燃煤污染物的生成與減排培訓

燃煤污染物的生成與減排徐明厚華中科技大學煤燃燒國家重點實驗室姚洪1987年華中工學院動力系本科1994年華中理工大學煤燃燒碩士研究生、博士研究生(中退)1998-2005日本博士、博士后、助教

(期間：2001.9澳大利亞Newcastle大學;2002.9美國Pittsburgh大學;2004.5/2005.6美國Arizona大學;2004.8美國Chicago大學)2005.9煤燃燒教授2005.10-11加拿大Alberta大學研究方向:煤燃燒與氣化/生物質(zhì)燃燒與氣化/垃圾處理與焚燒/重金屬污染控制/顆粒物…..燃煤排放物NOx；SOx；粉塵有毒痕量元素可吸入顆粒物（PM10）CO2報告內(nèi)容2可吸入顆粒物

PM103

二氧化碳CO24減排非常規(guī)污染物的若干新方法1

重金屬/Hg燃煤重金屬的污染特點及危害

重金屬不會因燃燒而消除煤燃燒析出的重金屬形態(tài)、價態(tài)多變,毒性差異大會產(chǎn)生劇毒金屬化合物許多重金屬有強烈的三致作用,不易生物降解產(chǎn)生毒性效應的濃度低重金屬排放標準（GB16297-1996）

農(nóng)用粉煤灰中污染物控制標準GB8173-87煤中重金屬的一般含量范圍＊＊燃煤痕量元素的排放與控制，鄭楚光，徐明厚等著，2002煤燃燒后重金屬的去向極易揮發(fā)型,如Hg,As等重金屬隨煙氣進入大氣,通過干/濕沉降進入地面,危害陸生生態(tài)系統(tǒng)易揮發(fā)型,如Cr,Cd,Pb,Zn,Cu等重金屬燃燒過程中從煤中析出,當煙氣冷卻時凝結(jié),富集在顆粒上,最終滯留在飛灰中不易揮發(fā)的親巖元素,如Al、Si等一般滯留在底灰中Hg0VaporElectronStaticPrecipitator(ESP)33.3%(Solid)SO2Scrubber

36.0%(Liquid)Smokestack30.6%(Gas)Pulverizedcoalflame0.1%(Solid)Coal（Service：Yokoyama,T.etal.:CRIEPIRep.,No.ET91002(1991)）PartitionratioofHg1.Elementalmercury(Hg0)→VolatileandInsolublematters2.Biatomicmercury(Hg2+)→HgCl2,HgO,HgSO4,etc.

Solublematters3.Organicmercury→HightoxicmattersHg2+Vapor汞在燃燒中的轉(zhuǎn)化汞在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化與影響汞的危害

對人體的主要影響對中樞神經(jīng)系統(tǒng)造成損害，其接觸方式有呼吸吸入，皮膚吸附，食物攝入等人體汞中毒一般來自于食用受汞污染的魚類和其它生物

對生態(tài)環(huán)境的主要影響汞排放到大氣、水體、土壤中，在環(huán)境中循環(huán)，通過食物鏈引起生物圈中汞的蓄積，對人類及野生動植物造成很大危害砷中毒直接傷害人的內(nèi)臟，最終導致癌變

砷中毒初步研究結(jié)果燃燒后絕大部分汞存在于煙氣和飛灰中，少部分存在于底灰中反應機理（反應動力學）在加入石灰石之后，汞排放會降低*＊

浙江大學熱能工程研究所報告內(nèi)容2可吸入顆粒物

PM103

二氧化碳CO24減排非常規(guī)污染物的若干新方法1

重金屬/HgTSP： 總懸浮顆粒物,小于100μmPM10： 空氣動力學直徑小于10μm的顆粒物IP： 可吸入顆粒物（漂塵）,PM10PM2.5： 空氣動力學直徑小于2.5μm的顆粒物，又稱可入肺顆粒物

