燃煤電廠煙氣多污染物協(xié)同治理技術(shù)

蘇曉東

摘 要 工業(yè)的崛起，促進了全球經(jīng)濟的發(fā)展，同時也破壞了周圍的自然環(huán)境，對我們賴以生存的地球造成了污染。改革開放之后，我國工業(yè)經(jīng)濟飛速發(fā)展，帶來可觀的經(jīng)濟利益的同時，也嚴重污染了我們生活的環(huán)境，尤其在污染物排放量這一方面，在全世界的排名中，已經(jīng)位居前三。在污染物的排放中，燃煤型電廠的污染物排放量占據(jù)相當重的分量。這些污染物不但污染空氣，最重要的是影響人們的身體健康。所以，我們應該提高電廠的污染物處理技術(shù)，切實減少其有害物質(zhì)的排放，保護我們的自然生態(tài)環(huán)境。

關(guān)鍵詞 燃煤電廠 污染物 協(xié)同治理技術(shù)

中圖分類號：X75 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）03-0055-03

近幾年，我國對環(huán)境污染的治理越來越重視，尤其是針對幾大污染巨頭，制定出了相應的排放標準。電廠煙氣含有多種有毒氣體，甚至還有煙塵顆粒，一旦大量排放到空氣中，燃煤電廠附近的居民都會深受其害，嚴重危害人民群眾的身體健康。所以，應當加強對燃煤電廠煙氣污染物排放的管控，積極推廣協(xié)同治理技術(shù)。

1 煙氣污染物協(xié)同處理技術(shù)總括

煙氣污染物協(xié)同治理技術(shù)主要包括以下幾個方面：

第一，控煤與污染物脫除的協(xié)同技術(shù)， 對比使用劣質(zhì)煤和優(yōu)質(zhì)煤產(chǎn)生的環(huán)保成本，弄清楚煤源質(zhì)量浮動的最高和最低值，達到控制成本的目的，從而優(yōu)化整個協(xié)同方案[1]。

第二，低氮燃燒與煙氣脫硝的協(xié)同主要靠低氮燃燒技術(shù)，控制氮氧化物在源頭產(chǎn)生，并且需要考慮煙氣脫硝技術(shù)的成本，通過兩種技術(shù)的成本對比，再對該項技術(shù)進行優(yōu)化。

第三，除塵器和濕法脫硫塔協(xié)同，除塵器和濕法脫硫兩個系統(tǒng)，一個能提高脫除顆粒的效率，一個能滿足不同的排放量要求的達標。

第四，優(yōu)化煙道末端的設(shè)計，是鍋爐煙氣系統(tǒng)一體化的重點環(huán)節(jié)，使整個鍋爐煙氣系統(tǒng)的處理效率得到提高[2]。

2 燃煤電廠煙氣排放產(chǎn)生的危害

雖然現(xiàn)在的燃煤電廠已經(jīng)開始提高對煙氣排放的環(huán)境治理，如使用發(fā)電專用特種鍋爐，在煤炭中添加可以二次利用的碳和硫，從而減少煙氣中有害物質(zhì)的排放。但是，因為依賴蒸汽發(fā)電，蒸發(fā)量比別的工業(yè)廠家大，燃煤電廠仍然是排放有害物質(zhì)、氣體和污染環(huán)境的巨頭。

煤炭是歷經(jīng)億萬年化學作用和物理作用慢慢形成的，其成分也十分復雜多元。燃燒產(chǎn)生的有害微粒和雜質(zhì)，進入到大氣后，不僅使大氣質(zhì)量下降，讓工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)遭受損失，還會引起人民群眾呼吸道方面的疾病，嚴重影響人們的身體健康，尤其是對電廠周邊居住的人群危害更大。燃煤電廠排放的煙氣有害物質(zhì)和氣體還會與大氣中的水蒸氣結(jié)合，形成酸雨，使地下水和土壤發(fā)生質(zhì)的改變。還有排放污染物中的微粒，會形成霧霾，霧霾天給人們帶來的危害更大，常見的霧霾引起的疾病有，支氣管炎、肺炎等一系列呼吸道方面的疾病[3]。

3 燃煤電廠煙氣和多種污染物協(xié)同治理技術(shù)的應用

3.1 燃煤電廠的煙塵處理技術(shù)

