淺談燃煤火力發(fā)電廠大氣污染治理技術(shù)

【摘要】我國燃煤火力發(fā)電廠占發(fā)電總裝機(jī)容量約60%，煤作
為燃料產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物對環(huán)境空氣有巨大的影響，但是我國的能
源結(jié)構(gòu)決定了在今后相當(dāng)長的時間內(nèi)燃煤機(jī)組裝機(jī)容量還將不斷
增長，火電廠排放的二氧化硫、氮氧化物和煙塵仍將增加。燃煤
火力發(fā)電排放的大氣污染物治理技術(shù)及工藝歷來備受研究者關(guān)注。
近幾年，國內(nèi)外涌現(xiàn)出了一些新型的治理技術(shù)及工藝，二氧化硫、
氮氧化物、煙塵脫除效率不斷得到提高，在治理設(shè)備及處理工藝
不斷改進(jìn)的同時，能耗、物料損耗也不斷下降。
【關(guān)鍵詞】除塵器；脫硫；脫硝；低氮燃燒

1 燃煤發(fā)電的污染物排放與危害
1.1 污染物種類
燃煤火力發(fā)電廠對大氣構(gòu)成直接危害的主要污染物有粉塵、
硫氧化物、氮氧化物（NOx）及二氧化碳（CO2）。
1.2 污染物處理的現(xiàn)狀
燃煤電廠排放的粉塵大部分已得到控制，特別是現(xiàn)代化大型
火力電廠的靜電除塵裝備比較完善，使電廠的除塵效率高達(dá)98%～
99%，控制粉塵排放已取得成效[4]。目前，有些火電廠開始投運(yùn)煙
氣脫硫裝置，但沒有采取減排NOx 的技術(shù)設(shè)施，煙氣中NOx 和SO2
的濃度和總量普遍超出國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。
1.3 污染物危害
廣州市大氣環(huán)境容量研究資料顯示：SO2、煙塵工業(yè)源在排放
高度上主要集中在30～50m，其次是20～30m，呈現(xiàn)以低空排放為
主。如廣州發(fā)電廠的煙囪與居民樓高相近，當(dāng)工業(yè)區(qū)與居住區(qū)混
雜時，二氧化硫、煙塵等就會威脅到周邊居民的健康。
（1）NOx 的危害。燃燒設(shè)備排放的NOx 主要是NO，約占95%，
而NO2 僅占5%，還包括N20，N203 等，統(tǒng)稱為NOs。NOx 對人類及
生存環(huán)境的危害已遠(yuǎn)超過其他污染物。（a）排到大氣中的NO 會迅
速氧化形成NO2，在經(jīng)紫外線照射和排煙的氣態(tài)碳?xì)浠�合物進(jìn)行接
觸后，就會生成淺藍(lán)色有毒的煙霧，我們稱之為光化學(xué)煙霧。光
化學(xué)煙霧對鼻、眼、肺、心和造血組織等都有著強(qiáng)烈刺激及損害，
NO2 在大氣中濃度超過0.0005mg/L 后，就會對人體造成危害。（b）
NOx 會在地球的大氣層形成臭氧，如果臭氧進(jìn)入到植物葉片中可以
溶解于水，然后沾結(jié)在細(xì)胞壁表面，對植物產(chǎn)生嚴(yán)重傷害。臭氧
對人體也十分有害。N20 是形成溫室效應(yīng)的氣體，且會破壞大氣臭
氧層。（c）在大氣中，NO 二會形成硝酸霧，也是形成酸雨的重要
原因。
（2）溫室氣體的危害溫室氣體主要指CO2，其他還有甲烷（CH4）、
NO 二等。具有惰性氣體性質(zhì)的溫室氣體一經(jīng)形成，其被森林、土
壤或海洋自然吸收的速率極其緩慢。CO2 等溫室氣體的壽命期取決
于不同的條件和環(huán)境，可長達(dá)50-200a。
2 燃煤火電廠大氣污染防治技術(shù)
燃煤火電廠大氣污染防治應(yīng)盡可能地考慮到環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的逐步