幾個定義TSP(TotalSuspendedParticulate)PM(ParticulateMatter)IP(InhalabeParticulate)ElectrostaticPrecipitator燃煤電站是最重要的工業(yè)污染源之一大量細顆粒排入大氣ESP對粗顆粒的除塵效率可高達99%以上，但對PM10的捕獲率不高我國燃煤鍋爐顆粒物排放量大約是電廠所用煤粉量的1.2%－1.5%

電站煤炭年消耗量/億噸3.9

5.4

17.0

發(fā)電用煤量中國環(huán)境科學研究院北京1997夏季PM10未知源12％海鹽2％建筑材料4％汽車尾氣41％塵土21％煤飛灰21％北京1997冬春季PM10未知源14％海鹽1％建筑材料4％汽車尾氣32％塵土13％煤飛灰36％上海1999年平均PM2.5同濟大學未知源13％重油燃燒3％煤飛灰21％汽車尾氣18％二次顆粒物16％塵土29％源解析83%SO2優(yōu)5%12%

春季可吸入顆粒物優(yōu)SO2NO2可吸入顆粒物55%12%2%31%冬季顆粒物對城市空氣質(zhì)量的影響北京市區(qū)朽全年能見泉度低于4km的天數(shù)顆粒物皇對大氣稼能見度焰的影響研究結(jié)論1燃煤的黨貢獻率對TSP為33%；對PM10為35%；對PM2.5為35%不同粒徑咱占TSP的比例(數(shù)量)PM10占TSP的82%；PM2.5占TSP的63%富集特牲性顆粒物乓中Ba、P、As、Cd、Pb等有害物幣質(zhì)70%-汽80%富集在PM10和PM2.5的顆粒省物中1中國環(huán)境掀科學研究徹院微細顆乎粒的危跡害：大顆粒(PM2.5-削10)收集于鼻碎、咽、氣陷管，不可毀入肺小顆粒（PM2.5）可入肺富集有毒案重金屬對多個旅城市的瘋調(diào)查表明PM2.5與神甜經(jīng)系統(tǒng)們發(fā)病率剃有直接餡相關(guān)性Doc透ker呼ye微ta客l(杯199婚3),淘N真Eng象lJ掙Me六d:產(chǎn)329瞇(24板),炸175值3.微細顆粒猶對人體的距危害PM10呈相似舅的雙峰釘分布，切峰值分殺別在0.1和4.3μ哨m附近。PM10的粒徑分贈布研究結(jié)論11華中科技脈大學煤燃澆燒國家重仿點實驗室PM10排放濃度瀉變化（140米0℃）PM10排放濃換度變化但（<63撈μm）研究結(jié)裕論1煤粉粒稍徑越小勝，生成勺的PM10也越多隨著溫焰度的升冒高，PM10排放濃度攜增加相同溫度狹下，隨氧急氣含量提孔高，PM10排放濃度旬明顯增加1華中科尚技大學魯煤燃燒費國家重站點實驗板室無機元許素化合剝物在PM中多呈賣雙峰分富布，Si、Al是超微米群顆粒物的容主要組成憶元素，而偶亞微米顆禽粒物多由青堿金屬、確堿土金屬喝的硫酸鹽偽構(gòu)成。這均是由不同犯的形成機房誠理決定的疏。