【正文】 燃煤有關(guān)的區(qū)域性和全球性的環(huán)境問題越來越突出,火電廠的污染物排放控制工作備受重視。進(jìn)一步加強(qiáng)節(jié)能減排工作，也是應(yīng)對全球氣候變化的迫切需要，是我們應(yīng)該承擔(dān)的責(zé)任。節(jié)能減排意義深遠(yuǎn)，我們現(xiàn)代人想到了自己的子孫后代的發(fā)展……目前，國內(nèi)外的減排污染物的技術(shù)措施很多，本次設(shè)計主要就是從潔凈煤發(fā)電技術(shù)的理論入手，針對各種具體的減排污染物技術(shù)進(jìn)行分析研究，弄清它們的原理及在燃煤鍋爐上的應(yīng)用。今天，電與人們的生產(chǎn)、生活、科學(xué)技術(shù)研究和精神文明建設(shè)息息相關(guān)，對現(xiàn)代社會的各個方面已產(chǎn)生直接的或間接的巨大作用和影響，已成為現(xiàn)代文明社會的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。1949 年，全國發(fā)電裝機(jī)容量 185 萬 kW，年發(fā)電量 43 億 kW中華人民共和國成立后，用了 30 年時間，使全國發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到 5712 萬 kW，年發(fā)電量達(dá) 2566 億 kW自 1978 年改革開放以來，只用了 10 年時間，發(fā)電裝機(jī)容量和年發(fā)電量就翻了一番。h，均名列世界第 4 位。h。統(tǒng)計顯示，電源結(jié)構(gòu)正在逐步趨向合理。 燃煤發(fā)電是發(fā)電行業(yè)的主導(dǎo)中國是世界上主要的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)國之一，目前，全國約 75%的工業(yè)燃料，76%的發(fā)電用能源，以及 75%～80%的民有商品能源都是依靠煤炭的。在“十一五”乃至更長的一個時期內(nèi)，電源結(jié)構(gòu)方面將繼續(xù)維持燃煤機(jī)組為主的基本格局，火電耗煤占煤炭消耗量比例也將逐步增長。通過調(diào)整電源結(jié)構(gòu)、采取節(jié)能減排技術(shù)、加強(qiáng)電力監(jiān)管等措施，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、減排和環(huán)保指標(biāo)的顯著提高。2022年出臺了一系列電力行業(yè)節(jié)能減排法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，突現(xiàn)出我國在節(jié)能減排及環(huán)境保護(hù)方面的決心。燃煤電廠排放的、對人類生存環(huán)境構(gòu)成直接危害的污染物有粉塵、硫氧化物（SO SO 3） 、氮氧化物（NOx ）及溫室氣體二氧化碳（CO 2） 。因此，火電廠的污染物排放控制工作備受重視。排入大氣環(huán)境中的 SO2嚴(yán)重惡化了人類賴以生存的空間和環(huán)境。SO2對植物的危害表現(xiàn)在破壞葉皮上的毛細(xì)孔，SO 2進(jìn)入葉片并溶解于水，沾結(jié)在細(xì)胞壁的表面，使植物受害，葉片發(fā)黃，嚴(yán)重時大量葉片枯萎，導(dǎo)致植物死亡?？刂齐娬惧仩t SO2的排放可采用多種方式，主要包括：在燃燒前進(jìn)行洗選煤加工，多除部分硫分；在煤的轉(zhuǎn)化過程中脫硫；在煤的燃燒過程中添加脫硫劑，吸收 SO2；采取煙4 / 25氣脫硫凈化等技術(shù)。NOx 對人類自身及生存環(huán)境的直接和間接危害已遠(yuǎn)超過其他污染物。