燃煤電廠(chǎng)高煙囪排放含硫煙氣問(wèn)題探討

1、以高煙囪排放含硫煙氣的應用情況
電力工業(yè)是將一次能源轉換為清潔、方便電能的工業(yè)，對改善環(huán)境起到了積極作用。但我國火電以燃煤為主，燃燒過(guò)程不可避免排放出各類(lèi)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量很大。目前，燃煤電廠(chǎng)排放的SO2占全國總排放量的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(chǎng)含硫煙氣既經(jīng)濟又簡(jiǎn)便，是20世紀60年代末及70年代初西方發(fā)達國家盛行的控制酸雨及大氣SO2污染的支柱方法。它的多項優(yōu)越性與我國當時(shí)經(jīng)濟能力低下的國情相符合，在我國燃煤電廠(chǎng)得到了極為廣泛的應用。而且，為了保證排放到大氣中SO2擴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，我國煙囪最高已達240m。
我國每年有400多家燃煤電廠(chǎng)利用500多座高煙囪向大氣排放5Mt以上的SO2。由于我國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?xún)糇饔茫沟煤驘煔馀欧趴偭吭谥鹉暝龃蟮那闆r下，局部地區大氣SO2濃度基本上仍得到控制。然而，大量的統計數據表明，我國酸雨及大氣SO2污染惡化的趨勢日益明顯，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(cháng)期應用的原因分析
1995年修訂版《大氣污染防治法》實(shí)施以前，我國長(cháng)期把高煙囪排放含硫煙氣作為減輕燃煤發(fā)電廠(chǎng)周邊地區大氣污染較為有效的辦法，是由我國當時(shí)具體國情及高煙囪排放含硫煙氣固有的多項優(yōu)點(diǎn)決定的。
2.1 以煤為主的能源格局長(cháng)期未變
我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國，占世界煤產(chǎn)量的25%。據1996年統計，我國煤炭產(chǎn)量達138Gt，煤炭占我國一次能源消費量的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 我國環(huán)境融資形式單一，環(huán)保資金投入不足
我國作為發(fā)展中國家由于受經(jīng)濟發(fā)展水平等客觀(guān)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。改革開(kāi)放以來(lái)，經(jīng)濟快速發(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、簡(jiǎn)易的污染治理方法。高煙囪與煙氣脫硫設備，特別是與應用最廣泛的煙氣脫硫設備相比，具有如下多項優(yōu)點(diǎn)（以廣東連州電廠(chǎng)為例）：
a)基建投資小。如廣東連州電廠(chǎng)機組容量為2×125MW，總投資為13.92億元，2000年底投運行的成套煙氣脫硫設備基建投資為1.80億元，約占電廠(chǎng)總投資的12.94%，而一座180m高煙囪基建投資約為1167萬(wàn)元，僅占電廠(chǎng)總投資的0.84%，僅為成套煙氣脫硫設備投資的6.48%，可見(jiàn)建造高煙囪可以節約大筆基建投資。
b）占地面積小。如廣東連州電廠(chǎng)煙氣脫硫設備占地面積約為3000m2，而高煙囪占地面積很小。
c）不需要運行費用。如廣東連州電廠(chǎng)煙氣脫硫設備年運行成本（含折舊）約為2000萬(wàn)元，而高煙囪不需要運行費用。
d)技術(shù)難度低，施工快。早在20世紀60年代末及70年代里，高煙囪因其經(jīng)濟、簡(jiǎn)易就在污染嚴重的西方發(fā)達國家廣泛應用，在設計及施工上積累了非常成熟的經(jīng)驗，而且技術(shù)難度低，能夠做到一次設計，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)是一項系統、復雜的工程，技術(shù)難度相當高，需經(jīng)過(guò)精確的設計、復雜的施工、嚴格的調試及試運行方可投產(chǎn)。
