燃煤电厂的环境污染问题及对策

燃煤电厂的环境污染问题及对策摘要：目前，我国电力工业的能源结构主要是以燃煤为主，电力工业中燃煤是我国污染物排放的主要大户。电力工业的高速发展将对我国的资源和环境带来巨大的影响。我们防治污染，落实节能减排，坚持可持续发展，加大环境保护工作。正文：我国火电装机容量占总装机容量的７８％，其中９５％以上是燃煤电厂，根据有关国际机构和专家分析，我国二氧化碳年排放量已超越美国，居世界第一位。从长远看，我国一次能源构中以煤为主状况将长期存在，电源结构也将在未来几十年以煤电为主，２０００年以后新建的燃煤电厂占绝对数量，服役时间还很长，进一步提高效率的空间越来越小，未来电力二氧化碳的减排压力将越来越大。火电厂生产电能的全过程中，各种排放物对环境的影响超过一定限度而造成环境质量的劣化。这些排放物包括燃料燃烧过程排出的尘粒、灰渣、烟气；电厂各类设备运行中排出的废水、废液，以及电厂运行时发出的噪声。火电厂污染物分为固体的、液体的和气体的几类以及噪声，主要有以下6种。①尘粒：包括降尘和飘尘。主要是燃煤电厂排放的尘粒。中国火电厂年排放尘粒约600万吨。尘粒不仅本身污染环境，还会与二氧化硫、氧化氮等有害气体结合，加剧对环境的损害。其中尤以10微米以下飘尘对人体更为有害。一般燃煤电厂的飞灰尘粒中，小于10微米的占20～40％。②二氧化硫(SO2):煤中的可燃性硫经在锅炉中高温燃烧，大部分氧化为二氧化硫，其中只有0.5～5％再氧化为三氧化硫。在大气中二氧化硫氧化成三氧化硫的速度非常缓慢，但在相对湿度较大、有颗粒物存在时，可发生催化氧化反应。此外，在太阳光紫外线照射并有氧化氮存在时，可发生光化学反应而生成三氧化硫和硫酸酸雾，这些气体对人体和动、植物均非常有害。大气中二氧化硫是造成酸雨的主要原因。据1988年估计，中国每年向大气中排放的二氧化硫（包括火电厂的排放）为1700万吨左右。全国189个环境监测站的监测结果表明，中国遭受酸雨污染的农田已达4000万亩，每年造成的农业经济损失在15亿元以上。减少火电厂排放的二氧化硫至关重要。③氧化氮（NOx）:火电厂排放的氧化氮中主要是一氧化氮，占氧化氮总浓度的90％以上。一氧化氮生成速度随燃烧温度升高而增大。它的含量百分比还取决于燃料种类和氮化物的含量。煤粉炉氧化氮排量为440～530ppm;液态排渣炉则为800～1000ppm。二氧化氮刺激呼吸器官，能深入肺泡，对肺有明显损害。一氧化氮则会引起高铁血红蛋白症，并损害中枢神经。④废水：火电厂的废水主要有冲灰水、除尘水、工业污水、生活污水、酸碱废液、热排水等。除尘水、工业污水一般均排入灰水系统。80年代中国灰水年排放量有6亿多吨，其中一部分PH超标，灰水呈碱性。个别电厂灰水中还有氟、砷超过标准，还有部分灰水悬浮物超标。灰中的氧化钙过高还会引起灰管结垢。酸碱废液主要来自锅炉给水系统。不同的锅炉给水处理系统排出的酸碱废液量不同。阴、阳离子处理系统要排出40％左右的酸碱，移动床排出20％。另外，酸洗锅炉的废酸液一般都排入中和池，中和以后再排出。热排水主要是经过凝汽器以后排出的循环水，一般排水温度要比进水温度高8℃。如热水排入水域后超过水生生物承受的限度，则会造成热污染，对水生生物的繁殖、生长均会产生影响。⑤粉煤灰渣：是煤燃烧后排出的固体废弃物。其主要成分是二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁及部分微量元素。粉煤灰既是“废”也是“资源”。如不很好处置而排入江河湖海，则会造成水体污染；乱堆放则会造成对大气环境的污染。⑥噪声：火电厂的噪声主要有锅炉排汽的高频噪声、设备运转时的空气动力噪声、机械振动噪声以及电工设备的低频电磁噪声等。其中以锅炉排汽噪声对环境影响最大。排汽噪声最大可达130分贝(A)。防治污染的措施基本原则是以环境质量标准和污染物排放标准为依据，对各类污染源和污染物采取综合的防治技术措施。防治大气污染主要有以下一些措施。①采用高效率除尘器。如电除尘器的效率高达99％，最高可达99.9％。