带你全方位认识燃煤发电厂烟气污染物控制与脱除技术
1燃煤电厂烟气污染物防治的必要性
电力行业是国民经济的基础行业，随着经济的快速发展，我国电力需求不断增长，在今后相当长的时间内将电源结构方面继续维持燃煤机组的基本格局。燃煤电厂在源源不断输送出清洁能源的同时，燃煤产生的烟尘、二氧化硫、氮氧化物、重金属汞等气污染物也将持续增长，潜在的环境问题不断显现，增加了酸雨的污染程度，加重了水体富营养化的影响，直接危害人类生存环境，这对我国大气环境保护，尤其是对防治酸雨污染提出了严峻考验。因此，燃煤电厂必须配套完善除尘、脱硫、脱硝等环保设施，从产生源头对烟尘、二氧化硫、氮氧化物及重金属汞等污染物进行有效控制。
2燃煤电厂烟气污染物的防治技术
《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)于2012年1月1日正式实施，该标准对烟尘、SO2和NOx污染物排放标准全面严格控制，将烟尘、SO2和NOx三种污染物的排放限值分别从50～200mg/m3、400～1200mg/m3、450～1100mg/m3降至30mg/m3、100～200mg/m3、100～200mg/m3。同时，首次添加了火电厂大气汞污染物排放限值(0.03mg/m3)控制。现就燃煤电厂烟气污染物防治特别是重金属汞的脱除方法进行浅析和探讨。
2.1烟尘的治理
燃煤电厂的除尘技术主要有二种，即电除尘器和袋式除尘器。目前，电除尘仍是我国电力主流除尘工艺。烟气中灰尘尘粒通过高压静电场时，与电极间的正负离子和电子发生碰撞而荷电(或在离子扩散运动中荷电)，带上电子和离子的尘粒在电场力的作用下向异性电极运动并积附在异性电极上，通过振打等方式使电极上的灰尘落入收集灰斗中，使通过电除尘器的烟气得到净化，达到保护大气，保护环境的目的。
当前大多数燃煤电厂煤种复杂、混烧劣质煤情况突出，烟尘工况条件较为恶劣，而电除尘器对烟尘特性较为敏感，燃煤变化等原因均会降低除尘效率。针对电除尘器应用中出现的问题，国内电除尘相关厂家或单位开始对常规电除尘器进行技术改造，其中，最具代表性的是高频电源技术，通过采用新型大功率高频高压电源技术，可大幅度提高除尘效率。
燃煤电厂经高效除尘器后排放的烟尘基本为空气动力学直径小于10微米的飘尘，且大部分属于PM2.5，而袋式除尘技术的最大优点就是除尘效率高，电除尘器和布袋除尘器对细颗粒捕集效率都能达到95%以上。因此，随着我国环保要求的提高和排放标准的不断趋严，烟尘治理逐步向袋式除尘、电袋除尘技术发展，特别在近几年电袋除尘器开始大规模应用于燃煤电厂。
2.2二氧化硫的治理
烟气脱硫是目前世界上应用最广、最有效、可适用于各种机组和燃煤状况的SO2控制技术。湿法脱硫吸收塔集除尘、脱硫、氧化等多项功能于一体，采用价廉易得的石灰石或石灰作脱硫吸收剂，用湿式球磨机将不大于20mm的石灰石块磨制成吸收浆液。由于吸收浆液的循环利用，脱硫吸收剂的利用率很高。
在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的SO2与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应后被脱除，最终反应产物为石膏(二水硫酸钙)。脱硫后的烟气经除雾器除去烟气夹带的细小液滴，净烟气经烟倒排入烟囱。脱硫石膏浆液经脱水装置脱水后回收。
2.3氮氧化物的治理
选择性催化还原(SCR)法脱硝工艺是应用最多且脱硝效率最高、最为成熟的脱硝技术。SCR法是一种燃烧后NOx控制工艺，在催化剂的作用下，NH3(气)同NOx发生反应，将烟气中的NOx转化成H2O和N2等过程，脱硝效率不小于90%。选择性催化还原法(SCR)脱硝应用范围广，脱硝率高，氨逃逸过低，对下游设备影响小。但投资较高、采用催化剂，反应温度在较低范围(280～420℃)。
2.4烟气脱汞
燃煤是最大的汞排放来源，而燃煤电厂是我国最主要的燃煤汞污染源之一，必须结合现有环保设施状况，对烟气产生的重金属汞进行防治。
1)静电除尘器脱汞。
目前电厂以电除尘器为主，且除尘效果较好，一般可达99%以上。烟气中以颗粒态形式存在的固相汞在经过电除尘器时可以得到去除。但以颗粒态形式存在的汞占煤燃烧中汞排放的比例较低，且这部分汞大多存在于亚微米级颗粒中，而一般电除尘器对这部分粒径范围内的颗粒脱除效果较差。因此，燃煤电厂单靠电除尘器的除汞能力有限。
2)布袋除尘器脱汞。
布袋除尘器能够脱除高比电阻粉尘和细粉尘，尤其在脱除细粉尘方面有其独特的效果。由于细颗粒上富集了大量的汞，因此布袋除尘器在脱除烟气中汞有很大的潜力。经过布袋除尘器后能去除约70%的汞，较电除尘器的脱汞效率要高一些。但由于受烟气高温影响，同时袋式除尘器自身存在滤袋材质差、寿命短、压力损失大、运行费用高等局限性，限制了其使用。
3)脱硫设施脱汞。
脱硫设施温度相对较低，有利于Hg0的氧化和Hg2+的吸收，是目前汞去除最有效的净化设备。特别是在湿法脱硫系统中，由于Hg2+易溶于水，容易与石灰石或石灰吸收剂反应，能去除约90%的Hg2+。Hg2+所占比例是影响脱硫设施对汞去除率的主要因素，因此提高烟气中Hg2+的比例，将直接影响脱硫设施对汞的去除效果。
4)脱硝设施脱汞。
燃煤电厂烟气脱硝工艺中，选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)是两种常用的脱硝工艺。火电厂烟气在脱硝、除尘和脱硫的同时，可对汞产生协同脱除的效应，利用现有脱硫脱硝设备脱汞是目前大型火电厂脱汞技术的首选，也符合我国烟气控制政策。因此，汞的脱除优先考虑采用高效除尘、烟气脱硫和脱硝协同控制的技术路线，经过脱硫、脱硝、除尘的协同作用，脱汞率可达70%～85%，即最后的汞排放浓度约为0.01毫克/立方米，已经低于初步设定的0.03毫克/立方米的限值。
3小结
燃煤电厂通过配套完善除尘、脱硫、脱硝、烟气汞脱等环保设施，就可以对重金属汞等污染物进行有效控制，达到安全排放，减少环境污染的目的。
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