变成沸点较高的金属化合物，也会存留在炉渣中反应而转变成沸点较高的金属化合物，也会存留在炉渣中 。部分的灰粒会被燃烧烟气带出成为飞灰。在高温条件下。部分的灰粒会被燃烧烟气带出成为飞灰。在高温条件下 废弃物中某些金属及金属化合物挥发成气相，同时部份沸废弃物中某些金属及金属化合物挥发成气相，同时部份沸 点较高的重金属虽然不能挥发，但亦可能与其它物质反应点较高的重金属虽然不能挥发，但亦可能与其它物质反应 而成为沸点较低的金属化合物，进而挥发成气相物质。而成为沸点较低的金属化合物，进而挥发成气相物质。 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 重金属在焚烧厂炉渣和飞重金属在焚烧厂炉渣和

5、飞 灰中的分布灰中的分布百分百分比比。受重金受重金 属的挥发性影响，属的挥发性影响，As、Ni、 Cr、Cu和和zn主要分布在炉主要分布在炉 渣中，约占渣中，约占94、89、88 、84和和78，Cd和和Hg 主要分布在飞灰中，约占主要分布在飞灰中，约占63 和和90，Pb则介于两者则介于两者 之间，垃圾中约之间，垃圾中约36的的Pb 进入飞灰中。进入飞灰中。 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 垃圾焚烧重金属控制主要是针对底渣、飞灰、和烟气。垃圾焚烧重金属控制主要是针对底渣、飞灰、和烟气。 底渣：分析表明其虽然含有一定量的重金属，但因很多是底渣：分析表明其虽然含有一定量的重金属，但因很多

6、是 以化学惰性物质存在，其重金属有害物质浸出浓度在标准以化学惰性物质存在，其重金属有害物质浸出浓度在标准 以下；焚烧底渣中以硅、铝、钙、铁等元素为主，其中以下；焚烧底渣中以硅、铝、钙、铁等元素为主，其中 SiO2、CaO、Al2O3的总和约占底渣总质量的的总和约占底渣总质量的80，可以，可以 在一定的条件下处理后进行有效综合利用。在一定的条件下处理后进行有效综合利用。 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 飞灰：垃圾焚烧飞灰并不是化学惰性物质飞灰：垃圾焚烧飞灰并不是化学惰性物质,其中有含量较高其中有含量较高 、能被水浸出的、能被水浸出的Cd、Pb、Zn、Cr等多种有害重金属物质等多种有害重金

7、属物质, 且浓度均高于固体废物浸出鉴别标准且浓度均高于固体废物浸出鉴别标准,在在酸性环境酸性环境下重金属下重金属 将逐渐渗滤出来将逐渐渗滤出来,因此垃圾焚烧飞灰被认为是一种危险废物因此垃圾焚烧飞灰被认为是一种危险废物, 若处理不当若处理不当,将会造成重金属迁移将会造成重金属迁移,污染地下水、土壤及空气污染地下水、土壤及空气 ，所以必须加强处理。，所以必须加强处理。 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 烟气：对于易挥发类似烟气：对于易挥发类似As、Cd、Pb、Zn、Se、Hg等重等重 金属元素在燃烧过程中挥发，除了金属元素在燃烧过程中挥发，除了Hg一直以气象存在外一直以气象存在外 其余的重金

8、属或其化合物通过同相吸附或者异相吸收的方其余的重金属或其化合物通过同相吸附或者异相吸收的方 式以颗粒物的形式进入烟气。式以颗粒物的形式进入烟气。 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 垃圾焚烧处理工艺流程图垃圾焚烧处理工艺流程图 3.2焚烧炉前控制焚烧炉前控制 将重金属浓度含量较高的废旧电池、电器、杂质等从将重金属浓度含量较高的废旧电池、电器、杂质等从 原生垃圾中分拣出，减少垃圾焚烧产物中的汞、铅、镉原生垃圾中分拣出，减少垃圾焚烧产物中的汞、铅、镉 含量。含量。 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 将塑料、废弃轮胎从垃圾将塑料、废弃轮胎从垃圾中中分

