【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 右，預(yù)計(jì)今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，以煤炭為主要能源的格局不 會(huì)改變。在煤炭消費(fèi)總量中， 2021 年 50%以上煤炭用于發(fā)電，這一指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界上某些發(fā)達(dá)國(guó)家的水平（據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前美國(guó)將 90%的煤炭轉(zhuǎn)換成電能，其它以煤炭為主要能源的發(fā)達(dá)國(guó)家煤轉(zhuǎn)換成電能的比例一般在 80%左右）。提高煤炭轉(zhuǎn)換成電能的比例和電力在終端西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 6 能源中的比例是一項(xiàng)長(zhǎng)期而重要的任務(wù)。 西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 7 3 火電 SO2 排放狀況 電力工業(yè)發(fā)展與 SO2排放總量 自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的電力工業(yè)得到迅速發(fā)展，特別是 1988 年以來(lái)，每年新增發(fā)電機(jī)組容量都在 1 000 萬(wàn) kW 以上，與此同時(shí)，由于我國(guó)的發(fā)電機(jī)組中以火電機(jī)組為主，因 此，電力工業(yè) SO2 排放量也呈上升趨勢(shì)。全國(guó)火電 SO2排放量在各省分布的狀況是， 1995 年火電 SO2 排放量在 90 萬(wàn) t 以上的只有山東省， SO2 排放量在 70 萬(wàn)～ 90 萬(wàn)t 的省份有四川（含重慶）、江蘇， SO2 排放量在 50 萬(wàn)～ 70 萬(wàn) t 的省份有河北、山西，上述五個(gè)省份中有四個(gè)省份（山東、四川、河北、山西）的 SO2 排放總量也在前五位之列（參見(jiàn)圖 ）?；痣?SO2 排放前五位省份的排放量之和占全國(guó)火電 SO2 排放量 45%。其中江蘇、四川是酸雨控制區(qū)。 1999 年全國(guó)火電 SO2 排放量已沒(méi)有排放 90 萬(wàn)t 以上的省份，排放 70 萬(wàn) t 以上省份只有山東。仍位于全國(guó)火電 SO2排放之首。 火電 SO2排放占全國(guó)份額 1995 年全國(guó) SO2 排放量達(dá) 2370 萬(wàn) t，居世界首位。 1995 年工業(yè) SO2 排放量（含鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)）約為 1 884 萬(wàn) t，全國(guó)火電 SO2 排放量約為 824 萬(wàn) t，分別占全國(guó) SO2 排放總量的 %、 %?；厩闆r見(jiàn)表 1。 表 31 1995 年、 1999 年 SO2 排放狀況表 全國(guó) 工業(yè)（含鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)） 火 電 排放量（萬(wàn) t） 排放量（萬(wàn) t） 占全國(guó)（ %） 排放量（萬(wàn) t） 占全國(guó)（ %） 占工業(yè)（ %） 1995 年 2370 1884 824 1999 年 1858 1460 810 西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 9 4 SO2 控制現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 1995 年以來(lái)由于國(guó)家對(duì) SO2等主要污染物的排放實(shí)施總量控制和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整，污染物排放總量己有所減少。 2021 年全國(guó) SO2排放總量為 1927 萬(wàn) t，比 1995 年減少了 443 萬(wàn) t。據(jù)專家測(cè)算，我國(guó)大氣中 SO2濃度達(dá)到國(guó)家空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的環(huán)境容量為 1200 萬(wàn) t／ a， 2021 年 SO2的實(shí)際排放量超過(guò)環(huán)境容量的 60%。 SO2污染已使我國(guó)近 1／ 3 國(guó)土面積再現(xiàn)酸雨，成為世界三大酸雨區(qū)之一。