e）管理維護簡(jiǎn)單。煙氣脫硫設備管理維護需要配備專(zhuān)門(mén)的程控系統及一大批專(zhuān)業(yè)技術(shù)管理人員，而高煙囪維護簡(jiǎn)單，只需要定期檢查、清灰即可。因此，我國在污染治理資金短缺的情況下，從經(jīng)濟角度考慮，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的大氣環(huán)境質(zhì)量
煙囪越高越有利于煙氣的擴散和稀釋?zhuān)话銦焽韪叨瘸^(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，能擴散到1100km之外。科學(xué)家曾估計過(guò)，我國大部分省份排放的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?chē)》荩渌鼊t沉降到較遠的省份。大城市則更為突出，它們排放的SO2，僅20%左右沉降在本市內，80%則被傳輸到其它地方去了。高煙囪排放含硫煙氣大大減輕了燃煤發(fā)電廠(chǎng)周邊地區的大氣SO2落地濃度，較為有效地改善了燃煤發(fā)電廠(chǎng)周邊地區的大氣環(huán)境質(zhì)量。
高煙囪排放含硫煙氣憑著(zhù)經(jīng)濟簡(jiǎn)易的顯著(zhù)特點(diǎn)，倍受我國燃煤發(fā)電廠(chǎng)的青睞，成為我國很長(cháng)一段時(shí)期以來(lái)治理燃煤發(fā)電廠(chǎng)周邊地區酸雨及大氣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
3.1酸雨和大氣SO2污染現狀
隨著(zhù)經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國煤炭消耗量逐年上升，因燃煤排放的SO2急劇增加。據統計，1990年全國煤炭消耗量1.052Gt，到1995年全國煤炭消耗量增至1.28Gt，SO2排放量達23.70Mt，超過(guò)歐洲和美國，居世界首位。由于我國部分地區燃用高硫煤，燃煤設備未能采取脫硫措施，致使SO2排放量不斷增加，造成嚴重的環(huán)境污染。如果不采取控制措施，預計到2010年我國的煤炭消耗量將高達1.8Gt，SO2排放量將達33Mt。
據國家環(huán)境局對全國2177個(gè)環(huán)境監測站13年（1981年～1993年）監測數據分析表明，環(huán)境空氣中SO2超標城市不斷增多。目前，已有62.3%的城市SO2年平均質(zhì)量濃度超過(guò)國家二級標準，達不到保護居民和生態(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)三級標準，達不到保護居民和生態(tài)環(huán)境不受急性危害的最低要求。發(fā)電用煤中含質(zhì)量分數約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內在大氣化學(xué)作用下將轉化成SO3，之后同水結合生成硫酸，伴隨降水落到地面。當大氣中SO2排放量超過(guò)大氣自?xún)裟芰Γ瑢е陆邓岫萷H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大，已由20世紀80年代初的西南部地區，擴展到西南、華中、華南和華東的大部分地區，目前年均降水pH值低于5.6的地區已占全國面積的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。其中，年均降水pH值低于4.5的酸雨控制區面積擴大到約為80×104km2，占全國土面積8.4%，酸雨最嚴重城市重慶，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，給工農業(yè)生產(chǎn)造成了巨大經(jīng)濟損失，已成為制約社會(huì )經(jīng)濟可持續發(fā)展的重要因素之一。我國每年酸雨造成的經(jīng)濟損失達1100億元以上。

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，治標不治本，不是治理大氣SO2污染的根本辦法，必須加以嚴格限制。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，不能保證擴散稀釋達到設計要求。我國曾發(fā)生多起因地形、氣象條件不利于污染物擴散而造成燃煤發(fā)電廠(chǎng)周邊地區農作物污染受害、大量減產(chǎn)事件。同時(shí)，即使能使燃煤發(fā)電廠(chǎng)周邊地區SO2的濃度符合大氣環(huán)境標準，但因排放到大氣中SO2的絕對量沒(méi)有減少，SO2污染仍未解決，它只是將一個(gè)地區的SO2轉嫁到另一個(gè)地區，造成其它地區的酸雨與SO2污染的危害日益加劇。久而久之，將使我國酸雨污染逐年加重，酸雨面積不斷擴大。

