国内外烟气脱硫脱硝技术的现状与展望(102).ppt

火电站发展概况,能源与大气污染控制技术上海电力学院能环学院 孙坚荣,本课程属于专业基础选修课共17学时（包括考核时间）授课方式：多媒体主要参考书：洁净煤发电技术 阎维平 中国电力出版社大气污染控制技术吴忠标 化工出版社燃烧与污染控制 庄永茂 同济大学出版社,第一章 能源与能源利用现状,一 概述 人类面临的五大问题(1)人口 爆炸 计划生育与优生优育(2)能源 短缺 节能与开发新能源(3)环境 恶化 改善与保护生态环境(4)粮食 饥饿 提高有限耕地生长率(5)资源 匮乏 人工合成新材料 能源问题是全世界关注的重大问题，从20世纪70年代起，就被列入世界5大问题之一。,中心环节 清洁高效利用有限的资源是解决人类面临的五大问题的中心环节 能源结构 可再生能源 一次能源 不可再生能源 二次能源,二.能源的概念能源：为人类的生产和生活提供各种能力和动力的物质资源，是国民经济的重要物质基础。能源的开发和有效利用程度以及人均消费量是生产技术和生活水平的重要标志。1.一次能源和二次能源 自然界中本来就有的各种形式的能源称为一次能源。一次能源可按其来源的不同划分为三类：来自地球以外的 其主要形式是太阳能。来自地球内部的 例如原子核能、地热能等 地球与其他天体相互作用的 例如潮汐能等,太阳每年平均输入地球的能量为178000太瓦年(1太瓦年31.51015千焦),相当于约190万亿吨标准煤。而由太阳辐射引起气象变化形成的水能、风能、洋流能、波浪力能和海洋深层与表层的温差能等，由植物通过光化作用吸收并蓄积太阳能而形成的生物质能都是一次能源。广义地说，煤、石油、天然气、油页岩和油质砂等矿物一次能源都是由历史上的有机生物质所蓄积的太阳能。来自地球内部的一次能源主要是地热和原子核能。来自地球与其他天体相互作用的一次能源主要是潮汐能。,凡由一次能源经过转化或加工制造而产生的能源称为二次能源，如电力、氢能、石油制品、煤制气、煤液化油、蒸汽和压缩空气等。但水力发电虽是由水的落差转换而来，一般均作为一次能源。2.可再生能源和非再生能源 人们对一次能源又进一步加以分类。凡是可以不断得到补充或能在较短周期内再产生的能源称为可再生能源，反之称为非再生能源。风能、水能、海洋能、潮汐能、太阳能和生物质能等是可再生能源；煤、石油和天然气等是非再生能源。地热能基本上是非再生能源，但从地球内部巨大 的蕴藏量来看，又具有再生的性质。,核能的新发展将使核燃料循环而具有增殖的性质。核聚变的能比核裂变的能可高出 510倍，核聚变最合适的燃料重氢（氘）又大量地存在于海水中，可谓“取之不尽，用之不竭”。核能是未来能源系统的支柱之一。,3.常规能源和新能源 在现有经济和技术条件下,已经大规模生产和广泛使用的能源称为常规能源。如煤炭、石油、天然气、水能和核裂变能等。在新技术基础上系统开发利用的能源称为新能源,如太能、海洋能、地热能、生物质能等等.新能源大部分是天然和可再生的，是未来世界持久能源系统的基础。由于新能源的能量密度较小，或品位较低，或有间歇性，按已有的技术条件转换利用的经济性尚差，还处于研究、发展阶段，只能因地制宜地开发和利用;但新能源大多数是再生能源，资源丰富，分布广阔，是未来的主要能源之一。,4.商品能源和非商品能源 凡进入能源市场作为商品销售的能源均为商品能源。国际上的统计数字均限于商品能源。目前主要有煤炭、石油天然气 水电和核电五种.非商品能源主要指薪柴和农作物残余（秸秆等）。5.能量转化 各种能源形式可以互相转化，在一次能源中，风、水、洋流和波浪等是以机械能(动能和位能)的形式提供的，可以利用各种风力机械（如风力机）和水力机械（如水轮机）转换为动力或电力。煤、石油和天然气等常规能源一般是通过燃烧将燃烧化学能转化为热能。,能量的转换与利用,能量的利用过程，实质上是能量的传递与转换过程。,氢、酒精等二次能源,电 能,机械能,辐射能,热 能,风能、水能、海洋能,机械能,煤、石油、天然气,热 能,核 能,太阳能,生物质能,90,热能可以直接利用，但大量的是将热能通过各种类型的热力机械（如内燃机、汽轮机和燃气轮机等）转换为动力，带动各类机械和交通运输工具工作；或是带动发电机送出电力，满足人们生活和工农业生产的需要。发电和交通运输需要的能源占能量总消费量的很大比例。据预测，20世纪末仅发电一项的能源需要量将大于一次能源开发量的40。