盧海勇，郜 濤，湯建新

（浙江瑞陽環(huán)?？萍加邢薰荆憬?杭州 310000）

目前我國的能源消費體系中，煤炭消耗仍舊占據(jù)較大的比例?；痣姀S作為煤炭資源消耗的高污染、高能耗產(chǎn)業(yè)，同樣也是我國生態(tài)環(huán)境保護過程中的重要內(nèi)容，與之相對應(yīng)的環(huán)保法規(guī)、政策發(fā)展較為健全，火電廠的生產(chǎn)整體環(huán)保水平相對較高。隨著我國“雙碳”政策的實施，各地的火電廠生產(chǎn)對于大氣污染的負面影響也有所下降，但實際上就目前我國火電廠的運轉(zhuǎn)生產(chǎn)看來，其所排放的各種污染物對于大氣環(huán)境的負面影響仍舊較為明顯。本文通過探討、研究火電廠對周邊大氣的影響，并提出了相應(yīng)的解決策略，以便為今后我國火電廠的穩(wěn)定運行以及大氣污染物排放數(shù)量降低提供借鑒和參考。

1 火電廠運轉(zhuǎn)生產(chǎn)中對周圍大氣產(chǎn)生的影響分析

通常而言，我國的火電廠是以煤炭作為主要的燃料，在其燃燒生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫以及排放的污水、粉塵等都會對大氣環(huán)境產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。作為火電廠燃燒過程中排放的主要氮氧化物，一氧化氮這一物質(zhì)的生成與煤炭燃燒過程中的速度和溫度環(huán)境有著緊密的關(guān)聯(lián)。氮氧化物以及燃料類型在一氧化氮生成數(shù)量方面起到了決定性的作用。通常而言，傳統(tǒng)粉煤爐應(yīng)用中生成的一氧化氮數(shù)量一般維持在440～530 ppm這一范圍內(nèi)，液態(tài)化排渣爐在使用中一氧化氮排放量則可以達到880～1 000 ppm之間[1]。一氧化氮在排放到大氣環(huán)境之后，對于人體的呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的刺激，在一氧化氮的長期影響下很容易會出現(xiàn)高鐵血紅蛋白癥，直接威脅到人體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。

在火電廠生產(chǎn)運轉(zhuǎn)的過程中，煤炭經(jīng)過過度高溫煅燒之后，硫元素都可以逐步轉(zhuǎn)化為二氧化硫這一有害氣體，并且其中的少部分氣體可以緩慢轉(zhuǎn)變?yōu)槿趸?。但如果大氣環(huán)境的顆粒物含量相對較高，并且在大氣濕度甚至達到一定范圍的情況下，反應(yīng)進程將會得到進一步地加快。如果二氧化硫處于一氧化碳和紫外線長時間穩(wěn)定照射的環(huán)境條件下，則會出現(xiàn)硫酸的酸霧以及三氧化硫這類物質(zhì)的形成形象，這一系列的硫化物將會成為酸雨這一生態(tài)環(huán)境污染現(xiàn)象的主要形成原因，在危害到大氣環(huán)境的同時，酸雨現(xiàn)象對水體環(huán)境以及農(nóng)田生產(chǎn)環(huán)境同樣會帶來明顯的影響?；痣姀S的煤炭在燃燒排放的過程中，通常會出現(xiàn)一定數(shù)量的粉塵，這些粉塵顆粒雖然不會直接對環(huán)境產(chǎn)生危害，但卻會隨著呼吸系統(tǒng)進入人體，隨著逐漸地積累將會對人體的呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的損害[2]。粉塵能夠與一氧化氮和二氧化硫這類有害氣體進行結(jié)合，直接加大對大氣環(huán)境的污染和損害。