要想燃煤電廠的煙塵污染物排放達到安全的排放標準，不僅要用到濕式電除塵器和電袋除塵，還要用到濕法脫硫技術(shù)，三種技術(shù)一起使用，才能最大程度地治理好煙塵問題。首先，分析和判斷延煙氣的條件，達到相關(guān)數(shù)據(jù)標準后，才能進入治理環(huán)節(jié)當中。然后，安裝煙塵冷卻裝置，或者使用濕法脫硫從而提高該設(shè)備的除塵效率，達到污染物排放的標準值。這項協(xié)同技術(shù)不僅能降低企業(yè)的排污成本，還能降低污染超標所耗費的費用。此項費用和成本的降低，能變相增加企業(yè)的經(jīng)營利潤，使企業(yè)有一個健康良好的發(fā)展。

3.2 燃煤電廠的煙氣余熱處理技術(shù)

燃煤電廠釋放的煙氣可以進行回收再利用，主要方法是降低煙氣的溫度，溫度的降低可通過安裝煙氣冷卻器實現(xiàn)，具體應該安裝在空氣預熱器和脫硫塔中間的煙道內(nèi)，以此達到降低溫度的目的。有的電廠已經(jīng)有電除塵的設(shè)備，那就應該將冷卻器安裝在該設(shè)備前面。這項技術(shù)的應用，可以將煙氣的余熱供應到城市熱網(wǎng)水中[4]。

3.3 治理二氧化硫的技術(shù)

首先，降低燃煤中硫化物的含量。降低硫化物的含量需要通過檢測燃煤的質(zhì)量來實現(xiàn)，并且必須保證二氧化硫的排放量達到國家規(guī)定的標準。如果發(fā)電機用到的是石灰石石膏濕法工藝，還應該根據(jù)二氧化硫的濃度，判斷出需要使用單脫硫吸收塔還是雙脫硫吸收塔。其次，淘汰傳統(tǒng)的脫硫設(shè)備，使用新的不漏水的設(shè)備，改造排氣煙囪。另外，為了防止管道和設(shè)備出現(xiàn)粘連和堵塞，還應該在耐熱性和腐蝕性方面做好工作。

3.4 治理氮氧化物的技術(shù)措施

第一，在燃煤鍋爐中降低氮氧化物的生成，使其濃度低于國家規(guī)定的安全值，從源頭上防止發(fā)生問題。

第二，用煙氣脫硝技術(shù)將氮氧的濃度控制在每立方米的含量在750毫克以下。

第三，低氮燃燒技術(shù)與煙氣脫硝技術(shù)一起使用，最大限度地發(fā)揮它們的優(yōu)點，相得益彰。另外，盡量選擇購買低污染、燃燒充分的煤炭，降低污染物的含量，減少劣質(zhì)煤炭燃燒不充分的現(xiàn)象，并且控制氮氧的濃度。

第四，對鍋爐燃燒方法進行創(chuàng)新與變革，可以增加煙氣旁路，收集更多的煙氣，保證煤炭的完全燃燒。使煙氣的收集效率得到大幅度提升，收集氮氧時防止外泄，減少經(jīng)濟損失。安裝煙氣再熱器，調(diào)節(jié)煙氣溫度，避免因為過低的溫度，造成冷凝的情況出現(xiàn)。

第五，為了提高氮氧化物的治理率，需要加強機組性能，提高設(shè)備的運行率，以此維持脫硝系統(tǒng)的運行，避免因為溫差大出現(xiàn)壓強比，發(fā)生氣體傳送可逆現(xiàn)象[5]。

3.5 治理汞的技術(shù)措施

氧化汞、Hg0、顆粒汞是煙氣中汞的三種形態(tài)。布袋除塵和濕法洗滌的協(xié)同處理能完成氧化汞、顆粒汞的污染治理。但是，單獨的Hg在煙氣中占比非常高，因為它不能溶于水，大概能達到25%的比例，而且，即便經(jīng)歷了粉塵脫除，仍舊是氣體，照樣能隨著煙氣排放到大氣中。所以為了將它吸收掉，要利用煙煤飛灰的活性、表面積比較大和吸附力強的特點，將其吸附，使單質(zhì)汞不能氧化，盡量防止出現(xiàn)二次處理的情況，減少經(jīng)濟損失和工作量。另外，據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，在電區(qū)與袋區(qū)加入氧化鈣與氫氧化鈉，鈣基會和飛灰迅速實現(xiàn)融合，飛灰的微孔結(jié)構(gòu)會快速吸收汞元素， 明顯加強煙氣的脫汞效力，能提高大概20個百分點，效果顯著。所以，燃煤電廠應該使用吸附性好的產(chǎn)品，并且大力推廣，以此達到降低污染物排放的目標。