9、拣出来分拣出来，以减少垃圾中有机以减少垃圾中有机 氯含量。氯含量。 企业生产绿色环保产品、企业生产绿色环保产品、 减少其中有毒金属含量，如减少其中有毒金属含量，如 无汞电池、无镉电池等。无汞电池、无镉电池等。 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 3.3 垃圾焚烧后烟气中重金属控制垃圾焚烧后烟气中重金属控制 主要方法：主要方法： a、降温处理、降温处理 降低烟气的温度，使金属或者其化合物自然凝聚成核或冷降低烟气的温度，使金属或者其化合物自然凝聚成核或冷 凝成粒状后吸附在飞灰颗粒表面形成具有一直径大小的颗凝成粒状后吸附在飞灰颗粒表面形成具有一直径大小的颗 粒物，然后通过除尘设备捕集。粒物，然后

10、通过除尘设备捕集。 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 b、喷射吸附剂、喷射吸附剂 常用吸附剂有活性炭、常用吸附剂有活性炭、 高岭土、硅藻土等，以高岭土、硅藻土等，以 下为三种吸附剂对重金下为三种吸附剂对重金 属吸附效果的比较。属吸附效果的比较。 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 c、湿式洗涤、湿式洗涤 将尾气通过湿式洗涤塔，去处其中水溶性的重金属化合物将尾气通过湿式洗涤塔，去处其中水溶性的重金属化合物 。目前最普遍、最简单的方法是。目前最普遍、最简单的方法是pH控制技术。其原理就控制技术。其原理就 是在洗涤塔中加入碱性药剂，将溶液的是在洗涤塔中加入碱性药剂，将溶液的pH值调整至使重

11、值调整至使重 金属离子具有最小的溶解度范围，从而实现其稳定化。常金属离子具有最小的溶解度范围，从而实现其稳定化。常 用的用的pH调整剂有石灰调整剂有石灰(CaO或或Ca(OH)2)、苏打、苏打Na2CO3)、 氢氧化钠氢氧化钠(NaOH)等。等。 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 国内垃圾焚烧烟气净化主流工艺：国内垃圾焚烧烟气净化主流工艺： 工艺工艺:旋风除尘器旋风除尘器半干法脱硫反应器半干法脱硫反应器 活性碳喷射装置活性碳喷射装置 袋式除尘器。袋式除尘器。 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 工艺工艺:降温塔降温塔活性碳、消石灰喷射装置活性碳

12、、消石灰喷射装置干法脱硫反应器干法脱硫反应器 袋式除尘器袋式除尘器湿式洗涤塔湿式洗涤塔再加热装置。再加热装置。 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 项目（单位）项目（单位）数值含义数值含义我国限值我国限值 欧盟限欧盟限 值值 合佳奥绿思合佳奥绿思 垃圾焚烧垃圾焚烧( (工工 艺一艺一) ) 上海江桥垃圾上海江桥垃圾 焚烧（工艺二焚烧（工艺二 ） 烟尘（烟尘（mg/m3mg/m3）测定均值测定均值8080101015.1315.131010 氮氧化物氮氧化物(mg/m3)(mg/m3)小时均值小时均值400400200200335335200200 二氧化硫二氧化硫(mg/m3)(mg/m3

13、)小时均值小时均值260260505026265050 氯化氢氯化氢(mg/m3)(mg/m3)小时均值小时均值7575101018181010 汞汞(mg/m3)(mg/m3)测定均值测定均值0.20.20.050.050.060.060.050.05 镉镉(mg/m3)(mg/m3)测定均值测定均值0.10.10.050.050.070.070.050.05 铅铅(mg/m3)(mg/m3)测定均值测定均值1.61.60.50.51.01.00.50.5 二噁英类二噁英类(teq (teq ng/m3)ng/m3) 测定均值测定均值1.01.00.10.10.130.130.10.1 垃圾

14、焚烧炉后烟气排放标准及两工艺烟气净化数据垃圾焚烧炉后烟气排放标准及两工艺烟气净化数据 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 3.4 垃圾焚烧后飞灰的处理垃圾焚烧后飞灰的处理 目前处理方法主要有：水泥固化、熔融固化、药剂处理目前处理方法主要有：水泥固化、熔融固化、药剂处理 及酸洗处理。及酸洗处理。 飞灰水泥固化：水泥固化是把飞飞灰水泥固化：水泥固化是把飞 灰按一定比例混合掺入水泥基质，灰按一定比例混合掺入水泥基质， 加入适量的水，在一定条件下，经加入适量的水，在一定条件下，经 过一系列的物理化学变化，最终使过一系列的物理化学变化，最终使 粒状的物料变成粘合的混凝土块，粒状的物料变成粘合的混凝土

