火电厂环境治理

第十章火电厂环境治理内容提要：

介绍了火电厂汽、水、渣的污染和治理。主要包括：电厂冲灰水、锅炉酸洗废水等各种废水的排放与处理；SO2和NOx的治理的主要方法、原理和工艺；粉煤灰的理化性质及综合利用情况。目录第一节火电厂废水治理第二节火电厂废气治理第三节粉煤灰综合利用第一节火电厂废水治理

火电厂绝大部分设备都是以水作为工作介质或冷却介质。在生产过程中，水质将发生很大变化。根据不同使用情况而产生了各种废水。对于大量电厂废水的处理和有效利用有着重要的意义。

废水的来源

废水的处理方法冲灰废水的处理水力除灰系统的废水水力除灰是国内外燃煤电厂普遍采用的除灰方式。在排灰过程中，由于水和灰、渣的相互作用，使部分灰、渣溶于水中，而使水体受到污染。污染杂质的成分取决于灰、渣的化学组成、冲灰水水质、除尘和除灰方式等。灰水中主要含有饱和Ca(OH)2、饱和CaSO4以及Mg(OH)2等。此外，还有少量的稀有元素锗、钒、钛、砷、汞和氟。冲灰废水的排放量约相当于电厂其它各种工业废水排放量的总和。冲灰系统废水的处理（1）浓缩水力除灰（2）干除灰渣（气力输灰）(3)灰水悬浮物超标处理

要解决灰水悬浮物超标问题，首先在设计上要考虑有足够的灰水停留时间(灰池容积不能太小)，使灰粒充分沉淀。其次改进颗粒沉降措施。措施有：加装挡板，减少入口流量；在出口处安装下水堰、拦污栅，防止灰粒流出；用出水槽代替出水管，从而减少出水流速；添加凝聚剂，加速颗粒的沉降。(4)灰水pH值超标处理主要采用的工艺措施有炉烟(或纯CO2)处理和加酸处理。①炉烟处理

按炉烟的吸收方式不同，可分为灰沟(池)布气吸收法和吸收塔吸收法及纯CO2处理法。

灰沟(池)布气吸收法工艺流程见图10-1。吸收塔吸收法工艺流程见图10-2。钢瓶CO2法：指采用商品CO2(纯净CO2)中和处理灰水。②加酸处理

加酸处理灰水是一种处理工艺简单的方法。一般可采用添加工业HCl、H2SO4或邻近工厂排出的废酸。图10-1灰沟布气法炉烟处理灰水工艺流程图10-2吸收塔法炉烟处理灰水工艺流程(5)灰水中其它有害物质的处理冲灰废水中的氟、砷、铬等毒性物质一般是采用化学沉淀法，投加化学药剂和混凝剂，然后将有毒沉淀物置于容器内密封后埋置。冲灰废水中的氟、砷、铬等毒性物质，除采用化学沉淀法外，还可采用吸附净化法，可根据不同的杂质适当的选择离子交换树脂、粉煤灰。烟气脱硫废水处理来源：湿法脱硫之后的废水处理方法：（1）灰场堆放（2）蒸发烟气脱硫废水（3）处理后排放或回用（4）烟气脱硫废水处理系统（图10-3）图10-3烟烟气脱硫废水水处理系统生活污水的处处理电厂生活污水水的处理方法法与城市生活活污染处理类类似，处理方方法主要有：：1.纳滤技术术纳滤处理生活活污水流程2.生物接触触氧化法生物接触氧化化法系统流程程3.氧化絮凝凝复合床（OFR）处理理法系统简单、运运行稳定、操操作维护方便便：占地面积积小、运行费费用低：处理理效果良好，，污泥排放少少，无二次污污染4.A2/O法图10-4纳纳滤处理生活活污水图10-5生生物接触氧化化法系统流程程水处理设备及及凝结水净化化设备产生的的废水水处理设备及及凝结水净化化设备在过滤滤、酸(碱)再生、正(反)洗等操操作过程中，，也会产生一一定量的废水水。