燃煤電廠煙氣深度治理的措施

摘要：電能在我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮了巨大的作用，也是能夠確保社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展的主要能源?，F(xiàn)階段我國(guó)主要采用火力發(fā)電，利用燃燒煤炭產(chǎn)生的熱能進(jìn)而促進(jìn)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電。然而，在燃燒煤炭的過(guò)程中會(huì)排放大量的煙氣，造成嚴(yán)重的空氣污染，影響生態(tài)平衡，甚至對(duì)人體的健康也產(chǎn)生威脅。因此，本文主要闡述了燃煤電廠煙氣的特點(diǎn)和危害，并探究了具體煙氣深度治理的措施。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠;煙氣治理;技術(shù)措施

中圖分類(lèi)號(hào)：X773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）06-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.06.036

Measures for deep control of flue gas in coal-fired power plants

Jia Xu

（Aerospace Environmental Engineering Co.，Ltd.，Tianjin 300458，China）

Abstract：Electricity has played a huge role in Chinas economic and social development，and it is also the main energy source that can ensure the stable development of society.At present，China mainly adopts thermal power to generate electricity，and uses the thermal energy generated by burning coal to further promote the rotation of steam turbines to generate electricity.However，a large amount of smoke is emitted during the combustion of coal，causing severe air pollution，affecting ecological balance， and even threatening human health.Therefore，this article mainly describes the characteristics and hazards of flue gas from coal-fired power plants， and explores specific measures for deep control of flue gas.

Key words：Coal-fired power plant;Flue gas treatment;Technical measures

煤炭作為我國(guó)主要的能源結(jié)構(gòu)的組成部分，是電力行業(yè)消耗的主要資源。煤的燃燒過(guò)程釋放出大量的煙氣，其中含有的硫、氮、重金屬等污染物質(zhì)會(huì)嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境，是霧霾、酸雨、光化學(xué)煙霧等重點(diǎn)環(huán)境污染的源頭，對(duì)人類(lèi)健康和生存環(huán)境造成極大威脅。燃煤電廠需要密切關(guān)注生產(chǎn)過(guò)程中各類(lèi)環(huán)境污染物的治理，采用有效的控制措施，減少大氣污染物排放。

1 燃煤電廠煙氣的特點(diǎn)和危害

在煤炭燃燒發(fā)電的過(guò)程中排出的煙氣中含有大量的污染物，包括SO2、NOx、煙塵、CO、重金屬、SO3、氯化物、氟化物等等，煙氣中的污染物所占有的比例和各種元素在煤炭中的比例直接相關(guān)，盡管目前燃煤鍋爐煙氣普遍采取治理措施，排放的污染物濃度較低，但是由于煙氣量較大，排放到空氣中的污染物總量較其他行業(yè)仍極為大量。

通常燃煤電廠中鍋爐排放的煙氣中含有一定的溫度和濕度，而且煙氣通過(guò)高煙囪排放出去，加上排煙量較大，煙氣溫度相比周?chē)h(huán)境溫度要高出很多，再受一定風(fēng)速的影響，煙氣的擴(kuò)散范圍就會(huì)更加廣泛，在風(fēng)中傳播的過(guò)程中就會(huì)形成具有連續(xù)性的煙流，存留在煙氣中的污染物的沉降和轉(zhuǎn)化過(guò)程較為緩慢，促使這些污染物能夠傳播到幾百公里甚至幾千公里之外。煙氣中含有的SO2等酸性物質(zhì)會(huì)形成酸雨，腐蝕金屬材料及建筑物;煙氣中NOx作為重要的前體物，在陽(yáng)光中紫外線的影響下會(huì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，形成臭氧，當(dāng)濃度達(dá)到一定范圍時(shí)，會(huì)刺激人體呼吸道和心血管系統(tǒng);煙氣中的粉塵含有重金屬等物質(zhì)，通過(guò)自然沉降進(jìn)入自然界中影響動(dòng)植物的正常生長(zhǎng)、污染水源。

燃煤電廠煙氣具有污染物種類(lèi)多、總量大、傳播距離廣等特點(diǎn)，對(duì)自然環(huán)境造成嚴(yán)重的危害，還會(huì)影響人類(lèi)健康。因此，在現(xiàn)有的燃煤電廠大氣污染控制措施的基礎(chǔ)上，對(duì)煙氣污染物進(jìn)行深度治理很有必要。