15、块， 从而使飞灰固化稳定。从而使飞灰固化稳定。 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 水泥固化水泥固化 物理固化物理固化： 化学稳定化学稳定 水泥形成的高硬度固化产物将重金属包封水泥形成的高硬度固化产物将重金属包封 利用水泥的碱性将重金属转化成难容氢氧化物利用水泥的碱性将重金属转化成难容氢氧化物 水泥水化产物中钙、铝与金属离子进行离子交换水泥水化产物中钙、铝与金属离子进行离子交换 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 优点：成本相对较低优点：成本相对较低 技术比较成熟技术比较成熟 所需的设备装置容易获得，操作要求简单所需的设备装置容易获得，操作要求简单 缺点：增加废物体积缺点：增加废物体积

16、 固化需要较长的养护期固化需要较长的养护期 不能破坏飞灰中的二噁英不能破坏飞灰中的二噁英 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 飞灰熔融固化处理：熔融法是在燃料炉内利用燃料或电将垃飞灰熔融固化处理：熔融法是在燃料炉内利用燃料或电将垃 圾焚烧飞灰加热到圾焚烧飞灰加热到1400 左右的高温，并维持一段时间左右的高温，并维持一段时间(一般一般 30 min)，使飞灰熔融后经过一定的程序冷却变成熔渣。，使飞灰熔融后经过一定的程序冷却变成熔渣。 C 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 优点：优点：1）超过）超过99. 9%的二噁英在高温熔融过程中被分解；的二噁英在高温熔融过程中被分解； 2） 熔融

17、后的玻璃态物质经检测熔融后的玻璃态物质经检测, 重金属完全符合日本重金属完全符合日本 的标准；的标准； 3）熔融物质的机械强度，熔融法具有减容率高、熔渣）熔融物质的机械强度，熔融法具有减容率高、熔渣 性质稳定。性质稳定。 缺点：缺点：1）采用高温熔融工艺需要消耗大量的能源；）采用高温熔融工艺需要消耗大量的能源； 2）飞回中）飞回中Hg、Pb 、Cd等易挥发重金属元素需进行等易挥发重金属元素需进行 后续严格的烟气处理；后续严格的烟气处理； 3）处理）处理 成本很高。成本很高。 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 药剂处理法：药剂稳定化是利用化学药剂通过化学反应药剂处理法：药剂稳定化是利用化学

18、药剂通过化学反应,使使 重金属转变为难容、低迁移性及低毒性的物质或者转变成稳重金属转变为难容、低迁移性及低毒性的物质或者转变成稳 定的可溶性物质。目前采用的稳定化药剂分为有机与无机两定的可溶性物质。目前采用的稳定化药剂分为有机与无机两 大类，其中有机稳定剂主要是大类，其中有机稳定剂主要是EDTA、多胺类，无机稳定剂、多胺类，无机稳定剂 采用的是磷酸盐、硫化物。采用的是磷酸盐、硫化物。 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 a、重金属磷酸盐的溶解度非常低，通过磷酸根离子与重金属、重金属磷酸盐的溶解度非常低，通过磷酸根离子与重金属 离子反应生成极难溶的磷酸盐，可使重金属稳定化。离子反应生成极难溶

19、的磷酸盐，可使重金属稳定化。 重金属磷酸盐的溶度积重金属磷酸盐的溶度积 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 b、含钙的飞灰用磷酸盐处理时，、含钙的飞灰用磷酸盐处理时，Cd2+、Cu2+、Pb2+、 Zn2+会聚集在会聚集在Ca5（PO4)3OH颗粒上，尤其是颗粒上，尤其是pb2+，其次，其次 是是Cd2+和和Zn2+。同时会发生一定的化学反应。其可视为重。同时会发生一定的化学反应。其可视为重 金属取代金属取代Ca2+的位置产生重金属化合物使得重金属稳定。的位置产生重金属化合物使得重金属稳定。 以以pb为例子：为例子： 优点：优点： 磷酸盐稳定化可使重金属在很大的磷酸盐稳定化可使重金属在很大

20、的pH值范围值范围(3 12)内保持很低的浸出浓度，释放风险较小。内保持很低的浸出浓度，释放风险较小。 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 处理方式处理方式 成本（元成本（元/ /吨吨 ) ) 优点优点缺点缺点 水泥固化水泥固化1800600018006000 工艺简单、操作方工艺简单、操作方 便便 固化物可做结构材固化物可做结构材 料料 易实现工业化应用易实现工业化应用 大量水泥加入固化物体积增大，大量水泥加入固化物体积增大， 飞灰会对对水泥水化产生影响，飞灰会对对水泥水化产生影响， 固化需要较长的养护期。不能破固化需要较长的养护期。不能破 坏二噁英。坏二噁英。 熔融固化熔融固化1070