一次能源中转化为电力部分的比例越大，表明电气化程度越高，生产力越先进，生活水平越高。,三.能源的利用现状1.世界能源的利用现状 随着世界经济规模的不断增大，世界能源消费量持续增长。1990年世界国内生产总值为26.5万亿美元（按1995年不变价格计算），2000年达到34.3万亿美元，年均增长2.7。根据2004年BP能源统计，1973年世界一次能源消费量仅为57.3亿吨油当量，2003年已达到97.4亿吨油当量。过去30年来，世界能源消费量年均增长率为1.8左右。自19世纪70年代的产业革命以来，化石燃料的消费量急剧增长。初期主要是以煤炭为主，进入20世纪以后，特别是第二次世界大战以来，石油和天然气的生产与消费持续上升，石油于20世纪60年代首次超过煤炭，跃居一次能源的主导地位。,虽然20世纪70年代世界经历了两次石油危机，但世界石油消费量却没有丝毫减少的趋势。此后，石油、煤炭所占比例缓慢下降，天然气的比例上升。同时，核能、风能、水力、地热等其他形式的新能源逐渐被开发和利用，形成了目前以化石燃料为主和可再生能源、新能源并存的能源结构格局。到2003年底，化石能源仍是世界的主要能源，在世界一次能源供应中约占87.7，其中，石油占37.3、煤炭占26.5、天然气占23.9。非化石能源和可再生能源虽然增长很快，但仍保持较低的比例，约为12.3。,在亚太地区，中国、印度等国家煤炭资源丰富，煤炭在能源消费结构中所占比例相对较高，其中中国能源结构中煤炭所占比例高达68左右，故在亚太地区的能源结构中，石油和天然气的比例偏低（约为47），明显低于世界平均水平。除亚太地区以外，其他地区石油、天然气所占比例均高于60。如下表所示2.我国能源的利用现状 中国是一个能源资源比较丰富的国家。煤的探明储量达6000亿吨以上，居世界第三位；水力资源理论蕴藏量为 6.8亿千瓦，居世界第一位；石油和天然气的理论储量也比较丰富。但由于中国人口众多，平均每人每年的能源消费量仍处于较低水平。,中国可持续发展面临的五大能源挑战,能源需求总量巨大且快速增长，供应能力日趋紧张,油、气燃料短缺，高度依赖进口，能源安全堪忧,煤炭利用导致环境污染严重,农村和小城镇急需大量清洁、便利的能源服务,温室气体排放量巨大而且迅速增加,从上表中可以看出，我国原煤的生产消费在总量中所占的比重大约是70%，石油大约是20%，天然气大约是2.3%，水电大约是6.5%。而上述种类能源的世界平均水平分别是：26.7%，41%，23.8%，8.5%。也就是说，我国的煤炭的生产及消费是世界平均水平的约2.6倍，石油不足世界平均水平的50%，天然气更是不足世界平均水平的10%。一次电力略低于世界平均水平。通过以上分析，我们可以清楚地看出我国优质能源在能源总量中所占的比例是非常低的。,作为世界上最大的发展中国家，我国目前能源生产量仅次于美国和俄罗斯，居世界第3位；基本能源消费占世界总消费量的10.4%，仅次于美国，居世界第2位，可见我国已经成为一个能源生产和消费大国。但在我国的能源发展过程中却存在着两个十分严重的问题：一是优质能源比例很低；二是人均能源资源占有量低。我国总的能源状况是富煤、缺油、少气，这导致了我国的能源生产和能源消费的结构不合理，一定程度上制约了我国经济的总体发展。到2050年,我国要达到中等发达国家水平,则:我国人口 1516亿 消耗3032亿吨标准煤 更大的环境压力 人均能耗 2吨标准煤,我国是世界第一人口大国，人口数量占世界总人口的20%，这就导致了我国人均占有资源量少，能源资源相对匮乏，即使是资源最丰富的煤炭，人均资源量也只有世界平均值的42.5，人均石油资源为世界平均值的17.1，人均天然气资源为世界平均值的13.2，人均能源资源占有量还不到世界平均水平的一半。目前，我国年人均能源消耗是1000 kg标准煤，而世界平均水平为20003000 kg，英、法、德等发达国家是50006000 kg，美国则高达11000 kg。有专家预测,在20302050年期间，我国年人均能源消耗最多可能达到目前世界的平均水平，届时能源总消耗量也将高达40亿 t 标煤以上，消费和生产之间的缺口粗略估算可达到消费总量的50%。从这个角度来看，我国的能源资源严重短缺。,我国能源利用的现状及主要问题：,正常情况下，每个国家能源消费总量及增长速度与其国民经济总产值及增长速度成正比，而能源的人均消费量的多少则反映国民生活水平的高低。