不同粒径的飞灰中重金属含量的分布

不同粒径的飞灰中重金属含量的分布

样品来源是采用由中国预防医学科学院研制的WY－1尘粒分级仪，见图1。分级仪按照被捕集到的飞灰粒径的不同，共分为7级和开始的预分离级，被捕集的飞灰粒径在1.3～14.7μm。

图1 WY－1型尘粒分级仪

样品的采集是在浙江大学热能所的W试验炉上进行，该炉热功率为3.52MW，试验煤种为湖南耒阳煤，其煤种成分分析如表1示。

表1 耒阳煤特性分析

我们对该试验炉的两个燃烧工况进行了飞灰样品的采集，这两个燃烧的一些参数分别为：两个工况的锅炉负荷均为100％，炉内最高火焰温度均为1403℃，对于工况1的炉膛出口烟温和排烟温度分别为

1127和165℃；工况2的这个温度参数分别为1078℃和159℃。

对采集到的样品置于聚四氟乙烯烧杯中进行消解，最后将消解得到的样品溶液用原子吸收光谱仪进行Pb、镉Cd、铜Cu、锌Zn、镍Ni 和铬Cr这六种重金属含量的测定，所得结果分别如图2和图3所示。

图2 工况1下分级飞灰重金属含量

图3 工况2下分级飞灰重金属含量

从图2和图3整体上看，随着飞灰空气动力学直径的减小，重金属在其上的含量呈现递增的趋势。在飞灰粒径变化到最小的时候，含量都发生突变，这可能因为飞灰粒径很小的时候，比表面积突然增大，对重金属有更强的物理吸附作用，此外，重金属蒸汽在随烟气的降温

过程中，更容易凝聚在细小颗粒上。不同元素的含量有很大区别，像镉Cd不管在哪个工况下含量都很少；而铬Cr在这两个工况下含量均最高。另外的几种元素的含量相当。对同一个元素而言，以铜Cu和锌Zn 为例，对这两个工况进行如下图4的比较。

（a）两工况下Cu含量之比较

（b）两工况下Zn含量之比较

图4 不同工况下重金属含量之比较

从这两个图我们可以更加清晰的看到，对这两个不同元素在两个不同工况下富集趋势是相同的，如上所述，粒径越小，含量越高。两个工况主要区别在于工况2的炉膛出口烟温和排烟温度比工况1稍微

低，这样导致在最细一级飞灰上的富集趋势有比较大的变化，即在1.3μm级上的重金属含量发生较大的跃升。煤中的重金属随着在炉膛的高温发生挥发，生成金属蒸汽，然后随着烟气一起离开炉膛，烟气在随后的烟道中，温度逐渐降低，所以金属蒸汽变发生凝结，从而富集在由煤燃烧的飞灰上，所以当最后排烟温度越低，最后的小颗粒上便也富集有更多的重金属元素。