我國(guó)燃煤帶來(lái)的大氣污染，特別是 SO2 污染，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重影響了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民群眾的正常生活。 筆者所在的 XX 電廠脫離工程實(shí)施后，將有效降低本工程煙氣中 SO粉塵及其它污染物的排放量，并達(dá)到國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)《電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB132232021）的排放要求。 國(guó)外現(xiàn)狀 更換燃料或降低燃煤含硫量是減少 SO2 排放最簡(jiǎn)單可靠的辦法。一般來(lái)說(shuō)，燃 燒天然氣排放 SO2 的量很少，幾乎可以忽略不計(jì)，而在相同含硫量的情況下，燃油產(chǎn)生的 SO2 大約僅有燃煤的 1/3，適當(dāng)發(fā)展天然氣發(fā)電機(jī)組和燃油發(fā)電機(jī)組對(duì)于降低電力SO2 排放是十分有利的。以英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家為例，分析國(guó)外控制 SO2 排放的燃料對(duì)策。(1)英國(guó) 燃料更換是英國(guó)控制 SO2 排放的最重要的對(duì)策。從 1970— 1994 年，英國(guó)經(jīng)濟(jì)雖然取得了很大的發(fā)展，但一次能源的消耗量變化很小，這主要是由于：①不同一次能源的使用量發(fā)生了很大的變化，特別是天然氣的用量大幅度升高，煤的用量大幅度下降；②提高了能源利用效率 (2)美國(guó) 1990 年美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)了對(duì)《清潔大氣法》的再次修訂。 1990 年的《清潔大氣法修正案》引入了酸雨控制計(jì)劃，主要控制火電廠的 SO2 排放，并提出了具體的減排目標(biāo)。該法案鼓勵(lì)電廠以各種方式減少大氣污染，包括更換燃料或燃用低硫煤、安裝煙氣脫硫（ FGD）裝置、退役老機(jī)組，調(diào)整鍋爐出力等措施，且可進(jìn)行排污權(quán)交易獲得額外排放份額。從實(shí)施結(jié)果來(lái)看，有 52%的機(jī)組采取了更換燃料或燃用低硫煤的辦法。由表可見(jiàn)， 1995 年同 1985 年相比， SO2 削減的排放量有 59%是通過(guò)這種辦法實(shí)現(xiàn)的。 通過(guò)對(duì)上面兩個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家 的控制 SO2的措施分析，不難得出，他們都是通過(guò)： 西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 10 制定政策、更換燃料、安裝 FGD 等措施使本國(guó) SO2得到很好的控制。 西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 11 5 SO2 控制主要措施及影響 2021年 9月 1日，國(guó)家電監(jiān)會(huì)發(fā)布《 2021年度發(fā)電業(yè)務(wù)情況通報(bào)》，其中指出，截至 2021年年底，全國(guó)已投運(yùn)煙氣脫硫機(jī)組超過(guò) ，約占全國(guó)煤電機(jī)組容量 86%。通報(bào)指出，在 ，五大發(fā)電集團(tuán)投運(yùn)煙氣脫硫機(jī)組共計(jì) 瓦，約占全國(guó)已投運(yùn)煙氣脫硫機(jī)組容量的 %。據(jù)了解，五大發(fā)電集團(tuán)燃煤機(jī)組占全國(guó)燃煤機(jī)組的 57%。“十一五”期間全國(guó)新 增燃煤機(jī)組脫硫裝置逾 5億千瓦，占燃煤機(jī)組的比例較 2021年提高 72個(gè)百分點(diǎn)。而在全國(guó)已投運(yùn)的煙氣脫硫機(jī)組中，石灰石 石膏濕法仍是主要脫硫方法，占 92%。其余脫硫方法中，海水法占 3%，煙氣循環(huán)流化床法占2%，氨法占 2%，其他占 1%。 SO2控制主要措施 火電脫硫是“十一五”期間火電行業(yè)節(jié)能減排的重中之重，脫硫裝機(jī)占比近 9成，表明“十一五”期間全國(guó)火電行業(yè)控制二氧化硫排放取得實(shí)質(zhì)成效。本文主要探討濕法脫硫后單筒煙囪存在的問(wèn)題，另外簡(jiǎn)要探討目前脫硫控制型政策。 根據(jù)《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》的要 求，在“十一五”期間，大批電廠進(jìn)行了脫硫改造。