,1）人均储备量少，远低于世界平均水平：,原煤：95 吨/人（世界人均 209 吨/人）；,原油：3 吨/人（世界人均 28 吨/人）；,天然气：1416 m3/人（世界人均 28400 m3/人）。,2）能源开发利用设备和技术落后，能源利用效率低，浪费严重,我国能源的终端利用效率为3233；,发达国家能源的终端利用效率大于42。,我国每万元国民经济产值（GDP）的能耗是日本的6倍，是美国的3倍，是韩国的4.5倍。,我国单位产品的能耗平均比发达国家要高40左右。,中国与日本工业能耗比较,中国发电的平均耗煤量,g/kW.h,3）环境污染严重,工业的发展带来了严重的环境污染，据调查，,我国有57%的城市空气中总悬浮颗粒超标；,有48个大中城市空气中的SO2浓度超标；,有82%城市出现过酸雨；,我国的CO2排放量仅次于美国，居世界第二，占世界总排放量的13.6%。,据世界银行报导，我国城市空气污染对人体健康和生产造成的损失估计每年200亿美元；酸雨使农作物减产每年损失达50亿美元。,四 煤炭消耗对环境产生的污染 我国能源利用以煤为主，已探明的煤炭储量占世界储量的11,居世界第3位。2000年原煤产量达到9.98亿t，居世界第1位。每产生一单位能量，煤炭所释放出的二氧化碳比石油多29，比天然气多80。我国由于燃煤造成的二氧化硫及总悬浮颗粒物的排放量分别约占85%和70%。大量的煤炭开发利用导致严重的大气污染。我国二氧化硫的排放量居世界第1位，酸雨的覆盖面积已达国土面积的40%；二氧化碳的排放量仅次于美国，占世界第2位。据粗略统计，二氧化硫等大气污染造成的经济损失总量已达到GDP的2%以上。,我国的环境污染问题已经受到了国际社会的高度关注，由于煤炭所造成的环境污染已经影响到了我国国民经济的可持续发展。适当降低煤炭在能源消费中的比重，减少由于煤炭所造成的污染，已经成为我国发展经济和保护环境的迫切要求。但是我国以煤为主的能源消费结构是由自然资源条件决定的，在中国的能源资源中，煤炭占绝对的优势，达到常规能源资源总量的85，我国以煤炭为主的能源格局是难以在短时期内彻底改变的。燃煤电厂生产对环境产生的污染 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年全国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年全国SO2排放量达到2370万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1100万t，全国预测SO2排放总量为2163万t，燃煤电厂排放SO2占总排放量的50.86%。在我国的能源消耗结构中，煤炭是第一能源占70以 上。燃煤比燃油造成的环境负荷要大得多。因为煤的发热量低，灰分含量高，含硫量虽然可能比重油低，但为获得同样的热量所耗煤量要大得多，所以产生的SO2反而可能更多。煤的含氮量约比重油高五倍，因而NO的生成量也高于重油。此外，煤炭燃烧还会带来汞、砷等微量重金属传染，氟、氯等元素污染和一定水平的放射性污染。,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。,一.“十一五”期间我国能源发展面临的主要问题和对策,（一）.主要问题1.资源约束明显，供需矛盾突出 我国能源资源总量虽然比较大，化石类能源探明储量约7500亿吨标准煤，但人均拥有量远低于世界平均水平。煤炭、石油、天然气人均剩余可采储量分别只有世界平均水平的58.6%、7.69%和7.05%。“富煤，缺油，少气”,随着国民经济平稳较快发展，城乡居民消费结构升级，能源消费将继续保持增长趋势，资源约束矛盾更加突出。,2.结构矛盾比较突出，可持续发展面临挑战,目前，煤炭消费占我国一次能源消费的69%，比世界平均水平高42 个百分点。以煤为主的能源消费结构和比较粗放的经济增长方式，带来了许多环境和社会问题，经济社会可持续发展受到严峻挑战。,煤炭对环境的影响大。煤矿地表沉陷、煤田自燃火灾、矸石山自燃等所引发的植被破坏、地下水位下降、水体污染等现象比较严重，加之我国煤炭清洁利用水平低，原煤洗选率仅30%左右，比美国、澳大利亚等发达国家低60个百分点，带来的污染更为严重。在全国烟尘和二氧化硫的排放量中，由煤炭燃烧产生的分别占70%和90%。目前我国已是二氧化硫排放量最大的国家，导致区域性的环境酸化，酸雨区已超过国土面积的40%。此外，煤炭燃烧生成的二氧化碳还会加重温室效应。