目前,火力發電廠的主要類型包括燃煤機組、燃氣-蒸汽聯合循環機組等。燃煤鍋爐煙氣的主要成分為N?、O?、顆粒物、CO?、SO?、氮氧化物(NO?)、水蒸氣等,另外還含有較少量的CO、SO?、H?、CH?和其他烴類化合物(C?H?)。燃氣-蒸汽聯合循環電廠煙氣的主要成分是N?、O?、CO?、CO、SO?、SO?、氮氧化物、硫化氫、氨、少量揮發性有機物和固體顆粒物等。除了氮氣、氧氣和CO?,煙氣中的其他成分不同程度地對環境造成一定的污染,其中,CO?作為一種溫室氣體,影響全球的氣候變化。
1、SO?的來源、特征及危害
化石燃料中的硫元素在燃燒狀態下大部分轉化為SO?,少部分轉化為SO?和氣態硫酸鹽。大氣中的SO?主要來自于煤炭,其次是石油,天然氣中含硫較少。
硫氧化物排放主要是由于煤中硫的存在而產生的。硫在煤炭中以無機硫或有機硫的形式存在,燃燒過程中絕大多數硫氧化物以SO?的形式產生并排放。此外還有極少部分被氧化為SO?吸附到顆粒物上或以氣態排放。
SO?是一種無色氣體,不易燃燒,不易爆。當空氣中SO?的濃度含量低于1μL/L而高于0.1μL/L時,人便能感覺到不同的氣味;當SO?濃度高于3.0μL/L時,空氣有辛辣、刺激性氣味。SO?暴露于空氣中能部分轉化為SO?和硫酸,其鹽類的轉化主要依靠光化學氧化或接觸催化氧化過程。
硫氧化物對環境的影響主要包括影響空氣的能見度,以及以酸雨的形式腐蝕材料、破壞植被和巖石等。目前,單純的SO?對于人健康的影響在流行病學方面并不確定,但硫氧化物在高濕環境中作為顆粒物質對人健康的影響較大。
2、SO?的來源、特征及危害
燃煤鍋爐中SO?的典型轉化率低于1%。去除氮氧化物的催化工藝會促進SO?氧化成 SO?,轉化率為0.5%~2%。當煙氣溫度低于260℃時,SO?易與煙氣中的水蒸氣結合形成硫酸。硫酸易創造嚴重的腐蝕條件。
當煙氣經過濕法煙氣脫硫系統后,煙氣中的硫酸易冷凝形成酸霧。酸霧是煙氣中顆粒物的重要貢獻者。酸霧直徑低于0.5μm,但少量酸霧(低于5μL/L)即導致可見的藍煙,即使藍煙中不含固體顆粒物。
3、NO?的來源、特征及危害
NO?因氮元素和氧元素的組成不同而存在多種形式,火力發電廠煙氣中的NO?主要來源于空氣中的氮氣在高溫下氧化,NO?主要由一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO?)組成。煤炭燃燒過程中排放的NO?是NO、NO?及氧化亞氮(N?O)等的總稱,其中以NO為主,約占95%。NO的形成主要包括熱力型NO?和燃料型NO?。熱力型NO?的形成與燃燒溫度密切相關,燃料型NO?的形成主要取決于燃料含氮量,電廠燃用煤炭收到基含氮量多在2%以下。
NO在常溫常壓下為無色氣體,在空氣中易被O?和光化學作用氧化成NO?。NO?在常溫常壓下為棕紅色氣體,能溶于水生成硝酸和亞硝酸,具有腐蝕性。
NO能和人體血紅蛋白結合,導致血液輸氧能力下降。NO對血紅蛋白的親和性約為CO的1400倍,相當于O?的30萬倍。
NO?是刺激性氣體,毒性很強,對呼吸器官有較強的刺激作用,可引起氣管炎、肺炎甚至肺氣腫,還可與血紅蛋白結合,引起組織缺氧。
此外,大氣中的NO?與有機烴反應可形成多種光化學反應產物,導致光化學污染。
4、煙塵的來源、特征及危害
煙塵是煤燃燒過程中產生,并釋放到煙氣中的顆粒物,包括固態或液態的有機或無機顆粒物。一般情況下,煙氣中顆粒物的粒徑為1~100μm,其中,粒徑小于10μm和小于2.5μm的顆粒物分別稱為PM??和PM?.?,兩者均屬于細顆粒。當顆粒物粒徑小于1μm時,顆粒物易發生凝并作用。細顆粒來源于煤的燃燒,同時也有一部分來自SO?、NO?和可揮發性有機物等在大氣作用下發生的化學轉化。煙氣中的煙塵排放會影響透光度、加劇SO?對人呼吸道的不良作用等。相比于大顆粒煙塵,PM?.?對人體更加有害。
燃煤電廠煙氣中的煙塵濃度與鍋爐爐型、燃煤灰分有關。煤粉爐煙塵排放的初始濃度大多為10~30g/m3;循環流化床鍋爐由于主要燃用劣質煤或煤研石,煙塵排放的初始濃度大多為15~50g/m3。
5、汞及其他重金屬的來源、特征及危害
重金屬排放來源于煤炭中含有的重金屬成分,大部分重金屬(砷、鎘、鉻、銅、汞、鎳、鉛、鋅、釩)以化合物形式(如氧化物)和氣溶膠形式排放。煤中的重金屬含量通常比燃料油和天然氣高幾個數量級。在眾多重金屬中,汞在煤炭中經燃燒后多以單質汞的形式存在(部分被氧化成氯化汞),具有易揮發的特點。煙氣中汞的濃度為每立方米微克數量級。目前,常規的煙氣處理工藝無法去除單質汞。某些化合態的汞具有強毒性。汞進入水體后被微生物轉化為甲基汞,易富集在魚類脂肪中,從而進入食物鏈。
6、CO的來源、特征及危害
CO為無色無臭氣體,易燃,在空氣中燃燒呈藍色火焰。煙氣中的CO多源于煤炭、天然氣或其他有機物質的不完全燃燒。常溫常壓下,CO在空氣中的存在比較穩定,是具有一定累積性的大氣污染物。CO與人體血液中的血紅蛋白結合,生成碳氧血紅蛋白,引起缺氧癥狀,接觸時間較長則會引起中樞神經系統功能損傷、心肺功能變異等,甚至死亡。
7、CO?的來源、特征及危害
CO?是溫室氣體之一,主要來源于化石燃料和碳氫化合物的燃燒。全球大氣中CO?濃度的升高被認為是全球氣候變化的主要原因之一。提高能源生產和利用效率,用生物質燃料替代化石燃料或進行CO?捕集與封存是CO?減排的重要途徑。
來源:熱電環保 侵刪