煤燃燒污染的防治途徑概述

李子文,王成勇,陳　鵬（六盤水師范學院　化學與化學工程系,貴州　六盤水　553000）

煤燃燒污染的防治途徑概述

李子文,王成勇,陳鵬
（六盤水師范學院化學與化學工程系,貴州六盤水553000）

摘要：大量煤炭燃燒是我國現狀，燃燒會產生污染，根據污染現狀，介紹了相關解決途徑，主要包括污染物排放量的絕對減少和通過提高能源利用率，減少燃料使用量，從而達到減緩或減少污染物排放，未來的研究方向也將會從這兩方面著手。

關鍵詞：煤燃燒；污染；途徑

1　引言

中國是能源產量和消費大國，煤炭產量逐年增加，2014年達到了38.7億噸，相比去年降低了2.5%，其消費量也相比降低了2.9%。但其所占能源消費總量也高達到66.0%[1]。由此可見，煤炭主導地位沒有變。在中國的煤炭使用中，多數作為燃料來使用。

2　燃料及其污染現狀

2.1燃料

通過燃燒產生熱量的物質叫做燃料。燃料按其物態分為三種形態。分別是固體燃料，即煤；液體燃料（石油，煤轉化后的液體燃料、乙醇、水煤漿等）；氣體燃料（括天然氣、煤氣化氣體等）。

2.2污染現狀

燃料分為多種，但其燃燒反應的元素組成都基本一樣，只是所含比例不一樣，皆有C、H、O、N、S等。燃料燃燒過程中會產生污染物，其中造成大氣中的污染物主要是顆粒物質、硫氧化物、氮氧化物及碳氧化物，是煤炭不完全燃燒產生的。在我國，這些污染物的比例很大。據統計燃煤排放的SO2、氮氧化物、CO及煙塵所占污染比例皆在60%以上。因此可以說，我國空氣污染中，燃燒煤是產生污染的根源。所以解決燃煤產生的污染物至關重要。

3　防治途徑

空氣中的污染物多種多樣，可分為還原型和氧化型，是由于化學性質不同來分的。其中煤炭燃燒引起的污染物主要是還原型的。其主要污染物是SO2、CO、煙塵、CO2等。這些污染物在一定的條件下，分散在空氣中會受到限制，導致容易聚積在低空中，還會變為還原性煙霧。污染防治中，主要解決污染物中的S和N元素產生的污染。解決的途徑可以從兩方面著手：一方面是污染物排放量的絕對減少；另一方面則是減少使用燃料，這樣也可減少污染物排放，其要求提高能源利用率。

3.1污染物的絕對減少

在燃煤脫硫技術中，目前可以對哥階段進行防止。首先是燃燒前脫硫，其次是燃燒過程中固硫，最后是燃燒后對尾氣、煙塵脫硫。

3.1.1燃燒前脫硫

燃燒前，脫硫的主要方法就是采用選煤的方法，選煤可以去掉煤中含硫成分和矸石，以此來改善煤的品質。經洗選后，含硫量可下降40%～90%，灰分也會下降50%～80%。目前大多使用重力洗選法。當然在燃燒前脫硫中，還有一些別的脫硫方法，如：（1）浮選法；高梯度磁選分離法，根據不同磁性分選的，脫硫效率可達60%；化學氧化脫硫法，通過化學轉化把硫轉變為硫酸鐵；微波輻射法，根據硫吸收微波，微波削弱了其化學鍵，然后再用浸取液洗滌煤中硫，即可去除硫，目前工業上使用的基本沒有。

3.1.2燃燒中和燃燒后固硫

燃燒中的固硫技術，主要是把煤加工成型煤，在型煤制作過程中加入固硫劑，以此來降低硫的污染。美國制作的型煤中，其固硫率可達到87%，同時煙塵也會下降60%；日本型煤固硫率也同樣可以達到70%～80%；我國型煤中的民用蜂窩煤和煤球，其固硫率也達到了50%以上。目前，固硫劑一般采用石灰粉和電石渣。當然除了型煤可以固硫外，作為燃料的水煤漿在添加電石渣后，該水煤漿也具有固硫的作用。

煤炭燃燒后，在煙氣和尾氣中添加石灰等物質也可降低相應污染物的量。通過以上這些措施均可減少一定污染物的產量。

3.2減少燃料使用量

減少燃料的使用量，這樣必須提高能源的利用率，才能達到能量的需求。要解決這一問題，改進燃燒技術是必不可少的。目前結凈燃燒技術包括循環流化床（CFBC）技術、增壓流化床（ΡFBC）技術、煤氣化聯合循環（IGCC）技術。

3.2.1循環流化床技術

該技術是指煤與空氣在沸騰狀態下燃燒，沒有燃燒的煤粒通過旋風分離器回到爐膛重新燃燒，固燃燒效率高。其主要特點有:燃燒效率高，可達95%～99%；脫硫率可達80%～95%，NOx排放量也可降低50%。

3.2.2增壓流化床（ΡFBC）技術

該技術主要特點是燃燒與脫硫效率高，大于90%的SO2在煙氣中就可固定下來，同時由于燃燒溫度低，NOx基本上是燃料中的氮轉化成的，這樣大大降低了排放的污染物量。

3.2.3煤氣化聯合循環（IGCC）技術。

該技術是將煤氣化和發電相結合的一種技術。它不僅能夠利用氣化后煤氣燃燒產生的熱量，同時燃氣鍋爐中的預熱會通過一個余熱吸收系統，把剩下的熱量吸收使用，這樣減少了熱量的浪費，提高了燃料利用效率，從而空氣污染也就降低了[2]。

4　低NOx生成燃燒技術

燃燒過程中，要求污染物NOx產量要低，那么就要求采用足夠多的燃料進行燃燒。這樣燃料中的氮在還原性氣氛中就可以盡可能多的轉化為N2。目前針對這樣的燃燒方式，產生了兩段式燃燒、低過量空氣系數和煙氣再循環等低NOx生成燃燒技術。根據以上的燃燒技術，發展出了不同的燃燒器，例如：強化混合型低NOx燃燒器、分割火焰型低NOx燃燒器、部分煙氣循環低NOx燃燒器和二段燃燒低NOx燃燒器等。利用這些燃燒器就可減少污染物的排放。

5　結論

由以上可知，通過各種方法對燃料的處理和燃燒器的改進，即可盡可能的解決煤燃燒產生的空氣污染，未來研究者主要還是會在污染物排放量的絕對減少和提高能源利用率兩方面進行研究，這是未來發展的趨勢，也是空氣污染降到最低的必然需求。

參考文獻：

[1]國家統計局.2014年國民經濟和社會發展統計公報[M].2014.

[2]解京選.煤炭加工利用概論[M].中國礦業大學出版社,2008.