,3.国际市场剧烈波动，安全隐患不断增加,最近几年，国际石油价格大幅震荡、不断攀升，给我国经济社会发展带来多方面的影响。我国战略石油储备体系建设刚刚起步，应对供应中断能力较弱；影响天然气电力安全供应的因素趋多；煤矿安全生产形势不容乐观，维护能源安全任务艰巨。,石油储备在能源供应安全中占有重要地位。上世纪七十年代第一次石油危机后，国际能源署要求包括西方七国在内的成员国，必须承担相当于90天的石油净进口量的石油储备义务。欧盟也要求其成员国承担石油储备义务。这些国家已经先后建立了比较完善的石油储备制度，而且已经发挥了重要作用。我国石油储备刚刚起步，目前项目建设进展较为顺利，但还有大量工作要做，石油储备要达到储备目标还需若干年，形成国家石油储备体系和应急机制还任重道远。,4.能源效率亟待提高，节能降耗任务艰巨,与国际先进水平比较，我国能源效率还有很大差距。“十一五”规划纲要提出了2010 年单位GDP能耗降低20%左右的目标。一方面，从我国产业结构调整和技术管理水平提高潜力看，经过努力，实现上述目标是可能的。另一方面，我国尚处在工业化、城镇化加快发展的历史阶段，高耗能产业在经济增长中仍将占有较大比重，转变能源生产和消费模式，提高能源效率，减少能源消耗，是一项长期而艰巨的任务,面对越来越大的环境压力，我国未来能源发展需要兼顾经济性和清洁性的双重要求，促进能源与环境的协调发展。要合理开发能源资源，大力发展循环经济，提高能源利用效率。优化能源结构，提高清洁能源比重，积极鼓励洁净煤发电、核电、天然气发电和新能源发电，减少温室气体排放，实现人与自然的和谐发展。,5.科技水平相对落后，自主创新任重道远,科技发展是解决能源问题的根本途径。与世界先进国家比较，我国在能源高新技术和前沿技术领域还有相当差距，能源科技自主创新任重道远。据统计，我国单位GDP能源消耗比世界平均水平高2.2倍左右，比美国、欧盟、日本和印度分别高2.4倍、4.6倍、8倍和0.3倍。尤其是这几年，高耗能产业发展较快，经济增长方式粗放，能源消耗量不断增加，能源产出效率大大低于国际先进水平。,（二）.对策,1.总体指导方针和发展目标指导方针 贯彻落实节约优先、立足国内、多元发展、保护环境，加强国际互利合作的能源战略，努力构筑稳定、经济、清洁的能源体系，以能源的可持续发展支持我国经济社会可持续发展。,发展目标消费总量与结构 2010 年，我国一次能源消费总量控制目标为27 亿吨标准煤左右，年均增长4%。煤炭、石油、天然气、核电、水电、其他可再生能源分别占一次能源消费总量的66.1%、20.5%、5.3%、0.9%、6.8%和0.4%。与2005 年相比，煤炭、石油比重分别下降3.0 和0.5 个百分点，天然气、核电、水电和其他可再生能源分别增加2.5、0.1、0.6 和0.3 个百分点。,生产总量与结构 2010 年，一次能源生产目标为24.46 亿吨标准煤，年均增长3.5%。煤炭、石油、天然气、核电、水电、其他可再生能源分别占74.7%、11.3%、5.0%、1.0%、7.5%和0.5%。与2005 年相比，煤炭、石油比重分别下降1.8 和1.3 个百分点，天然气、核电、水电和其他可再生能源分别增加1.8、0.1、0.8 和0.4 个百分点。,2.电力建设规划积极开发水电基地 按照流域梯级滚动开发方式，建设大型水电基地。重点开发黄河上游、长江中上游及其干支流、澜沧江、红水河和乌江等流域。在水能资源丰富但地处偏远的地区，因地制宜开发中小型水电站。,优化建设煤电基地 按照“西电东送、水火调剂、强化支撑、保障安全”的原则，优化建设山西、陕西、内蒙古、贵州、云南东部等煤炭富集地区煤电基地，实施“西电东送”。合理布局河南、宁夏坑口电站，促进区域内水火调剂。加快安徽两淮坑口电站建设，实施“皖电东送”。东中部地区重点建设港口、路口、负荷中心电站以及有利于增强输电能力的电站，提高电网运行稳定性和安全性。,加快建设核电基地“十一五”期间，建成田湾一期、广东岭澳二期工程，开工浙江三门、广东阳江等核电项目，做好一批核电站前期工作。积极支持高温气冷堆核电示范工程。,加快电网设施建设 一是按照重点输送水电，适度输送煤电的原则，继续推进“西电东送”三大通道建设。二是加强区域电网建设，推进大区电网互联，到2010 年，除西藏、新疆、台湾等地区外，初步实现全国联网。三是推进城乡电网建设与改造，形成安全可靠的配电网络。四是促进二次系统与一次系统协调发展。