摘 要:a)高煙囪排放含硫煙氣作為減輕燃煤電廠周邊地區(qū)大氣SO2污染較為有效的方法,曾因其經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)易符合當(dāng)時(shí)我國(guó)國(guó)情而獲得廣泛應(yīng)用,并取得了一定的經(jīng)濟(jì)及局部環(huán)境效益。但應(yīng)當(dāng)指出,這是一種以擴(kuò)大污染范圍為代價(jià)減少局部地面污染的辦法。
b)高煙囪排放含硫煙氣因未能減少大氣SO2排放量,不是治理酸雨及大氣SO2污染的根本方法。大氣SO2排放量超過(guò)降水的自凈能力時(shí),會(huì)產(chǎn)生酸雨,使工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)蒙受巨大損失,生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。
c)限制高煙囪排放含硫煙氣,強(qiáng)制建設(shè)煙氣脫硫設(shè)施,削減大氣SO2排放總量是解決酸雨及大氣SO2污染問(wèn)題的最終途徑。嚴(yán)重污染現(xiàn)狀面前,我們必須從警醒到行動(dòng),嚴(yán)格遵守和執(zhí)行大氣污染防治法規(guī),重點(diǎn)治理,狠抓實(shí)效。
d)污染嚴(yán)重或不利于煙氣擴(kuò)散的地區(qū)應(yīng)考慮建設(shè)水電站、核電站或遠(yuǎn)程輸電工程,如西電東送工程等。同時(shí),面對(duì)傳統(tǒng)能源資源的日益枯竭和對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的巨大破壞,積極開(kāi)發(fā)綠色能源和生物碳?xì)淙剂弦匀〈鷤鹘y(tǒng)能源。現(xiàn)有采用高煙囪排放含硫煙氣的電廠應(yīng)采用固硫型煤作燃料,調(diào)整負(fù)荷,并充分利用大氣監(jiān)測(cè)手段,使周邊大氣污染達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),以減少因地形、氣象因素影響而造成的各種污染事件的發(fā)生。
高煙囪排放含硫煙氣是一種應(yīng)用廣泛的、經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便的污染治理辦法,它使煙氣在高空擴(kuò)散、稀釋并隨風(fēng)長(zhǎng)距離傳輸,大大減輕燃煤電廠周邊地區(qū)酸雨及大氣SO2污染。但因SO2排放總量沒(méi)有削減,超過(guò)降水自凈能力時(shí),就會(huì)產(chǎn)生酸雨,使工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)蒙受巨大損失,生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。高煙囪排放含硫煙氣不是解決酸雨及大氣SO2污染的根本辦法。限制高煙囪排放,強(qiáng)制建設(shè)脫硫設(shè)施,削減SO2排放總量才能真正解決酸雨及大氣SO2污染問(wèn)題。
關(guān)鍵詞:高煙囪排放;含硫煙氣;酸雨;脫硫設(shè)施
1 以高煙囪排放含硫煙氣的應(yīng)用情況
電力工業(yè)是將一次能源轉(zhuǎn)換為清潔、方便電能的工業(yè),對(duì)改善環(huán)境起到了積極作用。但我國(guó)火電以燃煤為主,燃燒過(guò)程不可避免排放出各類大氣污染物,加上多燃用高硫、高灰劣質(zhì)煤,大氣污染物排放的絕對(duì)量很大。目前,燃煤電廠排放的SO2占全國(guó)總排放量的1/3,成為酸雨及大氣SO2污染的主要污染源。高煙囪排放燃煤電廠含硫煙氣既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)便,是20世紀(jì)60年代末及70年代初西方發(fā)達(dá)國(guó)家盛行的控制酸雨及大氣SO2污染的支柱方法。它的多項(xiàng)優(yōu)越性與我國(guó)當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)能力低下的國(guó)情相符合,在我國(guó)燃煤電廠得到了極為廣泛的應(yīng)用。而且,為了保證排放到大氣中SO2擴(kuò)散稀釋后的濃度合乎大氣環(huán)境質(zhì)量要求,煙囪高度也越來(lái)越高,目前,我國(guó)煙囪最高已達(dá)240m。燃煤發(fā)電廠不同高度煙囪數(shù)量與年份關(guān)系如表1所示。表1顯示了燃煤電廠廣泛采用高煙囪排放含硫煙氣,高度和數(shù)量在逐年增加,以便更好地稀釋擴(kuò)散排放的大氣污染物,延緩燃煤電廠周邊地區(qū)環(huán)境質(zhì)量日益惡化的趨勢(shì)。我國(guó)每年有400多家燃煤電廠利用500多座高煙囪向大氣排放5Mt以上的SO2。由于我國(guó)采用高煙囪排放含硫煙氣及分散布點(diǎn)的政策,利用了大氣環(huán)境的自凈作用,使得含硫煙氣排放總量在逐年增大的情況下,局部地區(qū)大氣SO2濃度基本上仍得到控制。然而,大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,我國(guó)酸雨及大氣SO2污染惡化的趨勢(shì)日益明顯,采取有效措施予以治理已迫在眉睫。