在水进行行预处理时，，还产生一些些泥浆。水处理设备废废水的特点是是含有酸、碱碱和大量的中中性盐。凝结水净化设设备产生的废废水含盐量和和其它杂质都都比较少。主主要是凝结水水系统设备、、管道的金属属腐蚀产物；；冷却水渗漏漏到凝结水中中的杂质；及及再生时产生生的酸、碱、、盐等。这部部分废水量只只占全部水处处理设备废水水的一小部分分。水处理设备及及凝结水净化化设备废水的的处理这类废水含有有大量的盐类类和粗组分散散杂质，考虑虑其排放时，，可将废水分分为两部分，，一部分是预处理设备的的排放水，另一部分是是除盐设备的排排放水。预处理设备的的排放水特点是，其中的杂质以以沉淀物的形形式存在。除盐设备的排排放水，阴离离子交换树脂脂再生产生碱碱性废水，阳阳离子交换树树脂再生产生生酸性废水。。通常酸性废废水的量均大大于碱性废水水的量，为了了中和过剩的的酸性废水，，可采用以下下几种方法处处理：排入水力除灰灰系统、用碱性物质中中和、增加阴离子树树脂再生剂量量。锅炉化学清洗洗和停炉保护护排放的废水水新锅炉试运行行和停用保护护时，都需要要进行化学清清洗。它包括化学药药剂清洗和水水冲洗的废水水。这类废水的杂杂质成分包括括酸、碱、盐盐、重金属、、有机物和一一些有毒物质质。它的排放特点是流量变化大大，特别集中中，而且水中中污染物的成成分和数量都都在不断变化化，外观上也也不同于一般般的废水，颜颜色深，多泡泡沫，并有特特殊的刺激性性气味。锅炉化学清洗洗和停炉保护护排放的废水水(1)锅炉化学清洗洗废水的处理理这类废水的特特点是排放集中，杂杂质成分复杂杂，其水质成分取取决于清洗药药剂配方、清清洗方式和被清洗沉淀淀物的组成因因素。主要超标物质质是pH值、、COD和铁铁等。处理方法有：：炉内焚烧法、化学氧化分解解法、吸附法等。①炉内焚烧法法机理：在炉内高温条条件下，使有有机酸分解氧氧化为水蒸气气和二氧化碳碳，废水中的的重金属离子子变成金属氧氧化物，约90%沉积在灰渣渣中，约10%随烟气逸逸入大气，一一般能符合排排放标准。②化学氧化分分解法盐酸清洗废液液的处理系统统见图10-6。有机酸清洗废废液的处理系系统见图10-7。③吸附法废液中的COD可采用活活性炭或煤灰灰吸附的办法法去除。(2)停炉保护废水的处处理湿式停炉保护护法主要是用用氨和联胺满水水保护法。当锅炉再启启动时，就排排出大量含有有氨和联胺的的停炉保护水水。通常这种种废水采用氧化法处理。图10-6盐盐酸清洗洗废液的氧化化处理系统图10-7有有机酸清清洗废液的氧氧化处理系统统石油产品污染染的废水这类废水含有有的石油成分分有：重油、、润滑油、绝绝缘油、煤油油和汽油等。。它是由电厂厂的以下部位位而产生的。。重油设施的废废水包括水泵泵的冷却水、、重油设施的的凝结水、被被重油污染的的地下水、设设备检修和事事故排放的废废水。主厂房的含油油废水一般是是汽轮机组的的油系统漏油油而产生的。。电气设备的含含油废水主要指变压器器等电器设备备的密封垫、、法兰连接部部的漏油而产产生的。此外，还有废废油再生排放放的废水等。。石油产品污染染的废水处理理含油废水一般般均为水包油的分散体系。。