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大气污染防治技术的现状及展望

作者:南京金旭保洁外包服务公司    时间:2017-03-10 09:13:23    信息来源:本站原创     点击:

    我国大气污染严重,污染废气排放总量处于较高水平。为控制和整治大气污染,“九五”以来,我国在污染排放控制技术等方面开展了大量研究开发工作,取得了许多新的成果,大气污染的防治也取得重要进展。在“八五”、“九五”期间,国家辟出专款开展全球气候变化预测、影响和对策研究,在温室气体排放和温室效应机理、海洋对全球气候变化的影响、气候变化对社会经济与自然资源的影响等方面取得很大进展。近年来,我国环境监测能力有了很大提高,初步形成了具有中国特色的环境监测技术和管理体系,环境监测工作的进展明显。

    前 言

    我国国民经济的高速发展推动了我国环保科技研究领域不断拓展,我国早期的环境科学偏重单纯研究污染引起的环境问题,现在扩展到全面研究生态系统、自然资源保护和全球性环境问题;特别是污染防治,由工业“三废”治理技术,扩展到综合防治技术,由点源的治理技术,扩展到区域性综合防治技术,并研究开发了无废少废的清洁生产工艺、废物资源化技术等。

    在大气污染防治技术的研究开发方面,近年来我国取得众多成果,与此同时,如表1所列,大气污染的治理也取得了很大进展。

    表1 近年我国大气污染治理取得的一些进展[1]

    大气污染防治 1995年 1996年 1997年 1998年 1999年 2000年

    工业废气治理率(%) 82.5 84.4 86.3 87.1 85.1 89.8

    建成城市烟尘

    控制区数(个) 3002 2319 2339 2446 2364 2718

    烟尘控制区面积

    (平方公里) 12532 12961 15791 13796 16000 18000

    “九五”期间全国主要污染物排放总量控制计划基本完成。在国内生产总值年均增长8.3%的情况下,在大气污染防治方面,2000年全国二氧化硫、烟尘、工业粉尘等项主要污染物的排放总量比“八五”末期分别下降了10?15%。

    结合经济结构调整,国家取缔、关停了8.4万多家技术落后、浪费资源、质量低劣、污染环境和不符合安全生产条件的污染严重又没有治理前景的小煤矿、小钢铁、小水泥、小玻璃、小炼油、小火电等“十五小”企业,对高硫煤实行限产,有效地削减了污染物排放总量。

    全国23万多家有污染的工业企业中,90%以上的企业实现了主要污染物达标排放。46个考核的环境保护重点城市中,25个城市实现了大气质量按功能分区达标,有19个城市(区)被授予国家环境保护模范城市(区)。

    重点区域的污染治理也取得了阶段性成果。“两控区”二氧化硫排放总量降低,酸雨范围和频率得到控制,保持稳定。北京市环境治理初见成效。重点区域的污染治理带动了全国污染防治工作的全面展开[2]。

    1 大气污染防治技术

    为控制和整治大气污染,“九五”以来,我国在煤炭洁净加工开发技术、煤炭洁净高效燃烧技术、煤炭洁净转化技术、污染排放控制技术等方面开展了大量研究和开发,取得了许多新的成果。与此同时,我国大气污染的防治也取得重要进展。酸雨和二氧化硫控制区的污染防治工作已深入展开。“两控区”内175个地市和电力、煤炭等行业编制了二氧化硫污染防治规划。关停小火电机组198台(装机容量208万千瓦)。8个省、自治区、直辖市开始限制燃煤含硫量。目前,“两控区”年削减二氧化硫排放量近80万吨,93个城市二氧化硫的浓度达到国家环境质量标准[3]。

    如果中国的燃煤电站的烟气排放要达到目前发达国家规定的水平,SO2的排放量将从每年680万吨下降至170万吨,NOx的排放量将从100%下降至30%,CO2也将减排2500万吨。中国控制和整治大气污染任重而道远。

    1.1脱硫技术

    控制SO2排放的工艺按其在燃烧过程中所处位置可分为燃烧前、燃烧中和燃烧后脱硫三种。燃烧前脱硫主要是洗煤、煤的气化和液化。洗煤可用作脱硫的辅助手段,经济适用的煤气化和液化技术在进一步开发之中。就燃烧中脱硫的型煤和循环流化床燃烧来说,燃用型煤比直接燃用原煤节煤又干净,较多用于中小锅炉上;国内适合大的循环流化床是75t/h炉型,适用于工业锅炉和采暖,国外电站应用于机组容量有的高达300t/h。

