帶你全方位認(rèn)識(shí)燃煤發(fā)電廠煙氣污染物控制與脫除技術(shù)
1燃煤電廠煙氣污染物防治的必要性
電力行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)行業(yè)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)電力需求不斷增長(zhǎng)，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)將電源結(jié)構(gòu)方面繼續(xù)維持燃煤機(jī)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(shí)，燃煤產(chǎn)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(zhǎng)，潛在的環(huán)境問(wèn)題不斷顯現(xiàn)，增加了酸雨的污染程度，加重了水體富營(yíng)養(yǎng)化的影響，直接危害人類生存環(huán)境，這對(duì)我國(guó)大氣環(huán)境保護(hù)，尤其是對(duì)防治酸雨污染提出了嚴(yán)峻考驗(yàn)。因此，燃煤電廠必須配套完善除塵、脫硫、脫硝等環(huán)保設(shè)施，從產(chǎn)生源頭對(duì)煙塵、二氧化硫、氮氧化物及重金屬汞等污染物進(jìn)行有效控制。
2燃煤電廠煙氣污染物的防治技術(shù)
《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)于2012年1月1日正式實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煙塵、SO2和NOx污染物排放標(biāo)準(zhǔn)全面嚴(yán)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(shí)，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(jìn)行淺析和探討。
2.1煙塵的治理
燃煤電廠的除塵技術(shù)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(guó)電力主流除塵工藝。煙氣中灰塵塵粒通過(guò)高壓靜電場(chǎng)時(shí)，與電極間的正負(fù)離子和電子發(fā)生碰撞而荷電(或在離子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)中荷電)，帶上電子和離子的塵粒在電場(chǎng)力的作用下向異性電極運(yùn)動(dòng)并積附在異性電極上，通過(guò)振打等方式使電極上的灰塵落入收集灰斗中，使通過(guò)電除塵器的煙氣得到凈化，達(dá)到保護(hù)大氣，保護(hù)環(huán)境的目的。
當(dāng)前大多數(shù)燃煤電廠煤種復(fù)雜、混燒劣質(zhì)煤情況突出，煙塵工況條件較為惡劣，而電除塵器對(duì)煙塵特性較為敏感，燃煤變化等原因均會(huì)降低除塵效率。針對(duì)電除塵器應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)電除塵相關(guān)廠家或單位開(kāi)始對(duì)常規(guī)電除塵器進(jìn)行技術(shù)改造，其中，最具代表性的是高頻電源技術(shù)，通過(guò)采用新型大功率高頻高壓電源技術(shù)，可大幅度提高除塵效率。
燃煤電廠經(jīng)高效除塵器后排放的煙塵基本為空氣動(dòng)力學(xué)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(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)就是除塵效率高，電除塵器和布袋除塵器對(duì)細(xì)顆粒捕集效率都能達(dá)到95%以上。因此，隨著我國(guó)環(huán)保要求的提高和排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷趨嚴(yán)，煙塵治理逐步向袋式除塵、電袋除塵技術(shù)發(fā)展，特別在近幾年電袋除塵器開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)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(yīng)用最廣、最有效、可適用于各種機(jī)組和燃煤狀況的SO2控制技術(shù)。濕法脫硫吸收塔集除塵、脫硫、氧化等多項(xiàng)功能于一體，采用價(jià)廉易得的石灰石或石灰作脫硫吸收劑，用濕式球磨機(jī)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(nèi)，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(jìn)行化學(xué)反應(yīng)后被脫除，最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏(二水硫酸鈣)。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去煙氣夾帶的細(xì)小液滴，凈煙氣經(jīng)煙倒排入煙囪。脫硫石膏漿液經(jīng)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(yīng)用最多且脫硝效率最高、最為成熟的脫硝技術(shù)。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(yīng)，將煙氣中的NOx轉(zhuǎn)化成H2O和N2等過(guò)程，脫硝效率不小于90%。選擇性催化還原法(SCR)脫硝應(yīng)用范圍廣，脫硝率高，氨逃逸過(guò)低，對(duì)下游設(shè)備影響小。但投資較高、采用催化劑，反應(yīng)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(lái)源，而燃煤電廠是我國(guó)最主要的燃煤汞污染源之一，必須結(jié)合現(xiàn)有環(huán)保設(shè)施狀況，對(duì)煙氣產(chǎn)生的重金屬汞進(jìn)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(dá)99%以上。煙氣中以顆粒態(tài)形式存在的固相汞在經(jīng)過(guò)電除塵器時(shí)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(jí)顆粒中，而一般電除塵器對(duì)這部分粒徑范圍內(nèi)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(xì)粉塵，尤其在脫除細(xì)粉塵方面有其獨(dú)特的效果。由于細(xì)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(jīng)過(guò)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(shí)袋式除塵器自身存在濾袋材質(zhì)差、壽命短、壓力損失大、運(yùn)行費(fèi)用高等局限性，限制了其使用。
3)脫硫設(shè)施脫汞。
脫硫設(shè)施溫度相對(duì)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(shè)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(yīng)，能去除約90%的Hg2+。Hg2+所占比例是影響脫硫設(shè)施對(duì)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(shè)施對(duì)汞的去除效果。
4)脫硝設(shè)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(shí)，可對(duì)汞產(chǎn)生協(xié)同脫除的效應(yīng)，利用現(xiàn)有脫硫脫硝設(shè)備脫汞是目前大型火電廠脫汞技術(shù)的首選，也符合我國(guó)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(shù)路線，經(jīng)過(guò)脫硫、脫硝、除塵的協(xié)同作用，脫汞率可達(dá)70%～85%，即最后的汞排放濃度約為0.01毫克/立方米，已經(jīng)低于初步設(shè)定的0.03毫克/立方米的限值。
3小結(jié)
燃煤電廠通過(guò)配套完善除塵、脫硫、脫硝、煙氣汞脫等環(huán)保設(shè)施，就可以對(duì)重金屬汞等污染物進(jìn)行有效控制，達(dá)到安全排放，減少環(huán)境污染的目的。
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