淺談燃煤火力發電廠大氣污染治理技術

【摘要】我國燃煤火力發電廠占發電總裝機容量約60%，煤作
為燃料產生的燃燒產物對環境空氣有巨大的影響，但是我國的能
源結構決定了在今后相當長的時間內燃煤機組裝機容量還將不斷
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
火力發電排放的大氣污染物治理技術及工藝歷來備受研究者關注。
近幾年，國內外涌現出了一些新型的治理技術及工藝，二氧化硫、
氮氧化物、煙塵脫除效率不斷得到提高，在治理設備及處理工藝
不斷改進的同時，能耗、物料損耗也不斷下降。
【關鍵詞】除塵器；脫硫；脫硝；低氮燃燒

1 燃煤發電的污染物排放與危害
1.1 污染物種類
燃煤火力發電廠對大氣構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 污染物處理的現狀
燃煤電廠排放的粉塵大部分已得到控制，特別是現代化大型
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煙
氣脫硫裝置，但沒有采取減排NOx 的技術設施，煙氣中NOx 和SO2
的濃度和總量普遍超出國家規定標準。
1.3 污染物危害
廣州市大氣環境容量研究資料顯示：SO2、煙塵工業源在排放
高度上主要集中在30～50m，其次是20～30m，呈現以低空排放為
主。如廣州發電廠的煙囪與居民樓高相近，當工業區與居住區混
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。燃燒設備排放的NOx 主要是NO，約占95%，
而NO2 僅占5%，還包括N20，N203 等，統稱為NOs。NOx 對人類及
生存環境的危害已遠超過其他污染物。（a）排到大氣中的NO 會迅
速氧化形成NO2，在經紫外線照射和排煙的氣態碳氫化合物進行接
觸后，就會生成淺藍色有毒的煙霧，我們稱之為光化學煙霧。光
化學煙霧對鼻、眼、肺、心和造血組織等都有著強烈刺激及損害，
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，如果臭氧進入到植物葉片中可以
溶解于水，然后沾結在細胞壁表面，對植物產生嚴重傷害。臭氧
對人體也十分有害。N20 是形成溫室效應的氣體，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。具有惰性氣體性質的溫室氣體一經形成，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
于不同的條件和環境，可長達50-200a。
2 燃煤火電廠大氣污染防治技術
燃煤火電廠大氣污染防治應盡可能地考慮到環境標準的逐步
嚴格，在經濟合理及技術成熟的條件下，對重點污染物（如二氧
化硫、氮氧化物、煙塵）進行防治。
2.1 二氧化硫防治工藝技術
二氧化硫是無色氣體，具有刺激性氣味，是大氣中幾種主要
的污染物質之一。大氣中的二氧化硫主要是人類活動產生的，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
對人們呼吸道產生損害，對呼吸功能產生損傷，導致呼吸道的抵
抗力降低，誘發呼吸道炎癥，對人體健康產生威脅。二氧化硫還
會對很多植物產生危害。二氧化硫生成硫酸霧會導致金屬表面腐
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，從而給生態系統以及農業、森林、水產資源等
帶來嚴重危害。目前，在燃煤電廠應用較廣泛的脫硫工藝有石灰
石-石膏濕法、氨法、海水脫硫、旋轉噴霧半干法、循環流化床（CFB）
干法、爐內噴鈣-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℃
區域噴入還原劑（氨或尿素），使NOX 還原為水和氮氣。SNCR 工藝
脫硝效率一般在30%～70%（對循環流化床鍋爐可達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，無二次污染，投資相對較低，運行費用也低，
但反應溫度范圍狹窄（800～1250℃），要有良好的混合及反應空
間和反應時間條件。
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 還原為水和氮氣，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85%以上，氨逃逸小于3～5ppm，NH3/NOX
摩爾比一般小于1，SO2 轉化為SO3 的轉化率小于1%，但投資和維
護費用相對較高，占地也較SNCR 大。
2.2.3 低氮燃燒技術
通常，抑制NOx 的生成可采取的措施有：降低鍋爐的峰值溫
度，把燃燒區煤粉量減少；將氧濃度降低，也就是降低過量的空
氣系數，堵住部分二次風管；因為要確保鍋爐出力，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
心區域的助燃空氣數量，將燃燒產物在火焰區停留的時間縮短，
避免高溫以及高氧濃度同時發生；同時在爐膛中設立再燃區，利
用在主燃區中燃燒生成的烴根和未完全燃燒產物CO、H2、C 和CnHm
等，將NOX 的還原成N2。
3 結束語
對于新建的火力發電廠，建議采用低低溫+濕式電除塵器的技
術，該技術可滿足新的污染物排放標準的低限值排放標準，同時
可有效減少PM2.5 顆粒及重金屬等的排放，對于改善大氣環境質
量具有重大意義。
參考文獻：
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