燃煤電廠煙氣多污染物協(xié)同治理技術(shù)

蘇曉東

（國(guó)家電投集團(tuán)山西鋁業(yè)有限公司，山西 忻州 034100）

近幾年，我國(guó)對(duì)環(huán)境污染的治理越來(lái)越重視，尤其是針對(duì)幾大污染巨頭，制定出了相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)。電廠煙氣含有多種有毒氣體，甚至還有煙塵顆粒，一旦大量排放到空氣中，燃煤電廠附近的居民都會(huì)深受其害，嚴(yán)重危害人民群眾的身體健康。所以，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)燃煤電廠煙氣污染物排放的管控，積極推廣協(xié)同治理技術(shù)。

1 煙氣污染物協(xié)同處理技術(shù)總括

煙氣污染物協(xié)同治理技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面：

第一，控煤與污染物脫除的協(xié)同技術(shù)，對(duì)比使用劣質(zhì)煤和優(yōu)質(zhì)煤產(chǎn)生的環(huán)保成本，弄清楚煤源質(zhì)量浮動(dòng)的最高和最低值，達(dá)到控制成本的目的，從而優(yōu)化整個(gè)協(xié)同方案[1]。

第二，低氮燃燒與煙氣脫硝的協(xié)同主要靠低氮燃燒技術(shù)，控制氮氧化物在源頭產(chǎn)生，并且需要考慮煙氣脫硝技術(shù)的成本，通過(guò)兩種技術(shù)的成本對(duì)比，再對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

第三，除塵器和濕法脫硫塔協(xié)同，除塵器和濕法脫硫兩個(gè)系統(tǒng)，一個(gè)能提高脫除顆粒的效率，一個(gè)能滿足不同的排放量要求的達(dá)標(biāo)。

第四，優(yōu)化煙道末端的設(shè)計(jì)，是鍋爐煙氣系統(tǒng)一體化的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，使整個(gè)鍋爐煙氣系統(tǒng)的處理效率得到提高[2]。

2 燃煤電廠煙氣排放產(chǎn)生的危害

雖然現(xiàn)在的燃煤電廠已經(jīng)開始提高對(duì)煙氣排放的環(huán)境治理，如使用發(fā)電專用特種鍋爐，在煤炭中添加可以二次利用的碳和硫，從而減少煙氣中有害物質(zhì)的排放。但是，因?yàn)橐蕾囌羝l(fā)電，蒸發(fā)量比別的工業(yè)廠家大，燃煤電廠仍然是排放有害物質(zhì)、氣體和污染環(huán)境的巨頭。

煤炭是歷經(jīng)億萬(wàn)年化學(xué)作用和物理作用慢慢形成的，其成分也十分復(fù)雜多元。燃燒產(chǎn)生的有害微粒和雜質(zhì)，進(jìn)入到大氣后，不僅使大氣質(zhì)量下降，讓工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)遭受損失，還會(huì)引起人民群眾呼吸道方面的疾病，嚴(yán)重影響人們的身體健康，尤其是對(duì)電廠周邊居住的人群危害更大。燃煤電廠排放的煙氣有害物質(zhì)和氣體還會(huì)與大氣中的水蒸氣結(jié)合，形成酸雨，使地下水和土壤發(fā)生質(zhì)的改變。還有排放污染物中的微粒，會(huì)形成霧霾，霧霾天給人們帶來(lái)的危害更大，常見(jiàn)的霧霾引起的疾病有，支氣管炎、肺炎等一系列呼吸道方面的疾病[3]。

3 燃煤電廠煙氣和多種污染物協(xié)同治理技術(shù)的應(yīng)用

3.1 燃煤電廠的煙塵處理技術(shù)

要想燃煤電廠的煙塵污染物排放達(dá)到安全的排放標(biāo)準(zhǔn)，不僅要用到濕式電除塵器和電袋除塵，還要用到濕法脫硫技術(shù)，三種技術(shù)一起使用，才能最大程度地治理好煙塵問(wèn)題。首先，分析和判斷延煙氣的條件，達(dá)到相關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)后，才能進(jìn)入治理環(huán)節(jié)當(dāng)中。然后，安裝煙塵冷卻裝置，或者使用濕法脫硫從而提高該設(shè)備的除塵效率，達(dá)到污染物排放的標(biāo)準(zhǔn)值。這項(xiàng)協(xié)同技術(shù)不僅能降低企業(yè)的排污成本，還能降低污染超標(biāo)所耗費(fèi)的費(fèi)用。此項(xiàng)費(fèi)用和成本的降低，能變相增加企業(yè)的經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)，使企業(yè)有一個(gè)健康良好的發(fā)展。

