燃煤電廠煙氣治理策略及脫硫脫硝技術(shù)

王喜軍

北方聯(lián)合電力有限責(zé)任公司包頭第三熱電廠，內(nèi)蒙古包頭 014060

燃煤電廠排出的煙氣中含有煙塵、二氧化硫、氮氧化物、碳?xì)浠衔镆约爸亟饘俚?，使得大型火電廠往往成為當(dāng)?shù)刂饕墓I(yè)污染源。燃煤電廠中鍋爐燃燒產(chǎn)生的污染物明顯高于其他環(huán)節(jié)，因而成為污染治理的重中之重。

1 燃煤電廠煙氣的特點(diǎn)及危害

鍋爐燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣含有多種污染物，例如二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、飛灰，以及少量的氯化物、氟化物等等。污染物所占的比重與煤炭中礦物質(zhì)的構(gòu)成有著緊密的關(guān)聯(lián)。鍋爐燃燒產(chǎn)生大量煙氣，排氣溫度高，但污染物的濃度比較低。

燃煤電廠鍋爐煙氣量雖因煤種和鍋爐設(shè)備狀況不同有一定差別，但因其額定蒸發(fā)量大，故排放的煙氣量遠(yuǎn)大于其他工業(yè)爐窯。鍋爐燃燒溫度通常在1200℃以上，其污染物主要是無機(jī)物。燃煤電廠煙氣中氣態(tài)污染物濃度一般較低，在幾百至幾千×10-6 數(shù)量級，其濃度明顯低于化工廠煙氣、有色金屬冶煉的氣態(tài)污染物。由于污染物濃度很低，在氣態(tài)物質(zhì)回收和利用方面會投入較高的成本，而且工作難度大，回收利用的經(jīng)濟(jì)效益往往受到影響。對少數(shù)燃高硫煤、對環(huán)境影響大的電廠，則應(yīng)在全面分析其社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益的基礎(chǔ)上，因地制宜，區(qū)別對待，選擇合理的治理工藝。燃煤電廠鍋爐煙氣有一定的溫度和濕度。由于煙氣量大，煙溫一般高出環(huán)境空氣較多，且用高煙囪排放，因而煙氣抬升高度大，擴(kuò)散范圍廣，隨風(fēng)傳輸形成連續(xù)的煙流，距離可達(dá)幾百甚至幾千公里。煙氣中SO2與NOx 的轉(zhuǎn)化與沉降是一個緩慢的過程，因此可傳輸較遠(yuǎn)的距離。

燃煤電廠煙氣中污染物數(shù)量多，傳輸遠(yuǎn)，對環(huán)境影響較大。燃煤電廠的煙塵不僅影響人體健康，而且給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失，有些電廠周圍的農(nóng)村在稻麥揚(yáng)花、棉花吐絮、白菜包心的時節(jié)，因電廠排放的煙塵飄落，造成農(nóng)作物大幅度減產(chǎn)，電廠因此每年要支付大量的賠款。對于燃煤電廠自身來說，除塵器出口排煙含塵濃度大，會加劇引風(fēng)機(jī)磨損，影響機(jī)組的安全與發(fā)電。SO2 除了人所共知的對人體健康的危害，對建筑物與金屬材料的腐蝕外，對農(nóng)林生產(chǎn)也有很大的影響。燃煤電廠煙氣中的NOx 主要為NO，排放大氣后容易氧化為NO2。NO2 濃度大時將導(dǎo)致嚴(yán)重的大氣污染，危及人體的健康。

2 燃煤電廠煙氣治理的策略

燃煤電廠對煙氣的治理應(yīng)當(dāng)以推行潔凈煤技術(shù)、加強(qiáng)技術(shù)改造、完善企業(yè)管理為根本，從而降低煤耗，減少煤炭燃燒產(chǎn)生的廢氣。同時，開發(fā)高效的廢氣治理技術(shù)和綜合資源利用技術(shù)也至關(guān)重要。比如使用效率高的電除塵器、熱電聯(lián)產(chǎn)等都是煙氣治理的重要舉措。

燃煤電廠對鍋爐煙塵的治理主要是應(yīng)用各類除塵設(shè)備，如電除塵器、袋式除塵器、旋轉(zhuǎn)式除塵器等。電除塵器除塵效率相對較高，運(yùn)行成本低，所以燃煤電廠多使用電除塵器。對于煤炭燃燒時產(chǎn)生的大量二氧化硫，其控制技術(shù)基本分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫、燃燒后脫硫。在治理煙氣過程中，燃煤電廠應(yīng)遵循 “預(yù)防為主，防治結(jié)合，綜合治理”的方針，將治理污染、節(jié)約能源、綜合利用資源有機(jī)結(jié)合，不僅要控制新污染，還要加速對老污染的治理，通過改進(jìn)生產(chǎn)經(jīng)營管理，引入先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，提高環(huán)保設(shè)施投資的綜合效益，努力做到經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一。

