帶你全方位認識燃煤發(fā)電廠煙氣污染物控制與脫除技術
1燃煤電廠煙氣污染物防治的必要性
電力行業(yè)是國民經濟的基礎行業(yè)，隨著經濟的快速發(fā)展，我國電力需求不斷增長，在今后相當長的時間內將電源結構方面繼續(xù)維持燃煤機組的基本格局。燃煤電廠在源源不斷輸送出清潔能源的同時，燃煤產生的煙塵、二氧化硫、氮氧化物、重金屬汞等氣污染物也將持續(xù)增長，潛在的環(huán)境問題不斷顯現(xiàn)，增加了酸雨的污染程度，加重了水體富營養(yǎng)化的影響，直接危害人類生存環(huán)境，這對我國大氣環(huán)境保護，尤其是對防治酸雨污染提出了嚴峻考驗。因此，燃煤電廠必須配套完善除塵、脫硫、脫硝等環(huán)保設施，從產生源頭對煙塵、二氧化硫、氮氧化物及重金屬汞等污染物進行有效控制。
2燃煤電廠煙氣污染物的防治技術
《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)于2012年1月1日正式實施，該標準對煙塵、SO2和NOx污染物排放標準全面嚴格控制，將煙塵、SO2和NOx三種污染物的排放限值分別從50～200mg/m3、400～1200mg/m3、450～1100mg/m3降至30mg/m3、100～200mg/m3、100～200mg/m3。同時，首次添加了火電廠大氣汞污染物排放限值(0.03mg/m3)控制，F(xiàn)就燃煤電廠煙氣污染物防治特別是重金屬汞的脫除方法進行淺析和探討。
2.1煙塵的治理
燃煤電廠的除塵技術主要有二種，即電除塵器和袋式除塵器。目前，電除塵仍是我國電力主流除塵工藝。煙氣中灰塵塵粒通過高壓靜電場時，與電極間的正負離子和電子發(fā)生碰撞而荷電(或在離子擴散運動中荷電)，帶上電子和離子的塵粒在電場力的作用下向異性電極運動并積附在異性電極上，通過振打等方式使電極上的灰塵落入收集灰斗中，使通過電除塵器的煙氣得到凈化，達到保護大氣，保護環(huán)境的目的。
當前大多數(shù)燃煤電廠煤種復雜、混燒劣質煤情況突出，煙塵工況條件較為惡劣，而電除塵器對煙塵特性較為敏感，燃煤變化等原因均會降低除塵效率。針對電除塵器應用中出現(xiàn)的問題，國內電除塵相關廠家或單位開始對常規(guī)電除塵器進行技術改造，其中，最具代表性的是高頻電源技術，通過采用新型大功率高頻高壓電源技術，可大幅度提高除塵效率。
燃煤電廠經高效除塵器后排放的煙塵基本為空氣動力學直徑小于10微米的飄塵，且大部分屬于PM2.5，而袋式除塵技術的最大優(yōu)點就是除塵效率高，電除塵器和布袋除塵器對細顆粒捕集效率都能達到95%以上。因此，隨著我國環(huán)保要求的提高和排放標準的不斷趨嚴，煙塵治理逐步向袋式除塵、電袋除塵技術發(fā)展，特別在近幾年電袋除塵器開始大規(guī)模應用于燃煤電廠。
2.2二氧化硫的治理
煙氣脫硫是目前世界上應用最廣、最有效、可適用于各種機組和燃煤狀況的SO2控制技術。濕法脫硫吸收塔集除塵、脫硫、氧化等多項功能于一體，采用價廉易得的石灰石或石灰作脫硫吸收劑，用濕式球磨機將不大于20mm的石灰石塊磨制成吸收漿液。由于吸收漿液的循環(huán)利用，脫硫吸收劑的利用率很高。
在吸收塔內，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的SO2與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進行化學反應后被脫除，最終反應產物為石膏(二水硫酸鈣)。脫硫后的煙氣經除霧器除去煙氣夾帶的細小液滴，凈煙氣經煙倒排入煙囪。脫硫石膏漿液經脫水裝置脫水后回收。
2.3氮氧化物的治理
選擇性催化還原(SCR)法脫硝工藝是應用最多且脫硝效率最高、最為成熟的脫硝技術。SCR法是一種燃燒后NOx控制工藝，在催化劑的作用下，NH3(氣)同NOx發(fā)生反應，將煙氣中的NOx轉化成H2O和N2等過程，脫硝效率不小于90%。選擇性催化還原法(SCR)脫硝應用范圍廣，脫硝率高，氨逃逸過低，對下游設備影響小。但投資較高、采用催化劑，反應溫度在較低范圍(280～420℃)。
2.4煙氣脫汞
燃煤是最大的汞排放來源，而燃煤電廠是我國最主要的燃煤汞污染源之一，必須結合現(xiàn)有環(huán)保設施狀況，對煙氣產生的重金屬汞進行防治。
1)靜電除塵器脫汞。
目前電廠以電除塵器為主，且除塵效果較好，一般可達99%以上。煙氣中以顆粒態(tài)形式存在的固相汞在經過電除塵器時可以得到去除。但以顆粒態(tài)形式存在的汞占煤燃燒中汞排放的比例較低，且這部分汞大多存在于亞微米級顆粒中，而一般電除塵器對這部分粒徑范圍內的顆粒脫除效果較差。因此，燃煤電廠單靠電除塵器的除汞能力有限。
2)布袋除塵器脫汞。
布袋除塵器能夠脫除高比電阻粉塵和細粉塵，尤其在脫除細粉塵方面有其獨特的效果。由于細顆粒上富集了大量的汞，因此布袋除塵器在脫除煙氣中汞有很大的潛力。經過布袋除塵器后能去除約70%的汞，較電除塵器的脫汞效率要高一些。但由于受煙氣高溫影響，同時袋式除塵器自身存在濾袋材質差、壽命短、壓力損失大、運行費用高等局限性，限制了其使用。
3)脫硫設施脫汞。
脫硫設施溫度相對較低，有利于Hg0的氧化和Hg2+的吸收，是目前汞去除最有效的凈化設備。特別是在濕法脫硫系統(tǒng)中，由于Hg2+易溶于水，容易與石灰石或石灰吸收劑反應，能去除約90%的Hg2+。Hg2+所占比例是影響脫硫設施對汞去除率的主要因素，因此提高煙氣中Hg2+的比例，將直接影響脫硫設施對汞的去除效果。
4)脫硝設施脫汞。
燃煤電廠煙氣脫硝工藝中，選擇性催化還原(SCR)和選擇性非催化還原(SNCR)是兩種常用的脫硝工藝；痣姀S煙氣在脫硝、除塵和脫硫的同時，可對汞產生協(xié)同脫除的效應，利用現(xiàn)有脫硫脫硝設備脫汞是目前大型火電廠脫汞技術的首選，也符合我國煙氣控制政策。因此，汞的脫除優(yōu)先考慮采用高效除塵、煙氣脫硫和脫硝協(xié)同控制的技術路線，經過脫硫、脫硝、除塵的協(xié)同作用，脫汞率可達70%～85%，即最后的汞排放濃度約為0.01毫克/立方米，已經低于初步設定的0.03毫克/立方米的限值。
3小結
燃煤電廠通過配套完善除塵、脫硫、脫硝、煙氣汞脫等環(huán)保設施，就可以對重金屬汞等污染物進行有效控制，達到安全排放，減少環(huán)境污染的目的。
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