研究結(jié)論--無機元素捎在顆粒物股中的分布11華中科辜技大學諸煤燃燒奶國家重曾點實驗嫩室除塵器鬧入口PM10的峰值設分別在0.1和3.9錢5μm左右，而匆除塵器出助口PM10的峰值分妻別在0.1和2.36爛μm左右300鄙MW機組除順塵器入瞞口顆粒特物質(zhì)量代粒徑分愈布研究結(jié)論1300M姓W機組除喘塵器出瓦口顆粒豈物質(zhì)量濟粒徑分音布1華中科技倒大學煤燃候燒國家重虎點實驗室不同粒末徑PM10的除塵筑效率原因：粒徑大挺于1μm的粗顆粒六來說，主示要是慣性闖力作用，腳對于粒徑瞇小于0.1鄉(xiāng)豐μm或更小的搬細顆粒，丑則是由布版朗運動起酒決定性作蠶用，而粒子徑為0.1－1μm左右的隆顆粒為埋兩種作輕用的過團渡區(qū)研究結(jié)論11華中科技須大學煤燃橫燒國家重溉點實驗室鍋爐B和鍋爐C煙氣量學分別為30萬m3/h和15萬m3/h，兩種除刪塵器出口恥處顆粒物走排放總量逝分別為67.運66k嫩g/h和50.鵲07k烘g/h，顆粒物眾排放量相輕當巨大。械因此，改造目捏前現(xiàn)有命的低效寇率除塵治設備、各開發(fā)和挺應用先燙進除塵頁設備燃煤電運廠大量輩顆粒物士排放顯宵得尤為講重要，對這也是乎控制目蘭前我國叔大氣顆慶粒物污羨染的有貌效途徑咸之一。其它16.55％難熔性氧化物19.58％堿金屬氧化物43.25％SO320.62％其它2.40％難熔性氧化物83.58％堿金屬氧化物6.51％SO37.51％亞微米顆存粒粗顆粒結(jié)論：亞微米顆爪粒物中主卡要為堿金者屬、硫酸落鹽；粗顆無粒物中難塌熔氧化物版占據(jù)主導恢地位研究結(jié)論—300搬MW鍋爐亞微涌米顆粒和棉粗顆粒的程化學組成11華中科技蘿大學煤燃肢燒國家重穴點實驗室典型的唇小雨、潔中雨和睬大雨過秩程對中刺等尺度旋氣溶膠挽的濕去誤除效果姐均不理撲想,盾但都可雕以有效憶地濕去隱除大尺褲度氣溶歪膠(>2μ惡m)和小頑尺度氣遺溶膠(<0.01兔μm)3種降雨或類型對分大尺度齊氣溶膠逮的濕去章除效果煙均依次始好于小述尺度氣恒溶膠和紡中等尺漿度氣溶煉膠對于任讀何尺度訓的氣溶弟膠,雨強的臂增加將得有利于捕它的濕項沉降研究結(jié)論—雨強對氣晨溶膠濕去敗除的影響鹽分析11華中科技區(qū)大學煤燃碌燒國家重浸點實驗室在降雨量案一定的情彩況下，對弄于對數(shù)正夜態(tài)雨滴尺米度譜的(爪人工噴淋駝)降雨過望程，雨滴禁幾何平均血尺度越小封，或者雨三滴幾何標俯準偏差越械小，越有洲利于小尺魔度和中等恢尺度氣溶竄膠的濕沉少降，而稍后微不利于跡大尺度氣鳳溶膠的濕圣沉降啟發(fā)：對于人鼻工噴淋裝橋置，在噴踐水量一定隸的情況下率，通過調(diào)搏整噴淋設線備，使得存水滴越小永和越均勻賤，將有利震于提高可琴吸入顆粒療物的脫除特效率1華中科施技大學垃煤燃燒保國家重膽點實驗罵室研究結(jié)論—雨滴譜對努氣溶膠濕爺沉降的影錫響分析1燃燒煙氣他中可吸入怎顆粒物源住的脫除技虛術(shù)光、熱去、電、械聲、化稠學吸附鋤、過濾膜等技術(shù)醫(yī)的改進截與組合大氣中示可吸入拋顆粒物小的清除筑技術(shù)室內(nèi)可吸佛入顆粒物牽的清除技妨術(shù)改進燃燒告過程控制非可吸入顆越粒物的形年成可吸入顆患粒物控制御技術(shù)的可逗能方向報告內(nèi)容2可吸入衛(wèi)顆粒物PM103二氧化棋碳CO24減排非常規(guī)污蹲染物的若狐干新方法1重金屬/Hg國家CO2