光化學(xué)煙霧對人的眼、耳、鼻、心、肺及造血組織等均有強(qiáng)烈的刺激和損害作用，氮氧化物在大氣中的濃度大于（）時，則會對人體產(chǎn)生危害作用。臭氧對人體也十分有害。在大氣中，NOx 會形成 HNO3，即硝酸霧，也是形成酸雨的一個重要原因。近年來，酸雨在我國呈急劇蔓延之勢，我國每年因酸雨造成的直接經(jīng)濟(jì)損失超過 200億元。研究和實(shí)踐都表面，氮氧化物的排放量與燃燒過程的組織方式有密切的關(guān)系，因此，氮氧化物是最有希望通過燃燒技術(shù)措施的改進(jìn)而得到控制的污染物。 溫室氣體的危害溫室氣體主要是指二氧化碳（CO 2） ，其他還有甲烷（CO 2） 、氮氧化物（NOx ）等氣體，CO2和 NOx 主要產(chǎn)生于礦物燃料的燃燒過程，而這些礦物燃料構(gòu)成了全球能量需求的 90%以上，其中煤和油都是含碳量很高的燃料，其燃燒產(chǎn)物主要是 CO2。具有惰性氣體性質(zhì)的 CO2等溫室氣體一經(jīng)形成，其被森林、土壤或海洋自然吸收的速率極其緩慢。CO2等溫室氣體所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)已經(jīng)眾所周知。 粉塵的危害火電廠生產(chǎn)性粉塵對職工的危害粉塵的分散度越高，即粉塵粒徑越小，其在空氣中的穩(wěn)定性越高，在空氣中懸浮越持久，工人吸入的機(jī)會越多，對人體危害越大。長期吸入生產(chǎn)性粉塵易引起以肺組織纖維化為主的全身性疾病，即塵肺病，屬國家法定職業(yè)病。職工長期高濃度吸入含量大于 10% 的游離 SiO2粉塵（即硅塵） ，會引起硅肺病。目前尚無使其消除的辦法。 火電廠生產(chǎn)性粉塵 73% 以上是粒徑小于 5 μm 的呼吸性粉塵。不過，長期以來，大部分燃煤電廠鍋爐的粉塵排放控制已得到足夠的重視，特別是大型火力發(fā)電廠的靜電除塵裝備比較完善，大部分電廠的除塵效率已高達(dá) 98% ～ 99%，在控制粉塵排放方面取得了較好的成效，我國火電廠的煙氣粉塵排放濃度一般均能夠滿足當(dāng)前的國家排放標(biāo)準(zhǔn)。這種粉塵隨風(fēng)飄蕩，可以長期滯留在大氣中，對人身體存在的潛在危害極大。 污染物排放控制要求國家環(huán)?？偩趾蛧屹|(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局日前聯(lián)合發(fā)布了新修訂的國家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223－2022 )。6 / 25 時段的劃分本標(biāo)準(zhǔn)分三個時段，對不同時期的火電廠建設(shè)項目分別規(guī)定了排放控制要求：2022 年 12 月 31 日前建成投產(chǎn)或通過建設(shè)項目環(huán)境影響報告書審批的新建、擴(kuò)建、改建火電廠建設(shè)項目，執(zhí)行第 1 時段排放控制要求。自 2022 年 1 月 1 日起，通過建設(shè)項目環(huán)境影響報告書審批的新建、擴(kuò)建、改建火電廠建設(shè)項目（含在第 2 時段中通過環(huán)境影響報告書審批的新建、擴(kuò)建、改建火電廠建設(shè)項目，自批準(zhǔn)之日起滿 5 年，在本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施前尚未開工建設(shè)的火電廠建設(shè)項目） ，執(zhí)行第 3 時段排放控制要求。 煙塵排放濃度和煙氣黑度限值各時段火力發(fā)電鍋爐及燃?xì)廨啓C(jī)組煙塵排放濃度和煙氣黑度執(zhí)行表 21 規(guī)定的限值。