3.2 燃煤電廠的煙氣余熱處理技術(shù)

燃煤電廠釋放的煙氣可以進(jìn)行回收再利用，主要方法是降低煙氣的溫度，溫度的降低可通過(guò)安裝煙氣冷卻器實(shí)現(xiàn)，具體應(yīng)該安裝在空氣預(yù)熱器和脫硫塔中間的煙道內(nèi)，以此達(dá)到降低溫度的目的。有的電廠已經(jīng)有電除塵的設(shè)備，那就應(yīng)該將冷卻器安裝在該設(shè)備前面。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，可以將煙氣的余熱供應(yīng)到城市熱網(wǎng)水中[4]。

3.3 治理二氧化硫的技術(shù)

首先，降低燃煤中硫化物的含量。降低硫化物的含量需要通過(guò)檢測(cè)燃煤的質(zhì)量來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且必須保證二氧化硫的排放量達(dá)到國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。如果發(fā)電機(jī)用到的是石灰石石膏濕法工藝，還應(yīng)該根據(jù)二氧化硫的濃度，判斷出需要使用單脫硫吸收塔還是雙脫硫吸收塔。其次，淘汰傳統(tǒng)的脫硫設(shè)備，使用新的不漏水的設(shè)備，改造排氣煙囪。另外，為了防止管道和設(shè)備出現(xiàn)粘連和堵塞，還應(yīng)該在耐熱性和腐蝕性方面做好工作。

3.4 治理氮氧化物的技術(shù)措施

第一，在燃煤鍋爐中降低氮氧化物的生成，使其濃度低于國(guó)家規(guī)定的安全值，從源頭上防止發(fā)生問(wèn)題。

第二，用煙氣脫硝技術(shù)將氮氧的濃度控制在每立方米的含量在750 毫克以下。

第三，低氮燃燒技術(shù)與煙氣脫硝技術(shù)一起使用，最大限度地發(fā)揮它們的優(yōu)點(diǎn)，相得益彰。另外，盡量選擇購(gòu)買低污染、燃燒充分的煤炭，降低污染物的含量，減少劣質(zhì)煤炭燃燒不充分的現(xiàn)象，并且控制氮氧的濃度。

第四，對(duì)鍋爐燃燒方法進(jìn)行創(chuàng)新與變革，可以增加煙氣旁路，收集更多的煙氣，保證煤炭的完全燃燒。使煙氣的收集效率得到大幅度提升，收集氮氧時(shí)防止外泄，減少經(jīng)濟(jì)損失。安裝煙氣再熱器，調(diào)節(jié)煙氣溫度，避免因?yàn)檫^(guò)低的溫度，造成冷凝的情況出現(xiàn)。

第五，為了提高氮氧化物的治理率，需要加強(qiáng)機(jī)組性能，提高設(shè)備的運(yùn)行率，以此維持脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行，避免因?yàn)闇夭畲蟪霈F(xiàn)壓強(qiáng)比，發(fā)生氣體傳送可逆現(xiàn)象[5]。

3.5 治理汞的技術(shù)措施

氧化汞、Hg0、顆粒汞是煙氣中汞的三種形態(tài)。布袋除塵和濕法洗滌的協(xié)同處理能完成氧化汞、顆粒汞的污染治理。但是，單獨(dú)的Hg 在煙氣中占比非常高，因?yàn)樗荒苋苡谒?，大概能達(dá)到25%的比例，而且，即便經(jīng)歷了粉塵脫除，仍舊是氣體，照樣能隨著煙氣排放到大氣中。所以為了將它吸收掉，要利用煙煤飛灰的活性、表面積比較大和吸附力強(qiáng)的特點(diǎn)，將其吸附，使單質(zhì)汞不能氧化，盡量防止出現(xiàn)二次處理的情況，減少經(jīng)濟(jì)損失和工作量。另外，據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在電區(qū)與袋區(qū)加入氧化鈣與氫氧化鈉，鈣基會(huì)和飛灰迅速實(shí)現(xiàn)融合，飛灰的微孔結(jié)構(gòu)會(huì)快速吸收汞元素，明顯加強(qiáng)煙氣的脫汞效力，能提高大概20 個(gè)百分點(diǎn)，效果顯著。所以，燃煤電廠應(yīng)該使用吸附性好的產(chǎn)品，并且大力推廣，以此達(dá)到降低污染物排放的目標(biāo)。

