燃煤電廠鍋爐會(huì)排放大量成分復(fù)雜且污染物濃度高的煙氣，因此實(shí)施超低排放控制對(duì)技術(shù)要求較高。對(duì)于燃煤電廠鍋爐超低排放控制這方面的研究主要在于：

 

①濕法脫硫設(shè)備性能增強(qiáng)技術(shù)，如雙循環(huán)、旋匯耦合、雙托盤(pán)、高效除霧器；

 

②以低溫電除塵器、濕式電除塵器、電袋除塵器、移動(dòng)電極、高頻電源等除塵設(shè)備為核心的技術(shù)路線研究；

 

③省煤器、 煙氣冷卻器、GGH 等換熱設(shè)備的調(diào)溫與節(jié)能；

 

④低氮燃燒、SCR 增效、寬負(fù)荷脫硝等脫硝技術(shù)優(yōu)化；

 

⑤流化床超低排放技術(shù)。本文擬結(jié)合燃煤電站排放的大氣污染物以及控制系統(tǒng)技術(shù)來(lái)明確燃煤電廠超低排放控制方法，為超低排放的實(shí)現(xiàn)提供參考。

 

1 燃煤電站大氣污染物分析

 

燃煤電站的燃煤煤質(zhì)復(fù)雜，煙塵、二氧化硫和氮氧化物的排放濃度較高。煙塵特征取決于鍋爐類(lèi)型，煤粉爐具有燃燒迅速、完全、容量大并且效率高的特征，然而煤粉燃燒后形成的一小部分顆粒較粗的灰形成灰渣，落入冷灰斗內(nèi)，最后冷卻成固體灰渣，絕大部分顆粒較細(xì)的灰則是被煙氣帶走，通常被稱為灰飛，煤粉爐產(chǎn)生的灰飛量高達(dá) 80~90%。流化床燃燒被視為清潔燃燒， 脫硫率達(dá)到脫硫率可達(dá) 80～95%，NOx排放可減少 50%，燃燒效率較高，高達(dá) 95～99%。燃煤電站燃煤產(chǎn)生的氮氧化物主要是 NO 和 NO2，統(tǒng)稱為 NOx。主要危害性在于對(duì)臭氧層的破壞、 對(duì)動(dòng)物和人體的傷害以及導(dǎo)致光化學(xué)煙霧及酸雨等。

 

2 燃煤電鍋爐站超低排放控制方法分析

 

2.1 煙塵超低排放控制技術(shù)

 

根據(jù)煙塵超低排放控制技術(shù)的工作原理，主要有這幾種：靜電式、旋轉(zhuǎn)電極式以及濕式靜電。靜電除塵技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于工作時(shí)不易受到外界溫度的影響，工作效率較高，能夠除掉絕大多數(shù)的粉塵，并且靜電除塵可以連續(xù)的高強(qiáng)度作業(yè)，不會(huì)對(duì)設(shè)備造成太大的損耗，節(jié)省作業(yè)成本。靜電式除塵的不足在于幾乎無(wú)法將微塵除去；旋轉(zhuǎn)電極式除塵的優(yōu)勢(shì)在于反電暈的出現(xiàn)的概率降低，并且使用的設(shè)備體型較小。無(wú)需太多的使用面積，而旋轉(zhuǎn)電極式除塵的不足之處在于適用范圍小，對(duì)設(shè)備操作工專業(yè)技能要求高，安裝工藝流程較為復(fù)雜；濕式靜電除塵的優(yōu)勢(shì)在于既能夠?qū)埩粼趬m板上的微塵清除掉， 還能夠降低阻力的影響，加強(qiáng)集塵板對(duì)帶電微塵的吸附能力。此外，該除塵方式還能夠高效率的抑制微塵和酸性污染物等復(fù)合型污染物的含量，然而濕式靜電除塵由于使用水進(jìn)行除塵，很可能會(huì)給環(huán)境帶來(lái)二次污染， 有背目前國(guó)家提出的可持續(xù)發(fā)展理念。

 

2.2 SO2超低排放控制技術(shù)

 

