重金属总结-李建新

1．温度对重金属挥发特性的影响

本课题在大型焚烧炉的研究基础上，进一步通过小型管式反应炉研究了模拟生活垃圾焚烧过程中温度对重金属排放特性的影响，结果见图1。

因Hg的蒸发压力最高，因此由图可以看出Hg的挥发量最大；其次是Cd，可见Cd属于易挥发重金属，在垃圾焚烧过程主要以气态出现在烟气中，而在底渣中含量很少；而Zn和Pb在高温下的挥发量差不多，都为38%左右；重金属Ni和Cr属于难挥发重金属，挥发量随焚烧温度的增加而缓慢增加，但即使在高温焚烧下（900℃）最大挥发量也只有10%左右，可见在垃圾焚烧过程中，重金属Ni和Cr大部分是以固态形式残留在底渣中；重金属Cu在低温区属于难挥发重金属，挥发量与Ni和Cr相似，但在高温段，挥发量开始显著增加，挥发量与Zn和Pb相似。由于电厂垃圾焚烧中，焚烧温度大多在900℃，因此在垃圾焚烧中，Cu以气固两相出现，但主要为固相且大多分布在底灰中。

2．垃圾组分中氯对重金属发挥特性的影响

利用实验室小型管式反应炉，研究焚烧垃圾混合物通过添加有机氯（PVC）和无机氯（NaCl），在不同的反应温度下对重金属分布特性的影响。图2-3中仅给出了600℃和900℃时，氯对重金属分布特性的影响。

从图2中可以看出，在600℃的焚烧温度下，无论是添加NaCl还是添加PVC，烟气中重金属含量普遍大于不添加氯的焚烧工况。焚烧垃圾中氯的存在对重金属Pb、Zn、Cd在烟气中含量的增加最为显著；而Cr在烟气中含量的增加比较小；

对于Ni、Cu在烟气中含量几乎不变。PVC对重金属在烟气中分布特性的影响大于NaCl。从图3中也可看出与图2相似的规律，随着焚烧温度的增加，焚烧垃圾中氯的存在使烟气中重金属浓度进一步增加，即对重金属及其化合物的挥发性影响更加显著。而重金属Ni、Cu在900℃的焚烧温度下，添加NaCl和PVC使烟气中重金属浓度开始发生变化，尤其是Cu在烟气中含量增加稍大一些，而Ni增加的不是很显著。垃圾焚烧过程中氯的存在使重金属更易向飞灰或烟气中迁移，其原因可认为是氯的参与延迟了金属化合物的凝结过程，并且降低了露点温度。添加PVC比添加NaCl使烟气中重金属含量要高很多，因NaCl分子间的结合力大于PVC分子间的结合力，PVC易分解提供出更多的Cl。且焚烧温度越高，这个规律愈显著。这是由于高温焚烧本身就易增加金属及其化合物的挥发性，加之氯的存在使金属与其反应生成金属氯化物，而金属氯化态的蒸发压力通常都高于氧化态，因此更进一步增强了金属的挥发性，使烟气中重金属含量比低温焚烧下明显高很多。

图2有机氯和无机氯对重金属在烟气中分布的影响（焚烧温度为600℃）

图3有机氯和无机氯对重金属在烟气中分布的影响（焚烧温度为900℃）