淺析燃煤電廠煙氣二氧化硫排放的控制對策

孫鵬軒

（遼寧省環(huán)境保護廳，遼寧 沈陽110161）

1 引言

我國已成為世界上二氧化硫排放量最大的國家，2006年，我國二氧化硫排放總量超過2587萬t，造成一些地區(qū)酸雨污染嚴重。1979年以后美國每年排放二氧化硫約3000萬t，通過實施各種國家控制政策，1990年降到2400t，1999年進一步降到1800t，2000年不到1000t，2010年計劃比1980年二氧化硫排放總量降低80%。美國目前主要控制占二氧化硫排放總量70%的火電廠。在德國電力能源結(jié)構(gòu)中，煤炭能源使用占的比例為55%，因此德國采取了嚴格的治理措施。從1983年開始就要求重點老企業(yè)進行脫硫，要求30萬k W以上機組降到200mg/Nm3以下，10～20萬k W機組降到500mg/Nm3以下，10萬k W以下機組降到800mg/Nm3以下。因此與發(fā)達國家比較，我國在綜合控制、經(jīng)濟控制二氧化硫的排放方面還有很大潛力可挖，并且將二氧化硫減控目標定為燃煤電廠。

2 我國近年來針對排放二氧化硫的控制政策

在2000年4月頒布于9月實行的《中華人民共和國大氣污染防治法》中開始強調(diào)了對二氧化硫的控制要求。防治法中規(guī)定了對二氧化硫污染控制區(qū)劃定為主要大氣污染物排放總量控制區(qū)，建、擴建排放二氧化硫的火電廠和其他大中型企業(yè)，超過規(guī)定的污染物排放標準或者總量控制指標的，必須建設配套脫硫、除塵裝置或者采取其他控制二氧化硫排放、除塵的措施，對二氧化硫?qū)嵭须p重控制要求。

在2003年2月制定7月由國家發(fā)展計劃委、財政部、國家環(huán)境保護總局和國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會共同頒布的《排污費征收標準管理辦法》（國務院令第369號）中，開始實行“零起點收費”，并引入了污染因子當量計算，同時根據(jù)污染因子對環(huán)境的影響不同，實行不同收費額度，例如SO2每千克的收費標準是煙塵收費標準的2.3倍。

在《排污許可證管理條例》中持證排污原則、按證排污原則規(guī)定了排污許可證的持有者，必須按照許可證核定的污染物種類、控制指標和規(guī)定的方式排放污染物。該條例中提出對排污者有污染物排放總量控制指標要求的，該指標納入排污許可證管理之中，并且排放的污染不得超過國家和地方規(guī)定的排放標準和排放總量控制要求。

在2007年5月由國家發(fā)改委和國家環(huán)保總局發(fā)布《燃煤發(fā)電機組脫硫電價及脫硫設施運行管理辦法》（試行），該辦法是利用價格的引導和調(diào)節(jié)作用，將治理環(huán)境污染的成本內(nèi)部化，辦法中規(guī)定：脫硫設施投運率在90%以上的，扣減停運時間所發(fā)電量的脫硫電價款；當脫硫設施投運率在80%～90%之間時，扣減停運時間所發(fā)電量的脫硫電價款同時處以1倍罰款；投運率低于80%的，扣減停運時間所發(fā)電量的脫硫電價款同時處以5倍罰款，表明了國家進一步強化監(jiān)管，保證政策措施落實到位。

針對火電廠大氣污染物排放造成的污染，國家環(huán)境保護局從1991年開始制定《燃煤電廠大氣污染物排放標準》（GB13223－91），到1996年第一次修訂為《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223－1996）再到2003再次修訂，并在2011年7月第三次修訂火電廠大氣污染物排放標準。根據(jù)2011年最新標準要求，所有新建項目于2012年1月起開始正式實施此排放標準，現(xiàn)有火電廠最遲于2014年7月1日前完成貫徹標準工作，其中二氧化硫排放濃度限值新建鍋爐為100mg/m3，現(xiàn)有鍋爐為200 mg/m3，對于重點區(qū)域的火電廠實行50 mg/m3二氧化硫排放濃度特別限值。