其分散状态态与油、水的的性质及其生生成条件有关关，主要可分分为：可乳油、乳化油和溶解油。除去这三种种油污的方法法有：隔油池法、溶气浮选法和生化处理。(1)隔油池法该法主要用于于除去可浮油油。它是以油、水水密度差为基基础，通过隔隔油池将浮到到水面的油除除去。常用的的设施称隔油池，有平板式和斜板式两种。(2)溶气浮选法该法主要是用用于除去水中中的乳化油。。原理：将空气在一定定的压力下溶溶于含油废水水中，然后使使废水压力突突然降低，在在减压条件下下，水中的空空气就形成小小气泡上浮，，分散在水中中的油滴被粘粘附在气泡上上，并一起上上浮到水面，，实现油水分分离。按产生气泡的的方式不同，，溶气浮选法法可分为加压法、真空减压法、电解法和喷射法等。图10-8为全部进水加加压的溶气浮浮选法工艺流流程简图。图10-8全全部进水水加压溶气浮浮选工艺流程程（3）超滤法法超滤法的分离离机理是筛孔孔分离过程，，主要用于分分离液相物质质中的溶质，，所采用的膜膜是高聚物超超滤膜。超滤滤法的最大优优点在于能浓浓缩或回收物物质而没有相相的变化，具具有无需加热热、设备简单单、占地少、、能耗低、操操作压力低的的特点

其流流程如图10-9所示。。图10-9超超滤处理含油油废水的流程程(4)生物处理法在自然界存在在着大量依靠靠有机物生活活的微生物，，它们具有氧氧化分解有机机物并将其转转化为无机物物的巨大功能能。这种利用微生生物氧化分解解废水中的有有机物的方法法，称为生物处理法。生物处理法根根据微生物对对氧气的不同同要求，一般般分为：好氧生物处理理法和厌氧生物处理理法。好氧生物处理理法主要包括活性污泥法和生物过滤法。活性污泥法处处理含油废水水的工艺流程程如图10-10所示。图10-10含油废废水活性污泥泥处理简图电厂节水技术术1.回收利用用2.集中处理理3.城市污水水回用——中中水回用图10-11电厂的工业业废水集中处处理后回用工工艺流程图10-12火电厂废水水回收系统流流程1图10-13水处理工艺艺流程第二节火火电厂废气气治理二氧化硫(SO2)和氮氧化物物(NOX)的污染，是是当前严重的的公害问题。。而火电厂所所排废气中，，SO2、NOX也是主要污染染物。SO2的危害和治理理NOX的危害和治理理粉尘的危害和和治理SO2的危害和治理理SO2的危害SO2是一种无色而有刺激激性气味的有毒气体。人吸入入SO2，呼吸道将受到到损害。下雨雨时，硫的氧氧化物及所生生成的硫酸随随雨水降到地地面，形成““酸雨”。酸酸雨对金属制制品和建筑物物有较强的腐腐蚀性，并可可毒害鱼类等等水中生物，，使土壤酸化化，损害森林林及农作物。。硫的氧化物物还能直接损损伤织物的叶叶茎，使植物物枯死。因此此，SO2在大气中的含含量应受到限限制。SO2的治理烟气脱硫方法法：根据生成物的的出路不同，，分为回收法法和抛弃法；；根据操作过过程的物相不不同，又可分分为干法和湿湿法。排烟脱硫方法法：石灰石/石灰法；喷雾雾干燥法等。。(1)石灰石石/石灰法①反应原理：：石灰石或石灰灰浆液吸收烟烟气中的SO2，先生成亚硫硫酸钙，然后后氧化成硫酸酸钙。②流程和设备备：该法工艺流程程见图10-14。设备：湍球塔塔、筛板塔、、喷雾塔、文文丘里洗涤器器等。