在静电除尘器的直流电压上叠加25千伏左右的脉冲电压，还可进一步提高除尘效率。②采用高烟囱。将剩余的尘粒排入高空加以扩散，以降低尘粒浓度。美国采用了世界最高的烟囱（368米）。但是，过分加高烟囱并非有效的防治方法。因为高烟囱虽可降低污染物的近地面浓度，但却把污染物扩散到更大的区域。③采用除硫技术。如利用吸收剂(石灰等)、吸附剂(活性炭)或催化剂（氧化钒）除去烟气中的二氧化硫。按工艺流程，除硫系统可分干式和湿式两种。将烟气除硫系统与回收硫的综合利用相结合，还可回收硫黄、硫酸或硫酸铵等副产品。④防治氧化氮污染的主要措施是从锅炉的设计和运行方面设法减少氧化氮的形成。例如，减少过剩空气量，利用烟气再循环来降低火焰温度，以及采用逐步向炉内供给空气的分段燃烧法等。防治水污染要综合考虑各种污水的产生、水量和水质的控制，污水输送集中的方式，污水处理装置的设置和处理方法，以及污水经人工处理后的排放和回收利用，水体、土壤等自净能力诸因素，进行全面规划，采取综合防治措施。水污染的综合防治包括人工处理与自然净化（土地处理、水体自净等）相结合，无害化处理与综合利用（如利用火电厂排放的热水流入水库以发展养殖业，但同时避免热污染）相结合，以及在可能条件下推行闭路循环用水系统，发展无废水或少废水生产工艺等。总之，要综合考虑水资源规划、水体用途、经济投资和自净能力，运用系统工程方法，采用优化方案解决水污染的问题。利用火电厂的粉煤灰（它本来也是一种污染物）净化污水是一个明显的综合利用实例。粉煤灰经过酸处理并加以活化后，和石灰及少量聚合电解质一起使用，可清除大部分工业废水和城市废水中的污染物。粉煤灰渣的处理和利用自20世纪20年代开始为世界各国所研究，取得许多成果。美国已将粉煤灰列为12种重要的固体原料之一。日本、丹麦等国的煤渣已全部得到利用。中国自进入60年代以来，对粉煤灰的研究和利用也取得较大的进展。粉煤灰用于农业，可改善土壤的物理结构，提高地温和保水能力。粉煤灰含有磷、钾、镁、硼、钼、锰、钙、铁、硅等植物所需的化学元素，适量施用粉煤灰能促进植物的生长，增加产量，还能提高作物的抗病能力。在工业方面，粉煤灰和煤渣可用来制造砌筑砂浆和墙体材料等。从煤渣中还可回收能源，例如利用炉渣(其中含碳)烧制粘土砖，可节省燃料。此外，中国近年在利用火电厂的液态渣方面也取得进展。采用增钙技术可使煤渣成为水泥和墙体材料的优质原料；钙增加后可吸收煤中的硫，生成硫化钙，成为渣中的活性组分，并可减少排入大气中的二氧化硫。增钙液态渣工艺与煤粉炉排灰工艺相比，渣的利用价值高，节约用水，减少二氧化硫排放量，有利于环境保护。但这种工艺需改用立式旋风炉，并要求使用优质煤，因而难以广泛应用。火电厂的粉煤炭数量很大，出于技术经济条件的限制，还不能全部利用，需要堆存一部分。因此，火电厂在选择厂址时，即应预先考虑设置可堆存10～20年的贮灰场。可根据电厂所处的地理位置，选择附近的小沟、洼地、废河湾、煤矿塌陷区修建贮灰场。它的底部要有防水防渗设施。贮灰场要妥善管理，在已堆满的灰场上覆土造田，植树种草，或进行表面药物处理，防止粉煤灰飞扬。噪声污染是局部性的和无后效的。当噪声源的声输出停止后，污染立即消失，不留下任何残余物质。因此，噪声的防治主要是控制声源和声的传播途径，以及对接收者进行保护。例如，对炉膛、风道共振引起的噪声，采用隔声板可取得降噪10～20分贝（dB）的效果；对进气、排气噪声，安装微孔消声器可降低10～30分贝；对机械转动部件动态不平衡引起的噪声，进行平衡调整可降低10～20分贝；安装隔声罩可使电机噪声降低10～20分贝。电力发展水平仍然较低，发展仍然是首要任务。尽管我国的电力工业取得了长足的发展，但从人均来讲仍然处于较低水平。2006年，我国的人均电力装机容量仅为0.47千瓦，人均用电量约2149千瓦时，人均生活用电量仅为246千瓦时。从人均电力装机水平来看，大致相当于美国的1/7，日本的1/4，韩国的1/3。我国正处在工业化过程，电力工业的持续较快速发展是经济和社会全面协调和谐发展的必然要求，发展仍然是我国电力工业的首要任务。