文長 | 3465字 · 時長 | 9分
由於目前火電廠面臨嚴峻的環保壓力，因此實行超低排放改造是必須的步驟。然而燃煤電站燃燒大量煤，排放大量二氧化硫、氮氧化物及煙塵等成分複雜汙染物濃度低的煙氣，實現超低排放對大氣汙染防治要求較高。本文通過對燃煤電站大氣汙染物排放特徵進行分析，提出燃煤電廠鍋爐超低排放控制技術，以期為燃煤電站超低排放控制措施設計提供參考。
燃煤電廠鍋爐會排放大量成分複雜且汙染物濃度高的煙氣，因此實施超低排放控制對技術要求較高。 對於燃煤電廠鍋爐超低排放控制這方面的研究主要在於：
①溼法脫硫設備性能增強技術，如雙循環、旋匯耦合、雙托盤、高效除霧器；
②以低溫電除塵器、溼式電除塵器、電袋除塵器、移動電極、高頻電源等除塵設備為核心的技術路線研究；
③省煤器、 煙氣冷卻器、GGH 等換熱設備的調溫與節能；
④低氮燃燒、SCR 增效、寬負荷脫硝等脫硝技術優化；
⑤流化床超低排放技術。 本文擬結合燃煤電站排放的大氣汙染物以及控制系統技術來明確燃煤電廠超低排放控制方法，為超低排放的實現提供參考。
1 燃煤電站大氣汙染物分析
燃煤電站的燃煤煤質複雜，煙塵、二氧化硫和氮氧化物的排放濃度較高。 煙塵特徵取決於鍋爐類型，煤粉爐具有燃燒迅速、完全、容量大並且效率高的特徵，然而煤粉燃燒後形成的一小部分顆粒較粗的灰形成灰渣，落入冷灰鬥內，最後冷卻成固體灰渣，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%，NO
x 排放可減少 50%，燃燒效率較高，高達 95～99%。 燃煤電站燃煤產生的氮氧化物主要是 NO 和 NO2，統稱為 NOx。 主要危害性在於對臭氧層的破壞、 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
根據煙塵超低排放控制技術的工作原理，主要有這幾種：靜電式、旋轉電極式以及溼式靜電。 靜電除塵技術的優勢在於工作時不易受到外界溫度的影響，工作效率較高，能夠除掉絕大多數的粉塵，並且靜電除塵可以連續的高強度作業，不會對設備造成太大的損耗，節省作業成本。靜電式除塵的不足在於幾乎無法將微塵除去； 旋轉電極式除塵的優勢在於反電暈的出現的概率降低，並且使用的設備體型較小。 無需太多的使用面積，而旋轉電極式除塵的不足之處在於適用範圍小，對設備操作工專業技能要求高，安裝工藝流程較為複雜；溼式靜電除塵的優勢在於既能夠將殘留在塵板上的微塵清除掉，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汙染物等複合型汙染物的含量，然而溼式靜電除塵由於使用水進行除塵，很可能會給環境帶來二次汙染，有背目前國家提出的可持續發展理念。
2.2 SO2超低排放控制技術
對燃煤電廠煙氣進行脫硫常見的處理方式有幹法、 半乾法以及溼法。 其中傳統的幹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後的產物；半乾法脫硫所用到的方法較多，常見的有噴霧半乾法，爐內噴鈣爐後活化法、灰渣外循環半乾法和流化床脫硫法等，該脫硫方式雖然效果明顯，但是脫硫後的產物進行灰循環效率會下降；至於溼法脫硫方式，該方式有不少優點：
①脫硫效果顯著；
②可以勝任大排量煙氣脫硫任務；
③脫硫處理成本不高；
④可以科學利用脫硫後的產物。
但是溼法脫硫處理系統比較複雜，對技術人員要求較高。 近幾年，許多學者對此進行研究，提出一些先進的脫硫技術。 比如將尿素溶液作為吸收劑在超重力環境進行脫硫處理，該方式有設備佔地小，成本較低等優點。
2.3 HgO超低排放控制技術
2.3.1 燃煤煙氣中汞的形態分佈
一般情況下燃煤鍋爐排出的煙氣中汞所佔的比重為 1～20μg/m3，其多數由元素態 HgO、 氧化態 Hg2+（ 主要是 HgCl2）和顆粒汞 HgP 這三種組成，其中 Hg2+ 能夠溶解在水裡，因此可以藉助於煙氣溼法脫硫或脫氮工藝將少量 Hg2+ 除掉， 並可在除塵裝置中用粉塵協同除去顆粒汞 HgP。然而 ，另外 20～50% 的元素汞則以氣相形式存在， 由於元素汞熱力學性質非常的穩定，幾乎無法在低溫的環境被氧化，且不會被水溶解，因此用常規的方法在低溫下不易氧化，其熱力學性質穩定， 不溶於水，難以去除煙氣中的元素 HgO，目前常用的方法就是將煙氣中的元素 HgO 變一個形態，然後用常規的手段去除。