,“三大一特”,大煤电大水电大核电特高压,3.节能和环保总体目标 2010 年，万元GDP（2005 年不变价，下同）能耗由2005 年的1.22 吨标准煤下降到0.98 吨标准煤左右。“十一五”期间年均节能率4.4%，相应减少排放二氧化硫840 万吨、二氧化碳(碳计)3.6亿吨。,电力行业指标 2010 年，火电供电标准煤耗每千瓦时355 克，下降15 克；厂用电率4.5%，下降1.4 个百分点；线损率7%，下降0.18 个百分点；电厂二氧化硫排放总量减少10%以上。,具体的节能与环保措施大力发展60 万千瓦及以上超(超)临界机组、大型联合循环机组。采用高效洁净发电技术改造现役火电机组，实施“上大压小”和小机组淘汰退役。推进热电联产、热电冷联产和热电煤气多联供。在工业热负荷为主的地区，因地制宜建设以热力为主的背压机组；在采暖负荷集中或发展潜力较大的地区，建设30 万千瓦等级高效环保热电联产机组；,在中小城市建设以循环流化床技术为主的热电煤气三联供，以洁净能源作燃料的分布式热电联产和热电冷联供，将分散式供热燃煤小锅炉改造为集中供热。到2010年，使火电供电标准煤耗由2005 年的每千瓦时370 克下降到355克，厂用电率由5.9%下降到4.5%；城市集中供热普及率由30%提高到40%，新增供暖热电联产机组超过4000 万千瓦，年节能3500 万吨标准煤以上，为改善城市空气质量作出贡献。,新建火电机组必须同步安装高效除尘设施；加快现役电厂除尘器改造，提高可靠性、稳定性和除尘效率。通过使用低硫燃料、装设脱硫设备等综合措施，严格控制电厂二氧化硫排放。推广低氮燃烧技术，扩大烟气脱氮试点范围，鼓励火电厂减少氮氧化物排放。到2010 年，使火电厂每千瓦时烟尘排放量控制在1.2 克、二氧化硫排放量下降到2.7克，电厂废水排放达标率实现100%。,采用先进输、变、配电技术和设备，逐步淘汰能耗高的老旧设备；加强跨区联网，推广应用电网经济运行技术；采取有效措施，减轻电磁场对环境的影响。到2010 年，使电网线损率下降到7%左右。,第二章 大气污染和大气污染物一大气的特性 大气是由多种气体混合组成的、按其成分可以概括为三部分：干燥清洁的空气，水汽和悬浮微粒。干洁空气的主要成分是氮、氧、氩、二氧化碳气体，其含量占全部干洁空气的99.996(体积)；氖、氦、氪、甲烷等次要成分只占0.004左右，如表11所示。由于空气的垂直运动、水平运动以及分子扩散使得干洁空气的组成比例直到90 100 km的高度还基本保持不变。也就是说，在人类经常活动的范围内，任何地方干洁空气的物理性质是基本相同的。,例如：干洁空气的平均分子量为28.966在标准状态下（273.15K，1.0atm）密度为1.293 kgm 3。在自然界大气的温度和压力条件下，干洁空气的所有成分都处于气态，不易液化，因此可以看成是理想气体。大气中的水汽含量，随着时间、地点、气象条件等不问而有较大变化其变化范围可达0.02 6。大气中的水汽含量虽然很少但却导致了各种复杂的天气现象：云、雾、雨、雪、霜、露等。这些现象不仅引起大气中湿度的变化，而且还引起热量的转化。同时，水汽又具有很强的吸收长波辐射的能力，对地面的保温起着重要的作用。,大气中的悬浮微粒除了水汽变成的水滴、冰晶外(云、雾即是由微小的水滴或冰晶组成的)，主要是大气尘埃和悬浮在空气中的其他杂质。它们有的来自流星在大气中燃烧后产生的宇宙灰尘；有的是地面上燃料燃烧产生的烟霭、或旋风卷起的尘土；有的是海洋中浪花溅起在空中蒸发留下的盐粒；有的是火山喷发后留在空中的火山灰；有的是由细菌、动物呼出的病毒、植物化粉等组成的有机灰尘等。悬浮微粒对大气中的各种物理现象和过程也有重要影响，例如削弱太阳辐射，在大气中形成各种光现象影响大气能见度等。,二 大气污染物及其发生源 大气污染系指由于人类活动或自然过程引起某些物质介入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境。所谓人类活动不仅包括生产活动，而且也包括生活活动，如做饭、取暖、交通等。自然过程，包括火山活动、山林火灾、海啸、土壤和岩石的风化及大气圈中空气运动等。一般说来。由于自然环境所具有的物理、化学和生物机能（即自然环境的自净作用）,会使自然过程造成的大气污染，经过一定时间后自动消除（即使生态平衡自动恢复）。所以可以说大气污染主要是人类活动造成的。