對(duì)燃煤電廠煙氣進(jìn)行脫硫常見(jiàn)的處理方式有干法、 半干法以及濕法。其中傳統(tǒng)的干法脫硫所用到的方法有兩種，分別是氧化法和固相吸附法， 該脫硫方式在煙氣中硫含量較低的情況下效果較明顯， 然而該脫硫方式不能科學(xué)利用脫硫后的產(chǎn)物；半干法脫硫所用到的方法較多，常見(jiàn)的有噴霧半干法，爐內(nèi)噴鈣爐后活化法、灰渣外循環(huán)半干法和流化床脫硫法等，該脫硫方式雖然效果明顯， 但是脫硫后的產(chǎn)物進(jìn)行灰循環(huán)效率會(huì)下降；至于濕法脫硫方式，該方式有不少優(yōu)點(diǎn)：

 

①脫硫效果顯著；

 

②可以勝任大排量煙氣脫硫任務(wù)；

 

③脫硫處理成本不高；

 

④可以科學(xué)利用脫硫后的產(chǎn)物。

 

但是濕法脫硫處理系統(tǒng)比較復(fù)雜，對(duì)技術(shù)人員要求較高。近幾年，許多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行研究，提出一些先進(jìn)的脫硫技術(shù)。比如將尿素溶液作為吸收劑在超重力環(huán)境進(jìn)行脫硫處理，該方式有設(shè)備占地小，成本較低等優(yōu)點(diǎn)。

 

2.3 HgO超低排放控制技術(shù)

 

2.3.1 燃煤煙氣中汞的形態(tài)分布

 

一般情況下燃煤鍋爐排出的煙氣中汞所占的比重為 1～20μg/m3，其多數(shù)由元素態(tài) Hg0、 氧化態(tài) Hg2+（ 主要是 HgCl2） 和顆粒汞 HgP這三種組成，其中 Hg2+能夠溶解在水里，因此可以借助于煙氣濕法脫硫或脫氮工藝將少量 Hg2+除掉， 并可在除塵裝置中用粉塵協(xié)同除去顆粒汞 HgP。然而 ，另外 20～50%的元素汞則以氣相形式存在， 由于元素汞熱力學(xué)性質(zhì)非常的穩(wěn)定，幾乎無(wú)法在低溫的環(huán)境被氧化，且不會(huì)被水溶解，因此用常規(guī)的方法在低溫下不易氧化， 其熱力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定， 不溶于水，難以去除煙氣中的元素 Hg0，目前常用的方法就是將煙氣中的元素 Hg0變一個(gè)形態(tài)，然后用常規(guī)的手段去除。

 

2.3.2 燃煤電廠中脫汞技術(shù)

 

針 對(duì) 燃 煤 電 廠 排 放 物 脫 汞 問(wèn) 題 ， 美 國(guó) 電 力 研 究 協(xié) 會(huì)（EPRI）也做過(guò)研究，其研究結(jié)果表明：在燃煤電廠使用催化劑除硝的時(shí)候也能將煙氣中的元素汞轉(zhuǎn)化成氧化汞， 以便能夠在后續(xù)的工藝流程中將汞脫除掉。在對(duì)這個(gè)過(guò)程的工作原理的研究分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，元素汞首先是被催化劑吸附，然后經(jīng)過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)與空氣中的氧元素結(jié)合形成氧化汞， 反應(yīng)結(jié)束后氧化汞從催化劑上脫離。但是這一化學(xué)過(guò)程受到多個(gè)因素影響，比如排煙的速度、氨濃度以及兩者的共同作用。低流速有利于氧氣氧化過(guò)程，但是同時(shí)增加了氨的還原過(guò)程。因此應(yīng)該找到最佳停留時(shí)間來(lái)提高 SCR 脫硝系統(tǒng)對(duì)汞的協(xié)同脫除效率。

 

2.4 多污染物控制技術(shù)

 

多污染物控制技術(shù)主要針對(duì) NOx和 SOx兩種污染物的排放控制，常見(jiàn)的方法有固相吸附/再生法、氣相氧化法、電子束輻射、濕式洗滌等。其中，固相吸附/再生法和氣相氧化法適用范圍較廣，本文作詳細(xì)闡述。

 

2.4.1 固相吸附/再生技術(shù)

 

固相吸附/再生技術(shù)是指利用固體吸附劑的自身屬性，對(duì)廢氣中的污染物進(jìn)行吸收或使其與之產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)， 然后再轉(zhuǎn)化為容易去除的污染物， 該技術(shù)可以使固體吸附劑重復(fù)被使用。用于固相吸附/再生技術(shù)的常見(jiàn)工藝有活性炭/活性炭吸附/再 生 工 藝 、CuO 吸 附/再 生 工 藝 、NOxSO 吸 附 再 生 工 藝 和SNAP 吸附/再生工藝 ， 其中活性炭活性焦吸附/再生工藝使用較普遍，下文做重點(diǎn)分析。