排放(Mtc)1990199720102020美國1345148017871979中國62082214572091前蘇聯(lián)1034646728875日本274297331354全世界58366175814610,009Sou狗rce攝:E皺ner昨gy辱Inf要orm料ati用on巧Adm跪ini涌str鈔ati娛on/階Int齡ern脂ati狀ona躲lE咐ner使gy腳Out室loo各k2拿000世界CO2排放狀況海平面上貸升與陸地扶淹沒氣候帶的互移動颶風的加街劇植被的遷祖徙與物種崖滅絕洋流的變廊化與厄爾印尼諾雨型的授改變；近50年的氣候陜變暖主要揉由人類使匪用化石燃鏡料排放的裂大量CO2等溫室狡氣體的符增溫效事應造成票的。全球變暖作的影響（a）自然餐因素（壞太陽活廈動、火譜山噴發(fā)所等）的新影響（b）人類刃活動產(chǎn)個生的氣廳體和微憐粒的影墾響地球溫益升和溫盾室氣體地球表面盒氣溫變化地球氣候胃變化是否蘇堪憂？工業(yè)革填命以前紙，CO2含量極毀為穩(wěn)定葵。工業(yè)撥革命到1959年，大氣聲中的CO2濃度從虹大約280拴ppm增加到316甩ppm，增加做了13%。僅在34年就增摩加到357訴ppm，又增加靈了13%，與前兩桃個世紀上責升的幅度算一樣大。人類活肅動對大移氣中CO2變化的影烈響與能源有樸關(guān)的CO2排放的變?nèi)』汲闪先紵鼵O2排放21世紀攻溫室效應年總量煤石油天然氣MtcMtc%Mtc%Mtc%199062051482.99815.881.29199680162581.413817.2111.37199782266180.414818121.4620051,18693278.621318403.3720101,4571,11576.527719654.46中國化沖石能源CO2排放狀況199厘6年我國的CO2排放量砍分布Mt/年O2/CO2燃燒方隸式CO2的深海處捉理移動船議只釋放榨液態(tài)二芳氧化碳管道釋頂放二氧敞化碳NH3+H2O+CO2NH4HCO314+3菠12+3籮2雜79每kgN吸收12/機14=笛0.9太kg票C植物施肥蛙后,因光合作僵用每kg秀N促使草本植物館增長50羊kg、木本植蛙物增長150嬸kg，相當于刮每kg初N又固定少了1.7剝~蕩5k餡gC用NH3吸收CO2生成化肥NH4HCO3報告內(nèi)容2可吸入顆竟粒物PM103二氧化碳CO24減排非常規(guī)污紋染物的若克干新方法1重金屬/Hg近幾年調(diào)來已開費發(fā)出多凈種燃煤念發(fā)電技夕術(shù)，其屠中CFBC、PFBC－CC和IGC魔C在國際膠上得到半廣泛關(guān)冬注和重姿點研究粉及示范超臨界座機組技濫術(shù)是當?shù)媒袷澜缤可弦豁椄燃瘸墒煜⒂衷诎l(fā)絞展中的鵝火電技景術(shù)超超臨界客機組在本怖世紀將具錘有廣闊的購發(fā)展前景錯，配合常丈規(guī)煙氣脫敘硫脫硝技煩術(shù)的進一天步完善，危仍將會組羽合出高效技、潔凈的腹燃煤發(fā)電直方式超臨界機捕組是高效慢潔凈煤技眉術(shù)不同發(fā)桃電方式怎的技術(shù)吐經(jīng)濟比冊較*亞臨界/超臨界超臨界躍機組是老成熟、保先進的剛技術(shù)，超在機組響的可靠態(tài)性、可權(quán)用率、適熱機動勿性、機亞組壽命吵等方面貪已經(jīng)可經(jīng)以和亞證臨界機芳組媲美漲；超超臨側(cè)界機組斜已經(jīng)有拼了商業(yè)梯運行經(jīng)側(cè)驗。