2 目前國內(nèi)火電廠燃煤大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)分析

隨著我國生態(tài)環(huán)境保護理念的持續(xù)發(fā)展以及相關(guān)技術(shù)的進步，目前我國在火電廠污染物排放數(shù)量的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，我國火電廠內(nèi)部的現(xiàn)役、新建機組在運轉(zhuǎn)中生成的大氣污染物數(shù)量與發(fā)達國家的標(biāo)準(zhǔn)相比得到了進一步的下降。在國內(nèi)霧霾等大氣污染環(huán)境問題越發(fā)嚴(yán)重的情形下，生態(tài)環(huán)境部、國家發(fā)改委和國家能源局也紛紛出臺了有關(guān)煤電行業(yè)生產(chǎn)節(jié)能減排等方面的工作計劃，要求原本具備改造條件的火電廠需要達成既定的超低大氣污染物排放數(shù)量指標(biāo)要求，截至2020年底，我國境內(nèi)已經(jīng)達成大氣污染物超低排放數(shù)量指標(biāo)要求的火電機組容量達到了8.1億千瓦時，已經(jīng)占據(jù)了全國總體火電裝機總?cè)萘康?0%。燃煤電廠在已經(jīng)完成我國相關(guān)部門提出的大氣污染物超低限度排放任務(wù)之后，根據(jù)自身的經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r以及技術(shù)實力，進一步開展了深度節(jié)能減排的工作，確保大氣污染物的排放數(shù)值能夠進一步低于超低排放數(shù)值。結(jié)合目前我國火電廠大氣污染物的排放相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)看來，重點地區(qū)的煙塵含量需要維持在20 mg/m3，其余地區(qū)則需要維持在30 mg/m3。二氧化硫的污染物排放數(shù)量，重點地區(qū)的排放量需要控制在50 mg/m3，而其余地區(qū)則需要控制在100～200 mg/m3之間。氮氧化物作為大氣環(huán)境污染的主要物質(zhì)，國內(nèi)各火電廠的排放數(shù)值需要控制在100 mg/m3以下。在國家有關(guān)部門制定出有關(guān)火電廠大氣污染物總體排放標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值之后，全國各個地區(qū)分別結(jié)合當(dāng)?shù)鼗痣娦袠I(yè)的發(fā)展?fàn)顩r以及大氣污染實際指標(biāo)，針對國家所提出的排放數(shù)據(jù)要求作出了進一步的調(diào)整，使得國內(nèi)火電廠的大氣污染物排放治理工作得到了更進一步的發(fā)展。

