試論燃煤電廠脫硫的現(xiàn)狀分析和防治對策

鄭楚晉

摘要：煤炭中的硫是造成環(huán)境污染和制約煤炭資源充分合理利用的主要因素之一。我國煤電裝機(jī)容量全球第一，其燃煤量約占全國煤炭消耗總量62%，因此，燃煤煙氣SO2是大氣污染主要來源之一。目前，我國90%以上的燃煤煙氣脫硫設(shè)施采用石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)，將石灰石（CaCO3）磨制而成的漿液作為脫硫劑，在脫硫塔內(nèi)高效洗滌脫除燃煤煙氣中的SO2，最終反應(yīng)生成的副產(chǎn)物為石膏。因此，煙氣脫硫需要消耗大量的石灰石資源，從而導(dǎo)致石灰石過度開采，生態(tài)破壞嚴(yán)重，不符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。同時(shí)，由于脫硫副產(chǎn)物（石膏）不能完全資源化利用，造成新的固體廢棄物污染，影響生態(tài)文明建設(shè)。因此，傳統(tǒng)工藝路線未來必將遭遇各種發(fā)展瓶頸和制約。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠;脫硫;現(xiàn)狀分析;防治對策

引言

近些年，酸雨和環(huán)境污染狀況加劇，主要原因就是SO2的排放，面對這一系列問題，我國也出臺了相應(yīng)政策，對電廠SO2排放進(jìn)行控制，但仍然存在脫硫設(shè)備建設(shè)不完全、監(jiān)管工作不到位、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的滯后性等問題，那么如何解決這一系列問題就成為環(huán)境保護(hù)的關(guān)鍵。

一、燃煤電廠廢氣的基本組成與危害性分析

所謂燃煤電廠，通常是指以社會(huì)輸送電能為職責(zé)，借助煤炭來推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的發(fā)電廠。作為燃煤電廠的主要組成部分，煤炭是自然資源中較為珍貴的不可再生資源，其中包含許多氧、碳、硫、氮等元素，正是由于該元素的存在才會(huì)導(dǎo)致在燃燒之后向環(huán)境中排放一些煙塵。值得一提的是，煤炭的煙塵中通常含有氮氧化物、硫氧化物以及一氧化碳等有害氣體，這些氣體會(huì)給我們?nèi)粘Ｉ顜碓S多不便。當(dāng)這些有害氣體與環(huán)境中已經(jīng)存在的固態(tài)顆粒一起流通到大氣中以后，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)大氣的質(zhì)量下降，進(jìn)而形成霧霾等極端天氣。隨著近年來國內(nèi)霧霾天氣發(fā)生頻率的日益提高，使得大眾對于該類天氣的了解越來越深，霧霾會(huì)無視粘膜以及纖毛的保護(hù)作用，會(huì)較為直接地作用于我們的呼吸系統(tǒng)，使人們更容易暴露在呼吸疾病的危害下。更為可怕的是，這些有害氣體也可能導(dǎo)致酸雨天氣，酸雨不但會(huì)給工業(yè)生產(chǎn)以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大損失，還會(huì)對城市建筑產(chǎn)生一定的腐蝕，從而對人們的正常生活產(chǎn)生負(fù)面影響。

二、燃煤電廠脫硫的現(xiàn)狀分析

（一）監(jiān)管工作不到位

在脫硫設(shè)備的使用方面，國家缺乏相應(yīng)的細(xì)則要求以及科學(xué)的評價(jià)指標(biāo)，使得實(shí)際脫硫設(shè)備的實(shí)際使用性較差。雖然我國已經(jīng)出臺了關(guān)于電廠SO2處理的相關(guān)政策和規(guī)定，同時(shí)也發(fā)布了相關(guān)文件和規(guī)劃，其中與脫硫直接相關(guān)的文件就多達(dá)十余個(gè)，但各個(gè)文件之間普遍存在不協(xié)調(diào)以及相互矛盾的問題，且地方政府在實(shí)際要求上未落實(shí)到位，使得脫硫問題的處罰和監(jiān)管缺乏明確的依據(jù)。除此之外，由于監(jiān)管人力不足，尤其是脫硫設(shè)備使用的實(shí)時(shí)監(jiān)控人員缺乏，使得電廠使用更加低廉的電價(jià)，很多電廠為逃避環(huán)保監(jiān)管，節(jié)約生產(chǎn)成本，將能夠正常使用的脫硫設(shè)備有意停止。并且一些電廠在脫硫設(shè)備機(jī)型選購時(shí)，常以價(jià)格低廉為主要目標(biāo)，使得脫硫設(shè)備的使用達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，效率低下。

（二）脫硫產(chǎn)物石膏不能完全消納成為新增固體廢棄物

脫硫石膏是石灰石-石膏濕法脫硫工藝的主要產(chǎn)物，在國內(nèi)主要用于建材、水泥等行業(yè)?！笆晃濉逼陂g脫硫石膏綜合利用率逐年上升，但由于我國天然石膏資源豐富、區(qū)域間不平衡以及石膏品質(zhì)不穩(wěn)定等限制了脫硫石膏的進(jìn)一步利用，“十二五”期間綜合利用率大概在70%左右，難有突破。剩余近30%的脫硫石膏無處消納而只能堆放和拋棄，這不僅占用大量土地、造成資源浪費(fèi)，而且會(huì)對周圍環(huán)境造成二次污染。而在我國中西部及北方許多地區(qū)石膏綜合利用率很低，基本堆放灰場，甚至擠占土地資源，影響生態(tài)環(huán)境。

三、燃煤電廠脫硫的防治對策

（一）落實(shí)監(jiān)管職責(zé)

