淺析燃煤電廠煙氣二氧化硫排放的控制對(duì)策

摘要：本文指出了由于目前向大氣環(huán)境排放二氧化硫逐年增加，并且國(guó)家對(duì)其污染控制政策也逐年嚴(yán)格，各燃煤電廠將面臨二氧化硫減排任務(wù)。燃煤電廠必須根據(jù)自身的條件，尋找經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上合理的二氧化硫減排措施，以最低的成本滿足國(guó)家和地方對(duì)二氧化硫排放總量和排放濃度雙達(dá)標(biāo)的要求。

1引言

我國(guó)已成為世界上二氧化硫排放量最大的國(guó)家，2006年，我國(guó)二氧化硫排放總量超過2587萬(wàn)t，造成一些地區(qū)酸雨污染嚴(yán)重。1979年以后美國(guó)每年排放二氧化硫約3000萬(wàn)t，通過實(shí)施各種國(guó)家控制政策，1990年降到2400t，1999年進(jìn)一步降到1800t，2000年不到1000t，2010年計(jì)劃比1980年二氧化硫排放總量降低80%。美國(guó)目前主要控制占二氧化硫排放總量70%的火電廠。在德國(guó)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(guó)采取了嚴(yán)格的治理措施。從1983年開始就要求重點(diǎn)老企業(yè)進(jìn)行脫硫，要求30萬(wàn)kW以上機(jī)組降到200mg/Nm3以下，10～20萬(wàn)kW機(jī)組降到500mg/Nm3以下，10萬(wàn)kW以下機(jī)組降到800mg/Nm3以下。因此與發(fā)達(dá)國(guó)家比較，我國(guó)在綜合控制、經(jīng)濟(jì)控制二氧化硫排放方面還有很大潛力可挖，并且將二氧化硫減控目標(biāo)定為燃煤電廠。

2我國(guó)近年來針對(duì)排放二氧化硫的控制政策

在2000年4月頒布于9月實(shí)行的《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》中開始強(qiáng)調(diào)了對(duì)二氧化硫的控制要求。防治法中規(guī)定了對(duì)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(kuò)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(biāo)準(zhǔn)或者總量控制指標(biāo)的，必須建設(shè)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(duì)二氧化硫?qū)嵭须p重控制要求。

在2003年2月制定7月由國(guó)家發(fā)展計(jì)劃委、財(cái)政部、國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局和國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)共同頒布的《排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》(國(guó)務(wù)院令第369號(hào))中，開始實(shí)行“零起點(diǎn)收費(fèi)”，并引入了污染因子當(dāng)量計(jì)算，同時(shí)根據(jù)污染因子對(duì)環(huán)境的影響不同，實(shí)行不同收費(fèi)額度，例如SO2每千克的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)是煙塵收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的2.3倍。

在《排污許可證管理?xiàng)l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(biāo)和規(guī)定的方式排放污染物。該條例中提出對(duì)排污者有污染物排放總量控制指標(biāo)要求的，該指標(biāo)納入排污許可證管理之中，并且排放的污染不得超過國(guó)家和地方規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)和排放總量控制要求。

在2007年5月由國(guó)家發(fā)改委和國(guó)家環(huán)保總局發(fā)布《燃煤發(fā)電機(jī)組脫硫電價(jià)及脫硫設(shè)施運(yùn)行管理辦法》(試行)，該辦法是利用價(jià)格的引導(dǎo)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(shè)施投運(yùn)率在90%以上的，扣減停運(yùn)時(shí)間所發(fā)電量的脫硫電價(jià)款;當(dāng)脫硫設(shè)施投運(yùn)率在80%～90%之間時(shí)，扣減停運(yùn)時(shí)間所發(fā)電量的脫硫電價(jià)款同時(shí)處以1倍罰款;投運(yùn)率低于80%的，扣減停運(yùn)時(shí)間所發(fā)電量的脫硫電價(jià)款同時(shí)處以5倍罰款，表明了國(guó)家進(jìn)一步強(qiáng)化監(jiān)管，保證政策措施落實(shí)到位。

針對(duì)火電廠大氣污染物排放造成的污染，國(guó)家環(huán)境保護(hù)局從1991年開始制定《燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-91)，到1996年第一次修訂為《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(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(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)2011年最新標(biāo)準(zhǔn)要求，所有新建項(xiàng)目于2012年1月起開始正式實(shí)施此排放標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有火電廠最遲于2014年7月1日前完成貫徹標(biāo)準(zhǔn)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200mg/m3，對(duì)于重點(diǎn)區(qū)域的火電廠實(shí)行50mg/m3二氧化硫排放濃度特別限值。