嚴(yán)格，在經(jīng)濟(jì)合理及技術(shù)成熟的條件下，對重點(diǎn)污染物（如二氧
化硫、氮氧化物、煙塵）進(jìn)行防治。
2.1 二氧化硫防治工藝技術(shù)
二氧化硫是無色氣體，具有刺激性氣味，是大氣中幾種主要
的污染物質(zhì)之一。大氣中的二氧化硫主要是人類活動產(chǎn)生的，其
中大多來自煤、石油燃燒或者石油煉制等。在大氣中二氧化硫會
對人們呼吸道產(chǎn)生損害，對呼吸功能產(chǎn)生損傷，導(dǎo)致呼吸道的抵
抗力降低，誘發(fā)呼吸道炎癥，對人體健康產(chǎn)生威脅。二氧化硫還
會對很多植物產(chǎn)生危害。二氧化硫生成硫酸霧會導(dǎo)致金屬表面腐
蝕，對紙制品、紡織品、皮革制品等造成損傷。二氧化硫的污染
還可能形成酸雨，從而給生態(tài)系統(tǒng)以及農(nóng)業(yè)、森林、水產(chǎn)資源等
帶來嚴(yán)重危害。目前，在燃煤電廠應(yīng)用較廣泛的脫硫工藝有石灰
石-石膏濕法、氨法、海水脫硫、旋轉(zhuǎn)噴霧半干法、循環(huán)流化床（CFB）
干法、爐內(nèi)噴鈣-尾部加濕活化干法等。
2.2 氮氧化物防治對策
目前在燃煤鍋爐上常用的氮氧化合物防治方法主要以還原法
為主，還原法也稱為干法，將NO 和NO2 用還原劑還原成N2。干法
脫硝分為選擇性非催化還原法（SNCR）及選擇性催化還原法（SCR）。
2.2.1 選擇性非催化還原法（SNCR）
在不使用催化劑的條件下，在鍋爐爐膛上部煙溫850～1100℃
區(qū)域噴入還原劑（氨或尿素），使NOX 還原為水和氮?dú)狻�SNCR 工藝
脫硝效率一般在30%～70%（對循環(huán)流化床鍋爐可達(dá)50%～70%或更
高），氨逃逸一般大于5ppm，NH3/NOX 摩爾比一般大于1，無任何固
或液體污染物生產(chǎn)，無二次污染，投資相對較低，運(yùn)行費(fèi)用也低，
但反應(yīng)溫度范圍狹窄（800～1250℃），要有良好的混合及反應(yīng)空
間和反應(yīng)時間條件。
2.2.2 選擇性催化還原法（SCR）
在催化劑的作用下，向280～420℃溫度條件下的煙氣加入NH3，
將NOX 還原為水和氮?dú)猓�可以使用氨水或純氨或尿素作為基本還原
材料。SCR工藝脫硝效率可達(dá)85%以上，氨逃逸小于3～5ppm，NH3/NOX
摩爾比一般小于1，SO2 轉(zhuǎn)化為SO3 的轉(zhuǎn)化率小于1%，但投資和維
護(hù)費(fèi)用相對較高，占地也較SNCR 大。
2.2.3 低氮燃燒技術(shù)
通常，抑制NOx 的生成可采取的措施有：降低鍋爐的峰值溫
度，把燃燒區(qū)煤粉量減少；將氧濃度降低，也就是降低過量的空
氣系數(shù)，堵住部分二次風(fēng)管；因?yàn)橐�確保鍋爐出力，可以把部分
空氣和煤粉從鍋爐的上部投入到使用中，這樣就能夠控制燃燒中
心區(qū)域的助燃空氣數(shù)量，將燃燒產(chǎn)物在火焰區(qū)停留的時間縮短，
避免高溫以及高氧濃度同時發(fā)生；同時在爐膛中設(shè)立再燃區(qū)，利
用在主燃區(qū)中燃燒生成的烴根和未完全燃燒產(chǎn)物CO、H2、C 和CnHm
等，將NOX 的還原成N2。
3 結(jié)束語
對于新建的火力發(fā)電廠，建議采用低低溫+濕式電除塵器的技
術(shù)，該技術(shù)可滿足新的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的低限值排放標(biāo)準(zhǔn)，同時
可有效減少PM2.5 顆粒及重金屬等的排放，對于改善大氣環(huán)境質(zhì)
量具有重大意義。
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