火电企业大气污染物排放对环境危害及减排对策

崔明 左明 宋伟

【摘要】我国当前大气环境的形势严峻，空气污染严重。日益增长的空气污染对公众身体健康造成了严重威胁。火电企业是耗煤大户，燃煤过程中，主要向大气中排放烟尘、SO2、NOx等污染物，对PM2.5贡献最大。本文在分析火电企业中大气污染物排放现状基础上，主要对企业减排对策详细阐述，希望为大气环境治理做出一点贡献。

【关键词】火电企业；大气污染物排放；环境危害；减排对策

国家十二五规划指出我国当前大气环境的形势非常严峻，不仅传统煤烟污染没有控制，酸雨、细颗粒物（PM 2.5）、臭氧所引发的复合型大气污染日益突出，区域中大范围空气重污染现象多同时出现，对公众身体健康造成了严重威胁[1-2]。这些细颗粒物来源广泛，我国火电行业装机容量及发电量中，煤电都占据了绝大多数，作为耗煤大户，其大气污染物主要包括烟尘、SO2、NOx等，对PM2.5贡献最大。本文主要对火电企业中大气污染物排放现状及相应减排对策进行阐述。

1、大气污染物估算

1.1火电企业大气污染物评价权系数

火电企业大气污染物主要为烟尘、SO2、NOx，当前排污收费也主要针对这三种污染物[3]，因此我们主要对火电企业中这三种污染物进行研究，通过加权指数模型分析三种污染物对环境造成的危害。三种污染物的权重我们以单位污染物的排污费大小进行确定，即单位污染物的收费越大，权系数就越大。

1.2计算流程与方法

对于污染物在区域中的排放可利用排放因子法来估算。我们按照图1所示流程图对火电企业的污染物进行分层计算。

图1 火电企业污染物排放计算流程

计算按照下列公式进行[4]：

（1-1）

上式中，E表示的为污染物的排放量；A表示活动水平，即不同级别机组的耗煤量；EF表示排放因子；i、j、k分别表示污染物的种类、机组等级及污染的控制技术。

2、某火电企业污染物排放分析

以国内某火电企业为研究对象，对该企业污染物的排放情况进行分析。主要其烟尘、SO2、NOx排放情况进行统计。研究所用的排放因子我们以手册数据并辅以文献数据计算。具体如表1所示。其中硫分S（%）及灰分A（%）分别取1.0及25。

表1 不同等级机组的排放因子（kg 1-1）

在企业排放绩效模型下，我们对某发电厂内12个超过100MW的发电厂的厂用电率及发电排放绩效数据进行统计，并换算为供电的排放绩效值，并在企业排放绩效模型下对结果进行分析。

表2 某发电厂大气污染厂用电率及发电排放绩效单位：g/kWh， %

上表内电厂的编号我们是按照SO2排放绩效值得高低，从低到高进行排序的。鉴于发电绩效不考虑厂用电率，对于电厂向电网供电单位的排放绩效不能有效反映，对电厂中用电设备效率有所掩盖。所以此次我们将厂用电率考虑进去，在此基础上用单位的供电污染排放绩效来对火电企业大气污染的排放进行综合评价。计算出各电厂综合的排放绩效指标值，通过计算我们可以看出这些电厂SO2排放绩效值差别很大，最低0.89g/kWh，最高23.69g/kWh；烟尘排放绩效值最小0.19g/kWh，最高1.59g/kWh；NOx排放绩效值最小1.94g/kWh，最高4.63g/kWh。烟尘排放绩效较低，平均水平为0.71g/kWh，同电厂多数安装静电除尘器有一定关系。要控制大气污染物排放，减少对环境危害，必须不断提高对这些污染物的控制技术。

3、火电企业大气污染物减排对策

火电企业要要控制污染必须采取先进技术对烟尘、SO2、NOx排放进行控制，坚持超低排放，按照《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223—2011）标准，烟气含量控制在基准含氧量6%，烟尘排放需<5mg/m3，SO2排放需<35mg/m3，NOx排放需<50mg/m3 [5]。要达到此标准需做到如下几点：