2 高煙囪排放含硫煙氣獲得長(zhǎng)期應(yīng)用的原因分析
1995年修訂版《大氣污染防治法》實(shí)施以前,我國(guó)長(zhǎng)期把高煙囪排放含硫煙氣作為減輕燃煤發(fā)電廠周邊地區(qū)大氣污染較為有效的辦法,是由我國(guó)當(dāng)時(shí)具體國(guó)情及高煙囪排放含硫煙氣固有的多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)決定的。
2•1 以煤為主的能源格局長(zhǎng)期未變
我國(guó)是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó),占世界煤產(chǎn)量的25%。據(jù)1996年統(tǒng)計(jì),我國(guó)煤炭產(chǎn)量達(dá)1•38Gt,煤炭占我國(guó)一次能源消費(fèi)量的75%,而且煤炭總產(chǎn)量的84%用于直接燃燒。這就需要建造大量的高煙囪將燃煤產(chǎn)生的大量煙氣排放到大氣。
2•2 我國(guó)環(huán)境融資形式單一,環(huán)保資金投入不足
我國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家由于受經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等客觀條件或有限的資金投入到像消除貧困等更加優(yōu)先領(lǐng)域,往往不能提供足夠的資金用于環(huán)境保護(hù)。改革開(kāi)放以來(lái),經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶來(lái)了一系列污染問(wèn)題,急需進(jìn)行治理,但由于環(huán)境融資形式單一,環(huán)保資金投入明顯不足,只能尋求經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)易的污染治理方法。高煙囪與煙氣脫硫設(shè)備,特別是與應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硫設(shè)備相比,具有如下多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)(以廣東連州電廠為例):
a)基建投資小。如廣東連州電廠機(jī)組容量為2×125MW,總投資為13•92億元,2000年底投運(yùn)行的成套煙氣脫硫設(shè)備基建投資為1•80億元,約占電廠總投資的12•94%,而一座180m高煙囪基建投資約為1 167萬(wàn)元,僅占電廠總投資的0•84%,僅為成套煙氣脫硫設(shè)備投資的6•48%,可見(jiàn)建造高煙囪可以節(jié)約大筆基建投資。
b)占地面積小。如廣東連州電廠煙氣脫硫設(shè)備占地面積約為3 000m2,而高煙囪占地面積很小。
c)不需要運(yùn)行費(fèi)用。如廣東連州電廠煙氣脫硫設(shè)備年運(yùn)行成本(含折舊)約為2 000萬(wàn)元,而高
煙囪不需要運(yùn)行費(fèi)用。
d)技術(shù)難度低,施工快。早在20世紀(jì)60年代末及70年代里,高煙囪因其經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)易就在污染嚴(yán)重的西方發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛應(yīng)用,在設(shè)計(jì)及施工上積累了非常成熟的經(jīng)驗(yàn),而且技術(shù)難度低,能夠做到一次設(shè)計(jì),一次施工,一次投產(chǎn)成功。而煙氣脫硫,特別是煙氣脫硫技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)、復(fù)雜的工程,技術(shù)難度相當(dāng)高,需經(jīng)過(guò)精確的設(shè)計(jì)、復(fù)雜的施工、嚴(yán)格的調(diào)試及試運(yùn)行方可投產(chǎn)。
e)管理維護(hù)簡(jiǎn)單。煙氣脫硫設(shè)備管理維護(hù)需要配備專門的程控系統(tǒng)及一大批專業(yè)技術(shù)管理人員,而高煙囪維護(hù)簡(jiǎn)單,只需要定期檢查、清灰即可。因此,我國(guó)在污染治理資金短缺的情況下,從經(jīng)濟(jì)角度考慮,也把高煙囪排放含硫煙氣作為治理大氣SO2污染較為有效的辦法。
