摘要：电能在我国经济社会发展过程中发挥了巨大的作用，也是能够确保社会稳定发展的主要能源。现阶段我国主要采用火力发电，利用燃烧煤炭产生的热能进而促进汽轮机转动发电。然而，在燃烧煤炭的过程中会排放大量的烟气，造成严重的空气污染，影响生态平衡，甚至对人体的健康也产生威胁。因此，本文主要阐述了燃煤电厂烟气的特点和危害，并探究了具体烟气深度治理的措施。

关键词：燃煤电厂;烟气治理;技术措施

中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）06-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.06.036

Measures for deep control of flue gas in coal-fired power plants

Jia Xu

（Aerospace Environmental Engineering Co.，Ltd.，Tianjin 300458，China）

Abstract：Electricity has played a huge role in Chinas economic and social development，and it is also the main energy source that can ensure the stable development of society.At present，China mainly adopts thermal power to generate electricity，and uses the thermal energy generated by burning coal to further promote the rotation of steam turbines to generate electricity.However，a large amount of smoke is emitted during the combustion of coal，causing severe air pollution，affecting ecological balance， and even threatening human health.Therefore，this article mainly describes the characteristics and hazards of flue gas from coal-fired power plants， and explores specific measures for deep control of flue gas.

Key words：Coal-fired power plant;Flue gas treatment;Technical measures

煤炭作为我国主要的能源结构的组成部分，是电力行业消耗的主要资源。煤的燃烧过程释放出大量的烟气，其中含有的硫、氮、重金属等污染物质会严重破坏生态环境，是雾霾、酸雨、光化学烟雾等重点环境污染的源头，对人类健康和生存环境造成极大威胁。燃煤电厂需要密切关注生产过程中各类环境污染物的治理，采用有效的控制措施，减少大气污染物排放。

1 燃煤电厂烟气的特点和危害

在煤炭燃烧发电的过程中排出的烟气中含有大量的污染物，包括SO2、NOx、烟尘、CO、重金属、SO3、氯化物、氟化物等等，烟气中的污染物所占有的比例和各种元素在煤炭中的比例直接相关，尽管目前燃煤锅炉烟气普遍采取治理措施，排放的污染物浓度较低，但是由于烟气量较大，排放到空气中的污染物总量较其他行业仍极为大量。

通常燃煤电厂中锅炉排放的烟气中含有一定的温度和湿度，而且烟气通过高烟囱排放出去，加上排烟量较大，烟气温度相比周围环境温度要高出很多，再受一定风速的影响，烟气的扩散范围就会更加广泛，在风中传播的过程中就会形成具有连续性的烟流，存留在烟气中的污染物的沉降和转化过程较为缓慢，促使这些污染物能够传播到几百公里甚至几千公里之外。煙气中含有的SO2等酸性物质会形成酸雨，腐蚀金属材料及建筑物;烟气中NOx作为重要的前体物，在阳光中紫外线的影响下会发生光化学反应，形成臭氧，当浓度达到一定范围时，会刺激人体呼吸道和心血管系统;烟气中的粉尘含有重金属等物质，通过自然沉降进入自然界中影响动植物的正常生长、污染水源。

燃煤电厂烟气具有污染物种类多、总量大、传播距离广等特点，对自然环境造成严重的危害，还会影响人类健康。因此，在现有的燃煤电厂大气污染控制措施的基础上，对烟气污染物进行深度治理很有必要。

2 燃煤电厂烟气深度治理的措施

2.1 脱硫技术措施

脱硫技术措施的使用主要分为三种情况，分别为煤炭燃烧前、中、后脱硫。针对燃烧前脱硫情况，主要是将煤炭中含有的硫成分采用物理方式进行去除，结合煤炭中硫成分含有磁性的特点，减少煤炭中的硫含量。针对燃烧中脱硫的情况，主要是在锅炉内的煤炭高温状态下进行燃烧时，添加碳酸盐类物质，与燃烧过程产生的硫化物产生化学反应，在高温条件下形成固体硫酸盐，和锅炉中的灰渣一同排出。针对燃烧后脱硫的情况，又称为末端治理技术，包括三种脱硫技术路线，分别为湿法、半干法和干法。湿法脱硫是利用氢氧化钠、氢氧化钙、石灰石等碱性吸收剂，与烟气中的SO2发生化学反应生成硫酸盐类物质，这种方式在燃煤电厂中应用较为广泛，技术成熟，脱硫效率高，但是会产生废水。半干法脱硫是在高温烟气中喷入增湿的消石灰等碱性吸收剂，在烟气热量的作用下吸收剂颗粒含有的水分蒸发，同时发生离子化反应脱除烟气中的SO2，半干法脱硫设备简单占地小，但脱硫效率较低，不适用于SO2浓度很高的烟气。干法脱硫是在烟气中直接喷入消石灰、小苏打等碱性吸收剂，通过气固相直接反应脱除SO2，干法脱硫的效率比前两种工艺都要低，一般用于对SO2浓度极高的烟气进行预脱除，降低后续脱硫工艺的负荷，在燃煤电厂应用较少，但值得注意的是，干法脱硫工艺对于SO3的脱除具有较好的作用，可以有效降低烟气中酸性气溶胶含量。

