火電機組鍋爐運行對大氣污染物排放控制措施探討

司順勇

摘要：在火力發(fā)電廠鍋爐運行過程中，會產(chǎn)生各種氮氧化物及二氧化硫等大氣污染物。這些污染物不僅會對空氣、環(huán)境造成污染，還會影響人們的身心健康，而鍋爐運行的水平對于污染物的排放非常重要，因此，需要針對火電機組鍋爐運行制定合理的排放控制措施，以減輕脫硝、脫硫系統(tǒng)的壓力，實現(xiàn)對火電機組大氣污染物排放的綜合治理。

關(guān)鍵詞：火電機組;鍋爐;大氣污染物;排放

引言

火電機組鍋爐燃燒會產(chǎn)生各種氮氧化物，而其中毒性較大的一氧化氮占絕大部分，它非常容易與人體血液里的血紅蛋白相結(jié)合，使人因為缺氧而出現(xiàn)中樞神經(jīng)癱瘓。而少部分的二氧化氮也會刺激人體的呼吸器官，對肺部造成傷害。而且二氧化氮還會產(chǎn)生有毒的化學煙霧，也是酸雨的重要成分。因此控制火電機組鍋爐的運行以及減少污染物的排放對改善空氣質(zhì)量有重要意義，也符合我國綠色低碳的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

1我國大氣污染的現(xiàn)狀

隨著社會科技的高速發(fā)展，我國的空氣質(zhì)量出現(xiàn)了嚴峻的問題，特別是可吸入顆粒和細微顆粒物、氮氧化物、二氧化硫等的排放嚴重的破壞了我國的生態(tài)環(huán)境，同時對中國的國民生活帶來負面影響。這項問題引起了公共媒體、社會大眾和相關(guān)管理部門的高度重視。雖然我國已經(jīng)全面的實施了除塵、脫硝、脫硫等相關(guān)技術(shù)，但由于我國發(fā)電設(shè)備的總量過于龐大，也過于依靠煤炭發(fā)電，所以火電廠向大氣排放的總量難以控制。但是隨著科技技術(shù)的提升，電廠鍋爐的超凈排放的改造，中國的大氣污染得到進一步的緩解。

2火電機組鍋爐運行對大氣污染物排放控制的必要性

在火電機組鍋爐運行的過程中，難以避免要產(chǎn)生以一氧化氮等類型為主的氮氧化物。以一氧化氮為例，該氣體不僅毒性較大，而且在氮氧化物中占據(jù)較高的比例。人一旦嗅到一氧化氮，就很容易缺氧，造成中樞神經(jīng)癱瘓。同時，人體還會受到少量二氧化氮的影響，從而造成呼吸不順暢。為了提高鍋爐的運行水平，減少污染物的排放，就需要合理調(diào)整運行方式及運行策略，以改善空氣質(zhì)量，保證人們的身心健康。在調(diào)整鍋爐運行的過程中，需結(jié)合鍋爐的實際情況，不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓，方可制定具有針對性的解決措施。對火電廠機組鍋爐的運行進行合理控制，符合我國綠色、環(huán)保的發(fā)展戰(zhàn)略。

3火電機組鍋爐運行時產(chǎn)生氮氧化物的機理

（一）熱力型氮氧化物

煤炭在燃燒過程中，空氣中的氮在高溫作用下氧化，從而產(chǎn)生了一氧化氮。當溫度超過1500攝氏度時，每提高100攝氏度，其反應(yīng)速率會增加數(shù)倍。

（二）瞬時型氮氧化物

煤炭燃燒時，碳氫化合物的濃度過高，產(chǎn)生自由基并與空氣中的氮發(fā)生化學反應(yīng)，并進一步完成氧化生成了氮氧化物。其可以在瞬時形成，反應(yīng)時間只有60毫秒左右。它的產(chǎn)生與鍋爐內(nèi)的溫度并無直接關(guān)系，但是其生成量和速度均與爐膛壓力成正比。

（三）燃料型氮氧化物

燃料型氮氧化物主要是燃料中的氮化合物經(jīng)過高溫燃燒，發(fā)生氧化作用，形成的氮氧化物。由于燃料中的氮熱分解的溫度要低于燃煤的燃燒溫度，因此當溫度超過600攝氏度時就會形成燃料型氮氧化物。這種類型的氮氧化物在煤粉燃燒的產(chǎn)物中占比超過三分之二。

4火電機組鍋爐運行對大氣污染物排放控制措施

4.1控制氮氧化物排放的措施

氮氧化物多數(shù)都是由于鍋爐在運行時的高溫產(chǎn)生的。因此，為了有效控制氮氧化物的排放，合理控制鍋爐爐膛的溫度，避免空氣中的氮有條件發(fā)生氧化反應(yīng)并減少燃料型氮氧化物的產(chǎn)生。要從鍋爐爐膛的中心溫度入手，根據(jù)燃料的一系列特點與參數(shù)，采取有效的措施降低爐膛溫度，與此同時，還要注意對鍋爐出口溫度進行有效控制，進一步降低煙氣溫度，就可以減少多余的熱負荷。由于熱力型氮氧化物的生成與溫度有密切關(guān)系，因此，還可以通過合理的送風調(diào)節(jié)降低燃燒核心區(qū)溫度，若有必要可以摻入一部分爐煙以降低主燃燒區(qū)的燃燒率。

