中国大气污染防治技术综述

Key words :envi ron ment p rotection , at mos phere , ai r poll ution , poll ution p revention an d cont rol
前言
我国国民经济的高速发展推动了我国环保科技 研究领域不断延拓 ,从早期偏重单纯研究污染引起 的环境问题 ,扩展到现在全面研究生态系统 、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 少废 、无废的清洁生产工艺 、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 。特别是“九五”以来 ,为控制和整治大 气污染 ,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 、汽车尾气处理技 术 、污染排放控制技术等方面开展了大量的研究和
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 个环境保 护重点考核城市中 ,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 。“两控区”和电力 、煤炭等行业 编制了二氧化硫污染防治规划 。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[3 ] 。
1998 2091. 4 1594. 4 497. 0 1455. 1 1178. 5 276. 6 1321. 2 2000 1995. 1 1612. 5 382. 6 1165. 4 953. 3 212. 1 1092. 0
2002
年增 减率
1926. 6 1562. 0 364. 6 1012. 7 804. 2 208. 5 941. 0 21. 1 % 20. 3 % 24. 4 % 25. 3 % 25. 6 % 24. 3 % 25. 0 %
但是 ,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 的排放量必须从每 年近 700 万吨下降至 170 万吨 , NOx 的排放量从 100 %下降至 30 % ,CO2 也将减排 2500 万吨[4 ] 。中 国控制和整治大气污染任重而道远 。
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 、燃烧中和燃烧后三种脱硫工艺 。 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 ,经济适用的煤的气化和液化 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既节 煤又干净 ,较多用于中小锅炉 ;国内最大的循环流化 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 。
电站锅炉是我国二氧化硫的主要排放源 ,排放 的 SO2 浓度低 ,综合利用难度大 。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 。“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。
Abstract : A i r poll ution is quite serious i n Chi na today d ue to hi gh tot al poll ution ex haust em ission level . A great quantity of new achievements on t he technologies f or poll ution an d ex haust em ission cont rol i n Chi na has been gai ned si nce N i nt h f i ve2year pl an . A bi g p rogress on ai r poll ution cont rol has also obt ai ned . I n t his article , some at mos pheric poll ut ants an d t he cores pen di n g cont rol measu res have been i nt rod uced .
2004 年 4 月
世界科技研究与发展
专题 :环境污染及治理
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 。
但是 ,我国目前还没有掌握烟气脱硫设备的设 计和制造技术 ,治理手段也比较落后 ,排放标准要求 低 ,燃煤锅炉的二氧化硫排放基本上处于失控状态 。 至今 ,我国 99 %以上的电厂没有脱硫装置 。从国外 引进的先进除硫设备 ,无论何种脱硫工艺 ,环境效益 是明显的 ,对我国积累设备设计 、运行和管理经验也 是有用的 ,但价格既昂贵 ,国力难以承受 ,又无中国 知识产权 。总的来说 ,运行中在经济上是亏损的 。
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开发方面取得了一定进 展 。为提高脱硫剂的脱硫效率 ,在 Ca (O H) 2 中加入 易潮解盐和碱 ,或用燃烧飞灰和 Ca (O H) 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[5 ,6 ] 。
目前 ,世界上运行着 500 座以上的烟气脱硫装 置 ,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 。其脱硫 、脱氮反应在常温下进行 ,副产物 硫酸 、硫酸盐及硝酸 、硝酸盐等可以连续回收 。这种 技术不仅脱硫 、脱氮的性能较高 ,而且用水量少 ,所 需设备简单 ,目前正在进行实用化研究 。
燃烧后烟气脱硫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 最行之有 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最多的 国家为美国 、日本和德国 。其中 ,湿式石灰石2石膏 法 、喷雾干燥法 、炉内喷钙尾部增湿活化 (L IFAC 与 L IMB) 法 、荷电干式喷射脱硫 ( CDSI) 法是工艺成 熟 、应用较广的烟气脱硫方法 。
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Vol. 26 No. 2 第 31 页
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专题 :环境污染及治理
世界科技研究与发展
2004 年 4 月
专题 :环境污染及治理
世界科技研究与发展
2004 年 4 月
中国大气污染防治技术综述
研究员 黄振中
(中国科学技术信息研究所 ,北京 100Leabharlann Baidu38)
摘 要 :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 。本文综述了对我国大气造成污染的几种主要污染物及其治理措施 。
行了试验和示范 。如珞璜电厂的石灰石2石膏法技 术 、黄岛电厂的旋转喷雾干燥法 、山西太原第一热电 厂的高速水平流简易湿法 、南京下关电厂的炉内喷 钙尾部增湿活化法 (L IFAC) 、深圳西部电厂的海水 脱硫法等等[9 ] 。其中 “, 中日合作电子束烟气脱硫 示范工程”处理成都电厂 200MW 机组锅炉的 30 万 m3/ h 烟气 ,是目前世界上已投入运行的处理烟气量 最大的电子束脱硫装置 ,脱硫率及脱硝率均分别超 过 80 %及 10 %的设计值 ,各项运行消耗指标均低于 设计值 。
“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 ,全国二氧化硫 、烟尘 、工业粉尘等项主要大气污 染物的排放总量比“八五”末 期 分 别 下 降 了 10 ～
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关键词 :环境保护 大气 大气污染 污染治理
Air Pollution Prevention and Control Technologies in China
Professor HUANG Zhenzhong
( Institute of Scientif ic & Technical Inf ormation of China , Beijing 100038)
另外 ,在“九五”国家科技攻关计划中 ,脉冲电晕 法离子体烟气脱硫技术取得了重要进展 ,完成了 2 万 Nm3/ h 中试线建设与试验 ,脱硫率大于 80 %[7 ] ; 新型氨法脱硫技术 ( NADS) 通过验收 “; 利用海水脱 除电厂烟气中二氧化硫”的试验研究取得突破[8 ,9 ] 。
在自主开发研制的同时 ,一些大型电厂也相继 从国外引进了一些先进的除硫设备 ,对多种工艺进
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开发工作 ,取得了许多新成果 。与此同时 ,如表 1 所 列 ,大气污染治理也取得了很大进展 。
表 1 近年我国降低二氧化硫 、烟尘 、工业粉尘排放量情
况[1 ,2 ]
单位 :万吨
年度
二氧化硫排放量
烟尘排放量
工业粉尘
合计 工业 生活 合计 工业 生活 排放量
2 脱氮技术
20 世纪 80 年代以来 , 世界上许多国家围绕 NOx 排放控制问题采取了一系列国家行动 ,制定并 实施一些国际性合作方案 。
早在 1979 年 ,有 33 个国家签署了联合国经济 委员会关于欧洲长程越界空气污染公约 。1988 年 11 月根据该公约制定了一项议定书 ,要求到 1994 年将 NOx 排放冻结在 1987 年 (或更早年份) 的水平 上 。所有签字国均被要求采用最佳实用技术控制新 增固定源和流动源排放的 NOx 。欧洲在 1988 年通 过了“欧共体关于大型燃烧设备污染物排放限制法 令”, 要 求 欧 共 体 1987 年 7 月 以 前 安 装 的 大 于 50MW 的全部燃烧设备的 NOx 排放总量到 1993 年 要在 1980 年的基础上削减 10 % ,到 1998 年要削减 30 %。其中德国 、比利时 、法国 、荷兰和卢森堡等国 到 1993 年削减 20 % ,1998 年削减 40 %。