燃煤发电厂环境问题介绍与思考
摘 要：我国是一个电力产能大国，但由于用户基数多，近几年来，东部地区在用电高峰期，比如夏季和春节期间，电力供应明显不足，表明我国的电能产量还有很大的提高空间。于此同时，由火电、水电、核电以及电力传输线路本身造成的环境问题也日益凸显，研究这些环境问题不仅可以用于改造完善已建成的诸多电厂，还可以对未来电厂或线路建设提供一定的参考，本文选择探讨对环境污染比较严重的燃煤火电厂，简要介绍火电厂的主要污染源以及治污方法。
关键词：火电厂污染源；污染治理
燃煤发电在我国的能源结构中占有重要地位，同时燃煤又是火力发电的主要污染源，研究燃煤发电厂的污染源及治理措施对我国的环境保护具有重要意义。
火力发电是对环境质量影响最大的行业之一，火电厂在生产过程中产生的污染物主要包括以下几种：
(1)废气：除了二氧化碳和二氧化硫外，火电厂排放的废气中还包括多种有害物质，其中危害最大的是氮氧化物。它除对人体器官产生强烈的刺激作用之外，当和挥发性有机物混合达到一定浓度后，在太阳光的照射下还会形成光化学烟雾。光化学烟雾在特定的地理位置，遇逆温或不利扩散的气象条件时便会集聚不散，造成区域性的臭氧和细颗粒污染，影响区域空气质量。
(2)废水：现有火电厂主要采用水力除灰系统，冲灰水是火电废水中排放量最大污染物超标最严重的一种。火电厂排放的废水中含有废酸、废碱、油脂、悬浮物、有机污染物、富营养污染物和有毒微量元素等，排入水体就会造成水体不同程度的污染，人一旦直接接触了被污染的水体或饮用了被污染的水源,健康就会受到危害。
(3)废渣：火电厂的废渣包括燎烧后的煤灰、炉渣和收集的飞灰。这些废渣中含有硅、铝、铁、砷、镉、铅等元素，若经雨淋就会不同程度地溶入水中，排入地表水或者渗入地下水，污染水体。尤其是砷、镉、铅都是剧毒的，人一旦直接接触或饮用了这样的水，后果可想而知。另外，大量的废渣堆放不仅持续不断地污染着大气、水和土壤环境，也占用了宝贵的土地资源。
(4)废热：火电厂有大量热量释放到环境中，不仅对能源是极大的浪费，而且大量的高温冷却水持续排入江河、湖泊、海洋等水系，给水域环境带来了热污染，破坏了水生物
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的正常温度环境，影响它们的生存和繁殖。热污染对生态造成的影响是复杂的、间接的，大多要经过较长的时间才能显现出来。
(5)噪声：噪声污染也是环境污染的一个重要方面，火电厂是一个噪声相对集中、辐射量大的场所，普遍存在着噪声超标问题。火电厂大功率旋转设备及高压、高速蒸汽的扩容、排放、泄漏是主要的噪声源，特别是排汽等高频噪声，突发性强，危害更大。高强度的噪声，不仅损害人的听觉，而且对神经系统、消化系统、心血管系统等都有不同程度的影响。火电厂职工长期在高噪声环境下工作，健康和安全生产都受到很大影响。
(6)辐射：某些煤中含有少量的天然放射性元素铀、钍等，它们通过烟气或废水排入周围环境，造成污染。若这些放射性物质进入人体，有可能引发白血病等严重疾病[1]。
在火电厂的污染源中，针对不同的污染物，可以采取相应的措施对其进行治理，这些措施往往是随着技术和材料的发展而发展的。因而在此讨论目前比较主流的治污方法。
在烟尘控制方面，中国火电厂用煤灰份较高，平均在28%左右。70年代以前绝大部分火电厂采用水膜除尘器和机械除尘装置，除尘效率很低，平均约为70%。经过40多年的发展，逐步采用电除尘器。电除尘技术是利用强电场电晕放电使烟气电离，在电场力的作用下将粉尘从烟气中分离出来的技术。电除尘的优点非常突出：除尘效率高，处理烟气量大，可用于高温、高压和高湿场合，阻力小等；缺点为一次投入大，除尘效率受比电阻影响等。针对目前电除尘器效率低的问题，可以有一下几个改进方法：1）提高除尘器高度，扩大入口面积，使流通面积增加，烟速降低，延长停留时间；2）除尘器加长，由三电场扩为四、五电场，比除尘面积减小；3）入口设均流装置，出口加装槽形板，使气流分布均匀[2][3]。
