燃煤火力發(fā)電廠大氣污染治理技術(shù)探究

李沿英

（山西雙良再生能源產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司，山西 太原 030032）

電能資源是一種清潔型的能源，在城市建設(shè)、國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用，屬于二次能源，來(lái)源于火力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電。在火力發(fā)電中會(huì)產(chǎn)生大量的污染物，其他的發(fā)電方式相對(duì)具有一定的清潔性的優(yōu)勢(shì)，在火力發(fā)電中，燃煤火力發(fā)電廠要著重對(duì)大氣污染問(wèn)題進(jìn)行防范和治理，明確大氣污染物的類(lèi)型，結(jié)合當(dāng)前的現(xiàn)狀提高技術(shù)應(yīng)用水平，防治污染問(wèn)題的進(jìn)一步加重。

1 燃煤火力發(fā)電廠大氣污染問(wèn)題

在燃煤火力發(fā)電廠的生產(chǎn)和運(yùn)行活動(dòng)中，會(huì)產(chǎn)生水污染物、固體廢物和對(duì)大氣環(huán)境造成破壞的污染物，其中大氣污染物指的是煙塵、二氧化碳、二氧化硫和氮氧化合物等物質(zhì)。我國(guó)針對(duì)大氣污染物的排放出臺(tái)了減排指標(biāo)的有關(guān)政策，其中二氧化硫作為指令性減排指標(biāo)，最主要的來(lái)源就是燃煤火力發(fā)電廠，我國(guó)二氧化硫排放量一半以上都是出自燃煤火力發(fā)電廠的生產(chǎn)活動(dòng)，增加了酸雨和大氣污染的風(fēng)險(xiǎn)。國(guó)家要求工業(yè)生產(chǎn)中要逐年降低二氧化碳的排放量，在2017 年采取了一系列的政策措施對(duì)煤電，降低煤電產(chǎn)能，以改善環(huán)境壓力，產(chǎn)能總值降低5 000 萬(wàn)W。在大氣污染問(wèn)題的防治中，結(jié)合燃煤火力發(fā)電廠運(yùn)行過(guò)程中形成的廢棄物風(fēng)險(xiǎn)及危害要進(jìn)行防治，保護(hù)大氣環(huán)境，保證空氣質(zhì)量和生態(tài)安全，固體廢棄物、粉煤灰等對(duì)人體的健康和大氣環(huán)境均會(huì)造成傷害。

特別是粉煤灰和氧化氮、二氧化硫等有害氣體相結(jié)合，對(duì)大氣環(huán)境造成了直接的破壞，粉煤灰中10 μm以下的飄塵，對(duì)人體的健康造成了嚴(yán)重威脅，增加了人們的患病風(fēng)險(xiǎn)[1]。在大氣污染物的治理和防治中，針對(duì)大氣污染物的治理，燃煤火力發(fā)電廠近些年來(lái)響應(yīng)國(guó)家的號(hào)召，在一定程度上抑制了粉塵排放，采取了一系列的技術(shù)措施，配備了完善的處理設(shè)備，以達(dá)到除塵目的，除塵效率較高?？刂品蹓m排放，對(duì)二氧化硫的排放進(jìn)行防控，配備煙氣脫硫設(shè)備，但是二氧化硫的排放控制效果不理想，濃度值遠(yuǎn)超國(guó)家的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)[2]。燃煤火力發(fā)電廠未來(lái)還需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”戰(zhàn)略決策的響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的，治理大氣污染問(wèn)題。作為大氣污染物重點(diǎn)排放單位，燃煤火力發(fā)電廠必須要堅(jiān)決執(zhí)行大氣污染治理的有效措施，貫徹節(jié)能減排的計(jì)劃，對(duì)污染物排放加強(qiáng)防治，降低燃煤火力發(fā)電廠運(yùn)行過(guò)程中造成的大氣污染問(wèn)題風(fēng)險(xiǎn)，燃煤火力發(fā)電廠廢棄物處理流程，如圖1所示[3]。

圖1 燃煤火力發(fā)電廠廢棄物處理流程

2 燃煤火力發(fā)電廠大氣污染治理技術(shù)要點(diǎn)

2.1 除塵技術(shù)