2.2 浆液冷却技术措施

针对目前燃煤电厂主流的湿法脱硫工艺，采用浆液冷却技术措施，在吸收塔最顶端喷淋层对应的浆液循环泵出口处增加浆液冷却器，当烟气进入吸收塔后与喷淋浆液接触，经过常温蒸发、低温冷凝、相变凝聚等过程，深度脱除烟气中的污染物。低温冷凝环节主要发生在浆液冷凝器的喷淋层，是在常温蒸发区域中存在饱和状态的烟气喷入低温浆液，烟气中存在的一些水蒸气就会冷凝为液态，从而也将烟气的湿度降低。相变凝聚环节主要是引导经过低温冷凝后的烟气通过相变和碰撞产生凝聚情况，再加上除雾器的利用，使得灰尘和雾滴逐渐凝聚增大，其惯性和离心力也会越大，更加易于脱除。经过吸收塔排放的烟气依旧处于饱和状态，但是温度和湿度比之前会降低，这种状态下的烟气被排放出去，由于温差减少，凝结效果会削弱，烟羽现象就不会那么明显。根据计算，假如烟气的温度下降在5℃，冬季和夏季烟囱出口烟气凝结水量相近，烟羽现象削弱会更加明显。

2.3 脱硝技术措施

脱硝技术措施的使用主要是为了减少烟气中存在的氮氧化物，并减少氮氧化物对自然环境造成的危害。该技术的使用主要应用在锅炉燃烧中和燃烧后过程，采用非催化还原、催化还原、活性炭吸附等方式。非催化还原是在合适的锅炉温度区间喷入还原剂，利用还原剂与氮氧化物中氮元素化合价不同，将具有毒害性的氮氧化物还原生成氮气。催化还原则是在催化剂的帮助下，在较低的温度下实现氮氧化物还原。活性炭吸附是利用活性炭的微孔结构和较大的比表面积吸附烟气中的氮氧化物，再通过解析制酸，实现了资源化利用。

目前燃煤电厂主流的脱硝工艺还是以非催化还原和催化还原为主，因此脱硝效果和还原剂的浓度、反应温度条件等有很大关系，还原剂用量越大，烟气中的氮氧化物脱除效率就越高，但是会造成还原剂利用率低，产生氨逃逸现象。此外，由于脱硝还原反应对于温度区间要求较为严格，为保证一定脱硝效率，势必要影响锅炉的运行工况。

2.4 脱硫+脱硝协同技术措施

脱硫+脱硝协同技术措施主要是采用固体吸附、液体吸收以及等离子法等方式，在燃煤电厂应用极少，多为实验室规模的试验，为今后脱硫脱硝技术的发展提供新的思路。固体吸附脱硫脱硝主要有两种形式，一是金属氧化物催化，在450℃左右的环境下，在催化剂上增加氧化铜负载，对氧气中的二氧化硫进行吸附、氧化、催化，促使其转变为硫酸盐，并对烟气中的氮氧化合物进行高效率的催化还原，让其转变为氮气;二是碳基催化，能够将烟气中的二氧化硫和氮氧化合物进行高效率的去除，通过水洗再生、热再生等方式能实现循环利用，这种方式还能对烟气中的硫资源进行回收再利用。液体吸收脱硫脱硝主要有两种方式，一是氯酸氧化，通过对二氧化硫和氮氧化合物进行氯酸氧化，将这些物质转变为相应的酸性物质，进而利用硫酸钠和氢氧化钠将酸性气体进行有效吸收;二是络合物吸收，在中性溶液或者碱性溶液中加入二价铁离子，促使其形成络合物，进而对氮氧化合物进行吸收，促使其形成亚硝酰铁络合物，而且还能将其他络合物进行溶解，这种方式的吸收液很难再生，需要的成本较高。等离子法是利用高压电源电暈放电代替加速器电子束，能够将烟气中硫化物和氮氧化物有效去除，这种方式使用起来较为简单，脱硫、脱硝后的产物还能二次使用作为肥料。

3 总结

在社会经济不断发展过程中，环境问题日益凸显，国家也提升了对燃煤电厂烟气深度治理的关注，相关部门也投入资金和精力研究烟气有毒物质的治理。目前燃煤电厂烟气深度治理过程中通常采用脱硫、浆液冷却、脱硝、脱硫+脱硝等技术措施，能够显著去除烟气中的有害物质，在很大程度上减少大气污染，起到保护环境的效果。但是，烟气治理工作不能只采用这些方式，需要加大研究力度，寻找更加有效的方式。

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收稿日期：2020-04-19

作者简介：贾旭（1991-），男，汉族，硕士，助理工程师，研究方向为烟气污染治理。