➢将重金属浓度含量较高的废旧电池、电器、杂质等从
原生垃圾中分拣出，减少垃圾焚烧产物中的汞、铅、镉 含量。
2 垃圾焚烧重金属控制
➢将塑料、废弃轮胎从垃圾中分拣出来，以减少垃圾中有机 氯含量。
➢企 业 生 产 绿 色 环 保 产 品 、
减少其中有毒金属含量，如 无汞电池、无镉电池等。
2 垃圾焚烧重金属控制
3 燃煤重金属控制
3.2燃烧中控制 1、改变燃烧工况—基于重金属挥发特性影响因素，燃烧温 度、 燃烧气氛以及烟气停留时间。 ➢温度升高重金属挥发百分比随之升高，挥发后的重金 属会发生凝结、非均相冷凝、均相成等物理化学变化， 容易形成亚微米颗较而增加排入到大气中的重金属含量。 所以适当降低温度有利于减少重金属排入到大气中。
沈阳航空航天大学
硕士论文开题报告
能源利用中重金属污染及控制
姓名:赵维维 学号: 日期:
ISW
提纲
1 重金属污染的来源及危害 2 垃圾焚烧重金属控制
燃煤重金属控制
3
重金属检测方法
4
2
1 重金属污染的来源与危害
➢重金属污染物主要来自采矿、金属冶炼、金属化合物
的制造、重油燃烧、蓄电池生产、农药、煤及垃圾焚 烧。
➢燃烧前减少煤中重金属的含量
➢燃烧中减少亚微米颗粒形成量
➢燃烧后加强除尘效率、对气相金属元素及其化合物的固定、 亚微米颗粒物质的固定
3 燃煤重金属控制
3.1燃烧前控制
➢物理方法：物理洗煤、浮选法
物理洗煤主要是基于减少煤中的灰分，从而达到控制了重 金属排放。 浮选法主要是基于煤粉有机物与无机物的密度不同及它们 的有机亲和力不同：在煤粉浆液中加入有机浮选剂进行浮 选．重金属元素将会大量的富集在浮选废渣中。
目前处理方法主要有：水泥固化、熔融固化、药剂处理 及酸洗处理。 ➢飞灰水泥固化：水泥固化是把飞 灰按一定比例混合掺入水泥基质， 加入适量的水，在一定条件下，经 过一系列的物理化学变化，最终使 粒状的物料变成粘合的混凝土块， 从而使飞灰固化稳定。
2 垃圾焚烧重金属控制
物理固化：水泥形成的高硬度固化产物将重金属包封
2 垃圾焚烧重金属控制
c、湿式洗涤 将尾气通过湿式洗涤塔，去处其中水溶性的重金属化合物 。目前最普遍、最简单的方法是pH控制技术。其原理就 是在洗涤塔中加入碱性药剂，将溶液的pH值调整至使重 金属离子具有最小的溶解度范围，从而实现其稳定化。常 用的pH调整剂有石灰(CaO或Ca(OH)2)、苏打Na2CO3)、 氢氧化钠(NaOH)等。
呼吸
食 物 链
生物 富集
进入 人体
➢ 饮水
重金属的危害在于它不能被微
生物分解且能在生物体内富集形
成其它毒性更强的化合物。
4
2 垃圾焚烧重金属控制
3.1垃圾焚烧系统重金属分配 ➢垃圾焚烧系统重金属迁移
2 垃圾焚烧重金属控制
➢ 垃圾在进入焚烧炉后重金属在焚烧过程中将发生迁移和转 化最终分布在焚烧底渣、飞灰、烟气中。
➢ 部分重金属物质在燃烧环境中并不会受到影响，未挥发而 成为炉渣的一部份，另外有些沸点较低的金属物质可能经 反应而转变成沸点较高的金属化合物，也会存留在炉渣中 。部分的灰粒会被燃烧烟气带出成为飞灰。在高温条件下 废弃物中某些金属及金属化合物挥发成气相，同时部份沸 点较高的重金属虽然不能挥发，但亦可能与其它物质反应 而成为沸点较低的金属化合物，进而挥发成气相物质。
2 垃圾焚烧重金属控制
➢药剂处理法：药剂稳定化是利用化学药剂通过化学反应,使 重金属转变为难容、低迁移性及低毒性的物质或者转变成稳 定的可溶性物质。目前采用的稳定化药剂分为有机与无机两 大类，其中有机稳定剂主要是EDTA、多胺类，无机稳定剂 采用的是磷酸盐、硫化物。
2 垃圾焚烧重金属控制
a、重金属磷酸盐的溶解度非常低，通过磷酸根离子与重金属 离子反应生成极难溶的磷酸盐，可使重金属稳定化。
2 垃圾焚烧重金属控制
➢重金属在焚烧厂炉渣和飞 灰中的分布百分比。受重金 属的挥发性影响，As、Ni、 Cr、Cu和zn主要分布在炉 渣中，约占94％、89％、88 ％、84％和78％，Cd和Hg 主要分布在飞灰中，约占63 ％和90％，Pb则介于两者 之间，垃圾中约36％的Pb 进入飞灰中。
2 垃圾焚烧重金属控制
项目（单位）
数值含义 我国限值
欧盟限 值
合佳奥绿思 上海江桥垃圾
垃圾焚烧(工 焚烧（工艺二
艺一)
）
烟尘（mg/m3） 测定均值 80
氮氧化物(mg/m3) 小时均值 400
二氧化硫(mg/m3) 小时均值 260
氯化氢(mg/m3) 小时均值 75
汞(mg/m3)
测定均值 0.2
镉(mg/m3)
测定均值 0.1
3 燃煤重金属控制
