火電企業(yè)大氣污染物排放對環(huán)境危害及減排對策

崔明 左明 宋偉

【摘要】我國當前大氣環(huán)境的形勢嚴峻，空氣污染嚴重。日益增長的空氣污染對公眾身體健康造成了嚴重威脅。火電企業(yè)是耗煤大戶，燃煤過程中，主要向大氣中排放煙塵、SO2、NOx等污染物，對PM2.5貢獻最大。本文在分析火電企業(yè)中大氣污染物排放現(xiàn)狀基礎上，主要對企業(yè)減排對策詳細闡述，希望為大氣環(huán)境治理做出一點貢獻。

【關鍵詞】火電企業(yè)；大氣污染物排放；環(huán)境危害；減排對策

國家十二五規(guī)劃指出我國當前大氣環(huán)境的形勢非常嚴峻，不僅傳統(tǒng)煤煙污染沒有控制，酸雨、細顆粒物（PM 2.5）、臭氧所引發(fā)的復合型大氣污染日益突出，區(qū)域中大范圍空氣重污染現(xiàn)象多同時出現(xiàn)，對公眾身體健康造成了嚴重威脅[1-2]。這些細顆粒物來源廣泛，我國火電行業(yè)裝機容量及發(fā)電量中，煤電都占據(jù)了絕大多數(shù)，作為耗煤大戶，其大氣污染物主要包括煙塵、SO2、NOx等，對PM2.5貢獻最大。本文主要對火電企業(yè)中大氣污染物排放現(xiàn)狀及相應減排對策進行闡述。

1、大氣污染物估算

1.1火電企業(yè)大氣污染物評價權系數(shù)

火電企業(yè)大氣污染物主要為煙塵、SO2、NOx，當前排污收費也主要針對這三種污染物[3]，因此我們主要對火電企業(yè)中這三種污染物進行研究，通過加權指數(shù)模型分析三種污染物對環(huán)境造成的危害。三種污染物的權重我們以單位污染物的排污費大小進行確定，即單位污染物的收費越大，權系數(shù)就越大。

1.2計算流程與方法

對于污染物在區(qū)域中的排放可利用排放因子法來估算。我們按照圖1所示流程圖對火電企業(yè)的污染物進行分層計算。

圖1 火電企業(yè)污染物排放計算流程

計算按照下列公式進行[4]：

（1-1）

上式中，E表示的為污染物的排放量；A表示活動水平，即不同級別機組的耗煤量；EF表示排放因子；i、j、k分別表示污染物的種類、機組等級及污染的控制技術。

2、某火電企業(yè)污染物排放分析

以國內(nèi)某火電企業(yè)為研究對象，對該企業(yè)污染物的排放情況進行分析。主要其煙塵、SO2、NOx排放情況進行統(tǒng)計。研究所用的排放因子我們以手冊數(shù)據(jù)并輔以文獻數(shù)據(jù)計算。具體如表1所示。其中硫分S（%）及灰分A（%）分別取1.0及25。

表1 不同等級機組的排放因子（kg 1-1）

在企業(yè)排放績效模型下，我們對某發(fā)電廠內(nèi)12個超過100MW的發(fā)電廠的廠用電率及發(fā)電排放績效數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并換算為供電的排放績效值，并在企業(yè)排放績效模型下對結(jié)果進行分析。

表2 某發(fā)電廠大氣污染廠用電率及發(fā)電排放績效單位：g/kWh， %

上表內(nèi)電廠的編號我們是按照SO2排放績效值得高低，從低到高進行排序的。鑒于發(fā)電績效不考慮廠用電率，對于電廠向電網(wǎng)供電單位的排放績效不能有效反映，對電廠中用電設備效率有所掩蓋。所以此次我們將廠用電率考慮進去，在此基礎上用單位的供電污染排放績效來對火電企業(yè)大氣污染的排放進行綜合評價。計算出各電廠綜合的排放績效指標值，通過計算我們可以看出這些電廠SO2排放績效值差別很大，最低0.89g/kWh，最高23.69g/kWh；煙塵排放績效值最小0.19g/kWh，最高1.59g/kWh；NOx排放績效值最小1.94g/kWh，最高4.63g/kWh。煙塵排放績效較低，平均水平為0.71g/kWh，同電廠多數(shù)安裝靜電除塵器有一定關系。要控制大氣污染物排放，減少對環(huán)境危害，必須不斷提高對這些污染物的控制技術。