2 燃煤電廠煙氣深度治理的措施

2.1 脫硫技術(shù)措施

脫硫技術(shù)措施的使用主要分為三種情況，分別為煤炭燃燒前、中、后脫硫。針對(duì)燃燒前脫硫情況，主要是將煤炭中含有的硫成分采用物理方式進(jìn)行去除，結(jié)合煤炭中硫成分含有磁性的特點(diǎn)，減少煤炭中的硫含量。針對(duì)燃燒中脫硫的情況，主要是在鍋爐內(nèi)的煤炭高溫狀態(tài)下進(jìn)行燃燒時(shí)，添加碳酸鹽類(lèi)物質(zhì)，與燃燒過(guò)程產(chǎn)生的硫化物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，在高溫條件下形成固體硫酸鹽，和鍋爐中的灰渣一同排出。針對(duì)燃燒后脫硫的情況，又稱(chēng)為末端治理技術(shù)，包括三種脫硫技術(shù)路線，分別為濕法、半干法和干法。濕法脫硫是利用氫氧化鈉、氫氧化鈣、石灰石等堿性吸收劑，與煙氣中的SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成硫酸鹽類(lèi)物質(zhì)，這種方式在燃煤電廠中應(yīng)用較為廣泛，技術(shù)成熟，脫硫效率高，但是會(huì)產(chǎn)生廢水。半干法脫硫是在高溫?zé)煔庵袊娙朐鰸竦南业葔A性吸收劑，在煙氣熱量的作用下吸收劑顆粒含有的水分蒸發(fā)，同時(shí)發(fā)生離子化反應(yīng)脫除煙氣中的SO2，半干法脫硫設(shè)備簡(jiǎn)單占地小，但脫硫效率較低，不適用于SO2濃度很高的煙氣。干法脫硫是在煙氣中直接噴入消石灰、小蘇打等堿性吸收劑，通過(guò)氣固相直接反應(yīng)脫除SO2，干法脫硫的效率比前兩種工藝都要低，一般用于對(duì)SO2濃度極高的煙氣進(jìn)行預(yù)脫除，降低后續(xù)脫硫工藝的負(fù)荷，在燃煤電廠應(yīng)用較少，但值得注意的是，干法脫硫工藝對(duì)于SO3的脫除具有較好的作用，可以有效降低煙氣中酸性氣溶膠含量。

2.2 漿液冷卻技術(shù)措施

針對(duì)目前燃煤電廠主流的濕法脫硫工藝，采用漿液冷卻技術(shù)措施，在吸收塔最頂端噴淋層對(duì)應(yīng)的漿液循環(huán)泵出口處增加漿液冷卻器，當(dāng)煙氣進(jìn)入吸收塔后與噴淋漿液接觸，經(jīng)過(guò)常溫蒸發(fā)、低溫冷凝、相變凝聚等過(guò)程，深度脫除煙氣中的污染物。低溫冷凝環(huán)節(jié)主要發(fā)生在漿液冷凝器的噴淋層，是在常溫蒸發(fā)區(qū)域中存在飽和狀態(tài)的煙氣噴入低溫漿液，煙氣中存在的一些水蒸氣就會(huì)冷凝為液態(tài)，從而也將煙氣的濕度降低。相變凝聚環(huán)節(jié)主要是引導(dǎo)經(jīng)過(guò)低溫冷凝后的煙氣通過(guò)相變和碰撞產(chǎn)生凝聚情況，再加上除霧器的利用，使得灰塵和霧滴逐漸凝聚增大，其慣性和離心力也會(huì)越大，更加易于脫除。經(jīng)過(guò)吸收塔排放的煙氣依舊處于飽和狀態(tài)，但是溫度和濕度比之前會(huì)降低，這種狀態(tài)下的煙氣被排放出去，由于溫差減少，凝結(jié)效果會(huì)削弱，煙羽現(xiàn)象就不會(huì)那么明顯。根據(jù)計(jì)算，假如煙氣的溫度下降在5℃，冬季和夏季煙囪出口煙氣凝結(jié)水量相近，煙羽現(xiàn)象削弱會(huì)更加明顯。

2.3 脫硝技術(shù)措施

脫硝技術(shù)措施的使用主要是為了減少煙氣中存在的氮氧化物，并減少氮氧化物對(duì)自然環(huán)境造成的危害。該技術(shù)的使用主要應(yīng)用在鍋爐燃燒中和燃燒后過(guò)程，采用非催化還原、催化還原、活性炭吸附等方式。非催化還原是在合適的鍋爐溫度區(qū)間噴入還原劑，利用還原劑與氮氧化物中氮元素化合價(jià)不同，將具有毒害性的氮氧化物還原生成氮?dú)?。催化還原則是在催化劑的幫助下，在較低的溫度下實(shí)現(xiàn)氮氧化物還原?；钚蕴课绞抢没钚蕴康奈⒖捉Y(jié)構(gòu)和較大的比表面積吸附煙氣中的氮氧化物，再通過(guò)解析制酸，實(shí)現(xiàn)了資源化利用。

