王善波
摘要:在諸多發(fā)電廠中,燃煤發(fā)電廠是對大氣環(huán)境污染最大的,其中最嚴(yán)重的是燃煤鍋爐中的煙氣,這是中國煤煙型電廠大氣環(huán)境污染的關(guān)鍵因素。本文介紹了燃煤電廠煙氣的危害及特點(diǎn),然后淺析了煙氣治理的辦法,最后闡述了煙氣脫硫脫硝的技術(shù)。
關(guān)鍵詞:燃煤電廠;煙氣治理;脫硫脫硝技術(shù)
Abstract: In many power plants, coal-fired power plants are the largest of atmospheric pollution, the most serious is the coal-fired boiler flue gas, which is China's coal-burning power plant air pollution is a key factor. This article describes the hazards of coal-fired power plant flue gas and Features, and then On the flue gas treatment approaches, and finally elaborated flue gas desulfurization and denitrification technology.Keywords: coal-fired power plants; flue gas treatment; Desulfurization Technology
中圖分類號:TK229.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:
在燃煤電廠中排出的煙氣中,包含煙塵、氮氧化物、二氧化硫、碳?xì)浠衔锖椭亟饘俚戎T多污染物,致使大型火電廠常常是當(dāng)?shù)刈畲蟮墓I(yè)污染源。在燃煤電廠中,因鍋爐燃燒而產(chǎn)生的污染物顯著高于其他環(huán)節(jié)產(chǎn)生的污染物,因此燃煤電廠是治理污染的關(guān)鍵。
一、燃煤電廠煙氣的危害及特點(diǎn)
在鍋爐燃燒的過程中,會產(chǎn)生煙氣,其中包含很多污染物,比如說有氮氧化物、一氧化碳、二氧化硫、粉塵和少量的氟化物、氯化物等。其中污染物的比重和煤炭中存在的礦物質(zhì)構(gòu)成有著十分緊密的關(guān)系。鍋爐燃燒會產(chǎn)生大量的煙氣,由于煙氣的溫度高,污染物的濃度較低,煙氣治理更加困難。
燃煤電廠中鍋爐煙氣含量雖然會由于煤種與鍋爐設(shè)備的不同存在一定的差異,但是由于其額定的蒸發(fā)量比較大,所以排放的煙氣含量往往比其他工業(yè)窯爐中產(chǎn)生的煙氣含量大很多。鍋爐燃燒時(shí)的溫度一般大于1200℃,其中污染物大部分都是無機(jī)物。在燃煤電廠的煙氣中,污染物是由氣態(tài)形式存在的,濃度往往較低,它的濃度顯著低于工廠中由于有色金屬冶煉而產(chǎn)生的氣態(tài)污染物。因?yàn)槲廴疚锏臐舛认喈?dāng)?shù)?,所以在氣態(tài)污染物回收以及利用方面就會因此投入更高的成本,并且工作的難度也相當(dāng)大,往往會影響其經(jīng)濟(jì)效益。針對數(shù)量較少的燃高硫煤電廠,則應(yīng)當(dāng)全面分析電廠的社會環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),區(qū)別對待、因地制宜,合理的選擇治理方式。在燃煤電廠的鍋爐中,煙氣是有一定溫度和濕度的。因?yàn)闊煔夂枯^大,煙氣的溫度往往會比環(huán)境空氣的溫度高很多,而且由于是用高煙囪排放的,所以煙氣抬升的高度大,擴(kuò)散的范圍廣,再加上由于風(fēng)的作用,傳輸就會形成連續(xù)的煙流,其距離可達(dá)到幾百乃至幾千公里。在煙氣沉降與轉(zhuǎn)化過程中,SO2和 NOx 的沉降與轉(zhuǎn)化是一個(gè)非常緩慢的過程,所以可以傳輸比較遠(yuǎn)的距離。