2•3 能較為有效地改善周邊地區(qū)的大氣環(huán)境質(zhì)量
煙囪越高越有利于煙氣的擴(kuò)散和稀釋,一般煙囪高度超過(guò)100m時(shí)效果就已十分明顯。SO2進(jìn)入大氣后,若大氣干燥清潔,可停留1~2星期。經(jīng)高煙囪排放后,在1•5km高空風(fēng)的影響下,24h之后會(huì)有50%以上超越700km之外,60h后,能擴(kuò)散到1 100km之外。科學(xué)家曾估計(jì)過(guò),我國(guó)部分省份排放的SO2,有一半以干濕沉降方式沉降在本省范圍,有20~30%沉降到周圍省份,其它
則沉降到較遠(yuǎn)的省份。大城市則更為突出,它們排放的SO2,僅20%左右沉降在本市內(nèi),80%則被傳輸?shù)狡渌胤饺チ恕８邿焽枧欧藕驘煔獯蟠鬁p輕了燃煤發(fā)電廠周邊地區(qū)的大氣SO2落地濃度,較為有效地改善了燃煤發(fā)電廠周邊地區(qū)的大氣環(huán)境質(zhì)量。高煙囪排放含硫煙氣憑著經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)易的顯著特點(diǎn),倍受我國(guó)燃煤發(fā)電廠的青睞,成為我國(guó)很長(zhǎng)一段時(shí)期以來(lái)治理燃煤發(fā)電廠周邊地區(qū)酸雨及大氣SO2污染的主要途徑。
3 高煙囪排放含硫煙氣害大于益、危害深遠(yuǎn)
3•1 酸雨和大氣SO2污染現(xiàn)狀
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國(guó)煤炭消耗量逐年上升,因燃煤排放的SO2急劇增加。據(jù)統(tǒng)計(jì),1990
年全國(guó)煤炭消耗量1•052Gt,到1995年全國(guó)煤炭消耗量增至1•28Gt, SO2排放量達(dá)23•70Mt,超過(guò)歐洲和美國(guó),居世界首位。由于我國(guó)部分地區(qū)燃用高硫煤,燃煤設(shè)備未能采取脫硫措施,致使SO2排放量不斷增加,造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。如果不采取控制措施,預(yù)計(jì)到2010年我國(guó)的煤炭消耗量將高達(dá)1•8Gt, SO2排放量將達(dá)33Mt。據(jù)國(guó)家環(huán)境局對(duì)全國(guó)2 177個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)站13年(1981年~1993年)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析表明,環(huán)境空氣中SO2超標(biāo)城市不斷增多。目前,已有62•3%的城市SO2年平均質(zhì)量濃度超過(guò)國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn),達(dá)不到保護(hù)居民和生態(tài)環(huán)境不受危害的基本要求;其日平均質(zhì)量濃度超過(guò)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn),達(dá)不到保護(hù)居民和生態(tài)環(huán)境不受急性危害的最低要求。發(fā)電用煤中含質(zhì)量分?jǐn)?shù)約1%的雜質(zhì)硫燃燒產(chǎn)生的酸性氣體SO2,是酸雨的主要成因。SO2隨煙氣經(jīng)高煙囪排放到高空中后,在4~7d內(nèi)在大氣化學(xué)作用下將轉(zhuǎn)化成SO3,之后同水結(jié)合生成硫酸,伴隨降水落到地面。當(dāng)大氣中SO2排放量超過(guò)大氣自凈能力,導(dǎo)致降水酸度pH值小于5•6時(shí),雨便成了酸雨。由SO2排放引起的酸雨污染范圍不斷擴(kuò)大,已由20世紀(jì)80年代初的西南部地區(qū),擴(kuò)展到西南、華中、華南和華東的大部分地區(qū),目前年均降水pH值低于5•6的地區(qū)已占全國(guó)面積的40%左右,受污染面積僅次于歐洲和北美,成為世界第三大酸雨區(qū)。其中,年均降水pH值低于4•5的酸雨控制區(qū)面積擴(kuò)大到約為80×104km2,占國(guó)土面積8•4%,酸雨最嚴(yán)重城市重慶,歷史上pH值曾為3左右。酸雨和SO2污染危害居民健康,腐蝕建筑材料,破壞生態(tài)系統(tǒng),給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了巨大經(jīng)濟(jì)損失,已成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。我國(guó)每年酸雨造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1 100億元以上。
