燃煤電廠煙氣多污染物協同治理技術

蘇曉東

（國家電投集團山西鋁業有限公司，山西 忻州 034100）

近幾年，我國對環境污染的治理越來越重視，尤其是針對幾大污染巨頭，制定出了相應的排放標準。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深受其害，嚴重危害人民群眾的身體健康。所以，應當加強對燃煤電廠煙氣污染物排放的管控，積極推廣協同治理技術。

1 煙氣污染物協同處理技術總括

煙氣污染物協同治理技術主要包括以下幾個方面：

第一，控煤與污染物脫除的協同技術，對比使用劣質煤和優質煤產生的環保成本，弄清楚煤源質量浮動的最高和最低值，達到控制成本的目的，從而優化整個協同方案[1]。

第二，低氮燃燒與煙氣脫硝的協同主要靠低氮燃燒技術，控制氮氧化物在源頭產生，并且需要考慮煙氣脫硝技術的成本，通過兩種技術的成本對比，再對該項技術進行優化。

第三，除塵器和濕法脫硫塔協同，除塵器和濕法脫硫兩個系統，一個能提高脫除顆粒的效率，一個能滿足不同的排放量要求的達標。

第四，優化煙道末端的設計，是鍋爐煙氣系統一體化的重點環節，使整個鍋爐煙氣系統的處理效率得到提高[2]。

2 燃煤電廠煙氣排放產生的危害

雖然現在的燃煤電廠已經開始提高對煙氣排放的環境治理，如使用發電專用特種鍋爐，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的排放。但是，因為依賴蒸汽發電，蒸發量比別的工業廠家大，燃煤電廠仍然是排放有害物質、氣體和污染環境的巨頭。

煤炭是歷經億萬年化學作用和物理作用慢慢形成的，其成分也十分復雜多元。燃燒產生的有害微粒和雜質，進入到大氣后，不僅使大氣質量下降，讓工農業生產遭受損失，還會引起人民群眾呼吸道方面的疾病，嚴重影響人們的身體健康，尤其是對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和氣體還會與大氣中的水蒸氣結合，形成酸雨，使地下水和土壤發生質的改變。還有排放污染物中的微粒，會形成霧霾，霧霾天給人們帶來的危害更大，常見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同治理技術的應用

3.1 燃煤電廠的煙塵處理技術

要想燃煤電廠的煙塵污染物排放達到安全的排放標準，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，三種技術一起使用，才能最大程度地治理好煙塵問題。首先，分析和判斷延煙氣的條件，達到相關數據標準后，才能進入治理環節當中。然后，安裝煙塵冷卻裝置，或者使用濕法脫硫從而提高該設備的除塵效率，達到污染物排放的標準值。這項協同技術不僅能降低企業的排污成本，還能降低污染超標所耗費的費用。此項費用和成本的降低，能變相增加企業的經營利潤，使企業有一個健康良好的發展。

3.2 燃煤電廠的煙氣余熱處理技術

燃煤電廠釋放的煙氣可以進行回收再利用，主要方法是降低煙氣的溫度，溫度的降低可通過安裝煙氣冷卻器實現，具體應該安裝在空氣預熱器和脫硫塔中間的煙道內，以此達到降低溫度的目的。有的電廠已經有電除塵的設備，那就應該將冷卻器安裝在該設備前面。這項技術的應用，可以將煙氣的余熱供應到城市熱網水中[4]。

3.3 治理二氧化硫的技術

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檢測燃煤的質量來實現，并且必須保證二氧化硫的排放量達到國家規定的標準。如果發電機用到的是石灰石石膏濕法工藝，還應該根據二氧化硫的濃度，判斷出需要使用單脫硫吸收塔還是雙脫硫吸收塔。其次，淘汰傳統的脫硫設備，使用新的不漏水的設備，改造排氣煙囪。另外，為了防止管道和設備出現粘連和堵塞，還應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，使其濃度低于國家規定的安全值，從源頭上防止發生問題。

第二，用煙氣脫硝技術將氮氧的濃度控制在每立方米的含量在750 毫克以下。

第三，低氮燃燒技術與煙氣脫硝技術一起使用，最大限度地發揮它們的優點，相得益彰。另外，盡量選擇購買低污染、燃燒充分的煤炭，降低污染物的含量，減少劣質煤炭燃燒不充分的現象，并且控制氮氧的濃度。

第四，對鍋爐燃燒方法進行創新與變革，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，收集氮氧時防止外泄，減少經濟損失。安裝煙氣再熱器，調節煙氣溫度，避免因為過低的溫度，造成冷凝的情況出現。

第五，為了提高氮氧化物的治理率，需要加強機組性能，提高設備的運行率，以此維持脫硝系統的運行，避免因為溫差大出現壓強比，發生氣體傳送可逆現象[5]。

3.5 治理汞的技術措施

氧化汞、Hg0、顆粒汞是煙氣中汞的三種形態。布袋除塵和濕法洗滌的協同處理能完成氧化汞、顆粒汞的污染治理。但是，單獨的Hg 在煙氣中占比非常高，因為它不能溶于水，大概能達到25%的比例，而且，即便經歷了粉塵脫除，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的特點，將其吸附，使單質汞不能氧化，盡量防止出現二次處理的情況，減少經濟損失和工作量。另外，據統計數據顯示，在電區與袋區加入氧化鈣與氫氧化鈉，鈣基會和飛灰迅速實現融合，飛灰的微孔結構會快速吸收汞元素，明顯加強煙氣的脫汞效力，能提高大概20 個百分點，效果顯著。所以，燃煤電廠應該使用吸附性好的產品，并且大力推廣，以此達到降低污染物排放的目標。

