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我国燃煤排砷应能有效控制流量

发布时间:2019-11-20 18:45:50 阅读: 来源:滤布厂家

我国燃煤排砷应能有效控制

中科院地理科学与资源研究所研究员雒昆利等实地调查研究认为,我国超高砷煤只是特例,之前的实验室估算排砷量远超实际。作为重要的人为砷释放源——

世界卫生组织官员日前公布,全球各国至少有5000万人面临地方性砷中毒的威胁,其中大多数为亚洲国家,而中国正是受砷中毒危害最严重的国家之一。如何应对严重的“砷祸”,一时成为国人关心的一大社会和科学话题。

中国科学院地理科学与资源研究所研究员雒昆利表示,煤炭燃烧时释放出砷等痕量元素,是目前最重要的人为砷释放源之一。然而目前一些媒体报道的燃煤排砷情况和实际情况并不完全相符:

首先,含砷量极高的高砷煤虽然存在,但仅仅只是陕南大巴山早古生代石煤等一些非常特殊、数量不足以计入我国煤炭储量的民用煤,煤炭总体含砷水平并未达到“耸人听闻”的程度;其次,之前通过实验室分析得到的燃煤电厂排砷量远大于实际的排放情况;最后,陕南等高砷石煤地区的敞炉燃烧,如能研究一种经济实用的固砷固氟方法,即可根除当地的砷、氟中毒。

含砷水平总体低于美国

“无论哪一煤种,无论何种燃烧方式和过程,煤中的砷在燃烧过程中大多会释放出来。因此,煤炭的含砷比率,是衡量其砷污染程度的重要指标。”雒昆利表示,砷之所以成为当前环境中最普遍、危害性最大的致癌物质之一,一方面是由于它本身的毒性,另一方面则缘于现阶段的能源结构。

雒昆利介绍,煤是我国最主要的能源,每年直接燃烧量达10亿吨,其中火电厂每年动力用煤约6亿吨。1974年学者Davison等研究煤飞灰的痕量元素指出,砷在煤燃烧过程中挥发,飞灰离开燃烧室后温度下降,砷就冷凝在颗粒物表面,由于颗粒物较小,可直接吸入肺部深处,对人体健康危害极大。

在我国,抚顺、沈阳、兰州、贵阳、成都、重庆等大城市的大气砷污染比较严重;西南地区由于高砷煤的使用,已造成3千多例砷中毒事件,影响人口1万人以上;因此,环境中砷的来源及治理备受人们关注。

“相关报道说,我国西南地区煤的砷含量高,甚至发现了砷含量为35000mg/kg(约3.5%)的高砷煤,但并不是所有西南地区煤的含砷量都很高。”雒昆利说,“云南东部老厂矿区的晚二叠纪无烟煤的砷含量为0.1~86.2mg/kg,平均含量仅6.2mg/kg。我国南方的煤储量只占全国10%左右,贵州的储量仅占全国的5%,贵州的高砷、高氟、高硒煤只是所有煤中很少的一部分,根本没有计入我国煤储量。我们一直研究的陕南早古生代高砷、高硒、高氟石煤,情况也一样。”

她强调,“几代煤田地质工作者的大量研究表明,我国煤中砷的平均含量为5mg/kg左右,低于美国煤6.1mg/kg的平均水平。”

估算排放量远超实际

“虽然现在许多国家越来越关注煤中微量元素在燃烧过程的排放方式和环境健康效应,但由于还没有在燃煤电厂烟囱里直接测量烟气中微量元素含量的方法和仪器,对砷的释放规律和释放量研究大多限于实验室测试和模拟。”雒昆利说,她自己的一项研究显示,我国燃煤电厂每年向大气排砷约195吨,“远远低于实验室分析所得的排放数量”。