3.6 治理三氧化硫的技術(shù)和措施

濕法煙氣脫硫與電除塵器能共同完成對三氧化硫的污染治理工作。該項目的工作原理是：電除塵器口的煙氣溫度的下調(diào)，達到酸露點溫度以下，能使三氧化硫由氣態(tài)轉(zhuǎn)化成液態(tài)。含塵度低、較大的粉塵表面積，是電除塵器入口的兩個特點，也為液態(tài)三氧化硫提供了比較好的反應條件，使腐蝕性物質(zhì)的吸收率得到了有效提高。據(jù)實際測量得知，常規(guī)的電除塵設(shè)備溫度高且脫除效果低于新技術(shù)的電除塵設(shè)備。燃煤電廠還可以降低三氧化硫的產(chǎn)生率，具體的方法是提高運行電壓，減小三氧化硫物質(zhì)的電阻，提升其吸附率，實現(xiàn)污染物協(xié)同消除。現(xiàn)在好多生產(chǎn)電除塵設(shè)備的廠家都添加了高規(guī)模的項目機組，為的就是使煤炭燃燒充分，阻止三氧化硫產(chǎn)生，即便有很少的三氧化硫形成，也不影響電除塵設(shè)備對它的吸收[6]。

3.7 協(xié)調(diào)優(yōu)化污染治理設(shè)備

對于燃煤電廠來說，雖然要在治理污染中的設(shè)備建設(shè)和運行投入巨資，但是并不能產(chǎn)生經(jīng)濟利益，所以提高治理污染的效率，利用最少的成本取得最佳的污染治理效果，就是目前每個燃煤電廠都需要重點關(guān)注和研究的課題。在燃煤污染物的協(xié)同治理中，也需要用最少的成本達到規(guī)定的污染排放指標。我們的方案中主要有三級氮氧控制、兩級二氧化硫控制、兩級煙塵控制。舉個例子，以氮氧控制為例，在低氮燃燒、煙氣脫硝、選擇性催化還原脫硝和臭氧氧化氮氧結(jié)合堿液吸收這些技術(shù)中，每一步氮氧控制都需要投入一定的成本。低氮燃燒技術(shù)與強化爐內(nèi)燃燒存在自相矛盾，所以低氮燃燒技術(shù)的運用使燃燒器結(jié)焦趨勢增加、降低了鍋爐燃燒率，爐內(nèi)氮氧產(chǎn)量越低，飛灰可燃物含量就越高，同樣的鍋爐出力，低氮燃燒技術(shù)的燃煤成本更高。與之相同的是，煙氣脫硝、選擇性催化還原脫硝設(shè)備消耗氨氣，臭氧氧化氮氧工藝中制備臭氧消耗電量，都需要比較高的成本[7]。所以，要優(yōu)化機組脫硝的總成本在脫硝裝置之間的分配比例，用最少的成本使氮氧的排放達標。在二氧化硫、煙塵等控制中，也要優(yōu)化設(shè)備之間的協(xié)同關(guān)系，以此實現(xiàn)用最少、成本達到最佳的效果。

4 燃煤電廠煙氣污染物協(xié)同治理設(shè)備相互影響

4.1 脫硝裝置影響汞排放系統(tǒng)

脫硝裝置能夠轉(zhuǎn)化、遷移汞元素，降低氮氧的含量，也能夠提高汞元素在設(shè)備中的占比，使除塵、脫硫裝置良好運行，達到良好的脫除效果。但是目前相關(guān)技術(shù)不夠成熟，也不是很完善，遇到特殊情況時，不容易找到實實在在的解決辦法。所以，相關(guān)人員要做好脫硝系統(tǒng)中的汞氧化和收集工作，降低因為煤炭的種類、運行數(shù)據(jù)和催化劑對它產(chǎn)生的影響，保證汞排放系統(tǒng)的正常運行。

4.2 濕法煙氣脫硫系統(tǒng)影響其他裝置

由于大多數(shù)燃煤電廠都沒在脫硫系統(tǒng)安裝煙氣換熱器，導致在吸收二氧化硫后，煙氣吸收塔出口的溫度很低，產(chǎn)生水蒸氣飽和的現(xiàn)象，因此經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，加快了冷凝酸的形成。冷凝酸的高酸堿度和硫酸的高濃度會腐蝕脫硫系統(tǒng)煙囪和煙道尾部[8]。另外，如果不控制好煙氣中的硫酸霧和漿液滴，還會出現(xiàn)石膏雨和藍煙。