(2 縣級及縣級以上城市建成區(qū)及規(guī)劃區(qū)以外的火力發(fā)電鍋爐執(zhí)行該限值。(4 以煤矸石等為主要燃料（入爐燃料收到基低位發(fā)熱量小于等于 12550kJ/kg）的資源綜合利用火力發(fā)電鍋爐執(zhí)行該限值。表 22 火力發(fā)電鍋爐二氧化硫排放濃度 單位：mg/m 3注：(1 該限值為全廠第 1 時段火力發(fā)電鍋爐平均值。(3 以煤矸石等為主要燃料（入爐燃料收到基低位發(fā)熱量小于等于 12550kJ/kg）的資源綜合利用火力發(fā)電鍋爐執(zhí)行該限值。在本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施前，環(huán)境影響報告書已批復(fù)的第 2 時段脫硫機(jī)組，自 2022 年 1 月 1 日起，執(zhí)行 400mg/m3的限值，其中以煤矸石等為主要燃料（入爐燃料收到基低位發(fā)熱量小于等于12550kJ/kg）的資源綜合利用火力發(fā)電鍋爐執(zhí)行 800mg/m3的限值。表 23 火力發(fā)電鍋爐及燃?xì)廨啓C(jī)組氮氧化物最高允許排放濃度 單位：mg/m 3第 3 時段位于除重點(diǎn)地區(qū)外的其他地區(qū)的火力發(fā)電鍋爐須預(yù)留煙氣脫除氮氧化物裝置空間。 減少污染物排放的意義我國經(jīng)濟(jì)快速增長，各項建設(shè)取得巨大成就，但也付出了巨大的資源和環(huán)境代價，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境的矛盾日趨尖銳，群眾對環(huán)境污染問題反應(yīng)強(qiáng)烈。不加快調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變增長方式，資源支撐不住，環(huán)境容納不下，社會承受不起，經(jīng)濟(jì)發(fā)展難以為繼。同時，溫室氣體排放引起全球氣候變暖，備受國際社會廣泛關(guān)注。因此，與燃煤有關(guān)的環(huán)境污染問題已成為制約我國電力工業(yè)發(fā)展的一個主要因素。節(jié)能減排意義深遠(yuǎn)，我們現(xiàn)代人想到了自己的子孫后代的發(fā)展……9 / 25發(fā)展并應(yīng)用各種減排污染物的技術(shù)，是電力工業(yè)針對環(huán)境問題的有效措施。但脫硝技術(shù)目前還在起步階段，除了個別 1000MW 及以上機(jī)組裝設(shè)了國外進(jìn)口的脫硝設(shè)備外，我國大多數(shù)機(jī)組還沒有裝設(shè)。包括我國在內(nèi)的許多國家均相繼立法，對燃煤電站鍋爐的 NOx 排放濃度加以限制。后者價格昂貴，本節(jié)將主要介紹低NOx 排放燃燒技術(shù)。煤的燃燒過程中,隨著煙氣中過量空氣的減少,可以抑制 NO 的生成。因此在運(yùn)行過程中，后石電廠將爐膛出口過量空氣系數(shù)控制在 （氧量控制在 %）的合理值?？諝夥旨壢紵椒ㄊ悄壳捌毡槭褂玫牡?NOx 燃燒技術(shù)之一,爐內(nèi)空氣分級燃燒的實(shí)現(xiàn)形式主要有兩種,級燃燒約能降低降低 NOx 排放 25%～30%。軸向空氣分級燃燒是將燃料所需要的風(fēng)分兩部分進(jìn)入爐膛:一部分為主二次風(fēng),約占總二次風(fēng)量 70%；另一部分為燃盡風(fēng), 約占總二次風(fēng)量的 30%（上部燃盡風(fēng)占 20%，下部燃盡風(fēng)占 10%） 。上部燃盡風(fēng)送入爐膛時,已經(jīng)避開了高溫火焰區(qū),對未燃盡產(chǎn)物起完全燃燒的作用。