21、0180001070018000 对飞灰减容效果较对飞灰减容效果较 好，重金属浸出量好，重金属浸出量 很低，兼顾二噁英很低，兼顾二噁英 等有害物质处理，等有害物质处理， 灰渣可较好的回收灰渣可较好的回收 率用率用 采用高温熔融工艺需要消耗大量采用高温熔融工艺需要消耗大量 的能源；飞回中的能源；飞回中Hg、Pb、Cd等等 易挥发重金属元素需进行后续严易挥发重金属元素需进行后续严 格的烟气处理，格的烟气处理，处理成本很高处理成本很高。 化学药剂化学药剂500017000500017000 处理过程增容量相处理过程增容量相 当小，金属稳定效当小，金属稳定效 果好。果好。 稳定剂费用高稳定剂费用高,

22、,不能破坏二噁英不能破坏二噁英 。 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 燃煤重金属控制燃煤重金属控制3 3.1 重金属迁移及污染控制原理重金属迁移及污染控制原理 重金属元素以矿物、单质与螯合物等赋存方式存在于煤中，在重金属元素以矿物、单质与螯合物等赋存方式存在于煤中，在 燃烧过程中经过复杂的物理化学作用过程之后，分别向炉渣、燃烧过程中经过复杂的物理化学作用过程之后，分别向炉渣、 飞灰和燃烧气体中转化。排入大气中的重金属很难控制，对炉飞灰和燃烧气体中转化。排入大气中的重金属很难控制，对炉 渣和飞灰的治理，使其不污染环境比较容易达到，而要控制随渣和飞灰的治理，使其不污染环境比较容易达到，而要控

23、制随 烟气排入大气的重金属就相当困难了。因此燃煤过程中重金属烟气排入大气的重金属就相当困难了。因此燃煤过程中重金属 的控制主要控制烟气中的重金属含量。的控制主要控制烟气中的重金属含量。 燃烧前减少煤中重金属的含量燃烧前减少煤中重金属的含量 燃烧中减少亚微米颗粒形成量燃烧中减少亚微米颗粒形成量 燃烧后加强除尘效率、对气相金属元素及其化合物的固定、燃烧后加强除尘效率、对气相金属元素及其化合物的固定、 亚微米颗粒物质的固定亚微米颗粒物质的固定 燃煤重金属控制燃煤重金属控制3 3.1燃烧前控制燃烧前控制 物理方法：物理洗煤、浮选法物理方法：物理洗煤、浮选法 物理物理洗煤洗煤主要是基于主要是基于减少煤中

24、的灰分，减少煤中的灰分，从而达到从而达到控制了重控制了重 金属排放。金属排放。 浮选法浮选法主要是基于煤粉有机物与无机物的密度不同及它们主要是基于煤粉有机物与无机物的密度不同及它们 的有机亲和力不同：在煤粉浆液中加入有机浮选剂进行浮的有机亲和力不同：在煤粉浆液中加入有机浮选剂进行浮 选重金属元素将会大量的富集在浮选废渣中。选重金属元素将会大量的富集在浮选废渣中。 燃煤重金属控制燃煤重金属控制3 通过物理方法对煤进行烧前预处理，对通过物理方法对煤进行烧前预处理，对As、Cr、Cd、Pb的脱的脱 除率分别可达到除率分别可达到5070、26一一50、0%75、50%。 右图为某电厂处理前后煤中重金属

25、含量比较。右图为某电厂处理前后煤中重金属含量比较。 该方法主要优点：相对成本低，有助于该方法主要优点：相对成本低，有助于脱硫脱硝，提高锅炉的脱硫脱硝，提高锅炉的 热效率热效率 燃煤重金属控制燃煤重金属控制3 化学方法：煤中重金属元素相当一部分存在于硫化物、硫化学方法：煤中重金属元素相当一部分存在于硫化物、硫 酸盐中，如酸盐中，如As、Co、Hg、Se、Pb、Cr、Cd等元素就主要等元素就主要 存在于硫酸盐中。因此通过一定的化学方法脱去原煤中硫酸存在于硫酸盐中。因此通过一定的化学方法脱去原煤中硫酸 盐与硫化物，而除去存在于其中的重金属元素。盐与硫化物，而除去存在于其中的重金属元素。 燃煤重金属控

