火力发电厂（5）

R2020

火力发电技术1、燃烧前：煤的质量、颗粒的大小将影响燃烧效率及燃烧产生的污染物，所以需要控制；
2、燃烧室：锅炉的设计(如：燃料、空气进入锅炉的方式)影响燃烧效率及热能的利用率；锅炉的材料又影响热量的损耗；
3、饱和蒸汽-凝结水汽的循环系统的设计又影响热量转换成机械能的效率；
4、发动机的设计影响机械能转换成电能的效率；
5、除上述，还要考虑安全(如：燃烧室的中心温度可达2000°)、污染物(燃烧产生的硫氧化物、氮氧化物)的控制等。

环保问题
污染物
一、烟气
锅炉的烟气通过高烟囱排入大气，主要污染物有烟尘、SOX、NOX和CO2等。
　　(1)烟尘，指未被除尘器捕集下来的粉尘,其中，粒径小于10μm,称为飘尘（TSP），能长期飘浮于大气中,并作长距离传输,排放量视除尘效率而定。尘粒内部为铁/铝硅酸盐玻璃体,其表面沉积有硫酸盐,并富集多种微量金属元素和有机化合物,从而增加了烟尘的危害。
　　(2)二氧化硫，煤中含有可燃硫，例如有机硫、黄铁矿硫,二者均可燃烧。一般情况下其燃烧生成物为SO2。在适当的温度范围内,有一定的过量氧及烟气中的金属氧化物(如V2O5)的催化作用下可生成SO3。它们溶解于水分别生成亚硫酸和硫酸,均有强烈的腐蚀作用,排入大气中,会腐蚀机器设备和建筑物,将二者统称为SOX。SOX会危害人体健康，引起支气管炎、哮喘病、肺心病，甚至死亡。此外，它还会使农作物减产或植被枯萎。
　　(3)氮氧化合物(NOX)，氮有6种氧化物，氮存在于空气中,煤中通常亦含有少量氮约为0.5%～2%。NOX是NO和NO2的统称。
　　在燃烧过程中,燃料中所含的氮与氧化合生成的氮氧化合物NOX称为燃料型NOX。另外燃料在燃烧过程中送进炉膛内空气中所含的氮,在燃烧的高温条件下与足量的氧化合也会生成一部分NOX,称为高温型NOX。主要含NO，它在大气中会很快氧化成NO2，比NO的毒性大4～5倍。
NO有较强的毒性，它在大气中的含量达4ppm时，5分钟内可致人死亡。NO2与大气中OH-离子反应形成亚硝酸和硝酸,毒性高,腐蚀性极强。它所形成的亚硝酸盐是致癌物,NO2可加速SO2向SO3转化，同时可与SO3形成“气溶胶”造成光化学烟雾,损害人的中枢神经系统，NOX的毒性及腐蚀性比SOX更强。氮氧化合物的危害还在于它会破坏大气中臭氧层,从而使紫外线透过大气层辐射人体，使皮癌的发病率增高。NOX也是造成酸雨的元凶之一。
　　(4)碳氧化合物(CO2、CO)
　　化石燃料燃烧后的主要生成物CO2一直认为对环境无害的。植物的光合作用会吸收CO2，合成能量，释放氧气形成碳循环。近年来,由于过量燃烧化石燃料以及森林和植被的破坏,大气中CO2浓度上升。在最从而影响地表散热,形成温室效应，使大气温度不正常上升，CO2也被认为是温室气体,是有害的。此外碳的不完全燃烧产物CO是一种可致命的气体。
　　粉尘及SOX、NOX、N2O、CO2和CO等由烟气带出,造成火电厂排放的地区环境污染。 [4]
二、粉尘
生产性粉尘是指在生产中形成的，能较长时间飘浮在作业场所空气中的固体微粒。对于火电厂，主要有输煤系统作业场所漂浮的煤尘，锅炉运行中产生的、锅炉检修中接触的锅炉尘，干式除尘器运行、干灰输送系统及粉煤灰综合利用作业场所的粉尘，电焊操作产生的电焊尘，采用湿法、干法脱硫工艺的制粉制浆系统产生的石灰、石灰石粉尘及石膏干燥系统、脱硫废渣利用抛弃系统产生的粉尘。
