燃煤電廠鍋爐會排放大量成分復雜且污染物濃度高的煙氣，因此實施超低排放控制對技術(shù)要求較高。對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)備性能增強技術(shù)，如雙循環(huán)、旋匯耦合、雙托盤、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)來明確燃煤電廠超低排放控制方法，為超低排放的實現(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 80~90%。流化床燃燒被視為清潔燃燒， 脫硫率達到脫硫率可達 80～95%，NOx排放可減少 50%，燃燒效率較高，高達 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。主要危害性在于對臭氧層的破壞、 對動物和人體的傷害以及導致光化學煙霧及酸雨等。

 

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)勢在于工作時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)的高強度作業(yè)，不會對設(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法將微塵除去；旋轉(zhuǎn)電極式除塵的優(yōu)勢在于反電暈的出現(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，對設(shè)備操作工專業(yè)技能要求高，安裝工藝流程較為復雜；濕式靜電除塵的優(yōu)勢在于既能夠?qū)埩粼趬m板上的微塵清除掉， 還能夠降低阻力的影響，加強集塵板對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合型污染物的含量，然而濕式靜電除塵由于使用水進行除塵，很可能會給環(huán)境帶來二次污染， 有背目前國家提出的可持續(xù)發(fā)展理念。

 

2.2 SO2超低排放控制技術(shù)

 

對燃煤電廠煙氣進行脫硫常見的處理方式有干法、 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利用脫硫后的產(chǎn)物；半干法脫硫所用到的方法較多，常見的有噴霧半干法，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)物進行灰循環(huán)效率會下降；至于濕法脫硫方式，該方式有不少優(yōu)點：

 

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可以科學利用脫硫后的產(chǎn)物。

 

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

 

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， 由于元素汞熱力學性質(zhì)非常的穩(wěn)定，幾乎無法在低溫的環(huán)境被氧化，且不會被水溶解，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 燃 煤 電 廠 排 放 物 脫 汞 問 題 ， 美 國 電 力 研 究 協(xié) 會（EPRI）也做過研究，其研究結(jié)果表明：在燃煤電廠使用催化劑除硝的時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。在對這個過程的工作原理的研究分析時發(fā)現(xiàn)，元素汞首先是被催化劑吸附，然后經(jīng)過一系列的化學反應與空氣中的氧元素結(jié)合形成氧化汞， 反應結(jié)束后氧化汞從催化劑上脫離。但是這一化學過程受到多個因素影響，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程，但是同時增加了氨的還原過程。因此應該找到最佳停留時間來提高 SCR 脫硝系統(tǒng)對汞的協(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 NOx和 SOx兩種污染物的排放控制，常見的方法有固相吸附/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，對廢氣中的污染物進行吸收或使其與之產(chǎn)生化學反應， 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被使用。用于固相吸附/再生技術(shù)的常見工藝有活性炭/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，下文做重點分析。

 

在活性炭/活性焦吸附/再生過程中，SO2會被活性炭/活性焦吸附，在氧復合基團環(huán)境下被催化氧化，最終會產(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)和官能團同樣能吸附 NOx， 并可以將反應活性較低的 NO 氧 化 為 反 應 活 性 較 高 的 NO2， 在 有 水 的 條 件 下 變 成HNO3，從而實現(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)

 

氣相氧化法是通過臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧， 噴射到煙道中或者在 NOx反應器中與 NO 和 NO2發(fā)生反應，NO 和 NO2可在適當?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， 臭氧制造機釋放出的臭氧直接注入無塵的煙氣中， 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，隨后將有機亞砜催化劑和水混合液噴入塔內(nèi)。硫氧官能團存在于有機亞砜催化劑中， 因此該催化劑可以被認為是一種可循環(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），之后被有機吸附劑吸入，與之發(fā)生化學反應，生成性質(zhì)穩(wěn)定的穩(wěn)定亞砜基類絡(luò)合物， 最終沉入溶液中的有機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性質(zhì)穩(wěn)定的產(chǎn)物———硫酸和硝酸。此時，將絡(luò)合物分解，并將氫氧化銨加入到混合溶液中， 與硫酸和硝酸反應生成硫酸銨和硝酸銨。然后，混合溶液首先通過濕式過濾器除去顆粒，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

 

結(jié)合以上分析，為了達到對煙氣超低排放的控制標準，必然需要綜合考慮各種單項的整體控制， 采用多種技術(shù)協(xié)同高效運作，在煙氣超低排放實施過程中盡可能達到低耗能，高效益的雙重效果。使得使超低排放技術(shù)越來越可靠。本文結(jié)合燃煤電站排放的大氣污染物的特征， 分析了針對燃煤電站各類不同鍋爐產(chǎn)生污染物應該實行的超低排放控制技術(shù)。然后重點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)各自的特點以及協(xié)同效應， 希望未來學者能充分利用超低排放控制設(shè)備之間的串聯(lián)優(yōu)勢， 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。