26、制燃煤重金属控制3 3.2燃烧中控制燃烧中控制 1、改变燃烧工况、改变燃烧工况基于重金属挥发特性影响因素，燃烧温基于重金属挥发特性影响因素，燃烧温 度、度、 燃烧气氛以及烟气停留时间。燃烧气氛以及烟气停留时间。 温度升高重金属挥发百分比随之升高，挥发后的重金温度升高重金属挥发百分比随之升高，挥发后的重金 属会发生凝结、非均相冷凝、均相成等物理化学变化，属会发生凝结、非均相冷凝、均相成等物理化学变化， 容易形成亚微米颗较而增加排入到大气中的重金属含量。容易形成亚微米颗较而增加排入到大气中的重金属含量。 所以适当降低温度有利于减少重金属排入到大气中。所以适当降低温度有利于减少重金属排入到大气中。

27、燃煤重金属控制燃煤重金属控制3 在氧化性气氛中，煤中的大部分重金属元素更易于活在氧化性气氛中，煤中的大部分重金属元素更易于活 化，更易于与氧气进行反应，生成熔沸点更高、化学性化，更易于与氧气进行反应，生成熔沸点更高、化学性 质更稳定的氧化物，从而抑制重金属的挥发。所以氧化质更稳定的氧化物，从而抑制重金属的挥发。所以氧化 性气氛有利于减少重金属排入到大气中。性气氛有利于减少重金属排入到大气中。 适当延长煤粉颗粒在炉膛内的停留时间，增加灰颗粒适当延长煤粉颗粒在炉膛内的停留时间，增加灰颗粒 与重金属元素的接触时间，助于降低重金属元素的排放，与重金属元素的接触时间，助于降低重金属元素的排放， 减少对大

28、气环境的污染，具体方式可通过加大锅炉容量。减少对大气环境的污染，具体方式可通过加大锅炉容量。 燃煤重金属控制燃煤重金属控制3 2、添加吸附剂、添加吸附剂 在煤燃烧过程中，加入在煤燃烧过程中，加入 固体吸附剂固体吸附剂(如高岭土、石如高岭土、石 灰石、铝土矿、硫酸钙等灰石、铝土矿、硫酸钙等) 或生物质，在金属蒸汽还未或生物质，在金属蒸汽还未 结核前结核前, 使重金属与活化了使重金属与活化了 的吸附剂进行吸附和化学反的吸附剂进行吸附和化学反 应应, 从而达到捕获或固化重从而达到捕获或固化重 金属元素的目的。金属元素的目的。 该方法优点：操作简单、有该方法优点：操作简单、有 效和经济，并且有的吸附剂

29、还效和经济，并且有的吸附剂还 可以同时达到减少可以同时达到减少SO2。 燃煤重金属控制燃煤重金属控制3 作用机理：一种是金属颗粒在吸附剂表面形成熔融作用机理：一种是金属颗粒在吸附剂表面形成熔融 物而导致团聚现象的发生。一种是金属蒸汽与吸附剂物而导致团聚现象的发生。一种是金属蒸汽与吸附剂 多孔表面之间发生反应；一般情况下两者是共同起作多孔表面之间发生反应；一般情况下两者是共同起作 用。以高岭土和铝土矿吸附剂为例。用。以高岭土和铝土矿吸附剂为例。 吸附剂颗粒将重金属蒸汽吸附在其表面，由于高岭土吸附剂颗粒将重金属蒸汽吸附在其表面，由于高岭土 和铝土矿中含有和铝土矿中含有SiO2和和Al2O3，在高温

30、下与金属蒸汽发，在高温下与金属蒸汽发 生如下化学反应。从而实现对重金属的固定。生如下化学反应。从而实现对重金属的固定。 燃煤重金属控制燃煤重金属控制3 燃煤重金属控制燃煤重金属控制3 燃煤重金属控制燃煤重金属控制3 3.2燃烧后烟气控制燃烧后烟气控制 重金属元素大多数是富集在烟气中的颗粒上，这表明重金属元素大多数是富集在烟气中的颗粒上，这表明95%以以 上的重金属元素可以被脱出；但对上的重金属元素可以被脱出；但对5微米的颗粒效率较低，尤微米的颗粒效率较低，尤 其是电除尘器对其是电除尘器对0.01一一1.5微米的颗粒效率极低，而重金属元素微米的颗粒效率极低，而重金属元素 富集在这些细颗粒的能力又