3.6 治理三氧化硫的技術(shù)和措施

濕法煙氣脫硫與電除塵器能共同完成對(duì)三氧化硫的污染治理工作。該項(xiàng)目的工作原理是：電除塵器口的煙氣溫度的下調(diào)，達(dá)到酸露點(diǎn)溫度以下，能使三氧化硫由氣態(tài)轉(zhuǎn)化成液態(tài)。含塵度低、較大的粉塵表面積，是電除塵器入口的兩個(gè)特點(diǎn)，也為液態(tài)三氧化硫提供了比較好的反應(yīng)條件，使腐蝕性物質(zhì)的吸收率得到了有效提高。據(jù)實(shí)際測(cè)量得知，常規(guī)的電除塵設(shè)備溫度高且脫除效果低于新技術(shù)的電除塵設(shè)備。燃煤電廠還可以降低三氧化硫的產(chǎn)生率，具體的方法是提高運(yùn)行電壓，減小三氧化硫物質(zhì)的電阻，提升其吸附率，實(shí)現(xiàn)污染物協(xié)同消除?，F(xiàn)在好多生產(chǎn)電除塵設(shè)備的廠家都添加了高規(guī)模的項(xiàng)目機(jī)組，為的就是使煤炭燃燒充分，阻止三氧化硫產(chǎn)生，即便有很少的三氧化硫形成，也不影響電除塵設(shè)備對(duì)它的吸收[6]。

3.7 協(xié)調(diào)優(yōu)化污染治理設(shè)備

對(duì)于燃煤電廠來(lái)說(shuō)，雖然要在治理污染中的設(shè)備建設(shè)和運(yùn)行投入巨資，但是并不能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)利益，所以提高治理污染的效率，利用最少的成本取得最佳的污染治理效果，就是目前每個(gè)燃煤電廠都需要重點(diǎn)關(guān)注和研究的課題。在燃煤污染物的協(xié)同治理中，也需要用最少的成本達(dá)到規(guī)定的污染排放指標(biāo)。我們的方案中主要有三級(jí)氮氧控制、兩級(jí)二氧化硫控制、兩級(jí)煙塵控制。舉個(gè)例子，以氮氧控制為例，在低氮燃燒、煙氣脫硝、選擇性催化還原脫硝和臭氧氧化氮氧結(jié)合堿液吸收這些技術(shù)中，每一步氮氧控制都需要投入一定的成本。低氮燃燒技術(shù)與強(qiáng)化爐內(nèi)燃燒存在自相矛盾，所以低氮燃燒技術(shù)的運(yùn)用使燃燒器結(jié)焦趨勢(shì)增加、降低了鍋爐燃燒率，爐內(nèi)氮氧產(chǎn)量越低，飛灰可燃物含量就越高，同樣的鍋爐出力，低氮燃燒技術(shù)的燃煤成本更高。與之相同的是，煙氣脫硝、選擇性催化還原脫硝設(shè)備消耗氨氣，臭氧氧化氮氧工藝中制備臭氧消耗電量，都需要比較高的成本[7]。所以，要優(yōu)化機(jī)組脫硝的總成本在脫硝裝置之間的分配比例，用最少的成本使氮氧的排放達(dá)標(biāo)。在二氧化硫、煙塵等控制中，也要優(yōu)化設(shè)備之間的協(xié)同關(guān)系，以此實(shí)現(xiàn)用最少、成本達(dá)到最佳的效果。

4 燃煤電廠煙氣污染物協(xié)同治理設(shè)備相互影響

4.1 脫硝裝置影響汞排放系統(tǒng)