3.6 治理三氧化硫的技術和措施

濕法煙氣脫硫與電除塵器能共同完成對三氧化硫的污染治理工作。該項目的工作原理是：電除塵器口的煙氣溫度的下調，達到酸露點溫度以下，能使三氧化硫由氣態轉化成液態。含塵度低、較大的粉塵表面積，是電除塵器入口的兩個特點，也為液態三氧化硫提供了比較好的反應條件，使腐蝕性物質的吸收率得到了有效提高。據實際測量得知，常規的電除塵設備溫度高且脫除效果低于新技術的電除塵設備。燃煤電廠還可以降低三氧化硫的產生率，具體的方法是提高運行電壓，減小三氧化硫物質的電阻，提升其吸附率，實現污染物協同消除。現在好多生產電除塵設備的廠家都添加了高規模的項目機組，為的就是使煤炭燃燒充分，阻止三氧化硫產生，即便有很少的三氧化硫形成，也不影響電除塵設備對它的吸收[6]。

3.7 協調優化污染治理設備

對于燃煤電廠來說，雖然要在治理污染中的設備建設和運行投入巨資，但是并不能產生經濟利益，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，就是目前每個燃煤電廠都需要重點關注和研究的課題。在燃煤污染物的協同治理中，也需要用最少的成本達到規定的污染排放指標。我們的方案中主要有三級氮氧控制、兩級二氧化硫控制、兩級煙塵控制。舉個例子，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合堿液吸收這些技術中，每一步氮氧控制都需要投入一定的成本。低氮燃燒技術與強化爐內燃燒存在自相矛盾，所以低氮燃燒技術的運用使燃燒器結焦趨勢增加、降低了鍋爐燃燒率，爐內氮氧產量越低，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，要優化機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標。在二氧化硫、煙塵等控制中，也要優化設備之間的協同關系，以此實現用最少、成本達到最佳的效果。

4 燃煤電廠煙氣污染物協同治理設備相互影響

4.1 脫硝裝置影響汞排放系統

脫硝裝置能夠轉化、遷移汞元素，降低氮氧的含量，也能夠提高汞元素在設備中的占比，使除塵、脫硫裝置良好運行，達到良好的脫除效果。但是目前相關技術不夠成熟，也不是很完善，遇到特殊情況時，不容易找到實實在在的解決辦法。所以，相關人員要做好脫硝系統中的汞氧化和收集工作，降低因為煤炭的種類、運行數據和催化劑對它產生的影響，保證汞排放系統的正常運行。

4.2 濕法煙氣脫硫系統影響其他裝置

由于大多數燃煤電廠都沒在脫硫系統安裝煙氣換熱器，導致在吸收二氧化硫后，煙氣吸收塔出口的溫度很低，產生水蒸氣飽和的現象，因此經常出現結露現象，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腐蝕脫硫系統煙囪和煙道尾部[8]。另外，如果不控制好煙氣中的硫酸霧和漿液滴，還會出現石膏雨和藍煙。

4.3 燃煤電廠脫硝系統影響除塵裝置系統

脫硝系統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，脫硝系統的催化功能會讓二氧化硫產生出三氧化硫，三氧化硫又能和水反應生成硫酸霧，會黏堵、粘連煙囪和管道。

4.4 粉塵排放設備影響濕法脫硫裝置

粉塵排放設備影響濕法脫硫裝置主要表現是，粉塵對脫硫石膏和漿液的化學作用有影響。如果粉塵排放設備出口的粉塵濃度很高，就會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，溶解粉塵的液體中一些金屬離子會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地，如果粉塵含量高，就會使脫硫石膏的脫硫反應率降低，同時大量的酸性物質還會溶解石膏的品質，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，結晶通道就會被細小的顆粒堵塞，造成石膏脫水困難的情況，石膏的含水率也會超標，還會影響硫酸鈣的含量，使之出現衰弱趨勢，還會使石膏的白度降低，嚴重的話，還會出現稀泥或黑色的狀態。另外，如果粉塵的含量在吸收漿液和脫硫設備中都是超標的，就會嚴重磨損到攪拌器、除霧器、增壓風機等設備，使設備的使用壽命降低[9]。

5 結語

綜上所述，在發展工業和提高經濟效益的同時，也要重視并做好環境保護工作，尤其是對環境污染嚴重的燃煤電廠，其產生的煙氣和多種類污染物對環境的危害極大。本文從排放煙氣的危害、治理設備之間的相互影響、煙氣多污染物的多項治理技術的協同運用等方面深入研究了協同治理煙氣和污染物技術的應用，有助于提高其技術水平，降低污染物的排放，以發揮其對環境的保護作用。