31、远高于粗颗粒，因此微粒子上重金富集在这些细颗粒的能力又远高于粗颗粒，因此微粒子上重金 属元素脱除效率比实际低很多。所以在烟气净化过程中要想更属元素脱除效率比实际低很多。所以在烟气净化过程中要想更 好地除去重金属关键是好地除去重金属关键是促进微细颗粒物的团聚促进微细颗粒物的团聚、采用高效的除采用高效的除 尘器。尘器。 燃煤重金属控制燃煤重金属控制3 a、促进微细颗粒物的团聚、促进微细颗粒物的团聚 电凝并技术：通过使细颗粒荷电，增强颗粒间的凝并效应，电凝并技术：通过使细颗粒荷电，增强颗粒间的凝并效应， 实现团聚。下图为其工作原理，微细颗粒物在预荷电区中获实现团聚。下图为其工作原理，微细颗粒物在预荷

32、电区中获 得异性电荷后进入凝并区，荷电粉尘在凝并区靠库仑引力凝得异性电荷后进入凝并区，荷电粉尘在凝并区靠库仑引力凝 聚成较大颗粒，然后在收尘区中被捕集。聚成较大颗粒，然后在收尘区中被捕集。 电凝并装置的结构形式示意图 化学团聚技术：是指通过在化学团聚技术：是指通过在 烟气喷入少量团聚促进剂（烟气喷入少量团聚促进剂（ PAC、PAM、CMC），促使），促使 细颗粒物团聚长大，进而提细颗粒物团聚长大，进而提 高后续常规除尘设备的脱除高后续常规除尘设备的脱除 效率。效率。 燃煤重金属控制燃煤重金属控制3 b、采用高效的除尘器、采用高效的除尘器 利用高效的袋式除尘器、湿式电除尘器、或者电袋除尘利用高效

33、的袋式除尘器、湿式电除尘器、或者电袋除尘 器脱出亚微米颗粒物，使得重金属与其一起脱除。器脱出亚微米颗粒物，使得重金属与其一起脱除。 外侧收尘极板 接地的多孔收尘极板 放电极 滤袋 原理：进入除尘器的含尘烟气首原理：进入除尘器的含尘烟气首 先被导向电除尘区域，其中携带先被导向电除尘区域，其中携带 的大部分粉尘（约的大部分粉尘（约90%）在到达）在到达 滤袋之前被除去，然后还含有一滤袋之前被除去，然后还含有一 部分粉尘的气体通过多孔收尘板部分粉尘的气体通过多孔收尘板 上的小孔流向滤袋，经滤袋过滤，上的小孔流向滤袋，经滤袋过滤， 将剩余的粉尘除去。将剩余的粉尘除去。 燃煤重金属控制燃煤重金属控制3

34、内部构造内部构造外观外观 该电袋除尘器具有以下优点：该电袋除尘器具有以下优点： 净化烟气颗粒物浓度可与环境空气相当；净化烟气颗粒物浓度可与环境空气相当； 滤袋的气布比可达一般脉冲袋式过滤器的滤袋的气布比可达一般脉冲袋式过滤器的34倍，大大减少了倍，大大减少了 滤袋数量；尺寸大约只有普通电除尘器的滤袋数量；尺寸大约只有普通电除尘器的1/3，降低投资；，降低投资； 滤袋的清灰频率低于普通袋式过滤器。滤袋的清灰频率低于普通袋式过滤器。 燃煤重金属控制燃煤重金属控制3 3.4 燃煤锅炉汞的控制燃煤锅炉汞的控制 同其他重金属大部分迁移到炉渣或飞灰中不同，同其他重金属大部分迁移到炉渣或飞灰中不同，Hg作作

35、 为极易挥发的重金属，在燃煤锅炉中，绝大多数以不为极易挥发的重金属，在燃煤锅炉中，绝大多数以不 同形态存在于烟气中。同形态存在于烟气中。 燃煤排入大气的汞可分为：燃煤排入大气的汞可分为： 气态元素汞（气态元素汞（Hg0）、气态二）、气态二 价汞（价汞（Hg2+）和颗粒态汞）和颗粒态汞 Hgp）。）。 在炉膛温度范围内，单质在炉膛温度范围内，单质 Hg为热力稳定型；在烟气冷却为热力稳定型；在烟气冷却 过程中，部分过程中，部分Hg0同其它燃烧同其它燃烧 产物相互作用转化为产物相互作用转化为Hg2+和和 Hgp。 燃煤重金属控制燃煤重金属控制3 颗粒态汞颗粒态汞Hg（p）绝大部分可被除尘、湿法脱硫等