图10-14石灰石石/石灰法工工艺流程(2)喷雾干干燥法这种工艺属于于半干法脱硫硫，多数采用用旋转喷雾器，也有采用各各种喷嘴喷雾雾。化学反应原理理：(6-1)(6-2)(6-3)(6-4)(6-5)NOX的危害和治理理NOX的危害气态氮氧化物物可包括四种种形式：一氧氧化二氮N2O、一氧化氮氮NO、三氧氧化二氮N2O3和二氧化氮NO2。在NOX废气中，NO和NO2为其主要成分分。当前，世世界各国都已已确定NOX为大气中有毒毒污染物。NO不溶于水水，常温下易易与空气中氧氧气化合生成成NO2。NO与血红红素的亲和力力比CO大近近百倍，能使使血液循环受受阻，严重者者可致死亡。。NO2为红棕色刺激激性有毒气体体，能使血红红素丧失输氧氧能力。NOX和空气中燃烧烧不完全的碳碳氢化合物在在日光下发生生光化学反应，生成的光化学烟雾对人的呼吸器器官和农作物物都有损害作作用。同时，，光化学反应应生成的过氧乙酰硝酸酸盐(PAN)是是一种致癌物物。NOX废气还会引起起结膜炎、咽咽痛、肺炎、、废水肿，并并有损人的神神经系统。为此，NOX的污染问题受受到世界各国国的普遍关注注，均制定了了NOX的排放标准，，我国制定的的标准见表10-1。表10-1SO2、NOX、粉尘的排放放标准烟囱高度(m)排放标准(最高允许浓度)Kg/hSO2NOX粉尘20—123082—8240—3745170—1706031086310806501606501001200230120012017002400NOX的治理脱除烟气中的的氮氧化物，，简称为烟气脱氮，也称排烟脱硝或烟气脱硝，这是目前NOX治理的主要方方式。烟气脱硝的方方法很多，大大体上分为催化还原法、固体吸附法和液相吸附法。(1)催化还还原法该法是以氨或或廉价的燃料料气(天然气气、石油气等等)为还原剂剂，在催化剂剂的作用下，，将烟气中的的氧化氮还原原，即由NO2NON2。一般催化剂可可用贵金属(铂、钯等)，或非贵金金属(铜、铬铬、钒、铁等等)。(2)固体吸吸附法该法的优点是净化程度高高，并可利用用热空气或蒸蒸汽脱附，回回收高浓度的的NOX，操作方便。。缺点是固体吸附剂剂吸附容量小小，吸附剂容容量大，再生生周期长。一般常用的吸吸附剂有：分分子筛、活性性炭、硅胶、、焦炭等。最最常用的为分子筛和硅胶胶。(3)液相吸吸收法该法包括酸性溶液吸收收法、碱性溶液吸收收法、酸性溶液吸收收氧化法、碱性溶液吸收收氧化法、盐类溶液吸收收法等。目前该法脱硝硝在国内外均均不够成熟，，都在研究试试验之中。粉尘的危害和和治理除尘器的选择择除尘器是将烟烟气中的粉尘尘分离、捕集集的装置根据据除尘效率考考虑，电厂普普遍用的是高高效除尘器。。例如，电除除尘器、文丘丘里水膜式除除尘器、多管管旋风式除尘尘器等。文丘里水膜式式除尘器的特点是既能能除去烟气中中的粉尘，又又能吸收烟气气中的某些气气体，而且除除尘效率高，，投资费用少少。除尘排渣烟囱高度烟囱设计的目的就是要满足其排放污污染物的地面面浓度低于国国家标准。所以烟囱高度度一般是根据据不同类地区区的国家地面面浓度标准而而计算，并与与当地的地形形和气象条件件密切相关。。一般情况下，，烟囱越高，，所排污染物物在空间各个个方向扩散的的范围越大，，可使地面浓浓度显著降低低(虽然污染染物总量不变变)。