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淺談燃煤火力發電廠大氣污染治理技術

作者:陳麗 李夢維時間:2017-07-03 09:46:23  來源:  閱讀次數:1554次 ]

【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:
[1]馬軍.關于燃煤火力發電廠的環境保護措施探索[J].黑龍
江科技信息,2016,(34):34.
[2]楊曉清.淺析火力發電廠鍋爐燃煤節能的措施[J].機電信
息,2016,(24):22-23.
[3]李斯.關于火力發電廠燃煤鍋爐燃燒優化技術的研究[J].
山東工業技術,2016,(05):181.
[4]鄒強.淺談燃煤火力發電廠職業健康管理工作[J].民營科
技,2016,(01):17.

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