目前燃煤電廠主流的脫硝工藝還是以非催化還原和催化還原為主，因此脫硝效果和還原劑的濃度、反應(yīng)溫度條件等有很大關(guān)系，還原劑用量越大，煙氣中的氮氧化物脫除效率就越高，但是會(huì)造成還原劑利用率低，產(chǎn)生氨逃逸現(xiàn)象。此外，由于脫硝還原反應(yīng)對(duì)于溫度區(qū)間要求較為嚴(yán)格，為保證一定脫硝效率，勢(shì)必要影響鍋爐的運(yùn)行工況。

2.4 脫硫+脫硝協(xié)同技術(shù)措施

脫硫+脫硝協(xié)同技術(shù)措施主要是采用固體吸附、液體吸收以及等離子法等方式，在燃煤電廠應(yīng)用極少，多為實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的試驗(yàn)，為今后脫硫脫硝技術(shù)的發(fā)展提供新的思路。固體吸附脫硫脫硝主要有兩種形式，一是金屬氧化物催化，在450℃左右的環(huán)境下，在催化劑上增加氧化銅負(fù)載，對(duì)氧氣中的二氧化硫進(jìn)行吸附、氧化、催化，促使其轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩猁}，并對(duì)煙氣中的氮氧化合物進(jìn)行高效率的催化還原，讓其轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)?二是碳基催化，能夠?qū)煔庵械亩趸蚝偷趸衔镞M(jìn)行高效率的去除，通過(guò)水洗再生、熱再生等方式能實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，這種方式還能對(duì)煙氣中的硫資源進(jìn)行回收再利用。液體吸收脫硫脫硝主要有兩種方式，一是氯酸氧化，通過(guò)對(duì)二氧化硫和氮氧化合物進(jìn)行氯酸氧化，將這些物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的酸性物質(zhì)，進(jìn)而利用硫酸鈉和氫氧化鈉將酸性氣體進(jìn)行有效吸收;二是絡(luò)合物吸收，在中性溶液或者堿性溶液中加入二價(jià)鐵離子，促使其形成絡(luò)合物，進(jìn)而對(duì)氮氧化合物進(jìn)行吸收，促使其形成亞硝酰鐵絡(luò)合物，而且還能將其他絡(luò)合物進(jìn)行溶解，這種方式的吸收液很難再生，需要的成本較高。等離子法是利用高壓電源電暈放電代替加速器電子束，能夠?qū)煔庵辛蚧锖偷趸镉行コ@種方式使用起來(lái)較為簡(jiǎn)單，脫硫、脫硝后的產(chǎn)物還能二次使用作為肥料。

3 總結(jié)

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展過(guò)程中，環(huán)境問(wèn)題日益凸顯，國(guó)家也提升了對(duì)燃煤電廠煙氣深度治理的關(guān)注，相關(guān)部門(mén)也投入資金和精力研究煙氣有毒物質(zhì)的治理。目前燃煤電廠煙氣深度治理過(guò)程中通常采用脫硫、漿液冷卻、脫硝、脫硫+脫硝等技術(shù)措施，能夠顯著去除煙氣中的有害物質(zhì)，在很大程度上減少大氣污染，起到保護(hù)環(huán)境的效果。但是，煙氣治理工作不能只采用這些方式，需要加大研究力度，尋找更加有效的方式。

參考文獻(xiàn)

[1]孫衛(wèi)國(guó).袋式除塵技術(shù)在燃煤電廠煙氣處理中的應(yīng)用[J].設(shè)備管理與維修，2019（20）：107-108.

[2]陳招妹，劉含笑，崔盈，劉志波，等.燃煤電廠煙氣中Hg的生成、治理、測(cè)試及排放特征研究[J].發(fā)電技術(shù)，2019，40（04）：355-361.

[3]廖國(guó)權(quán)，李皎，張文龍，等.燃煤電廠煙氣深度治理探討[J].電力科技與環(huán)保，2019，35（03）：28-30.

[4]金璞.燃煤電廠煙氣多污染物協(xié)同治理技術(shù)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（09）：85.

收稿日期：2020-04-19

作者簡(jiǎn)介：賈旭（1991-），男，漢族，碩士，助理工程師，研究方向?yàn)闊煔馕廴局卫怼?/p>