因此，，加高烟囱作作为控制污染染的措施是有有效的。第三节粉粉煤灰综合合利用我国电力工业业以燃煤为主主。大量粉煤煤灰若不能处处理和利用，，将会造成环环境污染、破破坏生态平衡衡。本节将重重点介绍粉煤煤灰的形成机机理、理化特特性及其应用用。粉煤灰的产生生、组成和性性质粉煤灰的综合合利用粉煤灰的产生生、组成和性性质粉煤灰的形成成粉煤灰灰是磨磨细的的煤粉粉于1100——1700℃高温温下,在煤粉粉炉中中短暂暂时间间(十几秒秒)燃烧所所形成成的各各种固固态颗颗粒的的集合合体。其形成成机理理与煤煤的组组成、结构密密切相相关。。煤粉粉在炉炉膛内内呈悬悬浮状状态燃燃烧，，在高高温下下，煤煤粉中中绝大大部分分可燃燃物(有机机物等等)在在炉内内烧尽尽。大大部分分物及及矿物物杂质质也被被溶化化，其其中20%的灰分分颗粒粒在熔熔融状状态下下相互互粘结结聚结结为较较大的的颗粒粒降到到炉底底形成成炉渣渣，80%的灰粒粒随烟烟气流流在排入大大气前前被除除尘器器分离离、捕捕集，，即为为粉煤灰灰。粉煤灰灰的组组成(1)粉煤煤灰的矿物物组成成粉煤灰灰是一一种复复杂高高分散散度的的固体体集合合体。。其矿矿物组组成及及其含含量取取决于于燃烧烧前的的煤质质组分分和燃燃烧温温度。。经显微微镜、、X光光衍射射和察察热分分析的的测试试表明明，粉粉煤灰灰中除除含少少量未未燃尽尽的炭炭粒外外，含含有非非结晶晶物相相为玻玻璃体体，含含有的的结晶晶物相相为莫莫来石石(3Al2O3•2SiO2)、石石英、、赤铁铁矿、、磁铁铁矿、、硅酸酸钙、、方解解石等等。(2)粉煤灰灰的化化学组组成粉煤灰灰的化化学组组成与与煤种种、煤煤粉细细度和和燃烧烧工艺艺条件件有关关，粉粉煤灰灰的化化学组组成主主要有有SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、SO3、Na2O、K2O和未燃燃尽的的碳。。不同的的灰样样，化化学成成分的的波动动范围围较大大。但但含量量有一一个特特点，，即粉粉煤灰灰的主主要成成分是是SiO2和Al2O3，二者者含量量占60%左右。。成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO烧失量其它含量（%）46.5825.211.13.32.4100.52粉煤灰灰的性性质(1)物理性性质一般干干粉煤煤灰为为灰白白色，，当含含炭粒粒、氧氧化铁铁较多多时，，则其其颜色色加深深。粉粉煤灰灰是一一种固固体颗颗粒的的集合合体，，其大大小不不等，，形状状不规规则，，颗粒粒内部部成蜂蜂窝状状结构构，按按土壤壤地质质分类类标准准，可可属于于砂土土壤。。粉煤灰灰的熔熔化性性与其其化学学成分分密切切相关关。当当粉煤煤灰中中SiO2和Al2O3含量较较多时时，其其灰熔熔点较较高，，一般般在1350℃以上。。而其其碱性性成分分较多多时，，灰的的熔点点较低低。(2)化学性性质粉煤灰灰的化化学性性质主主要表表现在在它具具有较较大的的化学学活性性。这这是由由于它它含有有较多多的活活性氧氧化硅硅和活活性氧氧化铝铝。粉煤灰灰中，，活性性氧化化硅和和活性性氧化化铝的的这一一反映映特性性，和和火山山灰中中的硅硅、铝铝质材材料的的反应应相同同，所所以称称粉煤煤灰具具有火山活活性。