36、烟气）绝大部分可被除尘、湿法脱硫等烟气 净化装置捕集去除；气态二价汞可溶于水，也易于被颗粒净化装置捕集去除；气态二价汞可溶于水，也易于被颗粒 物所吸附，因此易于被捕集和控制；单质汞不溶于水且极物所吸附，因此易于被捕集和控制；单质汞不溶于水且极 易挥发，难于控制，传输距离远，停留时间长易挥发，难于控制，传输距离远，停留时间长 。 三种形态汞的特点三种形态汞的特点： 燃煤重金属控制燃煤重金属控制3 添加卤化物氧化法添加卤化物氧化法 目前主要控制三个途径：目前主要控制三个途径： 利用现有烟气净化装置脱出部分利用现有烟气净化装置脱出部分Hg 活性炭吸收法活性炭吸收法 燃煤重金属控制燃煤重金属控制3 添

37、加卤素或卤化物氧化法添加卤素或卤化物氧化法 添加卤化物氧化法，增加煤中氯或溴的含量能提高烟气中添加卤化物氧化法，增加煤中氯或溴的含量能提高烟气中Hg0 向水溶性向水溶性Hg2+的转化率，再经过的转化率，再经过SCR、WFGD时能去除更多的时能去除更多的 Hg，减少排放。常用的卤素添加剂为，减少排放。常用的卤素添加剂为KCl和和KBr。 燃煤重金属控制燃煤重金属控制3 0 0 1010 2020 3030 4040 5050 6060 7070 8080 9090 SCRSCR前形态比例%前形态比例%SCRSCR后形态比例%后形态比例% 形形态态比比例例% % Hg0 Hg2+ Hgp SCR前

38、前 g/Nm3 SCR前形态比例前形态比例%SCR后后 g/Nm3 SCR后形态比例后形态比例% Hg0Hg2+HgpHg0Hg2+Hgp 13.11 49.01 38.9612.0413.137.3082.6710.03 a、SCR对于烟气中汞的影响对于烟气中汞的影响 利用现有烟气净化装置脱出部分利用现有烟气净化装置脱出部分Hg 燃煤重金属控制燃煤重金属控制3 b、ESP对于烟气汞的影响对于烟气汞的影响 ESP前前 汞浓度汞浓度 g/Nm3 ESP前形态比例前形态比例%ESP后后 汞浓度汞浓度 g/Nm3 ESP后形态比例后形态比例% Hg0Hg2+HgpHg0Hg2+Hgp 16.66 3

39、8.27 44.9216.8013.5340.6457.881.48 18.75 33.97 37.3928.6412.1643.6252.503.88 21.70 11.30 33.7254.9813.1743.7449.017.24 14.53 5.81 75.3418.8414.926.4985.198.32 燃煤重金属控制燃煤重金属控制3 WFGDWFGD前前 HgHg总量总量 g/Nmg/Nm WFGDWFGD前前 HgHg2+ 2+比 比 例例% % WFGDWFGD后后 HgHg剩余剩余 量量 g/Nmg/Nm 3 3 HgHg的脱除的脱除 效率效率% % 4.914.9148.

40、4748.473.083.0837.337.3 22.122.170.5970.595.585.5874.874.8 15.5815.5885.1985.192.842.8481.881.8 22.922.91001000.80.896.596.5 c、WFGD对于烟气汞的影响对于烟气汞的影响 燃煤重金属控制燃煤重金属控制3 利用现有烟气净化装置脱出部分利用现有烟气净化装置脱出部分(无无SCR） 21.5 ug/M3 20.8 ug/M3 Total Mercury Removal across FGD = 71% 5.95 ug/M3 Boiler AH ESP WFGD 1 2 3 燃煤重

41、金属控制燃煤重金属控制3 利用现有污染物控制设备的控制利用现有污染物控制设备的控制(有有SCR） ESP WFGD SCR Boiler AH 1 2 3 4 23 ug/M3 19.3 ug/M3 18.9 ug/M3 Total Mercury Removal = 90+% 1.95ug/M3 燃煤重金属控制燃煤重金属控制3 活性炭吸收法活性炭吸收法 活性炭吸收法是指将活性炭喷入锅炉的尾部烟道中，通过活性炭吸收法是指将活性炭喷入锅炉的尾部烟道中，通过 活性炭吸附其中的气相汞，然后一起在除尘设备装置中加以活性炭吸附其中的气相汞，然后一起在除尘设备装置中加以 脱出。脱出。 燃煤重金属控制燃煤重