3 降低火電廠對周圍大氣環(huán)境污染的技術(shù)措施

3.1 脫硫技術(shù)的應(yīng)用

二氧化硫作為大氣污染環(huán)境的主要物質(zhì)，也是造成酸雨的主要原因?；痣姀S在燃煤發(fā)電的過程中，為了降低對于周邊大氣環(huán)境的污染，通常會選擇脫硫技術(shù)將煤炭中的硫元素含量進行削減，以此來降低二氧化硫物質(zhì)的排放數(shù)量，通?？梢苑譃槿紵啊⑷紵幸约叭紵蟮拿摿蚣夹g(shù)[3]。目前硫化床鍋爐作為我國火電廠煤炭燃燒過程中的主要鍋爐類型，以其作為基礎(chǔ)誕生的循環(huán)硫化床鍋爐燃燒技術(shù)可以在硫化床鍋爐內(nèi)部加入石灰石，石灰石在受熱分解的情形下，內(nèi)部的元素將會和二氧化硫產(chǎn)生完全的化學(xué)反應(yīng)，最終將二氧化硫這一氣體污染物完全去除。同時，在經(jīng)過受熱分解之后，石灰石形成的氧化鈣、飛灰這類脫硫產(chǎn)物能夠進入到燃燒室中進行二次的利用。在石灰石與二氧化硫物質(zhì)的鈣硫比數(shù)值維持在2～2.5范圍的情況下，該項技術(shù)取得的脫硫效果能達到90%以上。分段燃燒技術(shù)的引入能夠進一步控制煤炭燃燒過程中的氮氧化物的產(chǎn)生數(shù)量，尤其是對于含有中等揮發(fā)含量的煤炭效果更為明顯，因為揮發(fā)成分中含有大量的氮元素，能夠在燃燒室內(nèi)被有效地吸收，在缺氧的環(huán)境下，能夠最大限度地降低氮氧化物的產(chǎn)生數(shù)量，從而同步實現(xiàn)二氧化硫的脫除以及氮氧化物排放量減少的目標(biāo)。雖然這一技術(shù)當(dāng)下的脫硫效率始終維持在85%以上，但卻可以在不購置控制設(shè)備的情況下?lián)碛休^高的脫硫效率，憑借在爐內(nèi)脫硫以及氮氧化物排放數(shù)量有效控制的優(yōu)勢，得以受到國內(nèi)諸多火電廠的重視并逐漸向著大型化的方向發(fā)展。同時，在火電廠運轉(zhuǎn)過程中，煙道末端同樣是控制二氧化硫產(chǎn)物的重要位置，濕法煙氣脫硫技術(shù)得以在其中廣泛應(yīng)用，二氧化硫在與石灰石漿液完全接觸的情形下，在經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)之后能夠形成相應(yīng)的亞硫酸鈣副產(chǎn)物，并在漿液池通入合理數(shù)量的氧氣，亞硫酸鈣在氧化作用的影響下將會得到其他行業(yè)發(fā)展所需的石膏產(chǎn)物。在石灰石漿液和二氧化硫氣體鈣硫比數(shù)值達到1的情況下，脫硫效果能夠達到95%以上，副產(chǎn)物石膏在純度方面同樣具備明顯的優(yōu)勢。在我國全新火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的限制下，脫硫催化劑、添加劑在脫硫工作中的應(yīng)用可以有效滿足當(dāng)下我國火電廠在大氣污染物排放數(shù)量指標(biāo)方面的要求。

3.2 除塵技術(shù)的應(yīng)用

粉塵和煙塵作為影響大氣環(huán)境及人們呼吸系統(tǒng)的重要污染物，隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，袋式除塵、電除塵和電袋復(fù)合除塵等技術(shù)得以在煙塵、粉塵去除過程中廣泛應(yīng)用。袋式除塵技術(shù)主要使用的機械式過濾除塵器，借助其中設(shè)置的布袋收集氣體中的固體顆粒污染物[4]。細微塵粒會在布朗運動的影響下，與布袋纖維持續(xù)進行碰撞逐漸和氣體進行分離。這種除塵方法應(yīng)用所取得的具體效果與粉塵自身的擴散、慣性、重力以及纖維的密度等因素有著緊密的關(guān)聯(lián)。一個除塵性能水平相對較高的濾布，除了需要在致密度和透氣性上具備優(yōu)勢之外，同樣也需要具備良好的耐腐蝕性、耐熱性。電力除塵技術(shù)則是將直流高壓電源作為基礎(chǔ)，憑借強電流將氣體中含有的懸浮塵粒進行分離并將之轉(zhuǎn)入到塵粒儲存裝置中，在塵粒去除效率方面有著十分明顯的優(yōu)勢。電除塵裝置不但擁有著較好的除塵效率，并且能夠用于海量高溫?zé)煔獾奶幚碇?。電袋?fù)合除塵技術(shù)則是電除塵技術(shù)作為基礎(chǔ)，將袋式除塵和電除塵技術(shù)的優(yōu)點進行綜合應(yīng)用發(fā)展而來的全新技術(shù)，主要應(yīng)用在百萬級別的火電機組發(fā)電過程中，煙氣的總體排放濃度能夠控制在30 mg/m3以下。