,大气污染物的种类很多，根据其存在的特征可分为气溶胶状态污染物和气体状态污染物两大类。(1)气溶胶状态污染物 在大气污染中，气溶胶是指空气中的固体粒子和液体粒子，或固体和液体粒子在气体介质中的悬浮体。按照气溶胶的来源和物理性质可将其分为以下几种。粉尘(dust)粉尘是指悬浮于气体介质中的微小固体颗粒，受重力作用能发生沉降，但在某一段时间内能保持悬浮状态。粉尘通常是在固体物质的破碎、研磨、筛分及输送等机械过程，或土壤、岩石风化，火山喷发等自然过程形成的。因此粉尘的种类很多，如粘土粉尘、石英粉尘、滑石粉、煤粉、水泥粉尘以及金属粉尘等等，其形状往往是不规则的。粉尘的粒径范围很广，一般为1-200m左右。,烟气(fume)烟气一般是指燃料不完全燃烧产生的固体粒子的气溶胶。它是熔融物质挥发后生成的气态物质的冷凝物，在其生成的过程中总是伴有氧化之类的化学反应。烟气的特点是粒径很小，一般在0.011m的范围内，烟颗粒能够长期地存在于大气之中。金属的冶炼过程，是烟产生的主要途径之一。例如精炼铅和锌时，在高温熔融状态下，铅和锌能够迅速挥发并氧化生成氧化铅烟和氧化锌烟。在核燃料后处理过程中，会产生氧化钙烟。,飞灰(fly ash)飞灰是指燃料燃烧所产生的烟气中分散得非常细致的无机物。黑烟（smoke）黑烟一般是指燃料燃烧产生的能见气溶胶，是燃烧不完全的碳粒。黑烟颗粒的大小约为0.5m左右。在某些情况下，粉尘、烟、飞灰和黑烟等小固体颗粒气溶胶之间的界限难以确切划分。按照我国的习惯，一般将冶金过程或化学过程形成的固体颗粒气溶胶称为烟尘；将燃料燃烧过程产生的固体颗粒气溶胶称为飞灰和黑烟。,雾(fog)雾是指气体中液滴悬浮体的总称。在气象学中则是指造成能见度小于1km的小水滴悬浮体。在工程中，雾一般泛指小液体颗粒悬浮体。液体蒸气的凝结、液体的雾化以及化学反应等过程均可形成雾，如水雾、酸雾、碱雾或油雾等。按照气溶胶颗粒物的大小，可将其分为以下几种。在大气污染控制中，根据大气中颗粒物的大小，又将其分为飘尘、降尘和总悬浮微粒。飘尘 飘尘是指大气中粒径小于10 m的固体微粒。它的粒度小，质量轻，能长期飘浮在大气中，故又称其为浮游粒子或可吸入颗粒物。,降尘 降尘是指大气中粒径大于10 m的固体微粒。在重力的作用下，降尘能够在较短的时间内沉降到地表面上。总悬浮微粒(TSP)总悬浮微粒是指大气中粒径小于100m的所有固体颗粒。,(2)气体状态污染物 大气中的气体状态污染物又简称为气态污染物，它是以分子状态存在的。气态污染物的种类很多，常见的有五大类:以二氧化硫为主的含硫化合物，如S02、H2S等；以一氧化氮和二氧化氮为主的含氮化合物，如NO、NH3等；碳的氧化物，如CO、CO2等；碳氢化合物，如烷烃(CnH2n+2)、烯烃(CnH2n)和芳香烃类；卤族化合物，如HF、HCI等。,气态污染物，又分为原发性污染物和继发性污染物，即一次污染物和二次污染物。一次污染物系指从污染源直接排放出来的原始污染物质，它们介入大气之后，其物理化学性质均未发生改变，例如燃烧煤时，从烟囱里直接排放出来的烟尘和S02等。二次污染物系指一次污染物与大气中原有成分之间，或者几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。如硝酸、硝酸盐等是由一氧化氮氧化后生成的新污染物。在大气污染中，受到普遍重视的二次污染物主要有硫酸烟雾(sulfurous smog)和光化学烟雾photochemical smog。,硫氧化物 硫氧化物中主要的是SO2。SO2是目前来源广泛，影响面比较大的一种气态污染物。SO2是具有辛辣及刺激性的无色气体，吸入过量的SO2会损害呼吸器官。SO2 是大气中的主要酸性污染物，在大气中会氧化而形成硫酸烟雾或硫酸盐气溶胶。SO2与大气中的烟尘有协同作用，著名的伦敦烟雾事件就是这种协同作用所造成的危害。SO2主要来自含硫化石燃料的燃烧、金属冶炼、火力发电、石油炼制、硫酸生产及硅酸盐制品熔烧等过程。各种燃煤、燃油的工业锅炉和供热锅炉都会排放大量的SO2。全世界每年向大气中排放的SO2量约为1.5亿t，其中化石燃料燃烧产生的SO2约占70以上。火力电厂排烟中的SO2浓度虽然较低，但是总排放量却最大。,氮氧化物 氮氧化物有N2O、NO、NO2、N2 O3、N2O4和N2O5，NOx是其总代表式。在大气中常见的氮氧化物污染物是NO和N02。NO是无色气体，毒性不太大，但进入大气后，会被氧化成NO 2，当大气中有O3等强氧化剂存在时，其氧化速度加快。