環(huán)境保護部和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局于2012年2月末發(fā)布于2016年1月開始在全國范圍內(nèi)執(zhí)行新《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》，其中部分省會城市和重點地區(qū)根據(jù)實際情況和當?shù)丨h(huán)境保護需要提前履行本標準，本標準是既1996年頒布的環(huán)境空氣質(zhì)量標準后第二次重新修訂的。原標準環(huán)境空氣功能區(qū)分為三類，新標準分為兩類，即不存在三類區(qū)特定工業(yè)區(qū)。該新標準充分體現(xiàn)了環(huán)境要以人為本的理念。采取任何治理大氣防治污染的目的就是要改善大氣環(huán)境質(zhì)量，保障人們身心健康，本次標準的重新修訂著重強調(diào)了對細顆粒污染物的控制要求。

二氧化硫排放總量是國家環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃中7個環(huán)境保護主要指標之一，規(guī)劃指標要求二氧化硫排放總量2015年比2010年增長－8%。規(guī)劃中明確指出“加大二氧化硫和氮氧化物減排力度。持續(xù)推進電力行業(yè)污染減排”。并且于2011年頒布2012年實施的《火電廠大氣污染物排放標準》中大幅度收緊了二氧化硫的排放限值。

同時為了更深入貫徹和落實《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006－2020年）》、《國家“十二五”環(huán)境保護規(guī)劃》和《國家“十二五”科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》，指導和推進全國范圍內(nèi)大氣污染防治措施創(chuàng)新，培育和發(fā)展節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，支撐大氣環(huán)境質(zhì)量改善，科技部、環(huán)境保護部在廣泛征求意見基礎上，組織制定了于2012年7月發(fā)布的《藍天科技工程“十二五”專項規(guī)劃》國科發(fā)計[2012]719號。該專項規(guī)劃主要目標中優(yōu)先領域與重點排放源污染預防和控制技術(shù)提出了針對燃煤電站鍋爐和工業(yè)鍋爐污染物排放，研發(fā)燃煤發(fā)電技術(shù)、脫硫脫硝脫汞協(xié)同控制技術(shù)、中低溫脫硝技術(shù)的要求。

3 火電廠大氣污染物二氧化硫減排對策

3.1 使用優(yōu)質(zhì)低硫煤

我國煤炭資源較豐富，目前國內(nèi)火電廠均使用煤做為燃料發(fā)電。國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局和國家標準化管理委員會于2010年頒布2011年實施《發(fā)電煤粉鍋爐用煤技術(shù)條件》中規(guī)定了發(fā)電煤粉鍋爐用煤的技術(shù)要求，按無煙煤、貧煤、煙煤、褐煤鍋爐對發(fā)電煤粉鍋爐用煤技術(shù)條件進行重新劃分。該文件中給出不同種類煤粉鍋爐用煤含全硫量。全國煤炭含全硫量平均值為1.11%，商品煤含全硫量為1.08%，動力煤中含全硫量為1.15%。各地區(qū)煤中含硫量差別較明顯，并且呈現(xiàn)由北向南增加趨勢。各地區(qū)煤炭儲量中全硫含量由低至高順序為東北地區(qū)0.47%、華北地區(qū)1.03%、西北地區(qū)1.07%、華東地區(qū)1.08%、中南地區(qū)1.17%、西南地區(qū)2.43%。雖然我國大部分煤中全硫含量達到現(xiàn)行工業(yè)用煤質(zhì)量要求，但燃煤電廠鍋爐操作參數(shù)、設備老舊脫硫效率不穩(wěn)定，因此企業(yè)應結(jié)合國內(nèi)各地區(qū)煤中含硫量分布與企業(yè)自身技術(shù)、經(jīng)濟實力，選擇含硫量低的煤。