燃煤電廠的污染物不但數(shù)量多而且傳輸遠(yuǎn),是對環(huán)境影響最大的。燃煤電廠中的煙塵,不僅僅影響人的健康,而且還給工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)帶來了相當(dāng)大的損失,很多電廠周圍的農(nóng)村,由于電廠排放的煙氣沉降,致使農(nóng)作物大量的減產(chǎn),電廠往往每年需要支付巨大的賠償。SO2除了對人的健康有很大危害外,還對建筑物、金屬材料、農(nóng)林業(yè)的生產(chǎn)也存在有很大的危害。燃煤電廠煙氣中NOx 主要是 NO,排放在大氣中之后容易氧化成為NO2。NO2的濃度比較大時(shí)就會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,危害到人的健康。
二、燃煤電廠煙氣治理的策略
燃煤電廠應(yīng)當(dāng)主要針對加強(qiáng)技術(shù)的改造、推行潔凈煤的技術(shù)、完善企業(yè)的管理作為煙氣治理的根本任務(wù),最終達(dá)到減少煤耗、降低煤炭燃燒所產(chǎn)生的廢氣的目的。而且,綜合的利用資源技術(shù)與開發(fā)更高效的煙氣治理技術(shù)也是相當(dāng)重要的。例如怎樣高效的熱電聯(lián)產(chǎn)、電除塵器都是廢氣治理的有效措施。
在燃煤電廠中,鍋爐廢氣的治理重點(diǎn)是對各類除塵設(shè)備的治理,例如袋式除塵器、旋轉(zhuǎn)式除塵器、電除塵器等等。由于電除塵器除塵的效率特別高,運(yùn)行成本也比較低,因此,在燃煤電廠中,很多都用電除塵器。煤炭燃燒時(shí),針對產(chǎn)生的SO2,主要的控制技術(shù)分為SO2燃燒前的脫硫、SO2燃燒中的脫硫和SO2燃燒后的脫硫。在煙氣治理的過程中,燃煤電廠應(yīng)當(dāng)按照“預(yù)防為主、防治結(jié)合與綜合治理”的規(guī)定,把污染治理、能源節(jié)約和綜合利用資源高效的結(jié)合起來,不但要控制新的污染產(chǎn)生,還要加強(qiáng)對舊污染的治理,采取先進(jìn)的生產(chǎn)經(jīng)營管理模式,借鑒先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),從而提高投資的整體效益,努力讓社會效益、經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境效益達(dá)到高度的統(tǒng)一。
在實(shí)踐治理的工作中得到的經(jīng)驗(yàn)告訴我們,今后應(yīng)該繼續(xù)加強(qiáng)技術(shù)政策;推行能源節(jié)約和有益于保護(hù)環(huán)境的新能源政策;能源節(jié)約不僅僅是降低能源的消耗、經(jīng)濟(jì)效益的提高,還是謀求保護(hù)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)建設(shè)協(xié)調(diào)長期發(fā)展的關(guān)鍵舉措。和發(fā)達(dá)的國家相比,我國的節(jié)能潛力非常大。所以,要繼續(xù)加強(qiáng)各種措施來節(jié)約能源。嚴(yán)格控制新的污染、依賴科技的進(jìn)步,高效控制污染物的排放,完成污染防治和利用資源緊密相結(jié)合的目的;挖掘節(jié)能潛力,提高現(xiàn)有的設(shè)施運(yùn)作率,發(fā)揮設(shè)施投資的最大效益;積極籌措各種基金,來治理舊廠的污染。
三、燃煤電廠煙氣污染治理技術(shù)
1 傳統(tǒng)的模式
這幾年,國內(nèi)對煙氣的脫硫、脫硝技術(shù)需求很大,但可以采用的成熟自主的技術(shù)卻不是很多,這是因?yàn)槊摿?、脫硝裝置的工藝流程比較復(fù)雜、存在諸多介質(zhì)、影響的因素繁多,技術(shù)的開發(fā)難度也相當(dāng)大。采用國際上的新技術(shù)開發(fā)方式,煙氣污染治理新技術(shù)的開發(fā)則需機(jī)理的研究、小試、中試的工業(yè)示范,逐個(gè)投入應(yīng)用到整個(gè)的開發(fā)流程中,全面應(yīng)用相近的理論和因次分析的方法來實(shí)現(xiàn)體系與核心裝置的放大。