42、金属控制3 活性炭吸收法特点：活性炭吸收法特点： 技术较为成熟，脱汞率可达技术较为成熟，脱汞率可达90%以上，但成本高；以上，但成本高； Hg的去除率随活性炭喷量增加而升高，随硫份的升的去除率随活性炭喷量增加而升高，随硫份的升 高而降低，温度高活性炭对高而降低，温度高活性炭对Hg的吸附能力降低，停的吸附能力降低，停 留时间长有利于增大去除率。留时间长有利于增大去除率。 燃煤重金属控制燃煤重金属控制3 重金属检测重金属检测4 原子吸收光谱法原子吸收光谱法 （AAS） 原子荧光光度法原子荧光光度法 （AFS） 电感藕合等离子体法电感藕合等离子体法 （ICP） 电化学方法电化学方法 4.1重金属的检

43、测方法重金属的检测方法 分析方法分析方法AFSAFSAASAASICPICP电化学方法电化学方法 检出限检出限/ /（g/Lg/L）10-910-910-1010-8 精密度精密度高高高高高高较高较高 同时多元素分析同时多元素分析可以可以否否可以可以可以可以 元素价态分析元素价态分析可以可以否否可以可以可以可以 分析金属数目分析金属数目二十几种二十几种七十多种七十多种八十多种八十多种- - 抗干扰能力抗干扰能力一般一般好好好好一般一般 分析方法比较分析方法比较 重金属检测重金属检测4 电感耦合等离子体发射法及电感耦合等离子体质谱具电感耦合等离子体发射法及电感耦合等离子体质谱具 有灵敏度高，准确

44、性好，分析速度快，能进行多元素同有灵敏度高，准确性好，分析速度快，能进行多元素同 时测定的优点。时测定的优点。 原子吸收法和原子荧光光度法的灵敏度和准确度均能原子吸收法和原子荧光光度法的灵敏度和准确度均能 够达到环境分析要求够达到环境分析要求,成本相对来说较低，广泛应用于金成本相对来说较低，广泛应用于金 属成分的测定。属成分的测定。 电化学形态分析方法简单快速、灵敏度较高电化学形态分析方法简单快速、灵敏度较高, 被广泛被广泛 用于现场实时检测用于现场实时检测. 重金属检测重金属检测4 Thank You! Manageme nt 59 提提 纲纲 1 2 3 4 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金

45、属控制 燃煤重金属控制燃煤重金属控制 重金属检测方法重金属检测方法 重金属污染的来源及危害重金属污染的来源及危害 Manageme nt 垃圾焚烧重金属控制主要是针对底渣、飞灰、和烟气。垃圾焚烧重金属控制主要是针对底渣、飞灰、和烟气。 底渣：分析表明其虽然含有一定量的重金属，但因很多是底渣：分析表明其虽然含有一定量的重金属，但因很多是 以化学惰性物质存在，其重金属有害物质浸出浓度在标准以化学惰性物质存在，其重金属有害物质浸出浓度在标准 以下；焚烧底渣中以硅、铝、钙、铁等元素为主，其中以下；焚烧底渣中以硅、铝、钙、铁等元素为主，其中 SiO2、CaO、Al2O3的总和约占底渣总质量的的总和约占底

46、渣总质量的80，可以，可以 在一定的条件下处理后进行有效综合利用。在一定的条件下处理后进行有效综合利用。 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 Manageme nt 水泥固化水泥固化 物理固化物理固化： 化学稳定化学稳定 水泥形成的高硬度固化产物将重金属包封水泥形成的高硬度固化产物将重金属包封 利用水泥的碱性将重金属转化成难容氢氧化物利用水泥的碱性将重金属转化成难容氢氧化物 水泥水化产物中钙、铝与金属离子进行离子交换水泥水化产物中钙、铝与金属离子进行离子交换 垃圾焚烧重金属控制垃圾焚烧重金属控制2 Manageme nt 处理方式处理方式 成本（元成本（元/ /吨吨 ) ) 优点优点缺点缺点 水泥固化水泥固化1800600018006000 工艺简单、操作方工艺简单、操作方 便便 固化物可做结构材固化物可做结构材 料料 易实现工业化应用易实现工业化应用 大量水泥加入固化物体积增大，大