根據(jù)近年來的治理經(jīng)驗(yàn)，今后應(yīng)當(dāng)繼續(xù)貫徹以下技術(shù)政策：大力推行節(jié)約能源及有利于環(huán)境保護(hù)的能源政策；節(jié)約能源不僅是減少能源消耗、提高經(jīng)濟(jì)效益的需要，也是謀求經(jīng)濟(jì)建設(shè)與環(huán)境保護(hù)長期協(xié)調(diào)發(fā)展的重要措施。與發(fā)達(dá)國家相比，我國節(jié)能潛力很大。因此，要繼續(xù)采取措施，大力節(jié)約能源。嚴(yán)格把好“三同時”關(guān)，控制新污染；依靠科技進(jìn)步，有效的控制污染物排放，實(shí)現(xiàn)污染防治與綜合利用資源相結(jié)合；挖掘潛力，提高現(xiàn)有環(huán)保設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)率，發(fā)揮其投資效益；積極籌措基金，治理老廠污染。

3 煙氣脫硫脫硝技術(shù)

石灰石-石膏法煙氣脫硫技術(shù)是脫硫工程建設(shè)的主導(dǎo)技術(shù)。這一技術(shù)是將石灰石漿液作為二氧化硫的吸收劑，實(shí)現(xiàn)脫硫。其脫硫的副產(chǎn)品為石膏。該技術(shù)不僅脫硫效率比較高，而且采用石灰石作為吸收劑的成本低，容易獲取。石膏作為副產(chǎn)品比較穩(wěn)定，不易造成二次污染，便于市場綜合利用。例如將石膏添加在水泥中作為緩凝劑，或是開發(fā)深加工建材產(chǎn)品。隨著國內(nèi)對脫硫技術(shù)的掌握，以及受國內(nèi)燃煤電廠各自的實(shí)際情況影響，脫硫裝置的配置模式出現(xiàn)了多元化發(fā)展的局面，不設(shè)置煙氣換熱器(GGH)的項(xiàng)目越來越多，也出現(xiàn)了增壓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)合并、不設(shè)置旁路煙道、雙入口吸收塔、煙塔合一等形式。此外，生物法脫硫技術(shù)、活性焦脫硫技術(shù)、催化法脫硫技術(shù)等新技術(shù)、新工藝的開發(fā)也取了一定進(jìn)展或進(jìn)行了工業(yè)化示范。

煙氣脫硝技術(shù)是對爐內(nèi)氮氧化物控制技術(shù)的補(bǔ)充，適合于環(huán)境敏感、對排放要求較嚴(yán)的地區(qū)。主要包括選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR)及其組合技術(shù)，脫硝劑主要為液氨和尿素。目前SCR 技術(shù)是世界范圍內(nèi)應(yīng)用最為普遍，也最為成熟有效的主導(dǎo)煙氣脫硝技術(shù)。SCR 技術(shù)的特點(diǎn)是占地面積小，技術(shù)成熟，容易操作，對鍋爐煙氣氮氧化物的控制效果尤為顯著。該類技術(shù)還具有總體設(shè)計(jì)、一次建設(shè)和采取分期裝載催化層的特點(diǎn)，滿足不同時段環(huán)境管理對氮氧化物控制的要求，具有較大的靈活性和可擴(kuò)充性。

目前，我國的脫硫技術(shù)在引進(jìn)國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，以及進(jìn)入消化吸收再創(chuàng)新階段，基本上能夠達(dá)到國外先進(jìn)水平。但我國脫硫技術(shù)仍比較單一，約90%的已建和在建脫硫項(xiàng)目都是采用石灰石-石膏法。這種脫硫方法產(chǎn)生的副產(chǎn)物在綜合利用方面尚未引起足夠重視。與此同時，SCR 工藝使用的催化劑很大程度上依賴進(jìn)口，因而容易限制工程化應(yīng)用。今后隨著節(jié)能環(huán)保建設(shè)推進(jìn)，國家對氮氧化物的控制將會更加嚴(yán)格，脫硝技術(shù)的需求也會隨之加大。

[1]孫雅麗，鄭驥，姜冰.燃煤電廠煙氣氮氧化物排放控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2011(S1).

[2]林建勇.選擇性催化還原脫硝工藝及控制系統(tǒng)[J].太原科技，2007(9).