NO 2是一种红棕色的、具有恶臭刺激性的气体，其毒性约为NO的5倍。NO2会参加大气中的光化学反应，形成光化学烟雾，其毒性更大。NOx主要来自燃料的燃烧，例如各种炉窑。以汽油和柴油为燃料的各种机动车，特别是汽车，排出的废气中含有大量的NOx。经阳光照射光作用形成危害力很大的光化学烟雾,伦敦烟雾事件 自1952年以来，伦敦发生过12次大的烟雾事件。1952年12月那一次，伦敦大雾，燃煤排放的粉尘和二氧化硫无法散去。迫使所有飞机停飞，汽车白天开灯行驶，行人走路困难。烟雾事件使呼吸道疾病患者猛增，5天内有4000多人死亡，两个月内又有8000多人死去。,洛杉矶光化学烟雾事件 1943年夏季，洛杉矶市250万辆汽车燃烧的1100吨汽油所产生的碳氢化合物等气体，在太阳紫外线照射下引起化学反应，形成了浅蓝色烟雾，使该市大多市民患了眼红、头疼。1955年和1970年洛杉矶又两度发生该类事件，分别有400多人死亡和全市四分之三的人患病。,三 大气污染的分类 按照大气污染的范围来分，大致可分为四类：(1)、局限于小范围的大气污染，如受到某些烟囱排气 的直接影响；(2)、涉及一个地区的大气污染如工业区及其附近地 区或整个城市大气受到污染；(3)、涉及到比一个城市更广泛地区的广域污染；(4)、必须从全球范围考虑的全球性(或国际性)污染，如大气中的飘尘和二氧化碳气体的不断增加就 成了全球性污染，受到世界各国的关注,四烟气对大气的污染 在矿物燃料的燃烧过程中，会排放出大量的燃烧产物（烟气与灰渣），如果不及时处理，将会对环境造成不可弥补的伤害。烟气的主要成分包括：二氧化碳（CO2）、氮氧化物（NOX）,二氧化硫（SO2）、一氧化碳(CO)、粉尘和碳化氢以及微量的重金属微粒。其中氮氧化物（NOX）,一氧化碳(CO)、二氧化硫（SO2）、二氧化碳（CO2）是酸雨形成的罪魁祸首。而二氧化碳进入大气，使大气中二氧化碳的浓度增大，从而导致温室效应，改变了全球的气候，危害生态平衡。,第三章 火电厂生产对大气污染的影响一.概述 火力发电采用的是化石燃料，其化学成分非常复杂，燃烧产物的排放不可避免会对环境造成污染，其中常规燃煤电厂的污染最为严重。按元素分析，煤的成分有碳(4590)、氢(1.56)、氧(O.530)、氮(O.33.5)、硫(O52)，加上水分(250)以及燃烧后剩下的不可燃灰分(1050)，其中可燃成分是碳、氢、硫，相应的燃烧产物为二氧化碳(不完全燃烧时还有一氧化碳)、水、二氧化硫、三氧化硫)，同时在高温下氮与氧化合生成氮氧化物(主要是NO和NO2)，,而火电厂用的液体燃料(主要是重油、渣油)和气体燃料(天然气、高炉和焦炉煤气、合成煤气)的成分与煤相同，只不过水分、灰分低得多。因此，火电厂生产时的污染排放主要是烟气污染物排放、灰渣排放、废水排放，其中烟气中的粉尘、硫氧化物和氮氧化物通过烟囱排入大气，这些一次污染物通过在大气中的迁移、转化生成二次污染物，会给环境造成更大的危害。,燃烧系统排放物及其对环境的影响,与水电,核电及石油,天然气等无碳或低碳较清洁的能源相比在获得相同热量的条件下,燃煤产生污染物的排放要比其它大几倍甚至几十倍,如下表示.,另一个问题：煤炭质量难于保证，原煤选洗率低,我国大多数煤矿开采出来的原煤未经洗选,导致很多高硫分和灰分的煤直接用于发电和其他工业生产,产生很大的环境污染.煤炭生产规模小,开采水平低,资源和环境破坏严重,煤炭掺杂含假问题突出.,国内不同地方污染程度:(1)冬季:北方城市南方城市;夏季:南方城市略北方城市;(2)我国SOx污染最严重的地区是西南地区,例贵阳大气SOx的日均值为0.3460.384mg/m3,而国家环保空气质量标准(GB3095-1996)三级标准为0.25mg/m3.(3)世界卫生组织规定SOx浓度标准为060ug/m3,按此标准我国有46个大中城市超标,贵阳与重庆位居世界前列.随着国民经济的持续发展,煤炭的消费量将继续增长,这将会使我国城市中的烟尘,SOx和NOx等大气污染状态变得更加严重.,酸雨问题严重 我国酸雨覆盖面积占国土的40%;酸雨中SO42-:NOx-之比北方为 26:1,南方为12:1,而美国和北欧为23:1,可见主要是硫酸型酸雨.1998年1月,国务院批复了关于“酸雨控制区和SO2污染控制区划分方案”,“两控区”面积为109万平方公里,其中酸雨控制区为80万平方公里,“两控区”的SO2排放量约为全国的60%.