2.3.2 燃煤電廠中脫汞技術
針 對 燃 煤 電 廠 排 放 物 脫 汞 問 題 ， 美 國 電 力 研 究 協 會（EPRI）也做過研究，其研究結果表明：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化成氧化汞， 以便能夠在後續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現，元素汞首先是被催化劑吸附，然後經過一系列的化學反應與空氣中的氧元素結合形成氧化汞， 反應結束後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。低流速有利於氧氣氧化過程，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 脫硝系統對汞的協同脫除效率。
2.4 多汙染物控制技術
多汙染物控制技術主要針對 NOx 和 SOx 兩種汙染物的排放控制，常見的方法有固相吸附/再生法、氣相氧化法、電子束輻射、溼式洗滌等。 其中，固相吸附/再生法和氣相氧化法適用範圍較廣，本文作詳細闡述。
2.4.1 固相吸附/再生技術
固相吸附/再生技術是指利用固體吸附劑的自身屬性，對廢氣中的汙染物進行吸收或使其與之產生化學反應，然後再轉化為容易去除的汙染物， 該技術可以使固體吸附劑重複被使用。 用於固相吸附/再生技術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，在氧複合基團環境下被催化氧化，最終會產生硫酸並附著在活性焦的孔上，從而完成二氧化硫去除工作。活性焦的微孔結構和官能團同樣能吸附 NO
x， 並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，從而實現脫硝 。 圖 1 所示為典型的活性焦脫硫工藝示意圖。
2.4.2 氣相氧化法技術
氣相氧化法是通過臭氧發生器產生臭氧， 噴射到煙道中或者在 NOx 反應器中與 NO 和 NO2 發生反應，NO 和 NO2可在適當的 O3/NOx 摩爾比下氧化成更高階的氮氧化物並溶於水，且單質汞被氧化成水溶性的氧化汞， 在後續溼法吸收的過程中與 SO2 一起被脫除。
在靜電除塵器或袋式除塵器的出口處， 臭氧製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，然後煙氣轉移到逆流式洗滌塔，隨後將有機亞碸催化劑和水混合液噴入塔內。硫氧官能團存在於有機亞碸催化劑中， 因此該催化劑可以被認為是一種可循環利用的吸附材料。 洗滌塔中的排煙與催化劑混合液均勻結合，在煙氣中形成化學性質不穩定的產物：亞硫酸（H2SO3）和亞硝酸 （HNO2），之後被有機吸附劑吸入，與之發生化學反應，生成性質穩定的穩定亞碸基類絡合物，最終沉入溶液中的有機吸附劑與亞硫酸和亞硝酸鹽結合，形成穩定的亞碸基絡合物沉入漿液池中。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穩定的產物———硫酸和硝酸。 此時，將絡合物分解，並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。 然後，混合溶液首先通過溼式過濾器除去顆粒，然後轉移到分離裝置中。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，並在下層處理硫酸銨和硝酸銨溶液，得到硫酸銨、硝酸銨，這些可用於加工化肥的原料。
3 結 語
結合以上分析，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， 採用多種技術協同高效運作，在煙氣超低排放實施過程中儘可能達到低耗能，高效益的雙重效果。使得使超低排放技術越來越可靠。本文結合燃煤電站排放的大氣汙染物的特徵， 分析了針對燃煤電站各類不同鍋爐產生汙染物應該實行的超低排放控制技術。 然後重點分析了多汙染物排放控制技術。 另外，本文最後研究了多汙染物超低排放控制技術各自的特點以及協同效應，希望未來學者能充分利用超低排放控制設備之間的串聯優勢， 尋求合理有效的汙染物控制方案， 以提高燃煤電站的超低排放控制效果。
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