該燃燒方式是與煙氣垂直的爐膛斷面上組織分級燃燒,它是通過將二次風(fēng)射流部分偏向爐墻來實(shí)現(xiàn)的. 徑向空氣分級燃燒不僅可以使主燃燒區(qū)處于還原性氣氛從而降低 NOx 排放量,還可以使?fàn)t墻附近處于氧化性氣氛,從而可以避免水冷壁的高10 / 25溫腐蝕以及還原性氣氛使灰熔融性溫度下降而導(dǎo)致的燃燒器附近結(jié)渣。這是利用 NOx 還原反應(yīng)原理發(fā)展的一項低 NOx 技術(shù),以每臺磨煤機(jī)為一個燃燒單元層（每個燃燒器分為淡項和濃項） ，它將爐膛分為四個燃燒區(qū):將 60%～65%的燃料做為一次燃燒供入第一級燃燒區(qū)（濃項）,在過量空氣系數(shù) α 大于 1 的條件下燃燒（在托燃風(fēng)的作用下）.顯然這時將生成大量的 NOx,然后將剩余的燃料(二次燃料)在主燃燒器上部（淡項）送入二級燃燒區(qū),即再燃區(qū), 在 α 小于 1 的條件下形成很強(qiáng)的還原性氣氛,使已經(jīng)生成的 NOx 被還原成氮分子(N2),同時抑制了新的 NOx （SOFA）下層供入燃盡風(fēng)（α 小于 1）,再次燃燒還原，最后燃盡區(qū)（SOFA）上層供入燃盡風(fēng)（α 大于 1）,使燃料完全燃燒,這種方法可以使 NOx 減少 50%以上。國家發(fā)改委直接制定中國的脫硫減排計劃，要求新建和擴(kuò)建火電項目必須安裝污染控制裝置，同時，制定政策鼓勵那些已經(jīng)安裝排污裝置的企業(yè)，例如，這些電廠的電能可以優(yōu)先并入本地電網(wǎng)，或者給予更長的發(fā)電運(yùn)行時間。發(fā)改委的電廠脫硫計劃正在執(zhí)行之中。國家環(huán)境保護(hù)總局已經(jīng)分別與各省和央企電廠簽訂減排協(xié)議，協(xié)議涉及的排放量占全國三分之二的二氧化硫排放量。近期化工行業(yè)推出一種煙氣脫硫新技術(shù)——氨法脫硫。氨法脫硫以氨水為脫硫劑，鍋爐煙氣進(jìn)入脫硫塔經(jīng)氨水循環(huán)吸收生成亞硫酸銨，脫硫后的煙氣經(jīng)除霧凈化進(jìn)入換熱器換熱后進(jìn)入煙囪排放。氨法脫硫原料來自化工企業(yè)，主要副產(chǎn)品也是氮肥。氨法脫硫可將二氧化硫、氨回收為硫酸銨、磷銨、硝銨等化肥或硫酸、液態(tài)二氧化硫等產(chǎn)品。裝置不產(chǎn)生二次污染。另外，液氣比小，循環(huán)泵的功耗降低近 70％。脫硫副產(chǎn)物的生產(chǎn)過程也較簡單，與常規(guī)脫硫技術(shù)比較，占地節(jié)省 50％以上。 CO2減排技術(shù) CO2 是最主要的溫室氣體，它主要產(chǎn)生于礦物燃料的燃燒過程。通常，電站效率提高 1%，CO 2的排放將減少2%。其中，一般的燃煤鍋爐排放煙氣中含 CO2約 15%（體積） 。由于煤中的可燃元素主要是碳，因此，燃燒產(chǎn)物中的 CO2是不可避免的。這些技術(shù)方案包括對燃燒產(chǎn)物中的 CO2氣體進(jìn)行捕集、儲存及利用的先進(jìn)技術(shù)。目前，從常規(guī)火電廠捕集 CO2的潛在技術(shù)方案有以下幾種：（1）燃料燃燒前分離并捕集 CO2。采用氧氣或空氣作為介質(zhì)的煤氣化的產(chǎn)物主要是 CO和 H2O，是高碳量的燃料，燃燒產(chǎn)物主要是 CO2。這種方法的優(yōu)越性在于，需要處理的氣體量較小，同時 CO2 的濃度較高，而且，在增12 / 25壓氣化工藝的條件下，課直接采用物理的方法分離 CO2，成本比化學(xué)方法要低的多。（2）從常規(guī)燃燒煙氣中分離和捕集 CO2.。分離和捕集 CO2所需費(fèi)用使發(fā)電成本增加的幅度與采用的發(fā)電方式和燃用的燃料有關(guān)的，一般來講，從