火电厂污染物排放

第三章：火电厂污染物减排措施

引言

1．硫化物减排措施

目前控制燃煤二氧化硫污染技术可分三类，即煤燃烧前脱硫技术、燃烧中脱硫技术、燃烧后脱硫技术，其中烟气脱硫仍被认为时控制燃煤二氧化硫污染最行之有效的途径。

燃煤后烟气脱硫是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫技术。按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫又可分为湿法、半干法、干法三类。运行实践表明，石灰石—石膏湿法为运行最为可靠的技术，湿法脱硫技术成熟，脱硫效率高，ca/s比低，运行可靠，操作简单，烟气的脱硫率在50%~70%，适用于老电厂的改造；干法、半干法的脱硫产物为干粉状，处理容易，工艺较简单，投资一般低于湿法，但ca/s比高，脱硫效率和脱硫剂的利用率低，半干法工艺的喷雾干燥法脱硫效率一般在70%~95%，但存在喷雾嘴易于堵塞的问题；海水脱硫工艺利用天然海水为吸收剂，工艺简单，投资和运行费用较低，适于沿海地区。

近年来，我国在发展烟气脱硫技术方面有了较快的进展，提倡以石灰石—石膏湿法为主要脱硫方法。石灰石—石膏湿法又称石灰石洗绦法，主要采用石灰石做吸收剂，脱硫效率高，应用广泛。脱硫塔内分3各功能区：吸收反应区（生成亚硫酸钙）、脱硫产物氧化及石膏结晶区（生成硫酸钙）和除雾区（将烟气中洗绦液滴及尘粉分离）。图如下：

图1 石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺流程

海水烟气脱硫工艺是利用海水的天然碱度来脱除烟气中二氧化硫的一种湿法烟气脱硫方法。该技术不产生废弃物。具有技术成熟、工艺简单、系统运行可靠、脱硫率高和投资运行费用低等特点，其原理为：雨水将陆上岩层的碱性物质带到海中，天然海水含有大量的可容盐，其中主要成分时氯化钠和硫酸盐，还有一定量的可溶性碳酸盐。海水通常呈碱.性，一般海水的ph 值为7.5~8.5，天然碱度约为

1.2~1.5mmol/l ，使海水具有天然吸收二氧化硫的能力。其主要由烟气系统、供排海水系统、海水恢复系统、电气控制系统等组成。主要流程是：锅炉排出的烟气经除尘器后，由增压风机送入气—气热交换器侧降温，然后进入吸收塔，在吸收塔中被来自循环冷却系统的部分海水洗绦，烟气中的二氧化硫首先在吸收塔中被海水吸收成亚硫酸根离

子23-so 和氢离子-H ，23-so 不稳定，容易分解；-H 显酸性，海水中-H 浓度增加，导致海水PH 下降成为酸性海水。吸收塔排出的酸性海水依靠重力流入海水处理厂。

海水吸收二氧化硫最终生成的硫酸盐，是一种无害物质。硫酸盐是海水中盐份的主要成分，对海洋生物来说是不可缺少的。烟气海水脱硫工艺如图2所示;

图2海水脱硫工艺

2．氮氧化物减排措施

氮氧化物(NOX)是锅炉排放气体中的有害物之一。燃煤锅

炉在1996 年国家要求控制在650mg/m3，而2004 年第 3 时段排

放标准进一步提高要求控制在450 mg/m3；所以对于我们燃煤

机组的火电厂热电厂减少NOX 的排放迫在眉睫。在燃烧过程中, NOX 生成的途径有3条:

1）热力型NOX ：是空气中氮在高温（1 400℃以上）下氧化产生；

2）快速型NOX ：是由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基和空气中氮气反应生成HCN和N，再进一步与氧气作用以极快的速度生成NOx ；

3）燃料型NOX ：是燃料中含氮化合物在燃烧中氧化生成的NOx，称为燃料型NOx。

2 降低的方法

对于没有脱硝设备和脱硝燃烧器的燃煤锅炉来说，也就是采用低氮燃烧技术来减

少NOX 的生成机会。

1）在燃用挥发分较高的烟煤时，燃料型NOX 含量较多，快速型NOX 极少。燃料型NOX 是空气中的氧与煤中氮元素热解产物发生反应生成NOX，燃料中氮并非全部转变为NOX，它存在一个转换率，降低此转换率，控制NOX 排放总量，可采取：

（1）减少燃烧的过量空气系数；

（2）控制燃料与空气的前期混合；

（3）提高入炉的局部燃料浓度。

2）热力型NOx：是燃烧时空气中的N2 和O2 在高温下生成的NOX，产生的主要条件是高的燃烧温度使氮分子游离增本化学活性；然后是高的氧浓度，要减少热力型NOX 的生成，可采取：

（1）减少燃烧最高温度区域范围；

（2）降低锅炉燃烧的峰值温度；

（3）降低燃烧的过量空气系数和局部氧浓度。

具体来说，就是在保证锅炉燃烧安全的前提下，采取以下措施来减少氮氧化物的生成：

（1）低过量空气燃烧

使燃烧过程尽可能在接近理论空气量的条件下进行，随着烟气中过量氧的减少，可以抑制NOX 的生成。这是一种最简单的降低NOX 排放的方法。一般可降低NOX 排放15~20%。但如炉内氧浓度过低（3% 以下），会增加化学不完全燃烧热损失，引起飞灰含碳量增加，使锅炉燃烧效率下降。因此，在锅炉运行时，应选取最合理的过量空气系数。

（2）空气分级燃烧

基本原理是将燃料的燃烧过程分阶段完成，采用倒三角的配风方式。在第一阶段预燃阶段，将从主燃烧器供入炉膛的空气量减少（相当于理论空气量的80%），使燃料先在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧。此时第一级燃烧区内过量空气系数α＜1，因而降低了燃烧区内的燃烧速度和温度水平。因此，不但延迟了燃烧过程，而且在还原性气氛中降低了生成NOX 的反应率，抑制了NOX 在这一燃烧中的生成量。第二阶段燃烬阶段，为了完成全部燃烧过程，完全燃烧所需的其余空气则通过布置在主燃烧器上方的专门二次风喷口送入炉膛，与第一级

燃烧区在“贫氧燃烧”条件下所产生的烟气混合，在α＞1的条件下完成全部燃烧过程。这一方法弥补了简单的低过量空气燃烧的缺点。在第一级燃烧区内的过量空气系数越小，抑制NOX 的生成效果越好，但不完全燃烧产物越多，导致燃烧效率降低、引起结渣和腐蚀的可能性越大。因此，为保证既能减少NOX 的排放，又保证锅炉燃烧的经济性和可靠性，必须正确组织空气分级燃烧过程。（3）燃料分级燃烧

在燃烧中已生成的NO遇到烃根CHi和未完全燃烧产物CO、H2、C 和CnHm 时，会发生NO 的还原反应，重新还原为N2。利用这一原理，将主要燃料送入第一级燃烧区，在α>1条件下，燃烧并生成NOX。送入一级燃烧区的燃料称为一次燃料，其余15~20% 的燃料则在主燃烧器的上部送入二级燃烧区，在α<1的条件下形成很强的还原性气氛，使得在一级燃烧区中生成的NOX 在二级燃烧区（再燃区）内被还原成氮分子，送入二级燃烧区的燃料又称为二次燃料，或称再燃燃料。

在再燃区中不仅使得已生成的NOX 得到还原，还抑制了新的NOX 的生成，可