4-1-重金属产生及控制2015

这种划分并不是绝对的，因为元素在燃烧过程的行为除了
受元素自身性质的影响，还与其在煤中的赋存方式以及燃
烧气氛密切相关。因此，通过简单的分类来表征这些元素 在燃烧过程中的行为是有局限性的
基于挥发性行为的痕量重金属元素分类
煤中痕量重金属元素的分布特征
痕量重金属元素可以以有机物、无机物或是两者兼有的 形式赋存在煤中
元素 砷As 铅Pb 镉Cd 煤中含量 平均5mg／kg 年排放估计量 大气1500t — 大气120t 危 害 非人体必需元素；摄入后会使细胞正常代谢发生障碍，导 致细胞死亡；慢性砷中毒还表现为砷的致癌作用
燃烧后灰 分的20%
体积浓度 0.5×10-6
能影响神经系统；抑制血红蛋白的合成代谢，导致贫血及 其引起的其他疾病；还会引发肾脏功能衰退
重金属的危害
重金属元素及其化合物对环境的污染，主要包括对大气、水体以及土壤 的污染，更为重要的是对人体的危害
重金属元素或直接进入人体，或通过被其他生物摄取从食物链中进入人 体，当聚积超过一定浓度的时候，便会使人体某些器官和组织发生病变 ，危害人类健康
煤燃烧过程中危害较严重的几种重金属元素的毒性
镍是致癌物质，经呼吸道吸入或通过皮肤吸收危害人体， 其主要症状是皮肤炎，呼吸器官障碍及呼吸道癌 钴是人体和动物所必需的微量元素，但过量的钴会使人 体红细胞增多，食欲不振，充血性心理衰竭等 金属铬无毒性，但累计铬过量会给人体和植物带来危害， 目前世界上公认某些铬化合物可致肺癌 人体内铜过量时，红细胞不能全部摄取，发生溶血，同时 通过量还会表现为Wilson氏病，引起肝脏损害等。当铜在脑 部沉寂时，还会引起小脑运动失常和帕金森氏综合症
单位：μg／g
样品数 1592 877 939 990 965 271 391 802 158 870 882 756 864 538 435 806 973 226 963 269 769
在煤的燃烧过程中，重金属元素根据各自本身的化学性 质及其在煤中的赋存形式，分别以不同的形态，随烟气 、炉渣或底灰排出锅炉系统
第五章
重金属的产生和控制
5.1 燃料中痕量重金属的分布特征
重金属的分类
煤中痕量元素分为六类：
Ⅰ类：砷、硼、镉、汞、钼、铅、硒
Ⅱ类：铬、铜、氟、镍、钒、锌 Ⅲ类：钡、溴、氯、钴、锗、锂、锰、锶 Ⅳ类：钋、镭、氡、钍、铀 Ⅴ类：银、铍、锡、铊 Ⅵ类：除上述五类的其余痕量元素 其中Ⅰ类元素需特别关注；Ⅱ类元素需要关注；Ⅲ类元素需加以关 注；Ⅳ类元素为放射性元素；Ⅴ类元素在煤和残余物中很少富集； Ⅵ类元素对环境基本无害 美国环保局确定的火电厂预报的有毒痕量重金属元素包括：银、砷 、钡、铍、镉、钴、铬、铜、汞、锰、钼、镍、铅、锑、硒、钍、 锌以及非金属元素溴、氯、氟、氮、硫
– –
无机物形式主要是硫化物、碳酸盐、硅铝酸盐等 有机物形式是该元素以金属有机化合物或以共价键和分子吸 附的方式与煤中的有机质结合
痕量重金属的排放形式
重金属元素在电站锅炉不同位置的排放形态
燃烧后重金属元素的浸出率明显提高，所以对含有重金
属元素的炉渣或底灰不能随意抛弃或填埋，需要经过一
定的措施（如高温灼烧或熔融）来控制重金属的转移
随烟气进入大气中的重金属元素大多富集在亚微米级的 细颗粒物上，或以细颗粒物的形式存在。进入大气后这 些粒子一般不会沉降，将长时间停留在大气中，不仅影 响大气的可见度，还会使暴露在大气中的人群或其它生 物受到重金属的危害
铜Cu
—
—
锌Zn
—
美国1968年排 入大气16万吨
过量的锌对人体有致癌作用，同时锌对许多鱼类有剧毒， 对微生物也有毒性并影响水体质量
中国煤中的痕Βιβλιοθήκη 元素 中国煤中钍和铀的含量普遍偏高；
中国煤中痕量元素平均含量与地壳平均含量相比，砷、汞、钼、锑、 硒、铀含量较高
中国煤中砷、钡、钴、氟、汞、锰、钼、锑、钍、铀等10种痕量元素 含量高于世界煤平均值。中国煤中钴、氟、汞、锰、钼、锑、钍、铀 等8种痕量元素高于美国煤中平均含量 中国煤中砷含量自南向北明显降低，到东北又略有增加；氟以黔西南 煤中最高，四川次之，华北煤中及北方煤中含量都较低；汞含量在西 南地区，尤其是云南、贵州煤中较高；贵州煤中锑含量明显高于全国 其他地区煤中含量。 中国煤中需加以关注的痕量元素主要有砷、氟、汞、锑、钍、铀等
5.2 燃烧过程痕量重金属的分布和迁移
重金属按其挥发性强弱分为三类
→第一类是极不易气化的元素，它们始终存在于残渣中，或介于 残渣和颗粒物之间 →第二类是在燃烧过程中发生了气化，但在尾部烟道的冷却过程 中冷凝下来，它们多存在于亚微米的细颗粒物中 →第三类是挥发性元素，在整个过程中大多以气相形式存在
对植物生长有极大的危害；对人体而言，镉中毒可引起肾 功能障碍，此外长时间摄取会引起骨痛病
汞Hg
镍Ni 钴Co 铬Cr
3mg／kg
容积浓度 15×10-6 容积浓度 平均4×10-6 —
大气3000t
— 大气11000t —
汞是危害植物生长的元素，同时汞中毒能引起人体肾功 能衰竭，并损害神经系统，使人体运动失调，听觉受损等
中国煤中有毒痕量元素含量
元素 As Cd Cr Hg Se Cl F Mn Mo Ni Pb Be Cu Th U V Zn Ba Co Sb Tl 范围 0~3.2% ＜0.001~2.5 0.10~942.7 0.003~10.5 0.02~56.7 0~1865 ＜10.0~3600 5.2~8540 0.20~241 1.1~1126.4 0.3~7900 0.10~72.80 0.9~560.1 0.09~25.4 0~199.3 1.7~1292 ＜0.11~6765 4.1~1540 0.03~501.2 0.01~120 0.008~1.80 平均值 12.28 0.16 9.02 0.158 1.57 514.01 196.23 148.5 12.83 11.21 10.46 2.36 10.36 4.88 7.53 17.20 34.10 137.69 7.81 3.30 0.061