燃煤电厂二氧化硫的排放与控制对策(原创)
(2009-09-18 00:47:03)
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环保烟气杂谈 |
分类: 脱硫与脱硝 |
二氧化硫(SO2)又名亚硫酸酐,是一种无色不燃的气体,具有强烈的辛辣、窒息性气味,遇水会形成具有一定腐蚀作用的亚硫酸。燃煤排放到大气中的SO2若与空气中的O3、NO2等发生光化学反应,会迅速转化为SO3,进而与水气结合形成腐蚀和刺激性较强的硫酸,被降水洗脱降到地面,即为通常所说的酸雨(acid rain)。研究表明,我国酸雨中硫酸根与硝酸根的摩尔之比大约为6.4:1,因此,我国的酸雨是硫酸型的。酸雨对水生生态系统、农业生态系统、森林生态系统、建筑物和材料以及人体健康等方面均有危害,所造成的损失是非常巨大的,据估算,我国因酸雨引起的损失每年超过千亿元。
据统计,我国约80%的电力能源,,70%的工业燃料,60%的化工原料,80%的供热和民用燃料都来自煤。煤是一种低品位的化石能源,我国的原煤中灰分、硫分含量较高,大部分煤的灰分在25%~28%之间,硫分含量变化范围较大,从0.1%到10%不等。1995年我国商品煤的平均含硫量为1.13%,近几年硫含量有所下降。煤中的硫根据其存在形态,可分为有机硫、无机硫两大类。有机硫是指与煤的有机结构相结合的硫,如硫醇类化合物(R-SH)、硫醚(R-S-R)、二硫醚酸(R-S-S-R)、噻吩类杂环硫化物和硫醌化合物等。无机硫是以无机物形态存在的硫,通常以晶粒状态夹杂在煤中,如硫铁矿硫和硫酸盐硫,其中以黄铁矿硫(FeS2)为主,还有少量的白铁矿(FeS2)、砷黄铁矿(FeAsS)、黄铜矿(CuFeS2)、石膏(CaSO4·2H2O)、绿矾(FeSO4·7H2O)、方铅矿(PbS)、闪锌矿(ZnS)等。此外,有些煤中还有少量的单质状态存在的单质硫。
在空气过剩系数α=1.15时,燃烧含硫量为1%~4%的煤,标态下烟气中SO2含量约1100×10-6~3500×10-6 (3143mg/m3~10000mg/m3)。2000年、2001年和2002年我国燃煤电厂SO2排放量分别为810万吨、650万吨和666万吨。燃煤电厂SO2排放占全国工业SO2排放的比例由1998年的41%上升到2002年的55%。预计到2010年和2015年我国发电装机容量将分别达到4.5亿千瓦和5.5亿千瓦,SO2排放量的比重也将进一步上升。因此,控制燃煤电厂SO2排放,任务非常艰巨。
二、燃煤电厂二氧化硫的控制对策
自20世纪70年代初日本和美国率先实施控制SO2排放战略以来,许多国家相继制定了严格的SO2排放标准和中长期控制战略,加速了控制SO2的步伐,大大促进了有关控制技术的发展,使SO2排放在短短的十多年间,得到了大幅度的削减。
在国际公约方面,早在1979年,30多个国家以及欧盟签署了长距离越跨国界大气污染物公约,并于1983年生效。根据该协议,1985年21个国家承诺从1980~1993年期间,至少削减30%的SO2;1994年,经26个国家签署,达成了第二次硫化物议定书,对每个国家设定限值,到2000年,欧洲在1980年的水平上,削减45%的SO2,到2010年,削减51%;1999年,在瑞典歌德堡20个国家签署了缓解酸化、富营养化和地面臭氧议定书,对四种主要污染物制定了2010年国家排放限值,据此,欧洲国家在1990年水平上再削减63%SO2,40%NOX及挥发性有机化合物(VOC),17%氨(NH3)。
为控制大气污染,我国从20世纪70年代就开始制定有关环境空气质量标准,大气污染物排放标准,到目前已建立了较为完善的国家大气污染物防治法规及排放标准体系,这将在第二章中作系统地介绍。