3.2 采用高效石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工藝

石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工藝優(yōu)點已被普遍認同，工藝較成熟，應用實例也很多。該方法脫硫效率可達95%，對煤中含硫量適應范圍也較大，但其脫硫效率也取決于多種工藝操作參數(shù)的調(diào)整。主要的工藝控制參數(shù)情況如下。

脫硫吸收塔進口煙氣溫度參數(shù)。由于脫硫反應為放熱過程，很明顯脫硫效率隨吸收塔入口煙氣溫度的升高而降低。在實際生產(chǎn)過程中，由于機組負荷變化較頻繁，需要在吸收塔前布置噴水裝置來降低煙氣溫度，提高效率。某一企業(yè)在進口煙氣SO2濃度和氧量基本不變的工況下，當進入吸收塔的煙溫為96℃時，脫硫效率為92.1%，當煙溫升到103℃時，脫硫效率降至為84.8%[1]。當煙氣中SO2濃度越高反應速度越快，反應越徹底，脫硫效率越高。并且在吸收劑與SO2反應過程中，氧氣也起到促進化學反應的進行，最終氧化成S，但并非煙氣中含氧濃度越高越好，因為煙氣中氧濃度過高則表明脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)漏風現(xiàn)象。煙氣中約含100～300mg/m3（標準狀態(tài)下）的飛灰，這部分飛灰在很大程度上阻礙了石灰石消溶，促使?jié){液p H值偏酸性，最終影響脫硫效率。同時飛灰中含有如Hg、Pb、Cd、Zn等重金屬離子會抑制Ca2＋與 HSO3－的反應，進而影響脫硫效果。

石灰石粉顆粒的粒度越小，單位質(zhì)量比表面積就越大，反應越徹底，石灰石粉品質(zhì)和純度越高，雜質(zhì)含量就越少，反應越徹底，副產(chǎn)品品質(zhì)越好。通常在生產(chǎn)中石灰石純度要在90%以上，顆粒度要通過325目篩（44/μm）的過篩率達到95%。不過當石灰石中品質(zhì)較低雜質(zhì)含量較高時，石灰石粉應磨制得更細一些。

液氣比是影響SO2去除效率非常重要的參數(shù)，與去除率成正比例關(guān)系。

在實際工作中若提高液氣比將需要提高漿液循環(huán)泵的流量，需要提高設備初投資和運行成本，此時可在漿液中加入如鈉堿、己二酸等添加劑，可以適當降低液氣比，從而節(jié)約企業(yè)費用。

4 結(jié)語

“十二五”規(guī)劃經(jīng)濟發(fā)展目標是國內(nèi)生產(chǎn)總值年均增長7%，國內(nèi)經(jīng)濟快速的發(fā)展，需要大量的電力資源。燃煤電廠擴能和大量電廠的投產(chǎn)，必然加劇對環(huán)境排放污染物量。如何能高效控制污染物排放，提高人們生存環(huán)境質(zhì)量，特別是燃煤電廠二氧化硫廢氣排放是今后很長時間內(nèi)需要面對并迫在眉睫急需解決的問題。對國內(nèi)燃煤電廠二氧化硫排放總量和排放濃度的控制不僅要從國家、地方各種政策上干預各企業(yè)應該采取污染物治理措施約束污染物排放，同時企業(yè)也要自身發(fā)掘?qū)ξ廴疚锊扇】刂品椒?，主動從多方面綜合降低污染物尤其是二氧化硫的排放，從源頭治理。我國針對二氧化硫控制政策已日趨完善，監(jiān)管也日益強化，因此就需要火電廠通過多角度對二氧化硫經(jīng)濟和技術(shù)合理性進行比較，在實現(xiàn)達標排放、滿足總量控制要求的前提下，將對二氧化硫的處理成本降為最低。

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