3、火電企業(yè)大氣污染物減排對策

火電企業(yè)要要控制污染必須采取先進技術對煙塵、SO2、NOx排放進行控制，堅持超低排放，按照《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223—2011）標準，煙氣含量控制在基準含氧量6%，煙塵排放需<5mg/m3，SO2排放需<35mg/m3，NOx排放需<50mg/m3 [5]。要達到此標準需做到如下幾點：

3.1煙塵控制技術

要確保煙塵的排放<5mg/m3，火電廠可采取如下控制路線：“濕式電除塵器+電除塵器配高頻電源”的技術路線[6]，其中電除塵器配高頻電源屬于高頻開關技術下形成的一個逆變式電源，這樣電源供電下，電除塵器能夠?qū)焿m排放有效降低40-60%，同工頻電源相比能夠?qū)㈦姾墓?jié)約40-80%。濕式電除塵器是在極板上噴水，讓煙塵被水沖刷到灰斗中排出的一種方法，能夠避免已經(jīng)搜集的煙塵出現(xiàn)二次飛揚，除塵效率高。且在這種除塵技術下我們還能夠?qū)ⅰ笆嘤辍毕瑢⑺犰F去除95%以上，去除煙氣內(nèi)PM2.5等細顆粒物，從而讓煙塵排放度保持在5mg/m3以下。

3.2SO2控制技術

要確保SO2的排放濃度<35mg/m3，火電廠可采取如下控制路線：煤選擇低硫優(yōu)質(zhì)煤，保證煤中的硫分≤0.8%，脫硫應用高效濕法脫硫，讓脫硫效率≥98%。當前比較常用的煙氣脫硫技術有：串聯(lián)接力吸收塔技術、U形塔（液柱+噴淋雙塔）技術、雙托盤技術、單塔雙循環(huán)技術等，在使用“單塔雙循環(huán)石灰石——石膏濕法脫硫技術”時按照脫硫反應同石膏形成過程中對于漿液PH值有不同的要求[7]，我們對漿液池應設置兩個，讓兩個循環(huán)過程彼此獨立控制，這樣能讓反應更優(yōu)化，避免參數(shù)間彼此制約，能對煤種變化及負荷變化迅速適應，讓脫硫效率控制在98% 以上。

3.3NOx控制技術

常規(guī)以煤粉發(fā)電為主的鍋爐需要使用低氮燃燒器，通過SCR（選擇性催化還原）技術將煙氣內(nèi)的NOx脫除出來。在此控制技術中，催化劑層數(shù)設置不同，脫硝的效率也不同。當催化劑為3層投入運行的時候，脫硝的效率可以穩(wěn)定在85%以上。而大于300MW的單機組燃用高揮發(fā)性煙煤時，如果安裝低氮燃燒器后，產(chǎn)生的NOx濃度可控制在200mg/m3以下，而SCR脫硝之后，催化劑設計3+1層，且確保有3層能夠運行，這樣NOx濃度可控制在40mg/m3以下，脫硝效率達到80%以上，能夠滿足NOx排放需<50mg/m3這一燃放要求。

此次研究的火電廠，在對煙塵、SO2、NOx排放控制技術進行改進之后，總煤耗量減少18.3萬噸，煙氣溫度自原來的123℃降至105℃，電除塵器效率自原來的99.81% 提高至 99.87%，相對應的出口排放濃度自原來的21.57 mg/m3降低至14.29 mg/m3。總煙塵排放減少34.65%，SO2排放減少36.44%，NOx排放減少5%，真正實現(xiàn)了節(jié)能減排。

參考文獻

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[2]伯鑫，王剛，溫柔，等.京津冀地區(qū)火電企業(yè)的大氣污染影響[J].中國環(huán)境科學，2015，35（02）：364-373.

[3]王占山，潘麗波，李云婷，等.火電廠大氣污染物排放標準對區(qū)域酸沉降影響的數(shù)值模擬[J].中國環(huán)境科學，2014，（9）：2420-2429.

[4]王占山，車飛，潘麗波.火電廠大氣污染物排放清單的分配方法研究[J].環(huán)境科技，2014，（2）：45-48.

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