雾霾的罪魁祸首是火电厂烟气排放温度过低

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雾霾的罪魁祸首是火电厂烟气排放温度过低

本帖由摔呆了发布于2014-02-25 10:27:392805次浏览11人跟帖

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摔呆了
2014年02月25日
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作为一名多年从事环保工作的工程师,想谈谈自己对雾霾的一些看法。 普通人通常很少接触能源、石化、炼钢等这些行业,所以对环保,他们通常的感觉就是汽车尾气、污水排放之类,事实上,虽然这些也是环境污染的一部分,但不是主要的。为什么这样说呢?中国汽车拥有量虽然增长很快,但跟美国等发达国家比起来还是不多的,发达国家汽车多年前就有很高的拥有量,但也没有出现象我国这样严重的雾霾。 其实,要找到雾霾主要来源,其实也不难,就是看我们主要的能源来源于哪里,这些能源生产企业的环保工作得怎样,就很容易知道雾霾的真正原因。 中国的火力发电占总发电量的78%,而水力发电仅占百分之十几,包括核电、风能、光能等新能源发电仅占百分之几。也就是说,中国80%左右的能源来源于火电,而火电几乎100%都是以煤为主要燃料。下图是2001-2012年装机容量对比图,可以看出累计装机容量十年增长了20多倍。 这里我们可以看出,我国的大部分能源来自于火力发电,所以火力发电的排放是主要污染来源。 有人说,火电厂是100%装了脱硫设备,大部分装了脱硝设备,在各行业中是环保作得最好的。这话其实也不错,相对石化、水泥等行业,火力发电的环保确实走在前列。但不要忘了,即便是这些行业的能源,大部分电力也是火电厂提供的,火电厂提供了中国的大部分能源,也贡献了大部分雾霾。 从本世纪以来,我国火电厂开始在烟气排放末端加装脱硫设备,业内称脱硫岛,并且在近几年开始进行脱硝改造,似乎也取得了不小的进步。但实际上,问题多多。电,厂脱硫工艺过度简化,对目前雾霾的形成,有不可推卸的责任! 很多专业文献上都有国记载,烟温越高,烟升越高,越容易扩散。这里就不列举数据了。事实上,一些发达国家,烟气排放温度一直是环保要求的刚性指标,通常要求在80度以上。在日本,几乎所有的火电厂都安装了烟气再热器;在美国,除了一部分电厂安装烟气再热器,也有部分火电厂采用天然气加热烟气的方式进行排放;在德国,正在推广烟气通过冷却塔余热加热的方式。这些国家,都是强制要求烟气高温排放。而我国,越来越多的火电厂都采用低温排放烟气。上个世纪,由于我国没有安装烟气脱硫设备,火电厂烟气排放温度在100-150之间。这种情况下,通常不会导致烟气在低空聚集。本世纪以来,提高了环保要求,引进国外的脱硫技术,烟气脱硫开始在火电厂普及。目前,大部分电厂采用的是湿法脱硫,即用石灰水吸收二氧化硫的方法,这种方法虽然脱硫效率高,但会导致烟气温度大大降低,脱硫后的烟气温度大约在40-50度左右。根据国外经验,通常需要加装烟气再热器(业内称GGH,Gas gas heater),将烟气温度抬升到80度以上排放。采用GGH加热烟气的工艺是国外早已成熟的技术,但在我国却大面积出现了新的问题,就是系统堵塞,导致系统无法正常运行。原因在哪儿呢?主要是两点:1、脱硫公司或者因为没有吃透技术,或者为了节约成本,对脱硫工艺和布置进行了不恰当的简化。例如,国外的流程是,脱硫后的烟气需要除雾,从GGH下部进入,并需要预留较长的烟道,以便除雾不尽的含有石膏液滴的烟气充分下沉不至于堵塞设备。国内几乎所有的脱硫后的烟气都是从GGH上部直接进入,这样可以简化烟道布置,节约投资成本。由于石膏液滴没有除雾不完全,或运行时吸收塔液面控制不好,导致GGH经常堵塞,系统无法正常运行。2、部分设备厂家质量存在问题。引进的技术没有吃透,在设计、制造等方面存在问题。这个时候,中国的专家出现了,这些所谓的专家站在利益集团的立场上,不是积极研究如何改进工艺,提高排放标准,而是想方设法用最少的钱,换取更大的利益,哪怕牺牲环境与健康。他们认为,GGH不是必要的设备,理由是:1、经常堵塞,导致脱硫无法运行,更污染了大气。2、GGH对脱硫效率没有影响。3、GGH的问题导致脱硫无法运行,而脱硫不能运行又导致机组无法发电,造成巨大经济损失(60万机组一小时就是60万度电,自己算吧)。于是,在这些专家的建议下,有关部门的支持下,国家又开始了大规模取消GGH的运动。一大批新上的电厂不再要求安装GGH,已经安装的电厂开始大规模拆除GGH,排烟温度的要求也不再提。

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评论(11条)
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  • 北京思达来
    北京思达来2017年02月08日

    文章不错</br> 展开

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  • gud1990
    gud19902017年02月05日

    杨彪&nbsp;建鸿(反正不论如何,每一次的龙凤天开启。都将会成为北界之中万众注目的盛事。) 展开

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  • qisiliang274
    qisiliang2742017年02月04日

    这个是个软文,没有什么意义 展开

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  • tianyou62
    tianyou622017年01月08日

    需要及早研究,解决 展开

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  • tianyou62
    tianyou622015年04月08日

