合肥市燃煤電廠汞元素排放量估算

摘 要：燃煤電廠是大氣汞排放的重要源頭之一，本文基于合肥市燃煤電廠年度煤耗量、產(chǎn)煤地煤中汞元素含量和汞元素的大氣排放因子，估算出了2014～2017年度合肥燃煤電廠汞元素排放量分別為：132.9kg、125.1kg、128.5kg、128.7kg。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠；汞元素；排放因子；排放量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.063

0 引言

近年來(lái)大氣汞污染越來(lái)越被人們所重視，特別是對(duì)城市居民而言，大氣汞排放需要有更好的控制方法與手段。城市中的生活燃料基本已更新為天然氣，它與汽油等非固體燃料的汞排放量都很小，最主要的排放源是燃煤，其中火力發(fā)電廠是大氣汞排放的主要來(lái)源之一。

合肥作為安徽的省會(huì)城市，日均空氣質(zhì)量保持在二級(jí)良與三級(jí)輕度污染之間，四級(jí)重度污染主要發(fā)生在秸稈焚燒與冬季供暖時(shí)期，其中大氣汞的含量與空氣質(zhì)量成負(fù)相關(guān)，火力發(fā)電作為燃煤的主要途徑之一，對(duì)于當(dāng)?shù)厝济弘姀S大氣汞排放數(shù)據(jù)的分析變得尤為重要。

1 估算方法

合肥地區(qū)燃煤電廠大氣汞排放量估算公式：

Ei =Ci×c×EF

其中：Ei為燃煤電廠汞元素i年排放量，Ci為第i年燃煤電廠的煤耗量，c為煤中汞元素的平均含量，EF為汞元素的大氣排放因子。

2 估算參數(shù)

2.1 合肥燃煤電廠年度煤耗量

根據(jù)2015～2018年《合肥統(tǒng)計(jì)年鑒》可得到2014～2017年合肥燃煤電廠的電力生產(chǎn)量數(shù)據(jù)，如表1所示。

合肥作為內(nèi)陸平原城市其電力生產(chǎn)主要來(lái)源于燃煤電廠，從表1中我們可以得知，2017年合肥燃煤電廠的電力生產(chǎn)量約為177億千瓦時(shí)，同比上年增長(zhǎng)了0.15%；從表1中還可看出，本市年度的電力需求大于年度的生產(chǎn)量，并且電力消費(fèi)量逐年增長(zhǎng)，其它來(lái)源的電力供給可能是來(lái)源于“皖電東送”中的淮南地區(qū)電廠。根據(jù)年度的電力生產(chǎn)量數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)煤轉(zhuǎn)換率（0.1229千克標(biāo)準(zhǔn)煤=1千瓦時(shí)）可得出合肥電廠年度的煤耗量數(shù)據(jù)，如表2所示。

從表2可以得出，合肥電廠年度煤耗量趨于穩(wěn)定，電力煤耗占總能源消耗比逐年減少，這為合肥市“十三五”生態(tài)環(huán)境建設(shè)規(guī)劃、構(gòu)建綠色城市奠定了基礎(chǔ)；總的來(lái)說(shuō)，合肥市的電廠年度產(chǎn)能量趨于穩(wěn)定，逐漸依賴(lài)皖中地區(qū)的電力供給。

2.2 煤中汞元素含量

煤中的汞屬于微量元素，其含有劇毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和強(qiáng)揮發(fā)性等特點(diǎn)，燃煤時(shí)其易排放至大氣，通過(guò)大氣沉降與各種生物化學(xué)作用在生物體內(nèi)不斷富集形成毒性更強(qiáng)的化合物，危害人的身體健康。有關(guān)中國(guó)煤中汞元素含量已有許多報(bào)道，張軍營(yíng)[2]等根據(jù)對(duì)我國(guó)990個(gè)煤樣分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)煤中汞的含量范圍0.003mg/kg～10.5mg/kg，算術(shù)平均值為0.185mg/kg；楊?lèi)?ài)勇[3]等通過(guò)測(cè)試分析皖北礦區(qū)煤樣中汞含量的基礎(chǔ)上結(jié)合國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料得出：中國(guó)煤中汞的平均含量為0.20mg/kg；依據(jù)中國(guó)煤種資源數(shù)據(jù)庫(kù)，丁華[4]通過(guò)對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)不同礦區(qū)1123個(gè)煤樣中汞含量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出：我國(guó)煤中汞含量大多為0～6.2mg/kg之間，加權(quán)平均含量為0.154mg/kg。

合肥煤炭資源幾乎為零，其火電用煤供給主要來(lái)源于淮南煤礦。葛濤[5]（2017）通過(guò)對(duì)淮南9個(gè)礦區(qū)70個(gè)煤樣中的汞含量測(cè)試得出：淮南煤中汞含量的算術(shù)平均數(shù)為0.22mg/kg；其結(jié)果接近中國(guó)煤中汞含量均值，

2.3 排放因子數(shù)據(jù)

隨著“十三五”規(guī)劃的有序進(jìn)行，國(guó)內(nèi)多數(shù)燃煤電廠已然配備了靜電除塵器（ESP）與煙氣脫硫（FGD）裝置，靜電除塵器通過(guò)產(chǎn)生離子場(chǎng)脫除帶電的飛灰顆粒，減少飛灰排放，煙氣中的HgP可以被其捕獲；根據(jù)煙氣中大部分的含汞化合物可溶于水這一特性，脫硫系統(tǒng)除汞是通過(guò)溶解煙氣中的Hg2+進(jìn)行，ESP+FGD協(xié)同裝置下汞的排放因子如表3所示。

結(jié)合表3我們可以得出，靜電除塵器與煙氣脫硫裝置下汞元素的排放因子約為26.9%。

3 合肥市燃煤電廠汞元素排放估算

通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)與估算公式的整合，合肥市電廠2014～2017年度大氣汞排放量分別為132.9kg、125.1kg、128.5kg、128.7kg，如圖1所示。

從圖1中可知，隨著“十三五”規(guī)劃的推進(jìn)，合肥市燃煤電廠耗煤量與大氣汞排放量趨于穩(wěn)定，為提升城市大氣環(huán)境治理能力提供了幫助，也為后續(xù)的煤炭清潔工藝的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)合肥市年度耗煤量、原煤中汞元素含量和汞在ESP+FGD協(xié)同裝置控制下的排放因子數(shù)據(jù)的整合，得出了2014～2017年度合肥市燃煤電廠大氣汞排放量為別為：132.9kg、125.1kg、128.5kg、128.7kg。

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基金項(xiàng)目：安徽理工大學(xué)研究生創(chuàng)新基金（2017CX2061）

作者簡(jiǎn)介：王克?。?994-），男，安徽合肥人，碩士研究生，研究方向：煤礦區(qū)環(huán)境地球化學(xué)。