燃煤電廠脫硫的現狀分析和防治對策
1燃煤發電對環境產生的污染
我國的能源消費以煤為主,1995年煤炭產量為12.8億t。預測到2000年、2010年、2020年,我國煤炭產量將分別達到14億t、23億t和30億t。煤炭在為工農業生產和人民生活提供豐富能源的同時,也成為我國環境污染的主要污染源。
我國的環境形勢非常嚴峻,煙塵、粉塵、SO2、Nox以及由此而產生的酸雨等對大氣環境造成了極大的危害,酸雨面積已超過國土面積的29%。
燃煤電廠是煤炭的主要用戶,由于電能在使用上有比其它能源有無可比擬的優越性,以及從節能的觀點出發,應從能源發展戰略上考慮將供各種工業和生活鍋爐及民用所消耗的煤轉化為電能,逐步達到先進產煤國家80%的煤用于發電的水平。據統計,1991年全國SO2排放量1622萬t,燃煤電廠排放460萬t,占排放總量的28.4%。1995年全國SO2排放量達到2370萬t,燃煤電廠排放的SO2約占排放總量的30%。2000年,預計燃煤電廠煤消費量為5.4億t,預測排放SO2量為1100萬t,全國預測SO2排放總量為2163萬t,燃煤電廠排放SO2占總排放量的50.86%。
根據我國電力工業“九.五”發展目標,到本世紀末,總裝機容量為3億kW,年發電量為1.4億kW.h。燃煤電廠帶來的大氣污染問題是我國可持續發展必須解決的一個現實問題,因此,燃煤電廠的發展要和環境保護密切結合,加快開發煤炭潔凈燃燒技術,積極開發可替代煤的清潔能源,例如,核電、水電、太陽能、風能、地熱能及生物質能等,特別是發展水電和核電,將會對減少SO2排放作出較大貢獻。
2脫硫的分類和方法
二氧化硫的治理可分為燃燒前、燃燒中和燃燒后進行三大類。燃燒前是指對燃料進行處理,如洗煤、氣化、液化等;燃燒中是指爐內脫硫,如流化床燃燒脫硫、爐內噴鈣脫硫、型煤固硫和利用脫硫添加劑等;燃燒后脫硫即指煙氣脫硫,目前國內外采用的脫硫技術中,主要采用的方法仍然是煙氣脫硫。
發電用原煤在我國原煤消耗中的比例在1986年之前大致占20%,目前已增加到30%,估計2010年可達40%。發電用煤幾乎都是采用煤粉燃燒方式,因為煤粉燃燒方式能使燃燒效率達到98%~99%以上,設備投資相對較小,對煤種適應性強,技術上成熟。
當前實用的脫硫技術主要有三種:濕式石灰石/石膏法(濕法),噴霧干燥脫硫法(半干法),爐內噴鈣/增濕活化法(干法)。
3脫硫的費用
為了使燃煤發電產生的二氧化硫總量得到控制,就必須對位于酸雨控制區、二氧化硫污染控制區的燃煤電廠,逐步安裝脫硫設備。
根據電力工業發展規劃,2000年火電裝機容量將達2億kW,年用煤量將達5.4×108t,屆時二氧化硫將達1100萬t,預計將有1×107kW左右的機組要安裝脫硫設備。1996年電力工業計劃投資總規模為962.6億元,完成大中型投產裝機1281.49萬kW,平均1kW的投資費為7511.6元。若以安裝脫硫設備的投資占電廠總投資10%計,則1×107kW的機組安裝脫硫設備需75.12億元。如每年增加火電裝機容量均為1×107kW,則每年增加脫硫設備的投資至少為75.12億元。除增加脫硫設備的投資外,還有運行費用也很可觀:如四川重慶珞璜電廠從日本引進的2×360MW的年運行費為4000萬元,而且還使電廠的供電效率下降1個百分點,如以年運行6500計小時,折合為0.0855元/(kW.h)。因而對于發展中國家來說,石灰石/石膏法煙氣脫硫系統往往是令人生畏地可望而不可及。即使以運行費用為0.05元/(kW.h),年運行6500小時,每年增加的1×107kW的火電機組的運行費用也高達32.5億元。如將2000年年發電量1.4億kW.h,按平均脫硫的運行費0.05元/(kW.h)計算,燃煤發電量為8千億kWh時,脫硫的運行費就高達400億元。
4減少脫硫費用的對策和途徑
4.1逐步改變一次能源以煤為主的能源戰略
中國、南非、波蘭和朝鮮是當今世界上煤炭消耗比重超過70%的4個國家,其它3國正在改變其以煤為主的能源戰略。我國在短期內改變以煤為主的能源結構是不可能的,也是不現實的。但從長遠發展戰略考慮,為了緩解燃煤帶來的環境污染,提高國民經濟運行的總體效益和人民的生活質量,應有計劃有步驟的逐步改變一次能源以煤為主的能源戰略。
大力發展水電、核電和風力發電等發電方式是改變以煤為主能源結構的必由之路。
我國水力資源蘊藏量為680GW,可供開發的為380GW,居世界首位。水電是無SO2排放、可再生的能源。
用核電來替代燃煤是減少SO2排放的有效途徑,對目前人們最擔心的核電安全問題,理論和運行實踐證明是安全可*的。中長期將成為我國的主要能源之一。從1980年到1986年,法國總發電量中核電的比例,由24%上升到70%,同期法國發電量增加40%,而SO2排放量減少56%,Nox排放量減少9%,煙塵排放量減少36%,大氣質量有明顯改善。
4.2依*科技進步,節能降耗,減少SO2排放
以300MW、600MW等大型、特大型機組為主,逐步淘汰低效高耗的中低壓機組,如1kW.h的煤耗2000年比1990年降低60g標準煤,僅此一項可節約標準煤6600萬t左右,減少SO2排放量180萬t。
4.3煤炭的清潔使用和發展潔凈煤技術
我國是一個以煤為主要能源的國家,即使再過半個世紀,煤炭在我國一次能源中的比例仍將不低于40%。因此,煤炭的潔凈使用和發展潔凈煤技術在未來我國可持續發展中將占有舉足輕重的地位。我國是發展中國家,面臨經濟建設的任務很重,不可能拿出大量的資金用于環境治理。為此,發展潔凈煤技術應遵循技術上的可行性與經濟上的合理性。
此項主要有煤炭的洗選加工;工業與民用型煤;限制高硫煤開采與使用;煤炭氣化、液化;水煤漿;循環流化床燃燒(CFBC);煤氣化聯合循環發電(IGCC);增壓流化床聯合循環發電(PFBC)等。
4.4開發適合我國國情的煙氣脫硫技術
4.5大力研究和推廣有利于提高我國綜合能源利用效率,如峰谷電價、冰蓄冷技術、抽水蓄能、超導電感儲能等。

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