石灰石 — 濕法脫硫工藝具有適用的煤種范圍廣、脫硫效率高 (脫硫效率大于 90%)、吸收劑利用率高 (可大于 90%)、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率高 (可達(dá) 90%以上 )、工作的可靠性高 (目前最成熟的煙氣脫硫工藝 )、脫硫劑 — 石灰石來(lái)源豐富且廉價(jià)等特點(diǎn)，在我國(guó)燃煤火電廠脫硫系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 筆者所在的 XX 電廠脫硫裝置采用石灰石為脫硫劑，通過(guò) SO2吸收系統(tǒng)與煙氣中的SO2等生成副產(chǎn)物亞硫酸鈣，經(jīng)吸收塔漿池就地氧化系統(tǒng)強(qiáng)制氧化并生成石膏晶體，通過(guò)兩級(jí)脫水系統(tǒng)，制得含濕量小于 10%（ wt）的二水石膏。二水石膏可用于建材行業(yè)，達(dá)到廢物治理、綜合利用的目的。 根據(jù)筆者長(zhǎng)時(shí)期對(duì) XX 電廠機(jī)組脫硫運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)收集統(tǒng)計(jì)，得出 XX 電廠脫硫裝置產(chǎn)生石膏量：鍋爐 BMCR 工況，設(shè)計(jì)煤種： 112t/h 560000t/a 火電廠單筒煙囪存在的問(wèn)題與建議 近階段新建電廠多數(shù)都同步配備煙氣脫硫系統(tǒng)，煙囪的結(jié)構(gòu)形式已按照運(yùn)行 時(shí)的煙氣工況進(jìn)行合理選擇（ XX 某新建電廠也是如此），大多采用鋼套筒煙囪或其他型式的煙囪。而早期 (2021 年以前 )建設(shè)的燃煤電廠大多數(shù)都沒(méi)有配備有效的脫硫系統(tǒng)，其煙囪以普通的單筒鋼筋混凝土煙囪為主，燃用高硫煤的火電廠，多數(shù)也是采用負(fù)壓式西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 12 單筒煙囪來(lái)解決其較為嚴(yán)重的煙氣腐蝕問(wèn)題。 安裝濕法脫硫設(shè)施之后，煙囪入口煙氣的成份、溫度、濕度與原設(shè)計(jì)相差較大，此工況對(duì)單筒煙囪結(jié)構(gòu)安全性的影響在原設(shè)計(jì)中未曾考慮。所以在安裝脫硫設(shè)施后，須定期對(duì)原有單筒煙囪結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)其安全性進(jìn)行鑒定和評(píng)估，保證脫硫改造后電廠的安全運(yùn)行。 筆者通過(guò)在 XX 火電廠脫硫系統(tǒng)建設(shè)、改造中的長(zhǎng)期實(shí)踐，收集整理了以下數(shù)據(jù)： 表 51 電廠主要設(shè)備參數(shù) 設(shè)備名稱 參數(shù)名稱 單 位 參 數(shù) 鍋爐 型式 亞臨界，一次中間再熱，自然循環(huán)汽包爐，平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、“ W”型燃煤鍋爐 最大連續(xù)蒸發(fā)量 t/h 2028 過(guò)熱器出口蒸汽壓力 Mpa 過(guò)熱器出口蒸汽溫度 ℃ 541 除塵器 型式及配置 每爐兩臺(tái)雙室五電場(chǎng)靜電除塵器 除塵效率 ％ ≥ 引風(fēng)機(jī) 型式及配置 每爐兩臺(tái)靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī) 流量 (BMC工況 /TB工況 ) m3/s 風(fēng)壓 (BMC工況 /TB工況 ) Pa 4320/5620 出口煙溫 ℃ 113 煙囪 高度 m 210（兩爐公用） 材質(zhì) 鋼筋混凝土 表 52 電廠 燃料 項(xiàng) 目 符 號(hào) 單 位 實(shí)際來(lái)煤平均值 元素分析 收到基全硫 St， ar % 4（按 %校核） 西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 13 項(xiàng) 目 符 號(hào) 單 位 實(shí)際來(lái)煤平均值 工 業(yè) 分 析 收到基灰份 Aar % 收到基水份 Mt % 空氣干燥基水份 Mad % 干燥無(wú)灰基揮發(fā)份 Vdaf % 收到基低位發(fā)熱量 Q， ar kJ/kg 表 53 電廠 脫硫系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 鍋爐 BMCR 工況燃料消耗 /計(jì)算耗煤量 t/h 260/ 脫硫系統(tǒng)入口處煙氣溫度 ℃ 113 脫硫系統(tǒng)煙道設(shè)計(jì)修正溫度 ℃ 123 最高煙溫 ℃ 160 脫硫系統(tǒng)入口 SO2 濃度 (6%氧、干態(tài)、標(biāo)態(tài) ) mg/Nm3 8626 脫硫系統(tǒng)入口處總煙氣量 (實(shí)際氧、干態(tài)、標(biāo)態(tài) )