某些含含氧化化钙较较高的的粉煤煤灰，，由于于其本本身含含有较较多的的游离离氧化化钙和和一些些具有有水硬硬活性性的矿矿物(硅酸酸盐或或铝酸酸盐)，所所以这这种粉粉煤灰灰加水水后便便可自自行硬硬化而而有一一定强强度。。粉煤煤灰的的综合合利用用从粉煤煤灰中中提取取碳、、铁和和氧化化铝(1)炭的回回收从粉煤煤灰中中回收收炭可可采用用浮选法法或电选法法。浮选法法适用用于水水力除除灰系系统排排放的的粉煤煤灰。。该法法是在在灰浆浆水中中加入入浮选选剂，，然后后在浮浮选剂剂中通通入空空气形形成气气泡，，于是是疏水水的煤煤粒就就被浮浮选剂剂浸润润而黏黏附于于气泡泡浮到到灰水水上面面，形形成矿矿化泡泡沫层层，即即为精精煤。。电选法法适用用于干干法排排放的的粉煤煤灰。。它是是在高高压电电场下下，利利用煤煤和灰灰的导导电性性能不不同。。(2)铁的的回收收因煤粉粉经电电厂高高温焚焚烧，，其中中铁矿矿物质质大部部分转转化为为磁性性氧化化铁，，因此此可利利用磁磁性回回收铁铁。铁铁的回回收分分为干法和湿法。(3)氧化化铝的回收收Al2O3是粉煤煤灰的的重要要组分分，也也是一一种宝宝贵的的工业业原材材料。。一般般，当当Al2O3含量>25%，，同时时Fe2O3含量<5%，TiO2含量<3%时，，就可可以考考虑氧氧化铝铝的回回收。。粉煤灰灰在建建材方方面的的应用用(1)生产产水泥泥粉煤煤灰灰的的化化学学成成分分和和粘粘土土相相似似，，可可代代替替粘粘土土作作为为生生产产硅硅酸酸盐盐水水泥泥、、低低温温合合成成水水泥泥和和纯纯粉粉煤煤灰灰水水泥泥的的原原料料。。(2)作作混混凝凝土土的的掺掺和和料料在混混凝凝土土中中掺掺和和粉粉煤煤灰灰可可降降低低成成本本，，并并能能改改善善混混凝凝土土的的性性能能。。(3)粉粉煤煤灰灰砖砖用粉粉煤煤灰灰为为原原料料可可生生产产多多种种形形式式的的砖砖作作为为墙墙体体材材料料。。(4)粉粉煤煤灰灰砖砖硅硅酸酸盐盐砌砌块块它是是以以粉粉煤煤灰灰、、石石灰灰、、石石膏膏为为胶胶凝凝材材料料，，高高炉炉硬硬矿矿渣渣、、煤煤渣渣等等为为骨骨料料，，加加水水搅搅拌拌、、振振动动、、成成型型、、蒸蒸汽汽养养护护而而成成的的一一种种墙墙体体材材料料。。(5)粉粉煤煤灰灰陶粒粒粉煤煤灰灰陶陶粒粒是是以以粉粉煤煤灰灰为为主主要要原原料料，，添添加加少少量量粘粘合合剂剂和和固固体体燃燃料料制制成成的的一一种种人人造造轻轻骨骨料料。。粉煤煤灰灰在在农农业业上上的的应应用用(1)作作肥肥料料粉煤煤灰灰做做肥肥料料，，可可直直接接施施于于农农田田。。并并且且它它可可以以和和其其它它肥肥料料按按一一定定配配比比制制成成复复合合肥肥。。(2)改改良良土土壤壤粉煤煤灰灰可可使使粘粘土土、、生生土土、、盐盐碱碱地地起起到到疏疏松松土土质质、、改改善善土土质质结结构构的的作作用用；；改改善善土土壤壤的的透透气气性性和和透透水水性性；；对对盐盐碱碱地地的的抑抑盐盐作作用用；；对对酸酸性性红红土土的的中中和和作作用用。。(3)提提高高地地温温粉煤煤灰灰吸热热性性能能较较好好，，施施于于农农田田可可提提高高地地温温，，增增强强农