➢通过物理方法对煤进行烧前预处理，对As、Cr、Cd、Pb的脱 除率分别可达到50％—70％、26％一50％、0—%75、<50%。 右图为某电厂处理前后煤中重金属含量比较。 ➢该方法主要优点：相对成本低，有助于脱硫脱硝，提高锅炉的 热效率
3 燃煤重金属控制
➢化学方法：煤中重金属元素相当一部分存在于硫化物、硫 酸盐中，如As、Co、Hg、Se、Pb、Cr、Cd等元素就主要 存在于硫酸盐中。因此通过一定的化学方法脱去原煤中硫酸 盐与硫化物，而除去存在于其中的重金属元素。
3 燃煤重金属控制
作用机理：一种是金属颗粒在吸附剂表面形成熔融 物而导致团聚现象的发生。一种是金属蒸汽与吸附剂 多孔表面之间发生反应；一般情况下两者是共同起作 用。以高岭土和铝土矿吸附剂为例。 吸附剂颗粒将重金属蒸汽吸附在其表面，由于高岭土 和铝土矿中含有SiO2和Al2O3，在高温下与金属蒸汽发 生如下化学反应。从而实现对重金属的固定。
➢在能源利用过程中重金属污染物主要包括煤燃烧、垃
圾焚烧，重油燃烧，蓄电池生产等多方面，其中燃煤与垃 圾焚烧重金属污染物不仅仅占绝大多数，而且也是环境中 的重金属污染物的两大主要来源。
1 重金属污染的来源与危害
矿石燃料、垃圾
燃 烧
大气环 干湿境
沉降
土壤环境
呼吸
水环境
➢ 重金属既可以直接进入大气、
水体和土壤，造成各类环境要素 的直接污染，也可以在大气、水 体和土壤中相互迁移，造成各类 环境要素的间接污染。
3 燃煤重金属控制
3 燃煤重金属控制

3 燃煤重金属控制
3.2燃烧后烟气控制
重金属元素大多数是富集在烟气中的颗粒上，这表明95%以 上的重金属元素可以被脱出；但对<5微米的颗粒效率较低，尤 其是电除尘器对0.01一1.5微米的颗粒效率极低，而重金属元素 富集在这些细颗粒的能力又远高于粗颗粒，因此微粒子上重金 属元素脱除效率比实际低很多。所以在烟气净化过程中要想更 好地除去重金属关键是促进微细颗粒物的团聚、采用高效的除 尘器。
3.3 垃圾焚烧后烟气中重金属控制 ➢ 主要方法：
a、降温处理 降低烟气的温度，使金属或者其化合物自然凝聚成核或冷 凝成粒状后吸附在飞灰颗粒表面形成具有一直径大小的颗 粒物，然后通过除尘设备捕集。
2 垃圾焚烧重金属控制
b、喷射吸附剂 常用吸附剂有活性炭、 高岭土、硅藻土等，以 下为三种吸附剂对重金 属吸附效果的比较。
灰渣可较好的回收
率用
处理过程增容量相 化学药剂 5000~17000 当小，金属稳定效
果好。
缺点
大量水泥加入固化物体积增大， 飞灰会对对水泥水化产生影响， 固化需要较长的养护期。不能破 坏二噁英。
采用高温熔融工艺需要消耗大量 的能源；飞回中Hg、Pb、Cd等 易挥发重金属元素需进行后续严 格的烟气处理，处理成本很高。
优点： 磷酸盐稳定化可使重金属在很大的pH值范围(3～ 12)内保持很低的浸出浓度，释放风险较小。
2 垃圾焚烧重金属控制
处理方式
成本（元/吨 )
优点
工艺简单、操作方 便
水泥固化 1800~6000 固化物可做结构材 料
易实现工业化应用
对飞灰减容效果较
好，重金属浸出量
熔融固化
10700~18000
很低，兼顾二噁英 等有害物质处理，
铅(mg/m3)
测定均值 1.6
二噁英类(teq ng/m3)
测定均值
1.0
10 200 50 10 0.05 0.05 0.5
0.1
15.13 335 26 18 0.06 0.07 1.0
0.13
10 200 50 10 0.05 0.05 0.5
0.1
2 垃圾焚烧重金属控制
3.4 垃圾焚烧后飞灰的处理
稳定剂费用高,不能破坏二噁英 。
3 燃煤重金属控制
3.1 重金属迁移及污染控制原理
3 燃煤重金属控制
重金属元素以矿物、单质与螯合物等赋存方式存在于煤中，在 燃烧过程中经过复杂的物理化学作用过程之后，分别向炉渣、 飞灰和燃烧气体中转化。排入大气中的重金属很难控制，对炉 渣和飞灰的治理，使其不污染环境比较容易达到，而要控制随 烟气排入大气的重金属就相当困难了。因此燃煤过程中重金属 的控制主要控制烟气中的重金属含量。
3 燃煤重金属控制
2、添加吸附剂
在煤燃烧过程中，加入 固体吸附剂(如高岭土、石 灰石、铝土矿、硫酸钙等) 或生物质，在金属蒸汽还未 结核前, 使重金属与活化了 的吸附剂进行吸附和化学反 应, 从而达到捕获或固化重 金属元素的目的。
该方法优点：操作简单、有 效和经济，并且有的吸附剂还 可以同时达到减少SO2。
2 垃圾焚烧重金属控制
➢ 烟气：对于易挥发类似As、Cd、Pb、Zn、Se、Hg等重 金属元素在燃烧过程中挥发，除了Hg一直以气象存在外 其余的重金属或其化合物通过同相吸附或者异相吸收的方 式以颗粒物的形式进入烟气。
2 垃圾焚烧重金属控制
垃圾焚烧处理工艺流程图