在技術(shù)開發(fā)的過程中,首先要通過研究階段,針對技術(shù)的基礎(chǔ)問題從反應(yīng)機(jī)理與理論上加以明確,然后采用小試來驗(yàn)證新技術(shù)是否可行,完成小試的工藝基礎(chǔ)后,選擇該工藝在仿真工業(yè)條件中進(jìn)行工藝的研究,并聯(lián)系相近理論與因次分析,來建立中試的裝置,采用中試來驗(yàn)證工業(yè)生產(chǎn),之前的工藝是否可行,確保研發(fā)與應(yīng)用時(shí)的工藝要一致。從小試到中試,就是從實(shí)驗(yàn)室到大的生產(chǎn)間的過程。中試過程中,不僅可以對小試驗(yàn)證,還可以為將來的大生產(chǎn)搜集數(shù)據(jù),所以,在傳統(tǒng)技術(shù)開發(fā)的過程中,由小試到中試才是一個(gè)必須通過的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。也常常是在這兩個(gè)環(huán)節(jié)中需進(jìn)行反復(fù)的驗(yàn)證,才使得全部的技術(shù)開發(fā)周期延長、資金投入增大,通常企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)無力承受這么大的風(fēng)險(xiǎn)。這才導(dǎo)致我國的大氣污染治理技術(shù)自主開發(fā)常常在到達(dá)中試階段之后,就會陷入停滯期,導(dǎo)致技術(shù)開發(fā)很難繼續(xù)進(jìn)行,因而無法獲得先進(jìn)的技術(shù),應(yīng)用也更加無從談起。
現(xiàn)如今,國內(nèi)煙氣脫硫、脫硝技術(shù)的開發(fā)只是集中在引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù),環(huán)保公司為了與高??蒲性旱瓤蒲袡C(jī)構(gòu)相結(jié)合,在對引進(jìn)國外技術(shù)消化吸收的同時(shí),進(jìn)行了部分技術(shù)的改良,因?yàn)楹诵募夹g(shù)都是國外企業(yè)的技術(shù)機(jī)密,所以這種技術(shù)的改良很難在實(shí)質(zhì)上面提升系統(tǒng)整體的應(yīng)用水平和技術(shù)水平,導(dǎo)致我國技術(shù)依然不能擺脫對國外先進(jìn)技術(shù)的依賴。
2 技術(shù)開發(fā)新模式
環(huán)境的污染治理已歷經(jīng)數(shù)十年了,在治理技術(shù)開發(fā)的初級階段,因?yàn)榧夹g(shù)的限制,大部分實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證技術(shù)可行性的基本方法,把試驗(yàn)作為核心,再和相似的理論與因次分析相結(jié)合是實(shí)驗(yàn)裝置放大的唯一途徑,而且技術(shù)的優(yōu)化還依賴反復(fù)的試驗(yàn)室驗(yàn)證,所以在國外的煙氣脫硫與脫硝技術(shù)開發(fā)和研究過程中,都遵從以試驗(yàn)為中心的,從小試到中試工業(yè)示范開發(fā)模式,在歷經(jīng)了十多年的發(fā)展后,才最終實(shí)現(xiàn)了成熟技術(shù)在大規(guī)模工業(yè)中的應(yīng)用。
在煙氣脫硫與脫硝的技術(shù)開發(fā)研究中,工藝過程的重心在化學(xué)的過程研究,而化學(xué)過程的實(shí)現(xiàn)又是在過程裝置中實(shí)現(xiàn)的。盡管煙氣脫硫與脫硝過程中的化學(xué)原理各異,而且反應(yīng)器的樣式也各有各的特點(diǎn),并都存在著裝置大、負(fù)荷范圍寬、適應(yīng)性較強(qiáng)、設(shè)計(jì)精度較高這些特點(diǎn),他們對過程裝置的放大設(shè)計(jì)來說,都是全新的挑戰(zhàn)。
煙氣脫硫與脫硝技術(shù)在國際上的大量采用,說明即使我國還沒有掌握核心的工藝,但是它的技術(shù)已相對很成熟,具備了超越傳統(tǒng)的開發(fā)模式基礎(chǔ)。研究應(yīng)當(dāng)采用全面的、多尺度的系統(tǒng)級數(shù)值仿真和模擬為中心,讓實(shí)驗(yàn)研究成為校正和開發(fā)對煙氣脫硫與脫硝反應(yīng)器與相關(guān)的裝置的關(guān)鍵技術(shù),對工藝的開發(fā),不但突破了傳統(tǒng)的因次分析和相似理論的限制,還解決了脫硫與脫硝多個(gè)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)問題,最終避免了費(fèi)用高昂的開發(fā)過程。
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