    与相关部门联系,申请研究费用,深入研究,得出切实的结论。进行改造。 展开

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  • 渐残月
    渐残月2014年03月04日

    学习学习</br> 展开

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  • Fei_smile
    Fei_smile2014年03月01日

    一切都是钱闹的心,企业为了节省投资、设备供应商为了利润、专家为了自己的利益。。。。 展开

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  • 摔呆了
    摔呆了2014年02月27日

    <blockquote>yefeng3711&nbsp;发表于&nbsp;2014-2-27&nbsp;09:41&nbsp;/common/back.gif</br>好贴!请问雾霾层的厚度是多少?烟囱排烟在低温和高温时的扩散范围分别是多少?</blockquote> 下面的资料供参考。事实上,目前取消GGH后,烟温降低比下面的例子更多,烟气抬升高度比下面的计算结果更低。而且,还有个大气对流层问题。高到一定程度,由于大气对流层流速比低空更快,扩散也更快。烟温对扩散的影响更大。</br>以2×135MW机组为例,在上脱硫系统前,烟囱入口烟温一般在150℃左右,湿法脱硫后的净烟气从吸收塔出来的温度约为47℃左右,经GGH(烟气再热器)加热后再次进行烟囱的温度在80℃左右,脱硫后比脱硫前烟气温度下降约在70℃左右,如此大的烟温降对烟气抬升高度、烟气扩散的影响是不能忽略的。</br></br>对于烟气抬升高度,可由下式计算:</br></br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;ΔH=n0QHn1HSn2/US&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-------------------式(1)</br></br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;式中:ΔH------烟气抬升高度,m;</br></br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;QH------烟气热释放率,kJ/s;建议用下式计算:</br></br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;QH&nbsp;=353.8Qv(Ts-Ta)/Ts&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-------------------式(2)</br></br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Ts&nbsp;------烟气出口温度,K;</br></br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Ta&nbsp;------大气温度,K;取当地气象台近5年定时观测的平均气温值;</br></br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Qv&nbsp;------实际状态下的烟气排放量,m3/s;</br></br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;HS------烟囱几何高度,m;</br></br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;US------烟囱出口风速,m/s;</br></br>n0、n1、n2------系数及指数,可由GB3840-83查得。</br></br>对于同一污染源,n0、n1、n2、Ta、US、HS是等同的,脱硫装置安装前后Ts、Qv不同。现假设几个接近2×135MW机组烟囱的参数通过式(2)进行计算可知(见表2),在烟气脱硫装置安装后不同负荷下烟气抬升高度均下降约100m左右,负荷越高,烟气抬升高度下降的相对越多一点,这跟烟气抬升高度和烟气热释速率HSn1(与烟气出口温度和烟气量相关)成正比有关。</br></br>表2&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;烟气脱硫装置安装前后不同负荷下烟气抬升高度</br></br></br>项目</br>&nbsp;</br>满负荷</br>&nbsp;</br>80%负荷</br>&nbsp;</br>65%负荷</br>&nbsp;</br>50%负荷</br>&nbsp;</br></br>脱硫前(m)</br>&nbsp;</br>526</br>&nbsp;</br>504</br>&nbsp;</br>493</br>&nbsp;</br>463</br>&nbsp;</br></br>脱硫后(m)</br>&nbsp;</br>413</br>&nbsp;</br>396</br>&nbsp;</br>387</br>&nbsp;</br>364</br>&nbsp;</br></br>火电厂上烟气脱硫装置后,尤其是湿法烟气脱硫装置对烟气温度降低很多,按高架连续点源扩散模式(高斯模式)简化后的地面轴线最大浓度评价:</br></br>&nbsp;&nbsp;C(x,0,0,H)max&nbsp;=&nbsp;0.234Qδz&nbsp;/(USHe2δy)&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;--------------式(3)</br></br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;式中:&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;C(x,0,0,H)max----地面轴线最大浓度,mg/m3;</br></br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Q------源强排放速率,mg/s;</br></br>δz&nbsp;------铅直向的扩散参数;</br></br>He------有效源高,m;&nbsp;</br></br>δy------横向的扩散参数;</br></br>US------烟囱出口处的大气平均风速,m/s。</br></br>从式(3)可知,地面轴线最大浓度与源强排放速率成正比,与有效源高的平方成反比。湿法脱硫效率按90%计,表2中满负荷下脱硫装置安装前后的烟气高度作参数进行理想计算,可得脱硫装置安装后地面轴线最大浓度只有脱硫前的16.2%。如果不考虑扩散距离,说明脱硫装置安装后对一次最大落地浓度贡献值为负,达84%左右。</br></br>最大落地浓度对应距离:Xmax=1/g&nbsp;&nbsp;--------------式(4)</br></br>式中:c2、p、g------假设边界条件,在Xmax情况下,p=g。</br></br>从式(4)可以看出,最大落地浓度对应距离与He1/g成正比。由于烟气温度的降低导致抬升高度减小,并使最大落地浓度对应距离也相应减小,但最大落地浓度的降低可补偿这种距离减小的影响。</br> 展开

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  • yefeng3711
    yefeng37112014年02月27日

    好贴!请问雾霾层的厚度是多少?烟囱排烟在低温和高温时的扩散范围分别是多少? 展开

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  • zachmg
    zachmg2014年02月26日

    上世纪五十年代的英国与现在中国的天气差不多。但现在英国已很少采用煤炭作为一能源了,故污染状态好了很多。丢掉了雾都的帽子 展开

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