谈燃煤火力发电厂大气污染治理技术

【摘要】我国燃煤火力发电厂占发电总装机容量约 60%，煤作为燃料产生的燃烧产物对环境空气有巨大的影响，但是我国的能源结构决定了在今后相当长的时间内燃煤机组装机容量还将不断增长，火电厂排放的二氧化硫、氮氧化物和烟尘仍将增加。燃煤火力发电排放的大气污染物治理技术及工艺历来备受研究者关注。近几年，国内外涌现出了一些新型的治理技术及工艺，二氧化硫、氧化物、烟尘脱除效率不断得到提高，在治理设备及处理工艺不断改进的同时，能耗、物料损耗也不断下降。

【关键词】除尘器；脱硫；脱硝；低氮燃烧

1 燃煤发电的污染物排放与危害

1.1 污染物种类

燃煤火力发电厂对大气构成直接危害的主要污染物有粉尘、硫氧化物、氮氧化物（NOx）及二氧化碳（CO2）。

1.2 污染物处理的现状

燃煤电厂排放的粉尘大部分已得到控制，特别是现代化大型火力电厂的静电除尘装备比较完善，使电厂的除尘效率高达 98%～99%，控制粉尘排放已取得成效[4]。目前，有些火电厂开始投运烟气脱硫装置，但没有采取减排 NOx 的技术设施，烟气中 NOx 和 SO2的浓度和总量普遍超出国家规定标准。

1.3 污染物危害

广州市大气环境容量研究资料显示：SO2、烟尘工业源在排放高度上主要集中在 30～50m，其次是 20～30m，呈现以低空排放为主。如广州发电厂的烟囱与居民楼高相近，当工业区与居住区混杂时，二氧化硫、烟尘等就会威胁到周边居民的健康。

（1）NOx 的危害。燃烧设备排放的 NOx 主要是 NO，约占 95%，而 NO2 仅占 5%，还包括 N20，N203等，统称为 NOs。NOx 对人类及生存环境的危害已远超过其他污染物。（a）排到大气中的 NO 会迅速氧化形成 NO2，在经紫外线照射和排烟的气态碳氢化合物进行接触后，就会生成浅蓝色有毒的烟雾，我们称之为光化学烟雾。光化学烟雾对鼻、眼、肺、心和造血组织等都有着强烈刺激及损害，NO2 在大气中浓度超过 0.0005mg/L 后，就会对人体造成危害。（b）NOx 会在地球的大气层形成臭氧，如果臭氧进入到植物叶片中可以溶解于水，然后沾结在细胞壁表面，对植物产生严重伤害。臭氧对人体也十分有害。N20 是形成温室效应的气体，且会破坏大气臭氧层。（c）在大气中，NO 二会形成硝酸雾，也是形成酸雨的重要原因。

（2）温室气体的危害温室气体主要指 CO2，其他还有甲烷（CH4）、NO 二等。具有惰性气体性质的温室气体一经形成，其被森林、土壤或海洋自然吸收的速率极其缓慢。CO2等温室气体的寿命期取决于不同的条件和环境，可长达 50-200a。

2 燃煤火电厂大气污染防治技术

燃煤火电厂大气污染防治应尽可能地考虑到环境标准的逐步严格，在经济合理及技术成熟的条件下，对重点污染物（如二氧化硫、氮氧化物、烟尘）进行防治。

2.1 二氧化硫防治工艺技术

二氧化硫是无色气体，具有刺激性气味，是大气中几种主要的污染物质之一。大气中的二氧化硫主要是人类活动产生的，其中大多来自煤、石油燃烧或者石油炼制等。在大气中二氧化硫会对人们呼吸道产生损害，对呼吸功能产生损伤，导致呼吸道的抵抗力降低，诱发呼吸道炎症，对人体健康产生威胁。二氧化硫还

会对很多植物产生危害。二氧化硫生成硫酸雾会导致金属表面腐蚀，对纸制品、纺织品、皮革制品等造成损伤。二氧化硫的污染还可能形成酸雨，从而给生态系统以及农业、森林、水产资源等带来严重危害。目前，在燃煤电厂应用较广泛的脱硫工艺有石灰石-石膏湿法、氨法、海水脱硫、旋转喷雾半干法、循环流化（CFB）

干法、炉内喷钙-尾部加湿活化干法等。

2.2 氮氧化物防治对策

目前在燃煤锅炉上常用的氮氧化合物防治方法主要以还原法为主，还原法也称为干法，将 NO 和 NO2用还原剂还原成 N2。干法脱硝分为选择性非催化还原法（SNCR）及选择性催化还原法（SCR）。

2.2.1 选择性非催化还原法（SNCR）

在不使用催化剂的条件下，在锅炉炉膛上部烟温 850～1100℃区域喷入还原剂（氨或尿素），使 NOX还原为水和氮气。SNCR 工艺脱硝效率一般在 30%～70%（对循环流化床锅炉可达 50%～70%或更高），氨逃逸一般大于 5ppm，NH3/NOX摩尔比一般大于 1，无任何固或液体污染物生产，无二次污染，投资相对较低，运行费用也低，但反应温度范围狭窄（800～1250℃），要有良好的混合及反应空间和反应时间条件。

2.2.2 选择性催化还原法（SCR）

在催化剂的作用下，向 280～420℃温度条件下的烟气加入 NH3，将 NOX还原为水和氮气，可以使用氨水或纯氨或尿素作为基本还原材料。SCR工艺脱硝效率可达 85%以上，氨逃逸小于 3～5ppm，NH3/NOX摩尔比一般小于 1，SO2转化为 SO3的转化率小于 1%，但投资和维护费用相对较高，占地也较 SNCR 大。

2.2.3 低氮燃烧技术

通常，抑制 NOx 的生成可采取的措施有：降低锅炉的峰值温度，把燃烧区煤粉量减少；将氧浓度降低，也就是降低过量的空气系数，堵住部分二次风管；因为要确保锅炉出力，可以把部分空气和煤粉从锅炉的上部投入到使用中，这样就能够控制燃烧中心区域的助燃空气数量，将燃烧产物在火焰区停留的时间缩短，避免高温以及高氧浓度同时发生；同时在炉膛中设立再燃区，利用在主燃区中燃烧生成的烃根和未完全燃烧产物 CO、H2、C 和 CnHm等，将 NOX的还原成 N2。

3 结束语

对于新建的火力发电厂，建议采用低低温+湿式电除尘器的技术，该技术可满足新的污染物排放标准的低限值排放标准，同时可有效减少 PM2.5 颗粒及重金属等的排放，对于改善大气环境质量具有重大意义。

参考文献：

[1]马军.关于燃煤火力发电厂的环境保护措施探索[J].黑龙江科技信息，2016，（34）：34.

[2]杨晓清.浅析火力发电厂锅炉燃煤节能的措施[J].机电信息，2016，（24）：22-23.

[3]李斯.关于火力发电厂燃煤锅炉燃烧优化技术的研究[J].山东工业技术，2016，（05）：181.

[4]邹强.浅谈燃煤火力发电厂职业健康管理工作[J].民营科技，2016，（01）：17.