對于現(xiàn)階段電廠中存在的脫硫工作監(jiān)管不到位，出現(xiàn)浪費(fèi)資源，排放超標(biāo)氣體的問題，應(yīng)從以下幾個(gè)方面解決：一是對電廠脫硫處理公平競爭問題進(jìn)行解決，要求對所有電廠脫硫處理過程中建設(shè)監(jiān)測系統(tǒng)，改造或補(bǔ)充建設(shè)監(jiān)測系統(tǒng)不完善或未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的電廠。二是通過技術(shù)手段與網(wǎng)絡(luò)手段等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測，保證執(zhí)法行為的及時(shí)性，環(huán)保部門應(yīng)研發(fā)一套具備多種功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對電廠脫硫處理過程進(jìn)行在線監(jiān)測，并連接各省的環(huán)保監(jiān)測機(jī)構(gòu)，由環(huán)保機(jī)構(gòu)統(tǒng)一管理加封監(jiān)測端口和數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性、動(dòng)態(tài)化遠(yuǎn)程監(jiān)控，需要注意的是，軟件應(yīng)當(dāng)與相關(guān)的排污交易制度進(jìn)行妥善結(jié)合。三是通過獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制的建立，使全社會(huì)參與到脫硫處理的監(jiān)督工作中。

（二）基于煤炭硫轉(zhuǎn)化分離的脫硫技術(shù)

基于煤炭直接脫硫的源頭脫硫技術(shù)有電磁輻射煤炭脫硫、煤炭微生物脫硫等。電磁波輻射煤炭源頭脫硫技術(shù)，是通過電磁波（如微波等）輻射煤碳將煤中的無機(jī)硫（主要是黃鐵礦）轉(zhuǎn)化成磁性強(qiáng)的磁黃鐵礦，通過磁選分離出來作為鐵礦石綜合利用。但該技術(shù)對煤炭中的有機(jī)硫作用不大，因而更加適用于無機(jī)硫含量高的中高硫煤種。通過高硫煤的源頭脫硫處理降低入爐煤硫分，可為現(xiàn)役機(jī)組實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定超低排放提供可靠的輸入條件。煤炭的生物脫硫法是利用微生物選擇性地氧化煤中的有機(jī)硫和無機(jī)硫，將不同形態(tài)的硫轉(zhuǎn)化成為水溶性的化合物，再結(jié)合浸出、浮選或絮凝等工藝將硫分離出來，從而達(dá)到除去煤炭中硫的目的。其優(yōu)點(diǎn)是微生物不僅能夠選擇性地脫除煤炭中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、散布粒度很細(xì)的無機(jī)硫，同時(shí)又能脫除煤炭中的部分有機(jī)硫，且成本低，脫硫效果好，具有很好的發(fā)展前景。但煤炭生物法脫硫應(yīng)用受到處理時(shí)間、菌種類型、作用環(huán)境、煤種抑菌性、煤炭理化特性等諸多因素影響，且洗選分離后的溶液回收處理復(fù)雜，限制了該技術(shù)的應(yīng)用和推廣。高效普適性菌種篩選和培育、氧化消解型菌種與溶液還原型菌種耦合處理或是未來煤炭生物資源化脫硫更容易突破的方向。

四、資源化原煤脫硫技術(shù)發(fā)展趨勢

煤炭脫硫、副產(chǎn)物資源化就是一條比較好的技術(shù)路線，其中電磁輻射煤炭脫硫是近幾年發(fā)展起來的資源化原煤脫硫新方法，相比于其他技術(shù)，電磁輻射脫硫技術(shù)具有反應(yīng)速度快、條件溫和、易于控制和對煤炭主體結(jié)構(gòu)破壞小等優(yōu)勢，在降低中高硫煤的硫份、優(yōu)化煤質(zhì)等方面，具有巨大的應(yīng)用潛力。目前國內(nèi)外電磁輻射脫硫總體處于試驗(yàn)研究階段，存在原煤脫硫效率低、運(yùn)行能耗高、裝置不能連續(xù)運(yùn)行等主要問題。國內(nèi)介質(zhì)復(fù)合強(qiáng)化電磁輻射原煤脫硫及資源化技術(shù)研究已有一定進(jìn)展，需要進(jìn)一步加強(qiáng)煤中無機(jī)硫?qū)﹄姶泡椛湮仗匦?、硫份遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、強(qiáng)化介質(zhì)配方等基礎(chǔ)研究，開發(fā)工業(yè)電磁輻射連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器和多級分選裝置等核心裝備，研究控制系統(tǒng)及工藝操作流程升級優(yōu)化等問題，盡快形成電磁輻射介質(zhì)復(fù)合強(qiáng)化多級分選原煤脫硫及資源化成套技術(shù)，并推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。同時(shí)針對中高硫煤脫硫開展燃煤源頭脫硫與燃燒后煙氣脫硫匹配耦合以實(shí)現(xiàn)中高硫煤經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、可靠超低排放。

結(jié)束語

總而言之，電廠一般為國有企業(yè)，其發(fā)展也推動(dòng)著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但在燃煤電廠中，SO2排放問題受到廣泛關(guān)注，不僅關(guān)系著電廠運(yùn)行成本，還與環(huán)境保護(hù)息息相關(guān)。近些年，因SO2排放導(dǎo)致環(huán)境污染問題日益嚴(yán)峻，電廠SO2排放的治理問題勢在必行，可從完善脫硫處理法律法規(guī)、落實(shí)監(jiān)管職責(zé)、改變能源戰(zhàn)略、發(fā)展煤炭清潔技術(shù)等方面著手，對電廠SO2排放問題進(jìn)行有效處理，保護(hù)環(huán)境，保證電廠的持續(xù)發(fā)展。

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