    表2 烟气脱硫技术[4]

    湿 法 干 法/半 干 法

    1,石灰石/石灰抛弃法 1,旋转喷雾干燥(SDA)法

    2,石灰石/石膏法 2,炉内喷钙尾部增湿活化

    (LIFAC与LIMB) 法

    3,双碱法 3,循环流化床脱硫技术

    4,氧化镁法 4,荷电干式喷射脱硫(CDSI)法

    5,韦尔曼―洛德 5,电子束照射(EBA)法

    (Wellman-Lord)法

    6,氨法 6,脉冲电晕等离子体(PPCP)法

    燃烧后烟气脱硫技术是当前世界唯一大规模商业化应用的脱硫方式,是控制SO2污染和酸雨的主要技术手段。而烟气脱硫被认为是控制SO2适合行之有效的途径。烟气脱硫主要有湿法、半干法、干法和硫氮联脱法等。目前世界上采用烟气脱硫系统适合多的国家为美国、日本和德国。各国目前采用的各种主要烟气脱硫技术列于表2。其中,湿式石灰石-石膏法、喷雾干燥法、LIFAC法、CDSI法是工艺成熟、应用较广的烟气脱硫方法。

    目前,世界上运行着500座以上的烟气脱硫装置。而其中90%以上(按机组容量计)为湿法脱硫工艺。发达国家大型燃煤锅炉几乎都配备有效率在95%以上的湿法脱硫设备,中小锅炉也采取了经济可行的脱硫措施,包括炉内喷钙及增湿活化脱硫工艺。半干法旋转喷雾法、炉内喷吸收剂――增湿活化脱硫工艺在欧洲应用较多。流化床燃烧技术在燃烧过程中有效控制SO2和NOx的生成,日益受到重视。日本开展利用表面热处理后的活性炭纤维(ACF)对烟道气进行脱硫、脱氮的试验研究,取得了很好效果。利用ACF净化烟道气的技术属于半干式氧化型,其优点是:脱硫、脱氮反应在常温下进行,副产的硫酸、硫酸盐及硝酸、硝酸盐等可以获得连续回收。这种燃煤锅炉烟气脱硫、脱氮技术不仅具有较高的脱硫、脱氮性能,而且用水量少,所需设备简单,目前正在进行实用化研究。

    二氧化硫不仅在大气中形成酸雨,造成空气污染,而且严重腐蚀锅炉尾部设备,影响生产和安全运行。电站锅炉是我国二氧化硫的主要排放源,它的特点是烟气量大,SO2浓度低,综合利用难度大。在电站烟气脱硫的运行费中,脱硫剂的费用占有很高比例。我国发电用煤的平均含硫量高达1.15%,因此,电站烟气脱硫对我国来说更为重要。

    我国燃煤二氧化硫控制技术的研究开发始于20世纪60年代初,其后规模不断扩大。“七五”期间,工业型煤开发、燃煤固硫新型循环床锅炉技术开发、火电厂排烟脱硫技术研究等列入国家科技攻关计划;“八五”期间,循环床燃烧脱硫技术完善化及工程配套应用技术研究、工业型煤固硫技术完善化及工业应用研究、湿式脱硫除尘技术研究、喷钙脱硫成套技术开发等列入国家科技攻关计划;“九五”期间,又把燃煤烟气二氧化硫控制关键技术及设备研究列入科技攻关计划。

    对于燃煤烟气净化技术,近年来,我国在基础研究和中小锅炉烟气净化技术方面取得了一定进展。为提高脱硫剂的脱硫效率,在Ca(OH)2中加入易潮解盐和碱,或用燃烧飞灰和Ca(OH)2的水合物作吸着剂,或用活性焦或活性炭作吸附剂,在实验室研究中都取得一定成果。适合中小型锅炉的网膜塔除尘脱硫系统、双击式除尘脱硫工艺、旋转喷雾半干法烟气脱硫小型试验装置等都取得初步成效。

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