合肥市燃煤电厂汞元素排放量估算

2023.08.24

摘要：燃煤电厂是大气汞排放的重要源头之一，本文基于合肥市燃煤电厂年度煤耗量、产煤地煤中汞元素含量和汞元素的大气排放因子，估算出了2014～2017年度合肥燃煤电厂汞元素排放量分别为：132.9kg、125.1kg、128.5kg、128.7kg。

关键词：燃煤电厂；汞元素；排放因子；排放量

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

0 引言

近年来大气汞污染越来越被人们所重视，特别是对城市居民而言，大气汞排放需要有更好的控制方法与手段。城市中的生活燃料基本已更新为天然气，它与汽油等非固体燃料的汞排放量都很小，最主要的排放源是燃煤，其中火力发电厂是大气汞排放的主要来源之一。

合肥作为安徽的省会城市，日均空气质量保持在二级良与三级轻度污染之间，四级重度污染主要发生在秸秆焚烧与冬季供暖时期，其中大气汞的含量与空气质量成负相关，火力发电作为燃煤的主要途径之一，对于当地燃煤电厂大气汞排放数据的分析变得尤为重要。

1 估算方法

合肥地区燃煤电厂大气汞排放量估算公式：

Ei =Ci×c×EF

其中：Ei为燃煤电厂汞元素i年排放量，Ci为第i年燃煤电厂的煤耗量，c为煤中汞元素的平均含量，EF为汞元素的大气排放因子。

2 估算参数

2.1 合肥燃煤电厂年度煤耗量

根据2015～2018年《合肥统计年鉴》可得到2014～2017年合肥燃煤电厂的电力生产量数据，如表1所示。

合肥作为内陆平原城市其电力生产主要来源于燃煤电厂，从表1中我们可以得知，2017年合肥燃煤电厂的电力生产量约为177亿千瓦时，同比上年增长了0.15%；从表1中还可看出，本市年度的电力需求大于年度的生产量，并且电力消费量逐年增长，其它来源的电力供给可能是来源于“皖电东送”中的淮南地区电厂。根据年度的电力生产量数据与标准煤转换率（0.1229千克标准煤=1千瓦时）可得出合肥电厂年度的煤耗量数据，如表2所示。

从表2可以得出，合肥电厂年度煤耗量趋于稳定，电力煤耗占总能源消耗比逐年减少，这为合肥市“十三五”生态环境建设规划、构建绿色城市奠定了基础；总的来说，合肥市的电厂年度产能量趋于稳定，逐渐依赖皖中地区的电力供给。

2.2 煤中汞元素含量

煤中的汞属于微量元素，其含有剧毒、化学性质稳定和强挥发性等特点，燃煤时其易排放至大气，通过大气沉降与各种生物化学作用在生物体内不断富集形成毒性更强的化合物，危害人的身体健康。有关中国煤中汞元素含量已有许多报道，张军营[2]等根据对我国990个煤样分析数据统计，我国煤中汞的含量范围0.003mg/kg～10.5mg/kg，算术平均值为0.185mg/kg；杨爱勇[3]等通过测试分析皖北矿区煤样中汞含量的基础上结合国内外文献资料得出：中国煤中汞的平均含量为0.20mg/kg；依据中国煤种资源数据库，丁华[4]通过对全国范围内不同矿区1123个煤样中汞含量数据进行统计得出：我国煤中汞含量大多为0～6.2mg/kg之间，加权平均含量为0.154mg/kg。

合肥煤炭资源几乎为零，其火电用煤供给主要来源于淮南煤矿。葛涛[5]（2017）通过对淮南9个矿区70个煤樣中的汞含量测试得出：淮南煤中汞含量的算术平均数为0.22mg/kg；其结果接近中国煤中汞含量均值，

2.3 排放因子数据

随着“十三五”规划的有序进行，国内多数燃煤电厂已然配备了静电除尘器（ESP）与烟气脱硫（FGD）装置，静电除尘器通过产生离子场脱除带电的飞灰颗粒，减少飞灰排放，烟气中的HgP可以被其捕获；根据烟气中大部分的含汞化合物可溶于水这一特性，脱硫系统除汞是通过溶解烟气中的Hg2+进行，ESP+FGD协同装置下汞的排放因子如表3所示。

结合表3我们可以得出，静电除尘器与烟气脱硫装置下汞元素的排放因子约为26.9%。

3 合肥市燃煤电厂汞元素排放估算

通过对数据与估算公式的整合，合肥市电厂2014～2017年度大气汞排放量分别为132.9kg、125.1kg、128.5kg、128.7kg，如图1所示。

从图1中可知，随着“十三五”规划的推进，合肥市燃煤电厂耗煤量与大气汞排放量趋于稳定，为提升城市大气环境治理能力提供了帮助，也为后续的煤炭清洁工艺的发展奠定了基础。

4 结论

本文通过对合肥市年度耗煤量、原煤中汞元素含量和汞在ESP+FGD协同装置控制下的排放因子数据的整合，得出了2014～2017年度合肥市燃煤电厂大气汞排放量为别为：132.9kg、125.1kg、128.5kg、128.7kg。

参考文献：

[1]安徽省合肥市统计局，国家统计局淮南调查队.合肥统计年鉴[M].合肥：合肥统计局，2015-2018.

[2]张军营，任德贻，许德伟等.煤中汞及其对环境的影响[J].环境工程学报，1999（03）：100-104.

[3]杨爱勇，严智操，惠润堂等.中国煤中汞的含量、分布与赋存状态研究[J].科学技术与工程，2015，15（32）：93-100.

[4]丁华.中国动力煤汞含量特征及应用限值研究[J].煤质技术，2018

（01）：1-6.

[5]葛涛.淮南煤中汞的分布与赋存[J].安徽理工大学学报（自然科学版），2017，37（01）：6-10.

[6]Yokoyama T，Asakura K，Matsuda H，et al.Mercury emissions from a coal-fired power plant in Japan[J].Science of the Total

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[8]Wu Y，Wang S，Streets D G，et al.Trends in Anthropogenic Mercury

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[9]Ito S，Yokoyama T，Asakura K.Emissions of mercury and other trace elements from coal-fired power plants in Japan[J]. Science of the Total Environment，2006，368（01）：397-402.

基金项目：安徽理工大学研究生创新基金（2017CX2061）

作者简介：王克健（1994-），男，安徽合肥人，硕士研究生，研究方向：煤矿区环境地球化学。