雒昆利表示,以前对高砷民用煤释放量和释放规律的研究较多,但缺乏对我国用途最广、占全国储量84%左右的华北、西北地区动力煤的砷释放的系统研究,对主要用煤大户——火电厂砷释放的研究也较少。基础规律研究上的不足,限制了燃煤排砷的定量评估和预测,制约了燃煤砷污染的科学防治与治理。

为研究不同燃烧条件下,我国主要动力用煤——华北和西部地区的石炭—二叠纪烟煤中砷的实际释放量和释放规律,雒昆利和地理科学与资源研究所同事张新民、陆依伦,清华大学煤清洁燃烧国家重点实验室陈昌等一起,近10年来亲赴陕西韩城、澄河、铜川,山西大同、西山,山东平阴煤矿和相关用煤电厂,进行了实地采样和系统分析。

他们在实地取样的基础上,对我国主要大燃煤电厂的原煤、飞灰、底灰和炉渣中的砷含量进行了分析和计算,对我国主要用煤大户——火电厂高温煤粉炉燃烧条件下和中、低温燃烧条件下砷的释放量进行了分析,提出了定量计算方法和公式,然后依据对不同燃烧条件下燃煤砷的排放规律,定量估算了全国每年动力煤燃烧的砷排放总量,并对不同除尘方式对砷的捕获率进行了初步分析。

研究结果显示,我国的动力煤绝大部分是低砷煤,砷的含量一般低于10mg/kg,为5mg/kg或小于5mg/kg。在高温燃煤电厂,燃烧1吨含砷百万分之五左右的烟煤,实际约排放0.4克砷到大气中;在我国中、低温燃煤电厂,燃烧1吨同品级的烟煤,砷排放量约为0.15克。火电厂动力煤燃烧每年向大气排放砷约195吨的数据,即是在这些数据的基础上严格估算出来的。

敞炉排砷应可根治

“燃煤电厂燃煤释放的砷,大部分(约92.3%)被飞灰吸附,进而被电厂的除尘设备一并俘获。可以说,燃煤锅炉的除尘设备是减少燃煤砷排放的有力保障。”雒昆利说,抚顺、沈阳、兰州等大城市大气砷污染比较严重,主要是源于当地城郊没有除尘设备的工业和民用小窑炉,以及包括蜂窝煤炉在内的简陋民用敞炉。陕南等高砷石煤地区砷氟中毒较多,主要也是因为没有除尘设备的敞炉燃烧方式。

“我们相信,经过深入研究可以找到一种经济实用的方法,根治这些砷氟中毒危害。”雒昆利介绍,通过对陕南高砷石煤的砷的释放量和一般动力煤的释放量进行研究和对比,研究人员发现,无论是陕南的高砷石煤,还是我国电厂所用的其它各种动力煤,大部分砷的确在燃烧过程中释放出来,但除尘设备能大大减少砷的实际排放量。

“事实上,如果燃煤锅炉没有除尘设备,其砷的排放量是现在的9倍多。”雒昆利认为,正因如此,在研究燃煤电厂煤中砷的排放量和排放规律时,以干法除尘电厂的飞灰计算更为科学。因为湿法除尘过程中,高温燃煤电厂燃煤飞灰中的砷,约有20%溶解到沉淀池的水中,在中、低温燃煤电厂这个比例更是达到70%。而湿法除尘沉淀池中的水,实际上已成为“另一不可忽视的环境砷污染源”。

据悉,早古生代的高砷高氟石煤,是陕南紫阳、安康、平利等地燃料用煤的重要来源。当地人习惯用敞炉取暖、做饭、烘烤粮食,由于没有任何除尘设备,高砷石煤中的砷大部分都释放出来了,污染了室内空气和粮食,成为砷中毒主要来源。目前,雒昆利带领的研究小组正在系统研究陕西高砷高氟石煤中砷的赋存规律、燃烧时砷的释放规律,以寻求一种经济实用的固砷固氟方法,为根除当地的氟、砷中毒提供理论依据和技术手段。