淺析燃煤電廠煙氣二氧化硫排放的控制對策

孫鵬軒

（遼寧省環境保護廳，遼寧 沈陽110161）

1 引言

我國已成為世界上二氧化硫排放量最大的國家，2006年，我國二氧化硫排放總量超過2587萬t，造成一些地區酸雨污染嚴重。1979年以后美國每年排放二氧化硫約3000萬t，通過實施各種國家控制政策，1990年降到2400t，1999年進一步降到1800t，2000年不到1000t，2010年計劃比1980年二氧化硫排放總量降低80%。美國目前主要控制占二氧化硫排放總量70%的火電廠。在德國電力能源結構中，煤炭能源使用占的比例為55%，因此德國采取了嚴格的治理措施。從1983年開始就要求重點老企業進行脫硫，要求30萬k W以上機組降到200mg/Nm3以下，10～20萬k W機組降到500mg/Nm3以下，10萬k W以下機組降到800mg/Nm3以下。因此與發達國家比較，我國在綜合控制、經濟控制二氧化硫的排放方面還有很大潛力可挖，并且將二氧化硫減控目標定為燃煤電廠。

2 我國近年來針對排放二氧化硫的控制政策

在2000年4月頒布于9月實行的《中華人民共和國大氣污染防治法》中開始強調了對二氧化硫的控制要求。防治法中規定了對二氧化硫污染控制區劃定為主要大氣污染物排放總量控制區，建、擴建排放二氧化硫的火電廠和其他大中型企業，超過規定的污染物排放標準或者總量控制指標的，必須建設配套脫硫、除塵裝置或者采取其他控制二氧化硫排放、除塵的措施，對二氧化硫實行雙重控制要求。

在2003年2月制定7月由國家發展計劃委、財政部、國家環境保護總局和國家經濟貿易委員會共同頒布的《排污費征收標準管理辦法》（國務院令第369號）中，開始實行“零起點收費”，并引入了污染因子當量計算，同時根據污染因子對環境的影響不同，實行不同收費額度，例如SO2每千克的收費標準是煙塵收費標準的2.3倍。

在《排污許可證管理條例》中持證排污原則、按證排污原則規定了排污許可證的持有者，必須按照許可證核定的污染物種類、控制指標和規定的方式排放污染物。該條例中提出對排污者有污染物排放總量控制指標要求的，該指標納入排污許可證管理之中，并且排放的污染不得超過國家和地方規定的排放標準和排放總量控制要求。

在2007年5月由國家發改委和國家環保總局發布《燃煤發電機組脫硫電價及脫硫設施運行管理辦法》（試行），該辦法是利用價格的引導和調節作用，將治理環境污染的成本內部化，辦法中規定：脫硫設施投運率在90%以上的，扣減停運時間所發電量的脫硫電價款；當脫硫設施投運率在80%～90%之間時，扣減停運時間所發電量的脫硫電價款同時處以1倍罰款；投運率低于80%的，扣減停運時間所發電量的脫硫電價款同時處以5倍罰款，表明了國家進一步強化監管，保證政策措施落實到位。

針對火電廠大氣污染物排放造成的污染，國家環境保護局從1991年開始制定《燃煤電廠大氣污染物排放標準》（GB13223－91），到1996年第一次修訂為《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223－1996）再到2003再次修訂，并在2011年7月第三次修訂火電廠大氣污染物排放標準。根據2011年最新標準要求，所有新建項目于2012年1月起開始正式實施此排放標準，現有火電廠最遲于2014年7月1日前完成貫徹標準工作，其中二氧化硫排放濃度限值新建鍋爐為100mg/m3，現有鍋爐為200 mg/m3，對于重點區域的火電廠實行50 mg/m3二氧化硫排放濃度特別限值。

環境保護部和國家質量監督檢驗檢疫總局于2012年2月末發布于2016年1月開始在全國范圍內執行新《環境空氣質量標準》，其中部分省會城市和重點地區根據實際情況和當地環境保護需要提前履行本標準，本標準是既1996年頒布的環境空氣質量標準后第二次重新修訂的。原標準環境空氣功能區分為三類，新標準分為兩類，即不存在三類區特定工業區。該新標準充分體現了環境要以人為本的理念。采取任何治理大氣防治污染的目的就是要改善大氣環境質量，保障人們身心健康，本次標準的重新修訂著重強調了對細顆粒污染物的控制要求。

二氧化硫排放總量是國家環境保護“十二五”規劃中7個環境保護主要指標之一，規劃指標要求二氧化硫排放總量2015年比2010年增長－8%。規劃中明確指出“加大二氧化硫和氮氧化物減排力度。持續推進電力行業污染減排”。并且于2011年頒布2012年實施的《火電廠大氣污染物排放標準》中大幅度收緊了二氧化硫的排放限值。

