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燃煤电厂脱硫的现状分析和防治对策

1、燃煤发电对环境产生的污染

　　我国的能源消费以煤为主，1995年煤炭产量为12.8亿t。预测到2000年、2010年、2020年，我国煤炭产量将分别达到14亿t、23亿t和30亿t。煤炭在为工农业生产和人民生活提供丰富能源的同时，也成为我国环境污染的主要污染源。
　　我国的环境形势非常严峻，烟尘、粉尘、SO2、NOx以及由此而产生的酸雨等对大气环境造成了极大的危害，酸雨面积已超过国土面积的29%。
　　燃煤电厂是煤炭的主要用户，由于电能在使用上有比其它能源有无可比拟的优越性，以及从节能的观点出发，应从能源发展战略上考虑将供各种工业和生活锅炉及民用所消耗的煤转化为电能，逐步达到先进产煤国家80%的煤用于发电的水平。据统计，1991年国内SO2排放量1622万t，燃煤电厂排放460万t，占排放总量的28.4%。1995年国内SO2排放量达到2 370万t，燃煤电厂排放的SO2约占排放总量的30%。2000年，预计燃煤电厂煤消费量为5.4亿t，预测排放SO2量为1 100万t，国内预测SO2排放总量为2163万t，燃煤电厂排放SO2占总排放量的50.86%。
　　根据我国电力工业“九.五”发展目标，到本世纪末，总装机容量为3亿kW，年发电量为1.4亿kW.h。燃煤电厂带来的大气污染问题是我国可持续发展必须解决的一个现实问题，因此，燃煤电厂的发展要和环境保护密切结合，加快开发煤炭洁净燃烧技术，积极开发可替代煤的清洁能源，例如，核电、水电、太阳能、风能、地热能及生物质能等，特别是发展水电和核电，将会对减少SO2排放作出较大贡献。

2　脱硫的分类和方法

　　二氧化硫的治理可分为燃烧前、燃烧中和燃烧后进行三大类。燃烧前是指对燃料进行处理，如洗煤、气化、液化等；燃烧中是指炉内脱硫，如流化床燃烧脱硫、炉内喷钙脱硫、型煤固硫和利用脱硫添加剂等；燃烧后脱硫即指烟气脱硫，目前国内外采用的脱硫技术中，主要采用的方法仍然是烟气脱硫。
　　发电用原煤在我国原煤消耗中的比例在1986年之前大致占20%，目前已增加到30%，估计2010年可达40%。发电用煤几乎都是采用煤粉燃烧方式，因为煤粉燃烧方式能使燃烧效率达到98%～99%以上，设备投资相对较小，对煤种适应性强，技术上成熟。
　　当前实用的脱硫技术主要有三种：湿式石灰石/石膏法(湿法)，喷雾干燥脱硫法(半干法)，炉内喷钙/增湿活化法(干法)。三种脱硫方法的比较见表1。

表1　三种脱硫方法技术经济指标的比较
技术经济指标石灰石/石膏法喷雾干燥法炉内喷钙/增湿活化法
脱硫投资占电站总投资(%) 10～20 10～15 8～10
烟气脱硫率(%) ca/s=1.5时，≥90 ca/s=1.5～1.6时，80～90 ca/s=2时，50～80
钙利用率(%) ＞90 40～45 35～40
运行费用高中等较低
设备占地面积大较大小
适用范围 1.含硫量中、高煤
2.不宜用于已建成电站改造 1.含硫高、中、低煤
2.条件适合时可用于已有电站改造 1.含硫量低的煤
2.宜用于已有电站改造
是否需烟气再循环喷淋后，烟气温度降到约50 ℃，需装设烟气再循环可控制喷雾塔后的烟气温度约75 ℃，烟气可不需再加热控制喷水增湿后的干烟气温度约75 ℃，烟气可不需再加热
目前国际上的成熟度和应用情况完全成熟，已应用30年，90%的电站烟气脱硫用此法 *近已成熟，已应用相当数量的电站已接近成熟，到1993年已有5台先后投入运行
国内应用情况从日本引进二套重庆珞璜电厂360 MW1992年投运日本援助山东黄岛电厂210 MW；四川白马电厂125 MW的1/4烟气量工业性试验南京下关电厂2×25 MW，1998年一台机组已投运。(引自芬兰)