4、實(shí)施煙氣脫硫，徹底治理大氣SO2污染
人們在加強對高煙囪排放含硫煙氣利弊認識的同時(shí)，逐漸認識到酸雨是較大范圍的區域性污染；大部分地區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(cháng)程傳送形成的；只有強制大城市大型的二氧化硫排放源建設脫硫設施，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(zhuān)家和國人的關(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，我國加大治理大氣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、條例及排放標準，積極推動(dòng)我國兩控區內燃煤電廠(chǎng)限制使用高煙囪排放含硫煙氣，強制建設脫硫設施，減排SO2。最令人關(guān)注的是，在1998年1月國家環(huán)保局制定的《酸雨控制區和SO2污染控制區劃分方案》中明確要求“兩控區”內火電廠(chǎng)做到：到2000年達標排放；新建、改造燃煤含硫量大于1%的電廠(chǎng)，必須建設脫硫設施；現有燃煤含硫量大于1%的電廠(chǎng)，要在2010年前分期分批建成脫硫設施或采取其它具有相應效果的減排SO2措施。另外，新修訂的《大氣污染防治法》對SO2排放要求更加嚴格。嚴格的法規、條例及排放標準是SO2污染治理和控制的強大動(dòng)力和保證。預計，“兩控區”內高煙囪排放含硫煙氣的勢頭將得到遏止，酸雨及SO2污染問(wèn)題也將會(huì )逐步得到解決。環(huán)境工程技術(shù)、熱能與動(dòng)力工程技術(shù)、節能技術(shù)與節能政策、實(shí)驗技術(shù)我國目前正大力發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權的、產(chǎn)業(yè)化的脫硫技術(shù)，形成一大批從事脫硫設備科研、設計、施工到調試的強大而且成熟的專(zhuān)業(yè)技術(shù)隊伍，并逐步實(shí)現脫硫高技術(shù)和設備國產(chǎn)化的目標，不斷擴大我國脫硫產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)規模。脫硫項目實(shí)施工作也取得了突破性進(jìn)展，2000年底，我國燃煤電廠(chǎng)已有11套煙氣脫硫系統建成并投入工業(yè)化運行。此外，一大批電廠(chǎng)脫硫工程正進(jìn)行建設、招標、可行性研究或可行性研究報告審查當中。可預見(jiàn)，在不遠的將來(lái)，我國燃煤電廠(chǎng)煙氣脫硫會(huì )有較大發(fā)展，將更有力地推進(jìn)我國治理酸雨及大氣SO2污染的步伐。

5、結束語(yǔ)
a）高煙囪排放含硫煙氣作為減輕燃煤電廠(chǎng)周邊地區大氣SO2污染較為有效的方法，曾因其經(jīng)濟簡(jiǎn)易符合當時(shí)我國國情而獲得廣泛應用，并取得了一定的經(jīng)濟及局部環(huán)境效益。但應當指出，這是一種以擴大污染范圍為代價(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?xún)裟芰r(shí)，會(huì )產(chǎn)生酸雨，使工農業(yè)生產(chǎn)蒙受巨大損失，生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞。
c）限制高煙囪排放含硫煙氣，強制建設煙氣脫硫設施，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。嚴重污染現狀面前，我們必須從警醒到行動(dòng)，嚴格遵守和執行大氣污染防治法規，重點(diǎn)治理，狠抓實(shí)效。
d）污染嚴重或不利于煙氣擴散的地區應考慮建設水電站、核電站或遠程輸電工程，如西電東送工程等。同時(shí)，面對傳統能源資源的日益枯竭和對生態(tài)環(huán)境造成的巨大破壞，積極開(kāi)發(fā)綠色能源和生物碳氫燃料以取代傳統能源。現有采用高煙囪排放含硫煙氣的電廠(chǎng)應采用固硫型煤作燃料，調整負荷，并充分利用大氣監測手段，使周邊大氣污染達到國家標準，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。