不断增长的电力需求与环境、资源矛盾在较长时期内仍然突出。我国以煤炭为主的能源格局在短时期内不会改变，以煤电为主的电力工业结构格局也在未来二三十年内不会改变。一方面，电力发展受着煤炭资源分布、开采、运输和水资源的制约，同时，燃煤产生的大气污染物的控制任务仍然十分艰巨。在烟尘、二氧化硫、氮氧化物逐步得到控制之后，烟气中的重金属等污染物的控制将会提到议事日程，而对电力工业影响最大的二氧化碳的排放将是制约电力工业发展的最大障碍。资源和环境的压力，不仅直接影响到电力工业的发展，也必然对国民经济的总体平衡产生重要影响。节能减排是电力工业发展的永恒主题。电力工业的资源消耗水平和环境保护水平不论与自身的潜力比还是与国际先进水平比都有一定差距。虽然电力工业的结构调整不断取得进步、技术装备水平不断提高、污染控制的能力不断增强，但是与世界先进水平比，仍然有较大差距。煤电比重过高、核电及可再生能源等比例过低、机组平均容量偏小、热电（冷）联产比例小、污染治理设施的稳定运行效果差等问题仍然是困扰电力工业可持续发展的主要问题。电力行业的节能减排管理能力不足。虽然近几年电力体制改革取得了举世瞩目的成绩，但实事求是讲，电力节能减排的管理能力有所下降，已经难以适应国家节能减排的要求。虽然电力行业节能减排和环境保护管理职能由政府宏观调控部门管理，中国电力企业联合会也成立了专门的环境和资源管理部门配合环境保护部门做了大量工作，但从实际效果看，节能减排的基础工作薄弱，研究工作大为滞后，节能环保管理及监管职能实际上处于缺位状态。通过市场手段促进节能减排的力度不够。措施建议提高认识，坚定不移地贯彻中央关于节能减排的决策和部署。首先，电力行业是能源转换行业，但在能源转换过程中，转换效率的高低和污染控制的好坏，对资源和环境都产生重要影响。我国的电力行业不论从能源的转换效率看还是从污染物的控制情况看，与国家法规要求比、与人民群众日益对环境质量改善的需求比、与我们的潜力比、与世界先进水平比，都有较大差距。因此，国家把电力行业列为节能减排的重点行业之一是完全正确的。其次，由于电力工业的基础性和公用性，做好电力节能减排工作，不仅是电力工业可持续发展的必然要求，也是促进全社会贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的必然要求。再次，由于电力工业是全国温室气体排放的主要部门，因此，电力行业应对全球气候变化的任务更为艰巨和迫切。电力行业应进一步提高对节能减排工作重要性的认识，把思想和行动统一到中央关于节能减排的决策和部署上来，在认识到减排烟尘、二氧化硫、氮氧化物的重要性并且逐步做到有效控制的同时，还应充分认识到二氧化碳排放对电力工业发展产生的重大影响与制约，充分认识到控制燃煤产生大气污染物的重要性和紧迫性。加强规划，积极推进电力结构调整。根据电力工业的特点，节能减排尤其是减排二氧化碳，最大、最有效的措施是调整电力结构，因此，规划的节约是最大的节约。长期以来，我国能源结构以煤为主，发电装机中75%以上是煤电，核电和可再生能源发电比重过低。在煤电机组中，能耗高、污染重的小火电机组比重过高。因此，要调整电源结构。首先，要在保护生态环境的前提下有序开发水电、风电、太阳能。进一步完善节能减排机制。按照国务院电力体制改革方案确定的方向和目标，坚定不移地加快推进市场化机制的发展，充分发挥以市场为基础的节能新机制，积极探索综合运用价格、财税、信贷等的经济手段，推进低成本节能减排措施。例如改进发电调度方式，加快电力市场建设，推进排污权交易和发电权交易等。通过改革，促进贯彻落实能源发展战略，使电力发展在节约的前提下，基本满足国民经济和社会发展需要，电力结构调整取得明显进展，效率接近上世纪末国际先进水平，形成有国际竞争力的电力设计、制造、建设和运营管理体系。强化依法监督和管理。根据科学发展观的要求和市场经济发展的要求，不断完善有关电力环保与资源节约方面的法律、法规，将节能减排的理念、指标、制度以及