 

在活性炭/活性焦吸附/再生過(guò)程中，SO2會(huì)被活性炭/活性焦吸附，在氧復(fù)合基團(tuán)環(huán)境下被催化氧化，最終會(huì)產(chǎn)生硫酸并附著在活性焦的孔上，從而完成二氧化硫去除工作。活性焦的微孔結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)同樣能吸附 NOx， 并可以將反應(yīng)活性較低的 NO 氧 化 為 反 應(yīng) 活 性 較 高 的 NO2， 在 有 水 的 條 件 下 變 成HNO3，從而實(shí)現(xiàn)脫硝 。圖 1 所示為典型的活性焦脫硫工藝示意圖。

 

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2.4.2 氣相氧化法技術(shù)

 

氣相氧化法是通過(guò)臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧， 噴射到煙道中或者在 NOx反應(yīng)器中與 NO 和 NO2發(fā)生反應(yīng)，NO 和 NO2可在適當(dāng)?shù)?O3/NOx摩爾比下氧化成更高階的氮氧化物并溶于水，且單質(zhì)汞被氧化成水溶性的氧化汞， 在后續(xù)濕法吸收的過(guò)程中與 SO2一起被脫除。

 

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在靜電除塵器或袋式除塵器的出口處， 臭氧制造機(jī)釋放出的臭氧直接注入無(wú)塵的煙氣中， 一氧化氮即刻被氧化還原成二氧化氮，然后煙氣轉(zhuǎn)移到逆流式洗滌塔，隨后將有機(jī)亞砜催化劑和水混合液噴入塔內(nèi)。硫氧官能團(tuán)存在于有機(jī)亞砜催化劑中， 因此該催化劑可以被認(rèn)為是一種可循環(huán)利用的吸附材料。洗滌塔中的排煙與催化劑混合液均勻結(jié)合，在煙氣中形成化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的產(chǎn)物：亞硫酸（H2SO3）和亞硝酸 （HNO2），之后被有機(jī)吸附劑吸入，與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成性質(zhì)穩(wěn)定的穩(wěn)定亞砜基類(lèi)絡(luò)合物， 最終沉入溶液中的有機(jī)吸附劑與亞硫酸和亞硝酸鹽結(jié)合，形成穩(wěn)定的亞砜基絡(luò)合物沉入漿液池中。在氧化劑的助推下， 亞硫酸和亞硝酸鹽被氧化形成化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的產(chǎn)物———硫酸和硝酸。此時(shí)，將絡(luò)合物分解，并將氫氧化銨加入到混合溶液中， 與硫酸和硝酸反應(yīng)生成硫酸銨和硝酸銨。然后，混合溶液首先通過(guò)濕式過(guò)濾器除去顆粒，然后轉(zhuǎn)移到分離裝置中。在分離裝置中，將混合溶液分為兩層。將上層有機(jī)催化劑重新放回到原工藝中， 促使形成更多的二氧化硫和二氧化氮，并在下層處理硫酸銨和硝酸銨溶液，得到硫酸銨、硝酸銨，這些可用于加工化肥的原料。

 

3 結(jié) 語(yǔ)

 

結(jié)合以上分析，為了達(dá)到對(duì)煙氣超低排放的控制標(biāo)準(zhǔn)，必然需要綜合考慮各種單項(xiàng)的整體控制， 采用多種技術(shù)協(xié)同高效運(yùn)作，在煙氣超低排放實(shí)施過(guò)程中盡可能達(dá)到低耗能，高效益的雙重效果。使得使超低排放技術(shù)越來(lái)越可靠。本文結(jié)合燃煤電站排放的大氣污染物的特征， 分析了針對(duì)燃煤電站各類(lèi)不同鍋爐產(chǎn)生污染物應(yīng)該實(shí)行的超低排放控制技術(shù)。然后重點(diǎn)分析了多污染物排放控制技術(shù)。另外，本文最后研究了多污染物超低排放控制技術(shù)各自的特點(diǎn)以及協(xié)同效應(yīng)， 希望未來(lái)學(xué)者能充分利用超低排放控制設(shè)備之間的串聯(lián)優(yōu)勢(shì)， 尋求合理有效的污染物控制方案， 以提高燃煤電站的超低排放控制效果。