燃煤过程中铬铅去向分析(3).doc

燃煤过程中铬铅去向分析 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。 从前面的研究可看出，铬易富集在灰渣中，铅易富集在干灰中，不同粒径的颗粒具有不同的元素含量，它们均有在细粒子中富集的显著倾向。为研究它们在冲灰过程中以及环境中的释放和迁移，我们用化学逐级提取法研究了不同电场灰粒中六价铬、总铬与总铅的形态分布，从而对其在环境中的行为有一定的了解，为开展污染预防治理提供理论依据。 1试验结果。 试验方法同表1，结果见表2。 2结果分析。 ①无论是干灰还是炉渣，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。 ②水溶态、可交换态一般认为是由于吸附-解吸作用的颗粒物表面的离子形态，是环境中具较高迁移性的形态。从以上分析可看出，经高温燃烧后，干灰、炉渣中的Cr虽不主要以吸附作用存在于颗粒物中，但其水溶态、可交换态含量均比原煤中含量增加，环境稳定性降低。Pb在干灰、炉渣中的水溶态、可交换态含量基本为0，环境稳定性高。 ③干灰中六价铬、Cr的水溶态、可交换态含量高于炉渣，环境稳定性低于炉渣。 ④6炉干灰样中Cr6、Cr的水溶态、可交换态含量比1炉高，6炉灰样中Cr6、Cr更易迁移到环境中。这与6炉燃烧更完全有一定的关系，与实际冲灰过程的结果相符。 3 结论 当煤粉进入煤粉炉经高温燃烧后，铬、铅以与原来不同的比例分配在炉渣和除尘器下干灰中，它们在灰渣中进一步富集，由于元素本身及其化合物的物理化学特性差异，铬易于富集在炉渣中，铅则在干灰中的含量更高；铬、铅更易于在细灰粒中进一步富集，大部分存在于二电场一电场；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.