燃煤电厂烟气污染及治理

中国的供电系统主要是燃煤供电，发电时会产生很多的有害物质，破坏自然环境。因此，燃煤电厂必须采取一定措施控制燃煤烟气，解决环境污染问题。本文首先介绍了燃煤电厂目前烟气处理的有效策略，然后总结了脱硫脱硝技术的应用策略，以提高燃煤电厂烟气处理水平，改善环境污染，实现可持续发展的目标。

1、燃煤电厂排放的烟气组成及其影响

煤炭，可以说是一种“树木化石”，见证了历史上亿年的变迁，是自然界不可再生的资源。煤炭富含碳。.氧.氮.硫等元素，所以燃烧后，会排出大量的烟尘，其中不仅有硫等元素，CO2.NO2.SO2等有害气体，还包括矿物质颗粒等杂质。

虽然燃煤电厂配备了特殊的锅炉设施，并在煤中添加了相关的矿物质，但额定蒸发参数较大，因此电厂煤炉的排气量无法用其他工业炉来衡量。由于燃煤温度较高，至少高于1200℃，因此，它们都被烧成了无机物。燃煤电厂配备专用烟囱，燃煤后形成的污染气体和其他杂质通过烟囱排入大气，随着空气流动扩散，影响周围环境。这些物质混入空气中，会给人们造成各种呼吸道疾病，给工农业生产带来严重损失。例如，近年来的酸雨。众所周知，酸雨是酸性的，会改变水质，影响人们的正常饮用水；对建筑物等具有很强的侵蚀作用。燃烧煤炭产生SO₂、NO等都是制造酸雨的直接罪魁祸首。

2、烟气治理策略

燃煤电厂排放烟气的处理应从改善燃煤成分开始，提高燃煤利用率，同时还应采取对策回收废气，双管齐下，最大限度地减少烟尘排放。

烟气处理中最常用的是使用除尘器处理燃烧废物。主要有各种机械除尘设备、静电除尘、袋式除尘器和湿式除尘器。采用机械除尘方法，主要是通过旋转运动产生的离心应力，有效吸收高温环境下漂流的灰尘。由于机械除尘自动化程度落后，成本低，是小型电厂除尘设备的首选。但由于离心应力的大小受质量限制，粉尘中的小颗粒直径小于10μm导致它不能被吸附，因此，机械旋转除尘设备只能用于初级除尘，尽可能减少烟尘排放，并可利用这些回收的粉煤灰。

国内燃煤电厂常用的另一种吸尘方式是利用静电吸尘的工作原理。燃煤过程中，锅炉温度为1200℃以上，内部压力也很大，在这种高温高压状态下，SO₂，Al₂O₃粉尘含量高，粉尘烟气在高压静电场荷电吸附，除尘效率在99%以上，摆脱粒子质量的影响，可捕获μm等级颗粒，因此，使用静电除尘器可以实现高效的真空吸尘。此外，静电吸尘器的开发成本并不贵，因此受到燃煤电厂的一致青睐。目前，国内燃煤电厂大中型锅炉或新锅炉，为符合国家烟尘排放标准，可选择4~5电场电除尘器，实现高效吸尘。

袋式除尘器是近年来常用的高效除尘方法，其原理相对简单，即使用袋（无纺布）、针刺毡等过滤粉尘，可达99.9%以上的去除效率。是现阶段常用的最有效的除尘方法。但由于烟气中的硫含量(酸腐蚀)，布袋受烟气的影响.烟气温湿度影响较大，效率也有其限制。国内使用较好的袋式除尘器可达10台mg/Nm3的排放。

针对一些重点地区提出的燃煤电厂达到燃气标准的概念，上述类型的除尘器不能达到标准。现阶段，一致意见是脱硫系统后安装湿式电除尘器。这是一种电除尘器，除尘原理和静电除尘器相同，但不需要振动，而是用水冲洗。一级湿式电除尘器的安装一般可保证10mg/Nm3的排放，如果要5mg/Nm3或以下排放，一般增加至2级，国外安装湿式电除尘器后达到1级mg/Nm3的使用性能。在这样的排放下，PM2.5已基本去除。

3脱硫脱硝技术

上述中提到，煤炭中含有碳.硫.氮等矿物元素在燃烧过程中会释放出大量的矿物元素SO₂、氮氧化物严重污染空气，需要脱硫脱硝，减少这些有害气体的排放。

3.1脱硫技术

分燃前脱硫技术处理分燃烧中和燃烧后。燃烧前的脱硫方法主要是物理脱硫，主要针对煤中含有的矿物硫，利用其磁性特性降低煤中硫的含量；燃烧中的脱硫方法也被称为“炉内脱硫”，主要采用化学反应。在锅炉燃煤的高温燃烧过程中，可以添加碳酸化合物等固硫化合物成分，与煤燃烧中的硫化合物发生反应，产生固体硫酸盐，并随炉内残渣排出。

燃烧后的脱硫技术，是防止SO₂排放到空气中的最后一道防线。主要有湿法脱硫、半干脱硫及干脱硫。湿法脱硫选用强碱性溶液（如半干法和干法脱硫）Ca（OH）₂、NaOH等）作为SO₂的吸收皿，用石膏(主要是石膏)CaCO₃成分)辅助，实现对SO₂强吸收。这种方法也是目前燃煤电厂使用最多的，可以大量吸收SO₂、特别适合低、中、高硫煤；半干脱硫使用碱性粉末，在高温蒸发的水环境中反应生成固体干粉。主要采用喷雾干燥法，虽然其吸入效果不如湿法脱硫，但其设备管理简单、操作维护方便；所谓干脱硫，就是选择颗粒状或粉状等固态吸收剂，通过催化反应或在高温高压下分解成电子来减少SO₂的排放，与上述两种方法相比，该方法避免了废液的处理，但由于不在水环境中，耗时多，反应慢。

3.2脱硝技术

脱硝技术可以从燃烧中减少NO_x生成和燃烧后对NO_x开始处理。通过降低锅炉内氧气密度，缩短高温环境下煤气的时间，可以减少生成NOx；NOx处理类似脱硫，可通过喷粉吸附、溶液内反应、催化还原等方法，也可采用电子束处理。吸附粉可选用吸附性好的活性炭，并与吸附性好的活性炭一起使用。NH₃组合使用溶液中的反应与反应SO₂类似，选择强碱性溶液，另外，由于强碱性溶液N这种元素的化合结构有很多种，可以通过催还原剂NOx处理，使其变称无污染的N₂。

电子束处理，即利用电子束光照射NOx获得氧化性强的气体OH基、氧原子等，使NOx氧化，产生硝酸，然后再与硝酸结合，与NH₃反应，产生无污染硝酸盐。由于该方法技术要求高，需要进步，目前还没有得到大力推广。

综上所述，燃煤电厂在发电过程中会产生大量有害物质，严重破坏大气环境，对人民健康产生不利影响，制约我国经济发展。因此，燃煤电厂必须努力寻找解决方案，制定科学的治理方案，开发新型绿色能源，减少污染排放，不断完善脱硫脱硝技术，实现经济发展和环境保护的双赢局面。