發(fā)展超臨誓界機組的喂優(yōu)勢4800胖MW俄羅斯鈴的蘇爾嗽古特第財二電廠孫天夠然氣440犧0MW日本的鹿括島緊油432糠0MW波蘭的駐巴爾哈傻托夫志褐煤4110水MW加拿大的您楠蒂柯克花煤3000價MW分布在獨閑聯(lián)體(9)、南非(6)、日本(5)、美國(5)等130至0MW禾9臺 美斧國120呈0MW臭1臺痕俄羅斯115張0MW贈1臺 美貪國1000追MW別29臺 主煤要在日本選和美國800M盯W舟20余臺畜主要辮在美國毒和獨聯(lián)單體高參數(shù)大讓容量機組絕的發(fā)展趨把勢世界上單幟機容量最寧大的機組世界上大課型火電廠開發(fā)使用鄉(xiāng)豐耐高溫性確能良好的贏鋼材超臨界汽蜻水兩相的爆流動特性超臨界免鍋爐的嗚燃燒技查術(shù)監(jiān)測、苦診斷和從自動化脾技術(shù)超臨界驚參數(shù)的腸輔機設餅備發(fā)展超窗臨界機極組面臨呆的技術(shù)圾問題燃料的飛適應性發(fā)達國培家的煤慢種較為執(zhí)固定切圓燃燒膝的優(yōu)勢W型爐副膛的金撞屬耗量逆大燃燒方式將的相應變?nèi)癄t內(nèi)溫度駐水平升高埋，熱負荷叮分布不均向和偏差出口煙是溫偏差燃燒器與挽爐膛的布途置安全性結(jié)渣與淘高溫腐移蝕管束應掙力差超臨界鍋逗爐機組燃脖燒關(guān)鍵技集術(shù)鍋爐燃燒任在線檢測榆和優(yōu)化控額制基于故械障診斷旺的電站毅設備狀于態(tài)檢修火電廠憶綜合自感動化系惹統(tǒng)超臨界彈鍋爐機寧組燃燒竊關(guān)鍵技王術(shù)美國聯(lián)潑邦能源鍬技術(shù)中腔心與工業(yè)界敬一起正在見發(fā)展一種偉先進的發(fā)宰電系統(tǒng)—貿(mào)LowEmi墨ssi弊on泄Boi化ler卵Sy絲式ste導m基于長娃期應用斑的粉煤斷燃燒技環(huán)術(shù)上，心但較之疑現(xiàn)有的徒燃煤電恨站具有既更高的間熱效率紙、更好飾的環(huán)境夢效應和停較低的苗發(fā)電成匙本美國低紀排放鍋涼爐系統(tǒng)男計劃—LEB斤SEmi控ssi傷onsAbo如ut豈1/1梁2S接O2,1/括5NO漆x,an唐d1/錦3of霉the四par照ticu確late掉mat傻ter嶺requ訴ired略by塊the腿New用Sour樸ceP枯erfo刮rman峽ceS吐tand熄ards午(NS不PS).Effi僵cien活cy42t風o47嫂per引cent汪tot飼als趕tati紗on,洪net,翁bas汗edo燦nfu弊elH剃HVCost驢of永Elec讓tric辮ityPro侵duc墾ee耕lec撤tri插cit多ya冷tc稠ost瞧se腦qua賽lt塞oo砌rl醉ess紛th梁an怠tho母se鋼of栽am日ode石rn-藥day臟co壯al擺pla藍ntLEBS特點Inc騎lud許es垮as判upe啟rcr賽iti響cal位st醬eam禾cy灰cle倒,a背lo誦w-N柏Ox,錄U-游fir牌ed,至sl右agg故ing皂co什mbu績sti降on俗sys說tem場,a恒nd劇am記ovi嶺ng-做bed雜co甩ppe仍r-o填xid麥ef殺lue夜ga虎sc立lea塔nup方sy駝ste幫mf猾or給SO2and烤NO艇xcont每rol燃料燃料反應器CO2,H2O空氣空氣反應器N2,O2M(+M拍O)MO(漆+M)化學鏈紹燃燒技豈術(shù)原理燃料＋MO(金屬氧化物)CO2＋H2O+M(金屬)燃料側(cè)反應:M(金屬)

＋O2(空氣)MO(金屬氧化物)空氣側(cè)反應:化學鏈星燃燒技禿術(shù)研究嬸現(xiàn)狀