3.1烟尘控制技术

要确保烟尘的排放<5mg/m3，火电厂可采取如下控制路线：“湿式电除尘器+电除尘器配高频电源”的技术路线[6]，其中电除尘器配高频电源属于高频开关技术下形成的一个逆变式电源，这样电源供电下，电除尘器能够将烟尘排放有效降低40-60%，同工频电源相比能够将电耗节约40-80%。湿式电除尘器是在极板上喷水，让烟尘被水冲刷到灰斗中排出的一种方法，能够避免已经搜集的烟尘出現二次飞扬，除尘效率高。且在这种除尘技术下我们还能够将“石膏雨”消除，将酸雾去除95%以上，去除烟气内PM2.5等细颗粒物，从而让烟尘排放度保持在5mg/m3以下。

3.2SO2控制技术

要确保SO2的排放浓度<35mg/m3，火电厂可采取如下控制路线：煤选择低硫优质煤，保证煤中的硫分≤0.8%，脱硫应用高效湿法脱硫，让脱硫效率≥98%。当前比较常用的烟气脱硫技术有：串联接力吸收塔技术、U形塔（液柱+喷淋双塔）技术、双托盘技术、单塔双循环技术等，在使用“单塔双循环石灰石——石膏湿法脱硫技术”时按照脱硫反应同石膏形成过程中对于浆液PH值有不同的要求[7]，我们对浆液池应设置两个，让两个循环过程彼此独立控制，这样能让反应更优化，避免参数间彼此制约，能对煤种变化及负荷变化迅速适应，让脱硫效率控制在98% 以上。

3.3NOx控制技术

常规以煤粉发电为主的锅炉需要使用低氮燃烧器，通过SCR（选择性催化还原）技术将烟气内的NOx脱除出来。在此控制技术中，催化剂层数设置不同，脱硝的效率也不同。当催化剂为3层投入运行的时候，脱硝的效率可以稳定在85%以上。而大于300MW的单机组燃用高挥发性烟煤时，如果安装低氮燃烧器后，产生的NOx浓度可控制在200mg/m3以下，而SCR脱硝之后，催化剂设计3+1层，且确保有3层能够运行，这样NOx浓度可控制在40mg/m3以下，脱硝效率达到80%以上，能够满足NOx排放需<50mg/m3这一燃放要求。

此次研究的火电厂，在对烟尘、SO2、NOx排放控制技术进行改进之后，总煤耗量减少18.3万吨，烟气温度自原来的123℃降至105℃，电除尘器效率自原来的99.81% 提高至 99.87%，相对应的出口排放浓度自原来的21.57 mg/m3降低至14.29 mg/m3。总烟尘排放减少34.65%，SO2排放减少36.44%，NOx排放减少5%，真正实现了节能减排。

参考文献

[1]程轲，王艳，薛志钢，等.《火电厂大气污染物排放标准》实施对燃煤电厂大气汞减排的影响[J].环境科学研究，2015，（09）：3641.

[2]伯鑫，王刚，温柔，等.京津冀地区火电企业的大气污染影响[J].中国环境科学，2015，35（02）：364-373.

[3]王占山，潘丽波，李云婷，等.火电厂大气污染物排放标准对区域酸沉降影响的数值模拟[J].中国环境科学，2014，（9）：2420-2429.

[4]王占山，车飞，潘丽波.火电厂大气污染物排放清单的分配方法研究[J].环境科技，2014，（2）：45-48.

[5]苗杰.神华包头煤制烯烃工业大气污染物排放现状及减排对策[J].神华科技，2013，（06）：89-92.

[6]侯臻锴.火电机组锅炉运行对大气污染物排放控制措施探讨[J].科技风，2013，（10）：270-271.

[7]于洋，李巍，孙国鼐.天津市火电厂锅炉排放大气污染物监测中湿度问题的解决方法[J].山东工业技术，2015，（3）：224-224.