在二氧化硫控制方面，自1991年华能珞璜电厂引进的2台360MW 机组石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置投运以来，标志着我国火电厂商业化脱硫装置运行的开始。此后，旋转喷雾干燥法，简易石灰石-石膏湿法、常压循环流化床、电子束法、海水脱硫、炉内喷钙尾部烟气增湿活化等多种脱硫方法投入运行。石灰石- 石膏湿式烟气脱硫是应用最多、技术最成熟的脱硫工艺。这种湿法烟气脱硫工艺所产生的脱硫废水水量较少，水质复杂，含有大量的悬浮物、高浓度的亚硫酸盐、硫酸盐、氟化物以及重金属等污染物。若与其他废水混合后处理，则由于脱硫废水中污染物的性质和稀释作用等因素的影响，反而不利于脱硫废水的处理，因而通常的做法是单独对脱硫废水进行处理，以提高效率。
在氮氧化物控制方面，中国燃煤电厂在氮氧化物排放控制方面起步相对较晚，国家排放标准于1997年1月才对新建大型燃煤电厂NOx排放提出限值要求。80年代中后期在引进的一批先进大容量燃煤发电机组的同时，引进了锅炉低NOx燃烧器的制造技术，在此基础上，结合中国煤质、制粉系统特点，开发了低NOx燃烧系统。目前，这些低NOx燃烧技术基本上已用于引进型国产大容量机组上[2]。
废水控制方面，火电厂工业废水主要包括冷却系统排水、化学水处理系统排水、输煤系统废水等。火电厂各用水系统水质差别较大，必须分别考虑各用水系统的具体情况，提高水的重复利用率和废水资源化程度。1）循环冷却水系统。循环冷却水系统用水量占火
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电厂用水量的90％左右，但补水量和排污水量较少，冷却水系统的排污可以作为除灰系统搅拌和冲洗、除渣、绿化浇洒等杂项用水。2）化学水处理系统排水。化学水处理系统废水量约为处理水量的1％，主要包括离子交换再生废水、过滤器反洗废水和反渗透系统的浓侧排水等。这部分废水常含有大量的酸、碱，水质较差。目前许多电厂常用中和池来处理再生过程中所排放的废酸、废碱液，然后将中和池废水引入回收水系统回用。3）输煤系统排水。输煤系统排水主要为输煤栈桥、灰库的冲洗水等，废水中含有大量煤粉微粒，泥沙颗粒，腐殖酸盐、炭黑熔融状等物质，是弱酸性高浓度有机废水。目前电厂处理煤场及输煤系统排水的常用工艺为：从煤场及输煤系统排水汇集来的水，首先进行沉淀处理，而后采用高效微孔陶瓷过滤工艺，这样可使煤场废水形成闭路循环。其工艺流程如下：含煤废水→煤水沉淀池→高效微孔陶瓷过滤池→回用水池[4]。
灰渣污染控制方面，70年代以前建设的火电厂，有的将灰渣排入江河，严重污染了水体。经过多年的努力，到1995年底，原电力部所属火电厂解决了多年存在的向江河排灰的历史遗留问题。80年代建设的电厂在大力进行综合利用的同时，对新灰场和服役期满的灰场都采取了必要的防污染措施，进入90年代后，采用调湿灰碾压技术和灰场防渗技术的灰场不断增多。现在主流的灰渣工艺流程为：灰渣工艺流程：粉煤灰经电除尘收集后通过空压机系统提供的气源输送至中储灰库分粗、细灰存储，根据需要决定是就地装车还是经二级气力输送至粉煤灰码头装船；底渣经工业水混合制成渣浆，通过渣浆泵输送至脱水仓，脱水排渣后可以装车或是通过管式皮带机送至渣码头装船，分离出的水经浓缩池沉淀处理后进入工业水系统循环[5]。
总之，燃煤电厂的污染治理是一个复杂的系统工程，涉及的处理技术手段很多，有些方法在治理污染物的过程中也会造成污染，这时就需要对整个除污过程进行统筹分析。我国的资源结构决定了煤电将长期成为我国电力行业的主要能源，因而最大限度地减少燃煤电厂的污染是践行低碳环保的必经之路，也是提高能源效率解决能源危机的要求。
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参考文献
[1] 党国慧.我国火力发电引发环境问题的伦理思考.硕士学位论文.大连理工大学.2010. [2] 王志轩.我国电力工业环境保护现状与展望[J].中国电力.1999(10):46-51.
[3] 曲增杰,赵丽妮.火电厂除尘技术的发展现状与技术改造建议[J].应用技术.2012:109-110. [4] 张华仙.火电厂废水和污水的处理研究[J].科技情报开发与经济.2012(6):143-146. [5] 戴未昀.GE PAC系统在火电厂灰渣集控的应用[J].自动化应用.2011(7):43-44.
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