脫硝裝置能夠轉(zhuǎn)化、遷移汞元素，降低氮氧的含量，也能夠提高汞元素在設(shè)備中的占比，使除塵、脫硫裝置良好運(yùn)行，達(dá)到良好的脫除效果。但是目前相關(guān)技術(shù)不夠成熟，也不是很完善，遇到特殊情況時(shí)，不容易找到實(shí)實(shí)在在的解決辦法。所以，相關(guān)人員要做好脫硝系統(tǒng)中的汞氧化和收集工作，降低因?yàn)槊禾康姆N類、運(yùn)行數(shù)據(jù)和催化劑對(duì)它產(chǎn)生的影響，保證汞排放系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4.2 濕法煙氣脫硫系統(tǒng)影響其他裝置

由于大多數(shù)燃煤電廠都沒(méi)在脫硫系統(tǒng)安裝煙氣換熱器，導(dǎo)致在吸收二氧化硫后，煙氣吸收塔出口的溫度很低，產(chǎn)生水蒸氣飽和的現(xiàn)象，因此經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，加快了冷凝酸的形成。冷凝酸的高酸堿度和硫酸的高濃度會(huì)腐蝕脫硫系統(tǒng)煙囪和煙道尾部[8]。另外，如果不控制好煙氣中的硫酸霧和漿液滴，還會(huì)出現(xiàn)石膏雨和藍(lán)煙。

4.3 燃煤電廠脫硝系統(tǒng)影響除塵裝置系統(tǒng)

脫硝系統(tǒng)能使除塵器的工作性能得到提高，提升除塵率，降低煙氣溫度，減少氮氧化物含量，最終減少電袋除塵器的腐蝕損壞。但是，有利也有弊，脫硝系統(tǒng)的催化功能會(huì)讓二氧化硫產(chǎn)生出三氧化硫，三氧化硫又能和水反應(yīng)生成硫酸霧，會(huì)黏堵、粘連煙囪和管道。

4.4 粉塵排放設(shè)備影響濕法脫硫裝置

粉塵排放設(shè)備影響濕法脫硫裝置主要表現(xiàn)是，粉塵對(duì)脫硫石膏和漿液的化學(xué)作用有影響。如果粉塵排放設(shè)備出口的粉塵濃度很高，就會(huì)使氣體和液體接觸的面積增大，提高了二氧化硫的吸收阻力，使其吸收率下降。而且，粉塵還會(huì)阻止二氧化硫和脫硫劑接觸，降低碳酸鈣的溶解率，使粉塵溶解在脫硫漿液中的鐵、碳酸、鋁離子加速結(jié)合，從而在碳酸鈣顆粒的表面形成難溶于水的沉淀物，并附著在碳酸鈣顆粒表面，使脫硫裝置中吸收劑的活性受到影響。與此同時(shí)，溶解粉塵的液體中一些金屬離子會(huì)使碳酸鈣的氧化速度加快，增加了亞硫酸離子生成的阻力，使脫硝裝置的去污能力降低。粉塵主要影響脫硫石膏的質(zhì)地，如果粉塵含量高，就會(huì)使脫硫石膏的脫硫反應(yīng)率降低，同時(shí)大量的酸性物質(zhì)還會(huì)溶解石膏的品質(zhì)，大范圍的影響石膏的色度、純度、金屬含量。如果脫硫漿液里的粉塵量超標(biāo)，結(jié)晶通道就會(huì)被細(xì)小的顆粒堵塞，造成石膏脫水困難的情況，石膏的含水率也會(huì)超標(biāo)，還會(huì)影響硫酸鈣的含量，使之出現(xiàn)衰弱趨勢(shì)，還會(huì)使石膏的白度降低，嚴(yán)重的話，還會(huì)出現(xiàn)稀泥或黑色的狀態(tài)。另外，如果粉塵的含量在吸收漿液和脫硫設(shè)備中都是超標(biāo)的，就會(huì)嚴(yán)重磨損到攪拌器、除霧器、增壓風(fēng)機(jī)等設(shè)備，使設(shè)備的使用壽命降低[9]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在發(fā)展工業(yè)和提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也要重視并做好環(huán)境保護(hù)工作，尤其是對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的燃煤電廠，其產(chǎn)生的煙氣和多種類污染物對(duì)環(huán)境的危害極大。本文從排放煙氣的危害、治理設(shè)備之間的相互影響、煙氣多污染物的多項(xiàng)治理技術(shù)的協(xié)同運(yùn)用等方面深入研究了協(xié)同治理煙氣和污染物技術(shù)的應(yīng)用，有助于提高其技術(shù)水平，降低污染物的排放，以發(fā)揮其對(duì)環(huán)境的保護(hù)作用。