3.3 脫硝技術(shù)的應(yīng)用

火電廠燃燒過程中，針對大氣污染物排放數(shù)量控制的另一個措施就是脫硝技術(shù)，這主要是針對氮氧化物的排放濃度進行控制。為了從源頭上針對煤炭燃燒過程中的氮氧化物的排放數(shù)量進行控制，需要優(yōu)先考慮低氮燃燒技術(shù)的應(yīng)用，能夠降低50%的氮氧化物排放濃度，SCR、SNCR及兩者混合應(yīng)用的技術(shù)類型同樣在燃煤脫銷工作中有著明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。火電廠在建設(shè)投資控制的過程中，為了有效降低運行成本的實際投入水平，低氮燃燒、SCR技術(shù)的聯(lián)合使用，在300 MW及以上的火力發(fā)電機組運行中的適用性優(yōu)勢十分明顯，在火電廠生產(chǎn)運轉(zhuǎn)的過程中，SNCR的、SCR技術(shù)在脫硝處理方面的效率數(shù)值有著較為明顯的差距。隨著我國有關(guān)火電廠發(fā)電大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)越發(fā)嚴(yán)苛，火電廠污染物脫硝主要技術(shù)選擇SCR技術(shù)。SCR作為一種還原劑，能夠在催化劑的作用下，有效地將煙氣中含有的氮氧化物還原為氮氣和水。與之相關(guān)的控制裝置通常是在鍋爐的省煤器出口和空預(yù)器入口之間進行布置，反應(yīng)環(huán)境溫度通常維持在300～400 ℃之間。這一技術(shù)不但能夠削減氮氧化物的排放數(shù)量，并且在二次污染降低、凈化效率等方面都有著明顯的優(yōu)勢，但這類技術(shù)需要投入的設(shè)備資本相對較高，關(guān)鍵技術(shù)難度較大，煙氣在結(jié)露之后容易對設(shè)備、管道帶來腐蝕問題。

3.4 火電鍋爐型號的合理選擇

火電廠在大氣污染物排放數(shù)量控制的過程中，鍋爐的型號選擇能夠直接決定煤炭燃燒得充分與否以及大氣污染物的排放數(shù)量。結(jié)合目前我國的相關(guān)技術(shù)發(fā)展看來，鏈條排鍋爐、煤粉爐和循環(huán)硫化床鍋爐是三種應(yīng)用最為廣泛的類型，其中鏈條爐排鍋爐的容量最大值為75 t/h，容量相對較少，并且鍋爐熱效率并不具備明顯的優(yōu)勢，已經(jīng)逐漸被其他兩種類型的鍋爐取代[5]。即便三種鍋爐類型都有著明顯的排放差異，但隨著我國針對火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)變得越發(fā)的嚴(yán)格，循環(huán)硫化床鍋爐在爐內(nèi)脫硫、低溫燃燒等方面的優(yōu)勢，使其得以廣泛應(yīng)用?；痣姀S在生產(chǎn)運營的過程中，出于滿足環(huán)保工作要求、提高熱效率以及脫硫工作成本降低等方面的考慮，循環(huán)硫化床鍋爐的選擇十分合理。這一鍋爐在燃燒效率、煤炭種類適應(yīng)性等方面都有著明顯的優(yōu)勢，并且在煤炭燃燒過程中的爐內(nèi)溫度控制難度相對較低，配合爐內(nèi)脫硫以及低溫燃燒等多種技術(shù)方式的綜合應(yīng)用，能夠有效控制二氧化硫以及其他氮氧化物的生成。

