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(xué)院　化學(xué)與化學(xué)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(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程系,貴州六盤水553000）

摘要：大量煤炭燃燒是我國(guó)現(xiàn)狀，燃燒會(huì)產(chǎn)生污染，根據(jù)污染現(xiàn)狀，介紹了相關(guān)解決途徑，主要包括污染物排放量的絕對(duì)減少和通過提高能源利用率，減少燃料使用量，從而達(dá)到減緩或減少污染物排放，未來的研究方向也將會(huì)從這兩方面著手。

關(guān)鍵詞：煤燃燒；污染；途徑

1　引言

中國(guó)是能源產(chǎn)量和消費(fèi)大國(guó)，煤炭產(chǎn)量逐年增加，2014年達(dá)到了38.7億噸，相比去年降低了2.5%，其消費(fèi)量也相比降低了2.9%。但其所占能源消費(fèi)總量也高達(dá)到66.0%[1]。由此可見，煤炭主導(dǎo)地位沒有變。在中國(guó)的煤炭使用中，多數(shù)作為燃料來使用。

2　燃料及其污染現(xiàn)狀

2.1燃料

通過燃燒產(chǎn)生熱量的物質(zhì)叫做燃料。燃料按其物態(tài)分為三種形態(tài)。分別是固體燃料，即煤；液體燃料（石油，煤轉(zhuǎn)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(xiàn)狀

燃料分為多種，但其燃燒反應(yīng)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(huì)產(chǎn)生污染物，其中造成大氣中的污染物主要是顆粒物質(zhì)、硫氧化物、氮氧化物及碳氧化物，是煤炭不完全燃燒產(chǎn)生的。在我國(guó)，這些污染物的比例很大。據(jù)統(tǒng)計(jì)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(guó)空氣污染中，燃燒煤是產(chǎn)生污染的根源。所以解決燃煤產(chǎn)生的污染物至關(guān)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(xué)性質(zhì)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(huì)受到限制，導(dǎo)致容易聚積在低空中，還會(huì)變?yōu)檫€原性煙霧。污染防治中，主要解決污染物中的S和N元素產(chǎn)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(duì)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(duì)減少

在燃煤脫硫技術(shù)中，目前可以對(duì)哥階段進(jìn)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(duì)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(zhì)。經(jīng)洗選后，含硫量可下降40%～90%，灰分也會(huì)下降50%～80%。目前大多使用重力洗選法。當(dāng)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(jù)不同磁性分選的，脫硫效率可達(dá)60%；化學(xué)氧化脫硫法，通過化學(xué)轉(zhuǎn)化把硫轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徼F；微波輻射法，根據(jù)硫吸收微波，微波削弱了其化學(xué)鍵，然后再用浸取液洗滌煤中硫，即可去除硫，目前工業(yè)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(shù)，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(guó)制作的型煤中，其固硫率可達(dá)到87%，同時(shí)煙塵也會(huì)下降60%；日本型煤固硫率也同樣可以達(dá)到70%～80%；我國(guó)型煤中的民用蜂窩煤和煤球，其固硫率也達(dá)到了50%以上。目前，固硫劑一般采用石灰粉和電石渣。當(dāng)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(zhì)也可降低相應(yīng)污染物的量。通過以上這些措施均可減少一定污染物的產(chǎn)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(dá)到能量的需求。要解決這一問題，改進(jìn)燃燒技術(shù)是必不可少的。目前結(jié)凈燃燒技術(shù)包括循環(huán)流化床（CFBC）技術(shù)、增壓流化床（ΡFBC）技術(shù)、煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）技術(shù)。

3.2.1循環(huán)流化床技術(shù)

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

3.2.2增壓流化床（ΡFBC）技術(shù)

該技術(shù)主要特點(diǎn)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(shí)由于燃燒溫度低，NOx基本上是燃料中的氮轉(zhuǎn)化成的，這樣大大降低了排放的污染物量。

3.2.3煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）技術(shù)。

該技術(shù)是將煤氣化和發(fā)電相結(jié)合的一種技術(shù)。它不僅能夠利用氣化后煤氣燃燒產(chǎn)生的熱量，同時(shí)燃?xì)忮仩t中的預(yù)熱會(huì)通過一個(gè)余熱吸收系統(tǒng)，把剩下的熱量吸收使用，這樣減少了熱量的浪費(fèi)，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(shù)

燃燒過程中，要求污染物NOx產(chǎn)量要低，那么就要求采用足夠多的燃料進(jìn)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(zhuǎn)化為N2。目前針對(duì)這樣的燃燒方式，產(chǎn)生了兩段式燃燒、低過量空氣系數(shù)和煙氣再循環(huán)等低NOx生成燃燒技術(shù)。根據(jù)以上的燃燒技術(shù)，發(fā)展出了不同的燃燒器，例如：強(qiáng)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(huán)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(jié)論

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

參考文獻(xiàn)：

[1]國(guó)家統(tǒng)計(jì)局.2014年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)[M].2014.

[2]解京選.煤炭加工利用概論[M].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2008.