硅尘一般是指游离二氧化硅的粉尘，以石英为代表的硅尘是电力行业危害性最严重且危害面较广的一种职业性有害因素。火电厂的煤尘一般是含有10%以下游离二氧化硅的粉尘（国家规定最高容许排放质量浓度为10 mg/m3），尘粒分散度高 ，直径小于5 μm的占73%。锅炉尘一般是含有10%～40%游离SiO2的粉尘（国家规定最高容许排放质量浓度为2 mg/m3），尘粒分散度高，直径小于5 μm的占73%。焊接尘是在焊接作业时，由于高温使焊药、焊接芯和被焊接材料熔化蒸发，逸散在空气中氧化冷凝而形成的颗粒极细的气溶胶，焊接气溶胶再冷凝后形成极细的尘粒，其中1 μm以下的尘粒约占90%以上。电焊尘主要由铁的氧化物组成，当使用高锰焊条时，空气中的二氧化锰的含量远远超过氧化铁的含量。除尘器、干灰输送系统及粉煤灰等综合利用作业场所的粉尘，也是含有10%～40%游离SiO2的粉尘，粒径一般在15 μm以下，5 μm以下的占有相当份额。脱硫装置制粉系统的粉尘一般是含10%以下游离SiO2的粉尘。其主要成分为CaO、CaCO3或其他脱硫剂（脱硫剂的品位一般要求纯度为90%或95%）。脱硫装置石膏处理或废渣处理系统的粉尘一般是含10%以下游离SiO2的粉尘，其主要成分为CaSO4.H2O或其他脱硫废渣。
粉尘的分散度越高，即粉尘粒径越小，其在空气中的稳定性越高，在空气中悬浮越持久，工人吸入的机会越多，对人体危害越大。呼吸性粉尘可沉淀在呼吸性的支气管壁和肺泡壁上。长期吸入生产性粉尘易引起以肺组织纤维化为主的全身性疾病，即尘肺病，属国家法定职业病。其中硅肺、煤尘肺、电焊工尘肺、石棉肺和水泥尘肺等均属于以胶原纤维增生为主的尘肺。职工长期高浓度吸入含量大于10%的游离SiO2粉尘（即硅尘），会引起硅肺病。肺组织胶原纤维性变是一种不可逆转的破坏性病理组织学改变。当前尚无使其消除的办法。对于这一种尘肺，尤其是硅肺的治理，主要是对症治疗和积极防治并发病，以减轻患者痛苦，延缓病情发展，努力延长其寿命。火电厂生产性粉尘73%以上是粒径小于5 μm的呼吸性粉尘。因此一定要重视粉尘危害后果的严重性，做好粉尘防治工作，防止尘肺病的发生，保护职工健康。 [1]
三、废渣
燃煤电厂要排放大量的灰渣,它由几部分组成。大部分是除尘器收集到的细微颗粒,称为粉煤灰,另一部分是锅炉燃烧室底部收集到的炉渣,二者由灰浆泵经压力除灰管道送往灰场。各种锅炉的煤灰渣主要含有氧化硅、氧化铝和氧化铁等成分,并含有微量元素如砷、镉、铝及硒等,大面积的灰会占去大片农田,同时因刮风等灰场的积灰扬起,发生二次污染。微量元素和放射性元素会引起人体中毒,甚至致癌。 [4]
四、废水
火电厂排放的废水中含有酸碱、油脂、悬浮物、有机物、富营养物和微量元素等。废水的来源有化学废水、含有废水、冲灰水及生活污水等。酸碱使水体水质逐渐酸化或碱化,降低水体自净化能力; 含有废水使水体溶氧减少,导致鱼类死亡;冲灰水中的悬浮物主要是煤灰及不溶盐类,它们使水的浑浊度增高,沉积在水底淤塞水道;有机污染物造成水中溶氧减少,影响鱼类的生存。 [4]

保护与运行
电厂环保设施应包括除尘、脱硫、脱硝设备,烟囱,灰场防飞灰、防渗设施,废水污水处理、回收系统,消声器,绿化设施,环境监测系统及环境监测站。这些设施必须与主体工程同时设计、同时施工,同时投产。“八五”期间及以后的新、扩建电厂,除脱硫、脱硝外的其他环保设施基本都齐全,环保设施占工程总投资10%以上,这足以表明电力工业在环境保护工作方面所做的努力是很大的。而在电力企业,主要环保设施的运作与机组基本是同步的,投入率达95%以上。
燃煤电厂在环保设施方面的大投入已在污染治理方面取得了明显成效,烟尘、废水、噪声等各项污染指标基本上符合国家规定排放标准。