環(huán)境保護(hù)部和國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局于2012年2月末發(fā)布于2016年1月開始在全國(guó)范圍內(nèi)執(zhí)行新《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，其中部分省會(huì)城市和重點(diǎn)地區(qū)根據(jù)實(shí)際情況和當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)需要提前履行本標(biāo)準(zhǔn)，本標(biāo)準(zhǔn)是既1996年頒布的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后第二次重新修訂的。原標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境空氣功能區(qū)分為三類，新標(biāo)準(zhǔn)分為兩類，即不存在三類區(qū)特定工業(yè)區(qū)。該新標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的重新修訂著重強(qiáng)調(diào)了對(duì)細(xì)顆粒污染物的控制要求。

二氧化硫排放總量是國(guó)家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃中7個(gè)環(huán)境保護(hù)主要指標(biāo)之一，規(guī)劃指標(biāo)要求二氧化硫排放總量2015年比2010年增長(zhǎng)-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(jìn)電力行業(yè)污染減排”。并且于2011年頒布2012年實(shí)施的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中大幅度收緊了二氧化硫的排放限值。

同時(shí)為了更深入貫徹和落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》、《國(guó)家“十二五”環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》和《國(guó)家“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》，指導(dǎo)和推進(jìn)全國(guó)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(hù)部在廣泛征求意見基礎(chǔ)上，組織制定了于2012年7月發(fā)布的《藍(lán)天科技工程“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》國(guó)科發(fā)計(jì)[2012]719號(hào)。該專項(xiàng)規(guī)劃主要目標(biāo)中優(yōu)先領(lǐng)域與重點(diǎn)排放源污染預(yù)防和控制技術(shù)提出了針對(duì)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(duì)策

3.1使用優(yōu)質(zhì)低硫煤

我國(guó)煤炭資源較豐富，目前國(guó)內(nèi)火電廠均使用煤做為燃料發(fā)電。國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)于2010年頒布2011年實(shí)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(wú)煙煤、貧煤、煙煤、褐煤鍋爐對(duì)發(fā)電煤粉鍋爐用煤技術(shù)條件進(jìn)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(guó)煤炭含全硫量平均值為1.11%，商品煤含全硫量為1.08%，動(dòng)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(shì)。各地區(qū)煤炭?jī)?chǔ)量中全硫含量由低至高順序?yàn)闁|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(guó)大部分煤中全硫含量達(dá)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(shè)備老舊脫硫效率不穩(wěn)定，因此企業(yè)應(yīng)結(jié)合國(guó)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(jì)實(shí)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(diǎn)已被普遍認(rèn)同，工藝較成熟，應(yīng)用實(shí)例也很多。該方法脫硫效率可達(dá)95%，對(duì)煤中含硫量適應(yīng)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(jìn)口煙氣溫度參數(shù)。由于脫硫反應(yīng)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(shí)際生產(chǎn)過程中，由于機(jī)組負(fù)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(jìn)口煙氣SO2濃度和氧量基本不變的工況下，當(dāng)進(jìn)入吸收塔的煙溫為96℃時(shí)，脫硫效率為92.1%，當(dāng)煙溫升到103℃時(shí)，脫硫效率降至為84.8%[1]。當(dāng)煙氣中SO2濃度越高反應(yīng)速度越快，反應(yīng)越徹底，脫硫效率越高。并且在吸收劑與SO2反應(yīng)過程中，氧氣也起到促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，最終氧化成SO2-4，但并非煙氣中含氧濃度越高越好，因?yàn)闊煔庵醒鯘舛冗^高則表明脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象。煙氣中約含100～300mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)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pH值偏酸性，最終影響脫硫效率。同時(shí)飛灰中含有如Hg、Pb、Cd、Zn等重金屬離子會(huì)抑制Ca2+與HSO3-的反應(yīng)，進(jìn)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(yīng)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(yīng)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(dá)到95%。不過當(dāng)石灰石中品質(zhì)較低雜質(zhì)含量較高時(shí)，石灰石粉應(yīng)磨制得更細(xì)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(shí)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(shè)備初投資和運(yùn)行成本，此時(shí)可在漿液中加入如鈉堿、己二酸等添加劑，可以適當(dāng)降低液氣比，從而節(jié)約企業(yè)費(fèi)用。

4結(jié)語(yǔ)

“十二五”規(guī)劃經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值年均增長(zhǎng)7%，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展，需要大量的電力資源。燃煤電廠擴(kuò)能和大量電廠的投產(chǎn)，必然加劇對(duì)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(zhǎng)時(shí)間內(nèi)需要面對(duì)并迫在眉睫急需解決的問題。對(duì)國(guó)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(guó)家、地方各種政策上干預(yù)各企業(yè)應(yīng)該采取污染物治理措施約束污染物排放，同時(shí)企業(yè)也要自身發(fā)掘?qū)ξ廴疚锊扇】刂品椒?，主?dòng)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(guó)針對(duì)二氧化硫控制政策已日趨完善，監(jiān)管也日益強(qiáng)化，因此就需要火電廠通過多角度對(duì)二氧化硫經(jīng)濟(jì)和技術(shù)合理性進(jìn)行比較，在實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放、滿足總量控制要求的前提下，將對(duì)二氧化硫的處理成本降為最低。