3•2 高煙囪排放含硫煙氣是酸雨與SO2污染的危害日益加劇的元兇高煙囪排放含硫煙氣是以擴(kuò)大污染范圍來(lái)減少局部地面污染的大氣SO2污染控制方法,治標(biāo)不治本,不是治理大氣SO2污染的根本辦法,必須加以嚴(yán)格限制。高煙囪排放含硫煙氣由于經(jīng)常受到地理、氣象等一系列因素的影響,不能保證擴(kuò)散稀釋達(dá)到設(shè)計(jì)要求。我國(guó)曾發(fā)生多起因地形、氣象條件不利于污染物擴(kuò)散而造成燃煤發(fā)電廠周邊地區(qū)農(nóng)作物污染受害、大量減產(chǎn)事件。同時(shí),即使能使燃煤發(fā)電廠周邊地區(qū)SO2的濃度符合大氣環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),但因排放到大氣中SO2的絕對(duì)量沒(méi)有減少, SO2污染仍未解決,它只是將一個(gè)地區(qū)的SO2轉(zhuǎn)嫁到另一個(gè)地區(qū),造成其它地區(qū)的酸雨與SO2污染的危害日益加劇。久而久之,將使我國(guó)酸雨污染逐年加重,酸雨面積不斷擴(kuò)大。
4 實(shí)施煙氣脫硫,徹底治理大氣SO2污染
人們?cè)诩訌?qiáng)對(duì)高煙囪排放含硫煙氣利弊認(rèn)識(shí)的同時(shí),逐漸認(rèn)識(shí)到酸雨是較大范圍的區(qū)域性污染;大部分地區(qū)的酸雨僅僅是少部分大城市排放的酸性物質(zhì)經(jīng)大氣長(zhǎng)程傳送形成的;只有強(qiáng)制大城市大型的二氧化硫排放源建設(shè)脫硫設(shè)施,真正削減SO2排放總量,大面積酸雨與大氣SO2污染才會(huì)得到有效控制。酸雨及SO2污染問(wèn)題成為環(huán)境治理和研究的焦點(diǎn),越來(lái)越受到環(huán)保專家和國(guó)人的關(guān)注。徹底治理酸雨與大氣SO2污染的呼聲亦越來(lái)越高漲。在最近10年內(nèi),我國(guó)加大治理大氣SO2污染的法律力度,頒布了一系列有關(guān)酸雨與SO2污染防治法規(guī)、條例及排放標(biāo)準(zhǔn),積極推動(dòng)我國(guó)兩控區(qū)內(nèi)燃煤電廠限制使用高煙囪排放含硫煙氣,強(qiáng)制建設(shè)脫硫設(shè)施,減排SO2。最令人關(guān)注的是,在1998年1月國(guó)家環(huán)保局制定的《酸雨控制區(qū)和SO2污染控制區(qū)劃分方案》中明確要求“兩控區(qū)”內(nèi)火電廠做到:到2000年達(dá)標(biāo)排放;新建、改造燃煤含硫量大于1%的電廠,必須建設(shè)脫硫設(shè)施;現(xiàn)有燃煤含硫量大于1%的電廠,要在2010年前分期分批建
成脫硫設(shè)施或采取其它具有相應(yīng)效果的減排SO2措施。另外,新修訂的《大氣污染防治法》對(duì)SO2排放要求更加嚴(yán)格。嚴(yán)格的法規(guī)、條例及排放標(biāo)準(zhǔn)是SO2污染治理和控制的強(qiáng)大動(dòng)力和保證。預(yù)計(jì),“兩控區(qū)”內(nèi)高煙囪排放含硫煙氣的勢(shì)頭將得到遏止,酸雨及SO2污染問(wèn)題也將會(huì)逐步得到解決。我國(guó)目前正大力發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、產(chǎn)業(yè)化的脫硫技術(shù),形成一大批從事脫硫設(shè)備科研、設(shè)計(jì)、施工到調(diào)試的強(qiáng)大而且成熟的專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍,并逐步實(shí)現(xiàn)脫硫高技術(shù)和設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的目標(biāo),不斷擴(kuò)大我國(guó)脫硫產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模。脫硫項(xiàng)目實(shí)施工作也取得了突破性進(jìn)展,2000年底,我國(guó)燃煤電廠已有11套煙氣脫硫系統(tǒng)建成并投入工業(yè)化運(yùn)行。此外,一大批電廠脫硫工程正進(jìn)行建設(shè)、招標(biāo)、可行性研究或可行性研究報(bào)告審查當(dāng)中。可預(yù)見(jiàn),在不遠(yuǎn)的將來(lái),我國(guó)燃煤電廠煙氣脫硫會(huì)有較大發(fā)展,將更有力地推進(jìn)我國(guó)治理酸雨及大氣SO2污染的步伐。
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