同時為了更深入貫徹和落實《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006－2020年）》、《國家“十二五”環境保護規劃》和《國家“十二五”科學和技術發展規劃》，指導和推進全國范圍內大氣污染防治措施創新，培育和發展節能環保戰略性新興產業，支撐大氣環境質量改善，科技部、環境保護部在廣泛征求意見基礎上，組織制定了于2012年7月發布的《藍天科技工程“十二五”專項規劃》國科發計[2012]719號。該專項規劃主要目標中優先領域與重點排放源污染預防和控制技術提出了針對燃煤電站鍋爐和工業鍋爐污染物排放，研發燃煤發電技術、脫硫脫硝脫汞協同控制技術、中低溫脫硝技術的要求。

3 火電廠大氣污染物二氧化硫減排對策

3.1 使用優質低硫煤

我國煤炭資源較豐富，目前國內火電廠均使用煤做為燃料發電。國家質量監督檢驗檢疫總局和國家標準化管理委員會于2010年頒布2011年實施《發電煤粉鍋爐用煤技術條件》中規定了發電煤粉鍋爐用煤的技術要求，按無煙煤、貧煤、煙煤、褐煤鍋爐對發電煤粉鍋爐用煤技術條件進行重新劃分。該文件中給出不同種類煤粉鍋爐用煤含全硫量。全國煤炭含全硫量平均值為1.11%，商品煤含全硫量為1.08%，動力煤中含全硫量為1.15%。各地區煤中含硫量差別較明顯，并且呈現由北向南增加趨勢。各地區煤炭儲量中全硫含量由低至高順序為東北地區0.47%、華北地區1.03%、西北地區1.07%、華東地區1.08%、中南地區1.17%、西南地區2.43%。雖然我國大部分煤中全硫含量達到現行工業用煤質量要求，但燃煤電廠鍋爐操作參數、設備老舊脫硫效率不穩定，因此企業應結合國內各地區煤中含硫量分布與企業自身技術、經濟實力，選擇含硫量低的煤。

3.2 采用高效石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工藝

石灰石－石膏濕法煙氣脫硫工藝優點已被普遍認同，工藝較成熟，應用實例也很多。該方法脫硫效率可達95%，對煤中含硫量適應范圍也較大，但其脫硫效率也取決于多種工藝操作參數的調整。主要的工藝控制參數情況如下。

脫硫吸收塔進口煙氣溫度參數。由于脫硫反應為放熱過程，很明顯脫硫效率隨吸收塔入口煙氣溫度的升高而降低。在實際生產過程中，由于機組負荷變化較頻繁，需要在吸收塔前布置噴水裝置來降低煙氣溫度，提高效率。某一企業在進口煙氣SO2濃度和氧量基本不變的工況下，當進入吸收塔的煙溫為96℃時，脫硫效率為92.1%，當煙溫升到103℃時，脫硫效率降至為84.8%[1]。當煙氣中SO2濃度越高反應速度越快，反應越徹底，脫硫效率越高。并且在吸收劑與SO2反應過程中，氧氣也起到促進化學反應的進行，最終氧化成S，但并非煙氣中含氧濃度越高越好，因為煙氣中氧濃度過高則表明脫硫系統出現漏風現象。煙氣中約含100～300mg/m3（標準狀態下）的飛灰，這部分飛灰在很大程度上阻礙了石灰石消溶，促使漿液p H值偏酸性，最終影響脫硫效率。同時飛灰中含有如Hg、Pb、Cd、Zn等重金屬離子會抑制Ca2＋與 HSO3－的反應，進而影響脫硫效果。

石灰石粉顆粒的粒度越小，單位質量比表面積就越大，反應越徹底，石灰石粉品質和純度越高，雜質含量就越少，反應越徹底，副產品品質越好。通常在生產中石灰石純度要在90%以上，顆粒度要通過325目篩（44/μm）的過篩率達到95%。不過當石灰石中品質較低雜質含量較高時，石灰石粉應磨制得更細一些。

液氣比是影響SO2去除效率非常重要的參數，與去除率成正比例關系。

在實際工作中若提高液氣比將需要提高漿液循環泵的流量，需要提高設備初投資和運行成本，此時可在漿液中加入如鈉堿、己二酸等添加劑，可以適當降低液氣比，從而節約企業費用。

4 結語

“十二五”規劃經濟發展目標是國內生產總值年均增長7%，國內經濟快速的發展，需要大量的電力資源。燃煤電廠擴能和大量電廠的投產，必然加劇對環境排放污染物量。如何能高效控制污染物排放，提高人們生存環境質量，特別是燃煤電廠二氧化硫廢氣排放是今后很長時間內需要面對并迫在眉睫急需解決的問題。對國內燃煤電廠二氧化硫排放總量和排放濃度的控制不僅要從國家、地方各種政策上干預各企業應該采取污染物治理措施約束污染物排放，同時企業也要自身發掘對污染物采取控制方法，主動從多方面綜合降低污染物尤其是二氧化硫的排放，從源頭治理。我國針對二氧化硫控制政策已日趨完善，監管也日益強化，因此就需要火電廠通過多角度對二氧化硫經濟和技術合理性進行比較，在實現達標排放、滿足總量控制要求的前提下，將對二氧化硫的處理成本降為最低。

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