燃煤过程中铬铅去向分析(2).doc

燃煤过程中铬铅去向分析 摘 要对煤炭燃烧后其中的铅、铬等危害环境的重金属元素的转化、迁移方向进行了分析研究，为电厂的环保工作提供了技术支持。 关键词铅、铬元素；化学提取；分布规律 0 前言 煤炭中含有众多的微量元素，由于消耗量巨大，微量元素通过燃烧途径的迁移、转化，已成为其地球化学循环的重要分支之一。目前，我国煤炭消耗的大户是火电厂。煤炭及燃烧后灰渣中微量元素含量对环境影响巨大，而有关煤中痕量重金属在燃烧过程中的迁移转化规律，特别是在燃烧产物中的分布、形态分配以及环境稳定性的系统研究更少。 1 化学逐级提取法 本文采用的化学逐级提取法将样品研磨过100目筛，称样品1.0g（准确至0.0001g），放入聚乙烯离心管，同时做平行样，进行逐级分离试验。逐级提取的样品经离心分离后取上清液测定，残渣消化后测定，同时对样品中各元素总量进行测定，以验证形态分离数据的合理性。 2 燃煤过程中微量重金属铬、铅的迁移转化规律研究 灰渣中微量元素的含量高低与燃用煤种、燃烧方式、燃烧温度、燃烧气氛、煤粉细度、元素存在形态等均有紧密的关系，影响因素复杂。 本次研究以河南省某电厂为实例，该厂总装机容量6200MW，主要燃用山西煤，全厂采用静电除尘、灰渣分除、干除湿排的除灰渣方式。 2.1 入炉原煤、煤粉中铬、铅元素形态分析 由于元素的化学性质及在煤中存在形式不同，导致它们在燃烧中的行为也有所不同。以硫化物和有机物形式结合的元素以及在燃烧温度下易挥发的元素，易于在细微颗粒表面富集，而在燃烧温度下不易挥发的元素，易于留在较大颗粒中。只有深入了解煤中痕量元素的分布形式及化学亲和性，才能对煤燃烧产物中痕量元素的分布做出正确判断。 对采集的入炉原煤、煤粉用化学逐级提取法进行铬、铅的元素形态分析。结果显示，煤中Cr 、Pb均主要以稳定的残渣态存在。其中 Cr主要以残渣态（8093）、铁锰氧化物结合态（512）、有机结合态（26）为主，碳酸盐结合态约0.21.2。不同浸取状态百分含量高低顺序为残渣态铁锰氧化物结合态有机结合态碳酸盐结合态水溶态、可交换态。 Pb主要以残渣态（6069）、碳酸盐结合态（1323）、铁锰氧化物结合态（1520）为主，有机结合态约25。不同浸取状态百分含量高低顺序为残渣态碳酸盐结合态铁锰氧化物结合态有机结合态水溶态、可交换态。 2.2 燃煤过程中铬、铅在燃烧产物中的分布规律 入炉原煤、煤粉、灰、渣样中铬、铅含量分析结果表明 （1）原煤中微量元素含量及分布规律与成煤物质和成煤过程有密切关系，与文献资料相比，电厂煤中Cr含量高于植物低于土壤，而Pb均高，说明Pb比Cr更易于富集在煤中。 （2）入炉煤粉与入炉原煤相比，Cr、Pb含量变化不大，Cr略有增加。电厂使用的钢球属低铬合金铸铁钢球，铬含量为1.831.89，衬瓦铬含量为0.220.52。 根据吨煤球耗121 g/t、煤本身的含铬量10～13mg/kg以及冲灰用水中的总铬约0.006mg/L计算，由冲灰用水带入生产系统中的铬约占生产系统的0.06～0.07，由钢球带入生产系统中的铬含量约占生产系统的14.5～18.1（由于吨煤球耗包含锅炉大小修和清理滚筒时弃去不用的钢球，实际的钢球消耗量更低）。因此，电厂燃用煤是生产过程中铬主要来源。 （3）干灰、炉渣中Cr、Pb含量均较煤有明显升高，说明煤炭燃烧后，Cr、Pb都在干灰、炉渣中进一步富集，Cr更易于在炉渣中富集，Pb更易在干灰中富集。 Cr、Pb属亲氧元素，Cr的熔点和沸点高于Pb（见表1）。熔点高，燃烧时不易挥发，排入大气中少，而富集在灰渣中多；熔点低，燃烧时易挥发，当烟气冷却时，将发生凝聚和结核作用，导致其在细灰粒中有较高含量。结合前面元素形态分析的结果来看，原煤中Pb残渣态含量低于Cr，而碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态高于Cr，也说明Pb比Cr更易于燃烧完全，富集在灰粒中。 比较灰、渣中的铬和铅含量与文献值和国外公开发表的有关飞灰、底灰中元素含量，铬和铅属于该范围内的低值区；与全国土壤水平相比，铬含量与其相接近，铅含量高于土壤水平；与农用粉煤灰中污染物控制标准（GB8173-87）相比，远低于标准。 2.3 不同粒度灰样中铬、铅的分布规律 在煤炭中微量元素向环境传输的过程中，微量元素在燃煤灰样中的粒度分布是一个重要环节。灰样中微量元素的地球化学行为、归宿以及对外环境的效应都与粒度分布有密切关系。 不同电场灰样的粒度构成以及铬、铅元素在不同粒度范围内的含量分布 （1）1炉6炉二电场6炉一电场。 Pb、Cr都更易在细粒径上富集，大部分存在于一电场；充分燃烧，更有利于重金属元素在燃烧产物中的富集。 干灰和炉渣中的Cr、Pb均主要以稳定的残渣态存在，这部分元素在环境中表现出高的稳定性，随着电厂冲灰过程，仍以颗粒物的形式向土壤或底泥迁移；但干灰中的六价铬、Cr在水溶态、可交换态含量增加，环境稳定性降低，变得易在环境中迁移，而Pb的水溶态、可交换态含量基本为0，环境稳定性高。 参考文献 ［1］国家环境监测总站.中国土壤环境背景值［M］.北京中国环境科学出版社，1990. ［3］金龙珠、吴涤生.石墨炉原子吸收测定河流底泥和煤飞灰中铅、镉、铜和铬［J］.环境化学，Vol2No.5，19831319. ［4］王起超等.燃煤灰渣中微量元素分布规律的研究［J］.环境化学，1996，15（1）2026.