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污染物控制

污染物控制. 燃煤电厂是如何发电的？. 锅炉蒸汽. 蒸汽冲动汽轮机. 汽轮机. 锅炉. 发电机. 切割磁力线发电. 燃煤电厂产生的污染物及温室气体. 温室气体二氧化碳. 二氧化硫 氮氧化物（ NOx ） 烟 ( 粉 ) 尘 汞. 四角切圆火焰. 燃煤电站锅炉. SO 2 ,NO X ,CO 炭黑 , 颗粒. SO 2 ,NO X , 颗粒. 不完全燃烧 CO,HC, 炭黑 少量 SO 2 ,NO X. 矿物煤，褐煤 燃气，重油. 轻油，燃气 煤，木材. 轻油，重油 煤，燃气. 家庭取暖. 工业锅炉. 电站锅炉.

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Presentation Transcript

  1. 污染物控制

  2. 燃煤电厂是如何发电的？ 锅炉蒸汽 蒸汽冲动汽轮机 汽轮机 锅炉 发电机 切割磁力线发电

  3. 燃煤电厂产生的污染物及温室气体 温室气体二氧化碳 二氧化硫 氮氧化物（NOx） 烟(粉)尘 汞 四角切圆火焰 燃煤电站锅炉

  4. SO2,NOX,CO 炭黑,颗粒 SO2,NOX,颗粒 不完全燃烧 CO,HC,炭黑 少量SO2,NOX 矿物煤，褐煤 燃气，重油 轻油，燃气 煤，木材 轻油，重油 煤，燃气 家庭取暖 工业锅炉 电站锅炉 燃烧过程产生各种污染物 车辆排放

  5. 大气污染物生成、危害、控制

  6. 大气污染的定义 • 广义地说，是指自然现象和人类活动向大气中排放了过多的烟尘和废气，使大气的组成发生了改变，或介入了新的成分，而达到了有害程度 • 通常说的大气污染是指人类活动造成的 • 大气污染可分作四类： 局部地区污染（烟囱） 地区性污染（工业区） 广域污染（酸雨） 全球性大气污染（温室气体）

  7. 氮氧化物（NOx） • 氮氧化物有N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5， NOx是其总代表式，在大气中常见的氮氧化物污染物是NO和NO2 • NO是无色气体，毒性不太大，但进入大气后，会被氧化成NO2；NO2是一种红棕色的、具有恶臭刺激的气体，其毒性约为NO的5倍，NO2会参与大气中的光化学反应，形成光化学烟雾，其毒性更大 • NOx主要来自化石燃料的燃烧，如锅炉和汽车

  8. 煤中氮元素的来源 煤中氮起源于煤形成时期植物中的蛋白质、氨基酸、生物碱、叶绿素以及细菌等，绝大部分为有机氮。 氨基酸 煤中氮元素分子结构

  9. NOx生成途径 热力型NOx (Thermal NOx) 空气中的氮气在高温下氧化而生成的NOx 燃料型NOx (Fuel NOx) 燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着氧化而生成的NOx 快速型NOx (Prompt NOx) 燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH等反应生成的NOx 煤燃烧产生的NOx与温度的关系

  10. NOx的危害 毒性的光化学烟雾 酸雨 破坏臭氧层

  11. 燃料氮转化机理 煤中的燃料氮在燃烧过程中，有一部分随挥发份析出为气态氮，一部分留在焦炭中为固态氮，在缺氧的条件，这些燃料氮转化为无害的N2，在富氧的条件下，生成有害的NO，NO在缺氧的条件下，可以被碳氢化合物或喷入氨等还原成N2，实现脱硝的目的。

  12. 空气分级低NOx燃烧技术 传统的燃烧方式，煤粉和空气一起进入炉膛，并在富氧的条件下燃烧产生NOx，这一技术将一部分空气在主燃区后的低温区分级喷入，这样使主燃区缺氧抑制NOx生成，分级风喷入处由于温度低，生成的NOx也很少，一般可降低NOx排放40%左右。

  13. 选择性催化还原(SCR)控制NOx排放技术 在锅炉尾部烟道的300-400 ℃区域装有催化器，喷氨后选择NO进行催化还原成N2，一般可脱硝90%以上。

  14. 二氧化硫（SO2）

  15. 煤中硫的赋存形态 苯硫酚 噻吩 苯并噻吩 煤中的硫通常以有机硫和无机硫的状态存在。有机硫是指与煤有机结构相结合的硫，其组成结构非常复杂。有机硫主要来自成煤植物和微生物的蛋白质。煤中无机硫主要来自矿物质中各种含硫化合物，主要有硫化物硫和少量硫酸盐硫。硫化物硫以黄铁矿为主，多呈分散状赋存于煤中。 有机硫形态 黄铁矿 无机硫形态