污染危害极大 对水生生态系统，农业生态系统，森林生态系统，建筑物和材料及人体健康等均有危害。,我国酸雨两控区范围示意图,二.烟气中硫氧化物(SO2)对大气的影响 排烟中主要有害成分是硫氧化物，其包括SO2和少量的 SO3，它们对人的眼睛和肺以及植物的叶片带来损伤。浓度高的SO2造成呼吸系统疾病甚至死亡，使农作物减产或植被枯萎。在大气中与雾、飘尘等发生化学反应形成硫酸烟雾，其毒性比SO2大420倍，危害性特别大。例如1952年12月伦敦烟雾事件（烟尘、二氧化硫）5天内导致4000人死亡。SO2氧化为SO3与水结合成硫酸雾，会造成酸雨。酸雨会对环境带来广泛的危害，造成巨大的经济损失，如：酸雨会严重破坏森林生态系统、土壤生态系统和水生生态系统，造成森林枯萎死亡，使森林面积减少；造成土壤酸化，使土壤贫瘠，农作物减产。,造成湖泊酸化，使水生生态系统紊乱，影响水生生物的生长和繁殖。酸雨还会腐蚀破坏建筑物和金属材料等。腐蚀建筑物和工业设备；破坏露天的文物古迹；损坏植物叶面，导致森林死亡；使湖泊中鱼虾死亡；破坏土壤成分，使农作物减产甚至死亡；目前，我国已成为世界三大酸雨区之一，SO2污染产生的酸雨危害面积已达国土总面积的30，全国70.6%的城市地区年均降水PH值低于5.6。中国二氧化硫排放量超过环境承载量的81%。,酸雨破坏森林、草原和农作物,酸雨会影响农作物稻子的叶子，同时土壤中的金属元素因被酸雨溶解，造成矿物质大量流失，植物无法获得充足的养分，将枯萎、死亡。,酸雨使土壤酸碱性增强，湖泊酸化，生态环境受损,酸湖形成，鱼虾难存,土壤酸化，作物减产,酸雨破坏建筑物,酸雨使非金属建筑材料如混凝土、砂浆和灰砂砖等的水泥溶解，出现裂缝，导致建筑物损坏。酸雨使古迹文物面目全非。酸雨也造成暴露在外的雕像受到侵蚀，这造成文化资产的破坏，令许多人担忧。,酸雨能使文物面目皆非。碑林文字模糊；著名的杭州灵隐寺的“摩崖石刻”近年经酸雨侵蚀，佛像眼睛、鼻子、耳朵等剥蚀严重，面目皆非，修补后，古迹不“古”。碑林、石刻大都由石灰岩雕成，遇到酸雨立即起化学反应，酸碱中和，即被腐蚀。,在瑞典的9万多个湖泊中，已有2万多个遭到酸雨危害，4千多个成为无鱼湖。美国和加拿大许多湖泊成为死水，鱼类、浮游生物、甚至水草和藻类均一扫而光,我国重酸雨地区四川盆地受酸雨危害的森林面积达28万公顷，占林地总面积的三分之一，死亡面积1.5万公顷，占林地面积6%。同样受酸雨侵袭的贵州省，受危害的森林面积达14万公顷，为四川盆地的二分之一。,我国马尾松和华山松对酸雨十分敏感，重庆南山风景区约三万亩马尾松发育不良，虫害频繁；80年代约有一万公顷马尾松枯死，几经防治，毫无效果。四川万县有华山松97万亩，其中60万亩受到不同程度伤害；而奉节县有九万亩华山松，90%枯死。四川名胜峨眉山，风景旖丽，全靠山深林秀。但近十年来，冷杉林成片死亡；七里坡接引殿一带，有4%的树木枯死；金顶附近600余亩树林，几乎全部死绝，光秃秃，景观全非。,一九六七年，美国俄亥俄河上的跨河大桥倒塌，死亡人数高达四十六名，调查发现与酸雨侵蚀大桥有关,中国部分城市降水的平均pH值,燃煤电厂SO2排放标准,国外相应的大气污染排放标准(mg/m3),我国制定了相应的大气污染排放标准 火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2003),我国 火电厂SO2最高允许排放浓度（mg/m3)注：I时段指1996年12月31日前建成使用的锅炉；II时段指1997年1月1日-2003年12月31日建成使用的锅炉；III时段指2004年1月1日后。,三.采取策略：洁净煤技术 洁净煤技术 是以较少的污染和提高煤炭利用效率为宗旨,也即是煤炭洗选加工,燃烧,转化和烟气净化等技术的总称.,（1）燃烧前净化(1)重介质选煤：用密度介于煤与矸石之间的液体作为分选介质的 选煤方法选煤(2)跳汰选煤：是我国应用最普遍的常规分选方法，使用跳汰机(3)浮选：依据矿物表面润湿性的差别，分选细粒煤(0.5mm以下)的选煤方法(1)民用型煤：蜂窝煤和煤球型煤(2)工业型煤：节煤率可达24%27%,烟尘减少排放率74%90%,固硫率56%74%,(1)化学法脱硫:针对煤中有机硫，主要利用不同的化 学反应，包括生物化学反应，将煤中的硫转变为不 同形态硫而使之分离(2)微生物脱硫:把煤粉悬浮在含细菌的气泡液中，细 菌产生的酶能促进硫氧化成硫酸盐燃烧前脱硫