火力发电厂烟气主要污染物有哪些

目前，火力发电厂的主要类型包括燃煤机组、燃气-蒸汽联合循环机组等。燃煤锅炉烟气的主要成分为N₂、O₂、颗粒物、CO₂、SO₂、氮氧化物(NOₓ)、水蒸气等，另外还含有较少量的CO、SO₃、H₂、CH₄和其他烃类化合物(CₙHₘ)。燃气-蒸汽联合循环电厂烟气的主要成分是N₂、O₂、CO₂、CO、SO₂、SO₃、氮氧化物、硫化氢、氨、少量挥发性有机物和固体颗粒物等。除了氮气、氧气和CO₂，烟气中的其他成分不同程度地对环境造成一定的污染，其中，CO₂作为一种温室气体，影响全球的气候变化。

1、SO₂的来源、特征及危害

化石燃料中的硫元素在燃烧状态下大部分转化为SO₂，少部分转化为SO₃和气态硫酸盐。大气中的SO₂主要来自于煤炭，其次是石油，天然气中含硫较少。

硫氧化物排放主要是由于煤中硫的存在而产生的。硫在煤炭中以无机硫或有机硫的形式存在，燃烧过程中绝大多数硫氧化物以SO₂的形式产生并排放。此外还有极少部分被氧化为SO₃吸附到颗粒物上或以气态排放。

SO₂是一种无色气体，不易燃烧，不易爆。当空气中SO₂的浓度含量低于1μL/L而高于0.1μL/L时，人便能感觉到不同的气味；当SO₂浓度高于3.0μL/L时，空气有辛辣、刺激性气味。SO₂暴露于空气中能部分转化为SO₃和硫酸，其盐类的转化主要依靠光化学氧化或接触催化氧化过程。

硫氧化物对环境的影响主要包括影响空气的能见度，以及以酸雨的形式腐蚀材料、破坏植被和岩石等。目前，单纯的SO₂对于人健康的影响在流行病学方面并不确定，但硫氧化物在高湿环境中作为颗粒物质对人健康的影响较大。

2、SO₃的来源、特征及危害

燃煤锅炉中SO₃的典型转化率低于1%。去除氮氧化物的催化工艺会促进SO₂氧化成 SO₃，转化率为0.5%~2%。当烟气温度低于260℃时，SO₃易与烟气中的水蒸气结合形成硫酸。硫酸易创造严重的腐蚀条件。

当烟气经过湿法烟气脱硫系统后，烟气中的硫酸易冷凝形成酸雾。酸雾是烟气中颗粒物的重要贡献者。酸雾直径低于0.5μm，但少量酸雾(低于5μL/L)即导致可见的蓝烟，即使蓝烟中不含固体颗粒物。

3、NOₓ的来源、特征及危害

NOₓ因氮元素和氧元素的组成不同而存在多种形式，火力发电厂烟气中的NOₓ主要来源于空气中的氮气在高温下氧化，NOₓ主要由一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)组成。煤炭燃烧过程中排放的NOₓ是NO、NO₂及氧化亚氮(N₂O)等的总称，其中以NO为主，约占95%。NO的形成主要包括热力型NOₓ和燃料型NOₓ。热力型NOₓ的形成与燃烧温度密切相关，燃料型NOₓ的形成主要取决于燃料含氮量，电厂燃用煤炭收到基含氮量多在2%以下。

NO在常温常压下为无色气体，在空气中易被O₃和光化学作用氧化成NO₂。NO₂在常温常压下为棕红色气体，能溶于水生成硝酸和亚硝酸，具有腐蚀性。

NO能和人体血红蛋白结合，导致血液输氧能力下降。NO对血红蛋白的亲和性约为CO的1400倍，相当于O₂的30万倍。

NO₂是刺激性气体，毒性很强，对呼吸器官有较强的刺激作用，可引起气管炎、肺炎甚至肺气肿，还可与血红蛋白结合，引起组织缺氧。

此外，大气中的NOₓ与有机烃反应可形成多种光化学反应产物，导致光化学污染。

4、烟尘的来源、特征及危害

烟尘是煤燃烧过程中产生，并释放到烟气中的颗粒物，包括固态或液态的有机或无机颗粒物。一般情况下，烟气中颗粒物的粒径为1~100μm，其中，粒径小于10μm和小于2.5μm的颗粒物分别称为PM₁₀和PM₂.₅，两者均属于细颗粒。当颗粒物粒径小于1μm时，颗粒物易发生凝并作用。细颗粒来源于煤的燃烧，同时也有一部分来自SO₂、NOₓ和可挥发性有机物等在大气作用下发生的化学转化。烟气中的烟尘排放会影响透光度、加剧SO₂对人呼吸道的不良作用等。相比于大颗粒烟尘，PM₂.₅对人体更加有害。

燃煤电厂烟气中的烟尘浓度与锅炉炉型、燃煤灰分有关。煤粉炉烟尘排放的初始浓度大多为10～30g/m³；循环流化床锅炉由于主要燃用劣质煤或煤研石，烟尘排放的初始浓度大多为15～50g/m³。

5、汞及其他重金属的来源、特征及危害

重金属排放来源于煤炭中含有的重金属成分，大部分重金属(砷、镉、铬、铜、汞、镍、铅、锌、钒)以化合物形式(如氧化物)和气溶胶形式排放。煤中的重金属含量通常比燃料油和天然气高几个数量级。在众多重金属中，汞在煤炭中经燃烧后多以单质汞的形式存在(部分被氧化成氯化汞)，具有易挥发的特点。烟气中汞的浓度为每立方米微克数量级。目前，常规的烟气处理工艺无法去除单质汞。某些化合态的汞具有强毒性。汞进入水体后被微生物转化为甲基汞，易富集在鱼类脂肪中，从而进入食物链。

6、CO的来源、特征及危害

CO为无色无臭气体，易燃，在空气中燃烧呈蓝色火焰。烟气中的CO多源于煤炭、天然气或其他有机物质的不完全燃烧。常温常压下，CO在空气中的存在比较稳定，是具有一定累积性的大气污染物。CO与人体血液中的血红蛋白结合，生成碳氧血红蛋白，引起缺氧症状，接触时间较长则会引起中枢神经系统功能损伤、心肺功能变异等，甚至死亡。

7、CO₂的来源、特征及危害

CO₂是温室气体之一，主要来源于化石燃料和碳氢化合物的燃烧。全球大气中CO₂浓度的升高被认为是全球气候变化的主要原因之一。提高能源生产和利用效率，用生物质燃料替代化石燃料或进行CO₂捕集与封存是CO₂减排的重要途径。

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