目前在我國(guó)的燃煤火力發(fā)電廠中利用除塵技術(shù)，主要是以濕式靜電除塵器、袋式除塵器、移動(dòng)電極式靜電除塵器為主，具體的應(yīng)用過(guò)程中，使用濕式靜電除塵器設(shè)備，需要在燃煤脫硫設(shè)備和煙囪之間的位置進(jìn)行合理安裝，對(duì)濕法煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)用下形成的濕煙氣加強(qiáng)處理。借助擴(kuò)散核電的功能，對(duì)濕煙器中存在的細(xì)小顆粒物進(jìn)行收集，部分污染物會(huì)在大氣中轉(zhuǎn)化成PM2.5污染物，例如氮氧化合物、二氧化硫等此類(lèi)物質(zhì)，也可以借助濕式靜電除塵器的功能，將其集中起來(lái)進(jìn)行處理，例如有毒重金屬Hg、氯化氫、氟化氫、三氧化硫等。使用移動(dòng)電極式靜電除塵器，其運(yùn)行原理是利用電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)作用，對(duì)上下兩根軸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，末級(jí)電場(chǎng)中的陽(yáng)極板和上下平行兩根軸之間形成了機(jī)械移動(dòng)的結(jié)構(gòu)功能，從而會(huì)使末節(jié)電場(chǎng)中的陽(yáng)極板進(jìn)入到線性運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下。

鋼制滾刷安裝在陽(yáng)極板底部?jī)蓚?cè)位置，對(duì)陽(yáng)極板粉塵進(jìn)行連續(xù)清除，保持陽(yáng)極板的清潔程度，對(duì)末級(jí)電場(chǎng)中出現(xiàn)的揚(yáng)塵問(wèn)題進(jìn)行了防治，該設(shè)備的除塵效率較高，具有良好的性價(jià)比，運(yùn)用到除塵中，是具有明顯優(yōu)勢(shì)的一項(xiàng)技術(shù)手段。袋式除塵器指的就是過(guò)濾式除塵器，利用布袋對(duì)煙塵中的固體顆粒物進(jìn)行采集，集中處理固體顆粒物，該設(shè)備的工作原理是利用過(guò)濾布纖維的功能，對(duì)顆粒物進(jìn)行處理。因?yàn)轭w粒物在經(jīng)過(guò)過(guò)濾布纖維的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生碰撞，在慣性的作用力下，顆粒物被過(guò)濾布纖維所攔截，過(guò)濾布的材料密度、透氣性、耐腐蝕性，對(duì)除塵器的性能具有決定性的作用，要選擇具有良好耐熱性、耐腐蝕性的袋式除塵器，用于燃煤火力發(fā)電廠的除塵管理[4]。

2.2 氮氧化物防治技術(shù)

在燃煤火力發(fā)電廠的運(yùn)行過(guò)程中，防治氮氧化物造成的大氣污染問(wèn)題，可以采取還原法，也被稱為干法處理技術(shù)，利用選擇性非催化還原的方式，不使用催化劑，將還原劑噴入鍋爐爐膛，上部煙溫850 ℃～1 100 ℃的區(qū)域，使氮氧化物還原成氮?dú)夂退＠眠x擇性非催化還原法工藝技術(shù)，脫硝效率達(dá)到30%～70%，在循環(huán)硫化床鍋的脫硝處理中，效率可達(dá)50%～70%，不會(huì)形成液體污染物，固體污染物、二次污染的風(fēng)險(xiǎn)較小，投資成本和運(yùn)行成本低。使用低溫省煤器，可以進(jìn)行冷凝水和熱煙氣之間的熱交換，利用氣機(jī)冷凝水與熱煙氣之間產(chǎn)生的交換作用，將額外的熱量供給到氣機(jī)冷凝水中，對(duì)氣機(jī)冷凝水回路系統(tǒng)低壓加熱器的抽氣量進(jìn)行了有效的防控，降低了整體的抽氣量值。

