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燃煤电厂砷、硒、铅等重金属全流程控制技术研究进展

         
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摘要

煤炭清洁高效利用是推动我国能源结构低碳绿色转型的重要途径。重金属作为燃煤主要污染物之一,对人类及生态环境危害巨大,目前美国已开始执行燃煤电厂重金属排放标准,主要通过选煤技术降低重金属源头生成以实现达标排放。我国煤炭用量大、部分煤种重金属含量高、地区差异大,亟需开发符合我国国情的重金属控制技术。以挥发性强、毒性高的3种典型重金属砷、硒、铅为对象,总结了国内外燃煤电厂重金属排放现状及控制技术进展。我国煤电污染物超低排放技术路线对重金属具有一定的协同控制效果,其中硒较多以气态形式存在,集中在湿法烟气脱硫系统内洗涤脱除,砷、铅主要附着于颗粒物上,除尘器对其具有协同捕集效果,但仍存在痕量气态硒传质驱动力差、细颗粒态砷、铅易穿透等瓶颈问题,严重制约了重金属的稳定高效捕集。“转化与固定”是重金属控制的总体思路,即通过化学组分调控与物理流场优化等方式,促进烟气重金属由细颗粒态、气态向粗颗粒态,由高毒性向低毒性转变,以实现重金属的无害化处理。基于该思路,目前已形成了一系列燃煤电厂重金属全流程控制技术,根据作用阶段可分为炉前、炉中、炉后3类,主要包括选煤、煤种调配、炉内吸附剂、凝并、脱硫塔内构件优化等技术。此外,燃煤副产物(脱硫石膏与废水)中重金属的稳定化问题需额外关注,可通过浆液原位固化或先进废水处理技术,降低副产物中重金属的环境释放风险,以上部分技术已通过中试或实际机组试验验证,具备较好的推广应用前景。为进一步发展燃煤重金属控制技术,提高我国重金属污染治理水平,对重金属控制技术发展进行展望:应开发实际燃煤中痕量重金属在线连续检测技术,实现重金属浓度实时获取;剖析多机制耦合作用下重金属转化行为与动力学特性,明晰复杂烟气条件下重金属详细迁移机制;建立燃煤重金属控制技术的评估体系,根据电厂特征、目标重金属、技术成熟度、经济性、环境风险等,提供具有针对性的重金属控制方案。

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