浅谈燃煤火力发电厂大气污染治理技术

【摘要】我国燃煤火力发电厂占发电总装机容量约60%，煤作
为燃料产生的燃烧产物对环境空气有巨大的影响，但是我国的能
源结构决定了在今后相当长的时间内燃煤机组装机容量还将不断
增长，火电厂排放的二氧化硫、氮氧化物和烟尘仍将增加。燃煤
火力发电排放的大气污染物治理技术及工艺历来备受研究者关注。
近几年，国内外涌现出了一些新型的治理技术及工艺，二氧化硫、
氮氧化物、烟尘脱除效率不断得到提高，在治理设备及处理工艺
不断改进的同时，能耗、物料损耗也不断下降。
【关键词】除尘器；脱硫；脱硝；低氮燃烧

1 燃煤发电的污染物排放与危害
1.1 污染物种类
燃煤火力发电厂对大气构成直接危害的主要污染物有粉尘、
硫氧化物、氮氧化物（NOx）及二氧化碳（CO2）。
1.2 污染物处理的现状
燃煤电厂排放的粉尘大部分已得到控制，特别是现代化大型
火力电厂的静电除尘装备比较完善，使电厂的除尘效率高达98%～
99%，控制粉尘排放已取得成效[4]。目前，有些火电厂开始投运烟
气脱硫装置，但没有采取减排NOx 的技术设施，烟气中NOx 和SO2
的浓度和总量普遍超出国家规定标准。
1.3 污染物危害
广州市大气环境容量研究资料显示：SO2、烟尘工业源在排放
高度上主要集中在30～50m，其次是20～30m，呈现以低空排放为
主。如广州发电厂的烟囱与居民楼高相近，当工业区与居住区混
杂时，二氧化硫、烟尘等就会威胁到周边居民的健康。
（1）NOx 的危害。燃烧设备排放的NOx 主要是NO，约占95%，
而NO2 仅占5%，还包括N20，N203 等，统称为NOs。NOx 对人类及
生存环境的危害已远超过其他污染物。（a）排到大气中的NO 会迅
速氧化形成NO2，在经紫外线照射和排烟的气态碳氢化合物进行接
触后，就会生成浅蓝色有毒的烟雾，我们称之为光化学烟雾。光
化学烟雾对鼻、眼、肺、心和造血组织等都有着强烈刺激及损害，
NO2 在大气中浓度超过0.0005mg/L 后，就会对人体造成危害。（b）
NOx 会在地球的大气层形成臭氧，如果臭氧进入到植物叶片中可以
溶解于水，然后沾结在细胞壁表面，对植物产生严重伤害。臭氧
对人体也十分有害。N20 是形成温室效应的气体，且会破坏大气臭
氧层。（c）在大气中，NO 二会形成硝酸雾，也是形成酸雨的重要
原因。
（2）温室气体的危害温室气体主要指CO2，其他还有甲烷（CH4）、
NO 二等。具有惰性气体性质的温室气体一经形成，其被森林、土
壤或海洋自然吸收的速率极其缓慢。CO2 等温室气体的寿命期取决
于不同的条件和环境，可长达50-200a。
2 燃煤火电厂大气污染防治技术
燃煤火电厂大气污染防治应尽可能地考虑到环境标准的逐步
严格，在经济合理及技术成熟的条件下，对重点污染物（如二氧
化硫、氮氧化物、烟尘）进行防治。
2.1 二氧化硫防治工艺技术
二氧化硫是无色气体，具有刺激性气味，是大气中几种主要
的污染物质之一。大气中的二氧化硫主要是人类活动产生的，其
中大多来自煤、石油燃烧或者石油炼制等。在大气中二氧化硫会
对人们呼吸道产生损害，对呼吸功能产生损伤，导致呼吸道的抵
抗力降低，诱发呼吸道炎症，对人体健康产生威胁。二氧化硫还
会对很多植物产生危害。二氧化硫生成硫酸雾会导致金属表面腐
蚀，对纸制品、纺织品、皮革制品等造成损伤。二氧化硫的污染
还可能形成酸雨，从而给生态系统以及农业、森林、水产资源等
带来严重危害。目前，在燃煤电厂应用较广泛的脱硫工艺有石灰
石-石膏湿法、氨法、海水脱硫、旋转喷雾半干法、循环流化床（CFB）
干法、炉内喷钙-尾部加湿活化干法等。
2.2 氮氧化物防治对策
目前在燃煤锅炉上常用的氮氧化合物防治方法主要以还原法
为主，还原法也称为干法，将NO 和NO2 用还原剂还原成N2。干法
脱硝分为选择性非催化还原法（SNCR）及选择性催化还原法（SCR）。
2.2.1 选择性非催化还原法（SNCR）
在不使用催化剂的条件下，在锅炉炉膛上部烟温850～1100℃
区域喷入还原剂（氨或尿素），使NOX 还原为水和氮气。SNCR 工艺
脱硝效率一般在30%～70%（对循环流化床锅炉可达50%～70%或更
高），氨逃逸一般大于5ppm，NH3/NOX 摩尔比一般大于1，无任何固
或液体污染物生产，无二次污染，投资相对较低，运行费用也低，
但反应温度范围狭窄（800～1250℃），要有良好的混合及反应空
间和反应时间条件。
2.2.2 选择性催化还原法（SCR）
在催化剂的作用下，向280～420℃温度条件下的烟气加入NH3，
将NOX 还原为水和氮气，可以使用氨水或纯氨或尿素作为基本还原
材料。SCR工艺脱硝效率可达85%以上，氨逃逸小于3～5ppm，NH3/NOX
摩尔比一般小于1，SO2 转化为SO3 的转化率小于1%，但投资和维
护费用相对较高，占地也较SNCR 大。
2.2.3 低氮燃烧技术
通常，抑制NOx 的生成可采取的措施有：降低锅炉的峰值温
度，把燃烧区煤粉量减少；将氧浓度降低，也就是降低过量的空
气系数，堵住部分二次风管；因为要确保锅炉出力，可以把部分
空气和煤粉从锅炉的上部投入到使用中，这样就能够控制燃烧中
心区域的助燃空气数量，将燃烧产物在火焰区停留的时间缩短，
避免高温以及高氧浓度同时发生；同时在炉膛中设立再燃区，利
用在主燃区中燃烧生成的烃根和未完全燃烧产物CO、H2、C 和CnHm
等，将NOX 的还原成N2。
3 结束语
对于新建的火力发电厂，建议采用低低温+湿式电除尘器的技
术，该技术可满足新的污染物排放标准的低限值排放标准，同时
可有效减少PM2.5 颗粒及重金属等的排放，对于改善大气环境质
量具有重大意义。
参考文献：
[1]马军.关于燃煤火力发电厂的环境保护措施探索[J].黑龙
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[2]杨晓清.浅析火力发电厂锅炉燃煤节能的措施[J].机电信
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[4]邹强.浅谈燃煤火力发电厂职业健康管理工作[J].民营科
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