隨著排煙溫度的降低，電除塵器中進(jìn)入的煙氣量減少，粉塵降低，低于電阻提高了除塵效率，從而達(dá)到了對(duì)余熱的循環(huán)利用，降低了粉塵風(fēng)險(xiǎn)。利用低氮燃燒技術(shù)對(duì)燃燒過(guò)程中的氮氧化合物生成總量進(jìn)行控制，可以通過(guò)對(duì)鍋爐燃燒時(shí)溫度峰值進(jìn)行調(diào)整的方法，調(diào)控燃燒區(qū)域的粉煤量，使燃燒過(guò)程中形成的氧氣含量有所降低。將一部分二次風(fēng)管堵塞，從鍋爐上部位置注入氧氣和部分煤粉，提高鍋爐的燃燒效率，從而對(duì)鍋爐燃燒中心氧氣含量進(jìn)行控制，降低燃煤停留于鍋爐高溫區(qū)域的時(shí)間，避免出現(xiàn)高濃度氧氣和高溫情況同時(shí)存在的問(wèn)題。設(shè)立專門(mén)的二次燃燒區(qū)域，在鍋爐中利用阻燃區(qū)域燃燒生成的物質(zhì)，對(duì)氮氧化合物進(jìn)行處理，還原成氮?dú)猓谧枞紖^(qū)域當(dāng)中，經(jīng)過(guò)燃燒生成的氫氣和一氧化碳還原成氮?dú)鈁5]。

2.3 燃煤脫硫技術(shù)

目前在燃煤脫硫技術(shù)的實(shí)踐研究中，適用于燃煤火力發(fā)電廠的技術(shù)主要指的是燃燒前燃燒室和燃燒后的脫硫技術(shù)，利用物理方式、化學(xué)方式和生物處理方法凈化原料煤。在具體的實(shí)踐中使用循環(huán)硫化床爐內(nèi)脫硫技術(shù)，指的是在硫化床鍋爐內(nèi)加入碳酸鈣，受熱時(shí)碳酸鈣會(huì)出現(xiàn)分解和二氧化硫之間形成了一定的化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)脫硫目標(biāo)，重新將脫硫產(chǎn)物飛灰和氧化鈣返回到燃燒室內(nèi)進(jìn)行利用。反應(yīng)過(guò)程中，鈣和硫的比例達(dá)到2∶3 時(shí)，脫硫效率較高，超過(guò)90%，在循環(huán)回合吸收劑中含有氫氧化鈣顆粒，該顆粒與煙氣中存在的二氧化硫之間形成了混合反應(yīng)，對(duì)此類(lèi)的酸性物質(zhì)進(jìn)行了處理后，生成有害物質(zhì)隨煙氣被布袋除塵器所吸收，實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫硫的目標(biāo)。

該技術(shù)應(yīng)用的效率高，具有較強(qiáng)的無(wú)污染性和清潔性的優(yōu)勢(shì)，不僅能夠節(jié)約電能資源的消耗，降低運(yùn)行成本，而且有效的防范了二次污染的問(wèn)題。使用濕法煙氣脫硫技術(shù)指的就是實(shí)施揮發(fā)法燃煤脫硫的方式，在燃煤燃燒之后，借助石灰石漿液和二氧化硫之間所形成的化學(xué)反應(yīng)，生成碳酸鈣，將氧氣注入到漿液中，產(chǎn)生再次反應(yīng)，最后得到石膏。鈣分子和硫分子之間的物質(zhì)的量的比例達(dá)到1∶1 式，脫硫效率高達(dá)95%，而且還能夠生產(chǎn)石膏純度水平較高，目前在世界范圍內(nèi)，濕法煙氣脫硫技術(shù)的應(yīng)用具有較強(qiáng)的先進(jìn)性，是一種成熟的技術(shù)方式，被廣泛的運(yùn)用到了大氣污染的防治中。燃煤火力發(fā)電廠利用該方式進(jìn)行燃煤脫硫的技術(shù)處理，可以有效的改進(jìn)在生產(chǎn)活動(dòng)中所形成的污染現(xiàn)象、污染風(fēng)險(xiǎn)，防治大氣污染問(wèn)題的進(jìn)一步蔓延，有效的控制了燃煤火力發(fā)電廠在運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的環(huán)境污染、生態(tài)破壞風(fēng)險(xiǎn)，空氣污染現(xiàn)狀，如圖2 所示[6]。

圖2 空氣污染現(xiàn)狀

3 結(jié)論

當(dāng)前我國(guó)的發(fā)展中以保護(hù)環(huán)境作為基本的國(guó)策，向著可持續(xù)發(fā)展的方向進(jìn)行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，各行各業(yè)都要以節(jié)能減排降耗為目的。燃煤火力發(fā)電廠作為高污染的行業(yè)，需要在污染物的排放中，響應(yīng)國(guó)家的政策號(hào)召，加強(qiáng)對(duì)大氣污染問(wèn)題的防治，利用多種有效的技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)和運(yùn)行過(guò)程中形成的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效的治理。