　　除表1中所列外，还有德国政府贷款的三个技术脱硫项目。

3　脱硫的费用
　为了使燃煤发电产生的二氧化硫总量得到控制，就必须对位于酸雨控制区、二氧化硫污染控制区的燃煤电厂，逐步安装脱硫设备。
　　根据电力工业发展规划，2000年火电装机容量将达2亿kW，年用煤量将达5.4×108t，届时二氧化硫将达1 100万t，预计将有1×107 kW左右的机组要安装脱硫设备。1996年电力工业计划投资总规模为962.6亿元，完成大中型投产装机1 281.49万kW，平均1 kW的投资费为7 511.6元。若以安装脱硫设备的投资占电厂总投资10%计，则1×107 kW的机组安装脱硫设备需75.12亿元。如每年增加火电装机容量均为1×107 kW，则每年增加脱硫设备的投资至少为75.12亿元。除增加脱硫设备的投资外，还有运行费用也很可观：如四川重庆珞璜电厂从日本引进的2×360 MW的年运行费为4 000万元，而且还使电厂的供电效率下降1个百分点，如以年运行6 500计小时，折合为0.085 5元/(kW.h)。因而对于发展中国家来说，石灰石/石膏法烟气脱硫系统往往是令人生畏地可望而不可及。即使以运行费用为0.05元/(kW.h)，年运行6 500小时，每年增加的1×107 kW的火电机组的运行费用也高达32.5亿元。如将2000年年发电量1.4亿kW.h，按平均脱硫的运行费0.05元/(kW.h)计算，燃煤发电量为8千亿kWh时，脱硫的运行费就高达400亿元。

4　减少脱硫费用的对策和途径

4.1　逐步改变一次能源以煤为主的能源战略
　　中国、南非、波兰和朝鲜是当今世界上煤炭消耗比重超过70%的4个国家，其它3国正在改变其以煤为主的能源战略。我国在短期内改变以煤为主的能源结构是不可能的，也是不现实的。但从长远发展战略考虑，为了缓解燃煤带来的环境污染，提高国民经济运行的总体效益和人民的生活质量，应有计划有步骤的逐步改变一次能源以煤为主的能源战略。
　　大力发展水电、核电和风力发电等发电方式是改变以煤为主能源结构的必由之路。
　　我国水力资源蕴藏量为680 GW，可供开发的为380 GW，居世界首位。水电是无SO2排放、可再生的能源。
　　用核电来替代燃煤是减少SO2排放的有效途径，对目前人们*担心的核电**问题，理论和运行实践证明是**可靠的。中长期将成为我国的主要能源之一。从1980年到1986年，法国总发电量中核电的比例，由24%上升到70%，同期法国发电量增加40%，而SO2排放量减少56%，NOx排放量减少9%，烟尘排放量减少36%，大气质量有明显改善。

4.2　依靠科技进步，节能降耗，减少SO2排放
　　以300 MW、600 MW等大型、特大型机组为主，逐步淘汰低效高耗的中低压机组，如1 kW.h的煤耗2000年比1990年降低60 g标准煤，仅此一项可节约标准煤6 600万t左右，减少SO2排放量180万t。

4.3　煤炭的清洁使用和发展洁净煤技术
　　我国是一个以煤为主要能源的国家，即使再过半个世纪，煤炭在我国一次能源中的比例仍将不低于40%。因此，煤炭的洁净使用和发展洁净煤技术在未来我国可持续发展中将占有举足轻重的地位。我国是发展中国家，面临经济建设的任务很重，不可能拿出大量的资金用于环境治理。为此，发展洁净煤技术应遵循技术上的可行性与经济上的合理性。
　　此项主要有煤炭的洗选加工；工业与民用型煤；限制高硫煤开采与使用；煤炭气化、液化；水煤浆；循环流化床燃烧(CFBC)；煤气化联合循环发电(IGCC)；增压流化床联合循环发电(PFBC)等。

4.4　开发适合我国国情的烟气脱硫技术

4.5　大力研究和推广有利于提高我国综合能源利用效率，如峰谷电价、冰蓄冷技术、抽水蓄能、超导电感储能等。

作者简介：顾念祖(1941-)，男，江苏无锡人，东南大学副教授.
作者单位：顾念祖（东南大学动力系，江苏　南京　210096）

参考文献：

［1］中国环境科学学会编.脱硫技术.中国环境科学出版社，1995.
［2］国家环境保护局.电力工业废气治理.中国环境科学出版社，1993.
［3］国家环境保护局.燃煤固硫、烟气脱硫技术与酸雨研究.科学出版社，1992.
［4］周宇伟，钱垂喜.我国主要燃煤电厂SO2生成量的现状及其预测.热力发电，1994(1).
［5］曾汉才.燃烧与污染.华中理工大学出版社，1992.
��6］张新生、李长春、李光霞.燃煤烟气脱硫.中国地质大学出版社，1991.

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