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燃煤电厂湿法脱硫是治霾功臣 全面认识湿法脱硫

北极星环保网来源:中国能源报 朱法华2017/9/13 10:01:46我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:湿法脱硫 燃煤电厂 超低排放

同时采用国家标准方法测试了相应机组烟气中大于3微米的液滴浓度,7次测试结果介于216.5-640.2毫克每立方米,平均409.6毫克每立方米。据此可计算出液态水排放携带的可溶盐浓度平均为0.28毫克每立方米。考虑到小于3微米的液滴(目前无标准的采集方法)中溶解的盐,实际排放的可溶盐浓度会稍大。

需要特别强调的是液态水中才有可溶盐,气态水中没有可溶盐。如上所述,湿烟气中的液态水平均浓度为409.6毫克每立方米,气态水含量在100克每立方米以上,可见液态水占总水量的比例小于千分之四。

由以上计算结果可以看出,湿法脱硫排放的可溶盐对大气中PM2.5的影响较小。综合对比湿法脱硫对三氧化硫的协同脱除量、湿烟气中液态水携带的可溶盐,湿法脱硫对大气中PM2.5的减少具有较大的贡献。

湿烟气中水汽排放对大气湿度影响极小

湿法脱硫后湿烟气中的水汽(包括气态水与液态水)排放量可达到100克每标准立方米以上,但以气态水蒸汽为主。烟囱排放水汽总量,与相同规模电厂冷却塔排放的水汽总量相比,约是其四分之一到五分之一。我国北方的燃煤电厂普遍建有湿式冷却塔,仅在2007年以后国家才要求北方缺水地区应采用空气冷却方式,不建湿式冷却塔。百年来湿式冷却塔的水汽一直在排放,且其排放的水汽量远远高于烟囱排放的水汽量,没有对大气的湿度产生影响,北方空气的湿度依然远低于南方。

事实上,干法脱硫排放的烟气中一样含有大量的水蒸汽,所不同的是由于干法脱硫排烟温度较高,烟温越高,饱和烟气中的水蒸汽含量越大,只是肉眼看不见而已。根据计算及实际测试,石灰石-石膏湿法脱硫排放烟气的含水量比干法脱硫排放的烟气含水量仅高10%左右。

此外,对湿烟气进行加热到75℃左右后排放,可以消除湿烟气排放形成的“大白烟”,但并不减少细颗粒物的排放;加热烟气需要消耗大量能源,实际上会增加污染物排放。采用先对烟气冷却析出大量水,再对烟气加热升温5℃左右的方式,既可消除“大白烟”,又可节水节能。

燃煤电厂湿法脱硫排放的水汽总量与区域地面蒸发量、大气中的水汽总量相比基本可以忽略,因此湿烟气排放对大气湿度的影响也可以忽略。

烟气低温排放对烟气抬升影响冬季小于夏季

影响烟气抬升高度的主要因素是热力抬升与动力抬升,就同一烟气脱硫工程而言,大气环境温度是影响干、湿烟气排放烟气抬升高度差异的主要影响因素,即环境温度越高,烟气温度与环境温度的差值越小,越不利于烟气抬升与扩散。

根据计算,当环境温度低于10℃时,湿法脱硫后干、湿烟气的抬升高度相差无几,地面浓度的差异基本可以忽略。因此,湿烟气在我国北方冬季排放,对大气环境的影响与干烟气基本没有差别。在夏季,由于烟气温度与环境温度相差较小,烟气抬升高度较小,对地面浓度的影响较大。

大幅减少污染物排放是治理雾霾的正确方向

根据美国公布的统计结果,美国2010年主要污染物排放量与2000年相比,PM10削减了5%,硫氧化物削减了50%,氮氧化物削减了41%,VOC了削减35%,最终导致PM2.5年均地面浓度削减了27%。硫氧化物、氮氧化物、VOC排放量的削减幅度之和是PM2.5地面浓度削减幅度的4.7倍。

在欧洲经济区(EEA)的32个地区内,2009年主要污染物排放量与1990年相比,PM10削减了27%,硫氧化物削减了80%,氮氧化物削减了44%,VOC削减了55%,最终导致PM2.5年均地面浓度削减了34%。硫氧化物、氮氧化物、VOC排放量的削减幅度之和是PM2.5地面浓度削减幅度的5.3倍。

不论是美国还是欧洲,PM2.5年均地面浓度削减幅度均远远小于硫氧化物、氮氧化物、VOC排放量的削减幅度。我国北京PM2.5年均地面浓度约是环境空气质量标准的2倍,要想满足标准要求,意味着要再下降50%,对区域硫氧化物、氮氧化物、VOC排放量的削减就需要更大的幅度。

日本1983年1月统计的烟气脱硫设施共1366台,电厂仅为64台,占4.7%。脱硫设施数目以造纸厂、化工厂最多,其次是纺织业,合起来占总数的48.8%。供热、供汽和公共浴室因为基本上都用液化天然气,故用到烟气脱硫的只是个别单位,数目极少。

就处理能力来看,则电厂最高,占全部处理能力的33.3%,因为电厂的排烟量最大;其次是造纸厂和化工厂,占27.9%。平均脱硫效率以供气、供热和金属加工行业最高,在96%以上;玻璃厂和废弃物焚烧厂的脱硫效率较低,各为63.9%和73.7%,造纸厂脱硫设施的平均脱硫效率为83.2%,电厂为90.8%。全国烟气脱硫设施加权平均效率为86.4%。

由此可见,为了减少雾霾频发,我国硫氧化物、氮氧化物、VOC的减排任重道远,光靠主要行业减排是不行的,必须动员全社会力量。

总而言之,尽管国内外开发了100多种的烟气脱硫技术,但真正实现工业化应用的只有几种,其中以石灰石-石膏湿法脱硫应用最多。除日本由于人口过于密集,对湿烟气进行加热排放,消除“大白烟”视觉污染外,其他国家一般均采用湿烟气排放。湿烟气中除常规污染物外,还有可凝结颗粒物、液态水及其溶解盐、气态水。

湿法脱硫本身不产生三氧化硫等可凝结颗粒物,与干法脱硫相比,可更多地减少烟气中三氧化硫等可凝结颗粒物的排放。湿法脱硫排放的湿烟气中99.6%以上的水是以气态形式存在的,不含有污染物,以液态形式存在的液滴溶解的可溶盐量很小。湿烟气排放对大气湿度的影响可以忽略,低温排放对烟气抬升高度与扩散的影响夏季远大于冬季,北方冬季干、湿烟气排放的抬升高度相差无几。

环境空气中PM2.5地面浓度的消减幅度要远小于硫氧化物、氮氧化物和VOC的削减幅度,电力行业的湿法脱硫及超低排放尽管是雾霾治理的“功臣”,但仅靠电力行业的减排远远不能消散雾霾,需要动员全社会力量,每一个企业、每一个单位、每一个人都需为消散雾霾做出自己的贡献。

延伸阅读:

超低排放下不同湿法脱硫技术脱除SO3效果测试与分析

图文讲述石灰石石膏湿法脱硫工艺流程

燃煤电厂各种干法、半干法、湿法脱硫技术及优缺点汇总

燃煤电厂各种湿法脱硫技术对比 优劣一目了然

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