4.2控制一氧化碳含量的措施

為了減少燃煤出現(xiàn)不完全燃燒的情況，最有效的措施就是保證主燃燒器區(qū)域始終保持在富氧燃燒狀態(tài)。但是這樣會造成主燃燒器區(qū)域產(chǎn)生出更多的氮氧化物，與減少和控制氮氧化物的目的相沖突。因此要在主燃燒器區(qū)域精確控制和調(diào)整二次風。經(jīng)試驗驗證，根據(jù)不同的燃煤性質(zhì)，將主燃燒器區(qū)域的含氧量控制在百分之一到百分之三這一區(qū)間，同時二次風門的開度在35%到40%間進行調(diào)整，可以實現(xiàn)既把一氧化碳的含量控制在10毫克每立方米這一標準之下，又能將氮氧化物的含量控制在300毫克每立方米以下。通過控制送風量的大小，實現(xiàn)同時降低一氧化碳和氮氧化物含量的目的。

4.3二氧化硫的治理

二氧化硫（化學式SO2）是非常常見的對人體危害較大的硫氧化物，同時也是大氣主要污染物之一，空氣中的二氧化硫部分會與水產(chǎn)生化學反應(yīng)形成亞硫酸，若使亞硫酸進一步氧化，然后大量的存在于空氣中，就會產(chǎn)生對人們危害的硫酸雨。二氧化硫的產(chǎn)生主要與燃煤的含硫量決定，目前對于二氧化硫的排放控制主要依靠脫硫裝置，鍋爐運行對于二氧化硫的影響非常有限，主要注意以下問題：第一、降低脫硫裝置入口的溫度，從而降低發(fā)電過程中所產(chǎn)生的富余熱量，減少二氧化硫的進一步化學反應(yīng)，也可以減少亞硫酸的氧化。第二、隨機組負荷升高增加給煤量時，應(yīng)綜合考慮煤種含硫量對二氧化硫含量和總量的影響，避免二氧化硫排放總量突變過大造成脫硫系統(tǒng)脫硫效率達不到，影響排放指標。第三、通過適當?shù)娜紵{(diào)整，降低供電煤耗，節(jié)能才是真正的減排。

4.4改用高效清潔的燃煤及技術(shù)

當前火電機組鍋爐燃料多數(shù)使用的是煤炭，短時間內(nèi)很難找到替換的能源，因此我們可以從燃煤的選擇和燃燒的方式來進行改進，最大化的確保煤炭的燃燒率和低碳率，燃用低硫煤是降低二氧化硫排放最簡單的方案。目前，比較成熟的技術(shù)主要有煤粉爐低氮燃燒技術(shù)和循環(huán)流化床技術(shù)和。煤粉爐低氮燃燒技術(shù)主要是針對氮氧化物的生成機理，通過分級燃燒降低主燃燒區(qū)的溫度來實現(xiàn)減少氮氧化物生成的目的;循環(huán)流化床技術(shù)在綜合鼓泡床和高速氣化床鍋爐優(yōu)點的基礎(chǔ)之上，克服了高速床過度磨損、不易調(diào)控以及高溫分離結(jié)構(gòu)繁瑣等問題，并且采用矸石和貧煤等燃燒率較適合的燃料，爐膛溫度相對較低，更好的延長了鍋爐的使用年限，而且容易實現(xiàn)爐內(nèi)脫硫，很好的減少了氮氧化物、二氧化硫及碳排放量。

4.5靈活優(yōu)化鍋爐燃燒技術(shù)

通過對于每一個發(fā)電廠自身特點進行考慮，結(jié)合火力發(fā)電廠自身特征及優(yōu)勢，靈活的進行鍋爐燃燒技術(shù)的優(yōu)化措施。只有這樣才能真正了解到不同的火力發(fā)電廠內(nèi)鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)應(yīng)該從何展開，從而采取相應(yīng)的措施對其進行解決和優(yōu)化。對于優(yōu)化技術(shù)的靈活應(yīng)用，能夠保障火力發(fā)電廠鍋爐燃燒效率的提升，節(jié)能即是減排，同時提高鍋爐燃燒的穩(wěn)定性。同時還能在一定程度上為火力發(fā)電廠制定合適的環(huán)境方案，實施環(huán)保理念，并通過采取科學合理的鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)，為環(huán)境保護方面做出貢獻。

結(jié)語

綜上所述，火電廠為了提高經(jīng)濟效益和社會效益，必須要高度重視對污染物的控制。為了減少火電廠鍋爐運行期間的污染物排放量，就需要了解各污染物的生成機理，根據(jù)鍋爐及燃料的具體情況，采取相應(yīng)的鍋爐運行調(diào)整措施加以控制，保證污染物達標排放的前提下，降低鍋爐、脫硝、脫硫等系統(tǒng)的運行成本，實現(xiàn)真正的節(jié)能減排。

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