4.3 燃煤電廠脫硝系統(tǒng)影響除塵裝置系統(tǒng)

脫硝系統(tǒng)能使除塵器的工作性能得到提高，提升除塵率，降低煙氣溫度，減少氮氧化物含量，最終減少電袋除塵器的腐蝕損壞。但是，有利也有弊，脫硝系統(tǒng)的催化功能會讓二氧化硫產(chǎn)生出三氧化硫，三氧化硫又能和水反應生成硫酸霧，會黏堵、粘連煙囪和管道。

4.4 粉塵排放設(shè)備影響濕法脫硫裝置

粉塵排放設(shè)備影響濕法脫硫裝置主要表現(xiàn)是，粉塵對脫硫石膏和漿液的化學作用有影響。如果粉塵排放設(shè)備出口的粉塵濃度很高，就會使氣體和液體接觸的面積增大，提高了二氧化硫的吸收阻力，使其吸收率下降。而且，粉塵還會阻止二氧化硫和脫硫劑接觸，降低碳酸鈣的溶解率，使粉塵溶解在脫硫漿液中的鐵、碳酸、鋁離子加速結(jié)合，從而在碳酸鈣顆粒的表面形成難溶于水的沉淀物，并附著在碳酸鈣顆粒表面，使脫硫裝置中吸收劑的活性受到影響。與此同時，溶解粉塵的液體中一些金屬離子會使碳酸鈣的氧化速度加快，增加了亞硫酸離子生成的阻力，使脫硝裝置的去污能力降低。粉塵主要影響脫硫石膏的質(zhì)地，如果粉塵含量高，就會使脫硫石膏的脫硫反應率降低，同時大量的酸性物質(zhì)還會溶解石膏的品質(zhì)，大范圍的影響石膏的色度、純度、金屬含量。如果脫硫漿液里的粉塵量超標，結(jié)晶通道就會被細小的顆粒堵塞，造成石膏脫水困難的情況，石膏的含水率也會超標，還會影響硫酸鈣的含量，使之出現(xiàn)衰弱趨勢，還會使石膏的白度降低，嚴重的話，還會出現(xiàn)稀泥或黑色的狀態(tài)。另外，如果粉塵的含量在吸收漿液和脫硫設(shè)備中都是超標的，就會嚴重磨損到攪拌器、除霧器、增壓風機等設(shè)備，使設(shè)備的使用壽命降低[9]。

5 結(jié)語

綜上所述，在發(fā)展工業(yè)和提高經(jīng)濟效益的同時，也要重視并做好環(huán)境保護工作，尤其是對環(huán)境污染嚴重的燃煤電廠，其產(chǎn)生的煙氣和多種類污染物對環(huán)境的危害極大。本文從排放煙氣的危害、治理設(shè)備之間的相互影響、煙氣多污染物的多項治理技術(shù)的協(xié)同運用等方面深入研究了協(xié)同治理煙氣和污染物技術(shù)的應用，有助于提高其技術(shù)水平，降低污染物的排放，以發(fā)揮其對環(huán)境的保護作用。

參考文獻：

[1] 王新東，侯長江，田京雷.鋼鐵行業(yè)煙氣多污染物協(xié)同控制技術(shù)應用實踐[J].過程工程學報，2020，20（09）： 997-1007.

[2] 董銳鋒，郭陽，馬雙忱，等.燃煤電廠大氣污染防治運行保障技術(shù)及應用[Z].國網(wǎng)河南省電力公司電力科學研究院，2020.

[3] 潘衛(wèi)國，袁景淇，丁承剛，等.燃煤發(fā)電機組煙氣污染物全流程控制關(guān)鍵技術(shù)及工程應用[Z].上海：上海電力大學，2020.

[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.

[5] 袁秀新.燃煤電廠煙氣多污染物協(xié)同治理技術(shù)[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2017（01）：36-37.

[6] 楊丁，葉凱，郭俊.燃煤電廠煙氣多污染物協(xié)同治理技術(shù)[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2016（07）：55-60.

[7] 陶暉.以袋式除塵為核心的大氣污染協(xié)同控制技術(shù)[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2016（02）：19-24.

[8] 鄒斯詣，張志強，王曉玲，等.MGGH技術(shù)在某燃煤電廠濕煙羽治理工程中的應用[J].電站系統(tǒng)工程，2021， 37（06）：8-11.

[9] 程國輝.燃煤電廠濕法脫硫廢水零排放處理技術(shù)[J].化學工程與裝備，2021（04）：247-248.