浅谈燃煤火力发电厂大气污染治理技术

作者:陈丽 李梦维时间:2017-07-03 09:46:23  来源:  阅读次数:188次 ]

【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、
氮氧化物、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、循环流化床(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.

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