4 降低火電廠對周圍大氣環(huán)境影響的保障措施

4.1 獎懲政策的持續(xù)完善

在目前我國火電廠仍舊作為電力能源主要生產(chǎn)場所的前提下，為了進一步控制其生產(chǎn)過程中的大氣污染物排放數(shù)量，需要更好地利用經(jīng)濟杠桿調(diào)動全社會參與到大氣污染的防治中。我國政府部門需要針對大氣污染物排放控制地區(qū)和階段方面的差異，針對各種激勵獎懲制度進行進一步的完善和細化，對于企業(yè)節(jié)能減排過程中的成本投入進行適當(dāng)?shù)难a貼，對于那些大氣污染物排放達不到標(biāo)準(zhǔn)要求的企業(yè)，需要進一步加大懲戒力度。對于火電廠的工業(yè)鍋爐選擇、應(yīng)用而言，需要以電站鍋爐環(huán)保電價作為出發(fā)點建立相對應(yīng)的補貼優(yōu)惠政策體系，借此保障火電廠的工業(yè)鍋爐污染物排放數(shù)量得到更進一步的控制[6]。從市場機制的應(yīng)用層面看來，為了保障火電廠污染物排放數(shù)量得以控制在限定標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，需要在全面利用市場機制的前提下，逐步探索建立大氣污染物排放權(quán)交易市場，以此作為火電廠研發(fā)全新排污控制技術(shù)的主要動力。那些正在進行大氣污染物超低排放量技術(shù)研發(fā)及技術(shù)改造的火電廠所產(chǎn)生的各種大氣污染物剩余的排放權(quán)同樣可以作為企業(yè)利潤的主要來源，在經(jīng)過交易之后能夠產(chǎn)生較為可觀的利潤，確保能夠在全社會范圍內(nèi)生成大氣污染物降低排放的動力?；痣姀S在進行燃煤鍋爐改造或者是大氣污染物技術(shù)研發(fā)的過程中，通常需要較多資金的投入，通過合同能源管理這類商業(yè)模式的引入和應(yīng)用，由合同能源管理企業(yè)與火電廠共同簽訂節(jié)能減排合同，將火電廠的節(jié)能減排作為出發(fā)點獲得相應(yīng)的利潤，確保能夠?qū)⒋髿馕廴疚镞M行二次的資源利用，削減大氣污染物排放控制過程中的成本投入。

4.2 現(xiàn)有技術(shù)路線的持續(xù)完善

目前我國火電廠仍舊是將煤炭作為主要的來源，為了有效削減生產(chǎn)過程中的大氣污染物排放數(shù)量，特別需要關(guān)注全新節(jié)能減排技術(shù)以及超低污染物排放技術(shù)的創(chuàng)新以及研發(fā)?；痣姀S相關(guān)部門需要針對污染物脫除技術(shù)協(xié)同工作影響進行深刻的研究，發(fā)掘污染物去除工藝之間的相互影響，持續(xù)進行協(xié)同處理技術(shù)的研發(fā)完善以及推廣，并最終形成完善、具備明顯經(jīng)濟優(yōu)勢的一體化協(xié)同減排技術(shù)方案。

4.3 減排路徑的差異化實施

由于我國火力發(fā)電廠在規(guī)模、生產(chǎn)工藝面都存在著明顯的區(qū)別，今后的大氣污染物排放控制需要實施差異化，要求在遵循因地制宜原則的前提下，針對重點控制區(qū)域?qū)嵤┮源蟠〉慕ㄔO(shè)原則，通過燃煤發(fā)電機組的集中建立，針對供熱供氣進行統(tǒng)一處理，將超低大氣污染技術(shù)進行推廣，并需要針對重點控制區(qū)域?qū)嵤└鼮閲?yán)格的大氣污染物控制措施。那些節(jié)能減排工作要求相對一般的區(qū)域，需要使用環(huán)保型的燃煤技術(shù)，并選擇經(jīng)濟型的燃煤鍋爐，配合各種經(jīng)濟化的大氣污染物處理手段，在深刻發(fā)掘一般區(qū)域大氣污染物控制技術(shù)發(fā)展?jié)摿Φ耐瑫r，降低火電廠運轉(zhuǎn)過程中的污染物排放數(shù)量。

5 總結(jié)

火電廠作為我國目前電力能源的主要來源，煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等都是大氣環(huán)境污染的主要污染物，并且會對人們的身體健康造成嚴(yán)重的損害。需要火電廠從除塵、脫硫、脫硝三個基礎(chǔ)層面入手，并由政府部門提供獎懲政策方面的支持，配合技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新以及差異化的排放控制策略，逐步降低我國火電廠運轉(zhuǎn)過程中的大氣污染物排放數(shù)量。