  16. SO2产生和酸雨形成 SO2产生： 含有硫的煤燃烧生成二氧化硫 S+O₂→SO₂ 酸雨形成： 二氧化硫和水作用生成亚硫酸 SO₂+H₂O→H₂SO₃（亚硫酸） 亚硫酸在空气中可氧化成硫酸 2H₂SO₃+O₂→2H₂SO₄（硫酸） 摄于1908年 摄于1968年

  17. 石灰石脱硫剂的脱硫反应机理

  18. 烟气湿法脱硫

  19. 石膏产品 石膏墙板 石膏粉

  20. 烟（粉）尘

  21. 成核 凝聚 无机蒸汽 微粒 （<0.1μm） 异相凝结 蒸发 凝聚灰 （1-20μm） 灰颗粒 矿物质 焦炭破碎 飞灰 （1-20μm） 焦炭颗粒 煤颗粒 焦炭烧尽 燃煤过程飞灰颗粒形成机理 煤颗粒在燃烧过程中，不可燃的部分矿物质直接变成灰，也有一些碱性金属类先挥发，然后又凝聚成飞灰。

  22. PM2.5来源 工业源 （电厂，水泥，钢铁，石化） 面源 （建筑扬尘、秸秆焚烧等民用，商业，天然源） 移动源 （机动车） 重点污染源 二氧化硫 氮氧化物 氨气 挥发性有机物 直接排放 来 源 气态向颗粒态化学转化 水溶性离子 有机碳/元素碳 元素 化学组成 PM2.5细颗粒物

  23. PM2.5/PM0.1的健康危害 PM2.5/PM0.1比粗颗粒更容易深入人体肺部，对人体健康产生更大危害。 PM10 头发 . PM2.5 PM0.1 引发哮喘, 肺癌, 生殖健康, …, 诸多疾病

  24. 我国PM2.5污染严重 全球PM2.5浓度分布卫星图（2001-2006）

  25. 收集电极 电子 沉淀粒子 中心电极 带电粒子 中性气体分子 电离气体分子 高压电源 静电除尘原理 特高压电源产生不均匀电场, 电晕放电使尘粒荷电，在电场库仑力作用下，带电粒子在电场内迁移，被集尘极捕获，振打电极除尘。

  26. 静电除尘器示意图

  27. 布袋除尘器 滤袋对含尘气体进行过滤 对PM2.5的除尘效果更好

  28. 燃煤电厂污染物控制效果 烟(粉)尘 二氧化硫 氮氧化物（NOx） 除尘 >99% 脱硫 >95% 脱硝 燃煤电站锅炉 >90%

  29. 汞

  30. 汞的危害及排放现状 • 汞是一种神经毒物，而且是一种生物积累物质，对人群健康威胁很大。 • 目前认为造成汞环境污染的来源主要是天然释放（如火山喷发）和人为因素。据统计，全球每年向大气中排放总量约为5000吨，其中4000吨是人为的结果。 • 2003年初，联合国环境规划署（UNEP）发表的一份调查报告指出，燃煤电厂是最大的人为汞污染源，约占总重量的2/3。

  31. 全球大气汞浓度的空间分布图 欧洲大部 北美中东部 东亚 印度 南非

  32. 燃煤过程中汞的存在形式 • 烟气中的汞主要以三种形式存在：元素汞（Hg0）、氧化态汞（Hg2+）和颗粒态汞（HgP）。 • Hg2+易溶于水且易附着在颗粒物上，故可用常规的污染物控制设备除去。 • HgP在大气中停留的时间很短，也可以用除尘设备收集。 • 而Hg0易挥发且难溶于水，很难被除尘设备捕获，几乎全部排放到大气中，形态相对比较稳定且停留时间很长，平均可达一年左右，易形成长距离大范围的污染。

  33. 复合式烟气脱汞

  34. 活性炭吸附剂 • 活性炭对于汞的吸附是一个包括吸附、凝结、扩散多元化物理过程。 • 现在应用较多的是向烟气中喷入粉末状活性炭(PAC)，粉末活性炭吸附汞后由其下游的除尘器除去。 • 各种实验结果表明，向活性炭中加入添加剂后，这种经过改性的活性炭对单质汞的吸附能力大幅增强。

  35. 脱汞组合方法 活性炭吸附 湿法脱硫装置 静电除尘器

  36. 燃烧前 捕获 二氧化碳捕获方法 富氧燃烧 燃烧后 捕获

  37. 燃烧后捕集

  38. 燃烧前捕集

  39. 富氧燃烧

  40. 富氧燃烧和传统方式比较

  41. 二氧化碳利用和封存途径

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