燃煤电厂的污染控制及环境影响.ppt
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1、燃煤电厂燃煤电厂PM2.5PM2.5的污染的污染控制及环境影响控制及环境影响环境工程 目录目录一、我国燃煤电厂现状二、燃煤电厂发电流程三、燃煤电厂产污环节 四、燃煤电厂主要污染物五、燃煤电厂对环境的影响六、燃煤电厂PM2.5排放控制技术七、除尘器对PM2.5的控制改进研究八、展望一、我国燃煤电厂现状一、我国燃煤电厂现状随着工业化进程的加快、社会经济水平的提高,电力工业也得到迅猛发展。截至 2013 年底,全国发电总装机容量 12.46 亿千瓦,其中以煤炭燃料为主的火电为7.85 亿千瓦,占我国总发电量的 63%,是保证社会经济发展的关键因素。可见,燃煤电厂仍为我国主要的电厂模式,而煤炭所耗费的
2、成本也占到发电总成本的一半以上。燃煤电厂特点是高污染排放且影响范围广,在地区污染贡献评价往往居于首位。在粉煤灰的储存和运输过程中,也产生了一定的对生态效益和社会影响的不良影响。可见,燃煤电厂与社会、经济、环境的方方面面紧密相关。为了实现可持续发展,我国制定了很多相关环境保护的政策,进而燃煤电厂的环境污染问题逐渐成为人们关注的焦点。因此,在发电厂运营过程中,如何降低对环境的影响,及时采取切实可行的污染防治措施成了当前我国燃煤电厂迫切需要解决的问题。二、二、燃煤电厂发电流程燃煤电厂发电流程 燃煤发电所利用的原料煤,作为一种化学燃料,会随着使用最终转化为电能。首先是原料运送,煤从煤码头运送至干煤棚再
3、运至煤斗,为提高燃煤效率,大多采取燃烧煤粉的方法。因此,煤首先发送到煤破碎机破碎成块,然后送去进行煤粉磨碎。再随着热风被送入锅炉的炉内燃烧。同时,锅炉会产生噪声。煤粉燃烧后最终会进入除尘器。从烟尘器出来的烟气经过脱硫装置脱硫后,在引风机的作用下通过烟囱排入大气。在煤燃烧后到达灰锅炉下面的炉渣斗,进入灰机,终成灰场或外卖。同时,从除尘器分离出的干灰也进入灰渣场或用于外卖。在省煤器中,烟道燃气进入顶部的鼓锅炉,煤粉燃烧释放的热量高,到达滚筒后汽化成水蒸汽与冷壁连接后,饱和蒸汽进入过热器。饱和的蒸汽继续吸热,当具有很高的温度和压力时,就成为过热蒸汽。管道进入汽轮机后,热能转化为动能。在这个时候,汽轮
4、机的运行会产生较大的噪音。当动能传递给发电机,会将动能转变为电能。发电机在产生噪音的同时,将电传递给用户。三、燃煤电厂产污环节三、燃煤电厂产污环节 根据传统的燃煤电厂工艺流程,煤储存、输送、煤燃烧、发电的过程都可能会对环境造成污染。综合看来,主要的排污环节可以分为以下几个:(1)燃煤的贮存及输送过程。(2)燃油的贮存及输送过程。由于油罐脱水,在存储燃料时或者输送过程中,可能会产生少量含油污水。(3)燃烧过程。燃煤电厂的燃烧过程,包括燃煤的粉碎过程。锅炉燃烧过程中,燃烧产生的烟气通过除尘和脱硫装置从烟囱排入大气,污染气体包括碳的氧化物,硫氧化物,氮氧化物。废水包括碱性废水,净化废水,锅炉脱硫废水
5、和锅炉清洗废水。(4)化学水处理过程。为了确保电厂的正常运行,需要提供质量合格的工业用水进行处理。在处理过程中会产生一定量的酸碱废水。(5)外排冷却水过程。蒸汽从汽轮机排汽口的下部排出,进入冷凝器,形成冷却水(6)发电过程。(7)除灰渣过程。在这个过程中,会产生大量的灰和灰水。在装载,运输和储存过程,如果管理人员的管理疏忽或不利的天气条件,可能会产生粉尘。如若造成贮灰场冲灰水渗漏会对地下水产生污染四、燃煤电厂主要污染物四、燃煤电厂主要污染物1 大气污染物 烟尘、二氧化硫、氮氧化物都伴随着电厂的运营而产生。这些污染物的产生的多少与所燃煤的消耗量和燃烧方式以及所采用的净化措施的效率有关。煤粉炉烟气
6、 PM2.5主要由两部分组成,一部分为表面光滑形状规则的球形粒子,另一部分为形状不规则的块状粒子。炉膛温度高,无论是气化凝结机理形成的细微颗粒物还是残灰粒子在炉膛内多呈熔融状态,在表面张力的作用下球化,多形成球形粒子。而不规则块状颗粒主要来自未熔或部分熔融的矿物,以石英和黏土矿物为主。石英颗粒的熔点较高,因此在灰中多保持原来的多角状外形,而黏土矿物熔点比石英低,燃烧时部分熔融,形成不规则颗粒。循环流化床锅炉(CFB)产生的颗粒物多呈不规则形状,具有较大的表面积。由于 CFB 燃烧温度低于煤粉炉,气化凝结的颗粒物少,主要为残灰粒子,且多为未熔或部分熔融矿物。2 废水污染物 燃煤电厂排放的废水是一
7、种人为的污染源。主要有灰水,化学酸碱废水,洗煤废水,含油废水,煤场脱硫水,暖水(清水)和其他工业废水。其中,直接冷却水排放的冷凝器,接近 10104m3/h,占比火电厂用水总量的 90%。但一般不作为废水处理。冲灰水有排放量大、污染最为严重和循环使用率低的特点,针对冲灰水存在的问题,发电厂主要用于干灰,浓浆输灰,等一系列的贮灰场排水回收和处理措施。目前现有的技术已经对冲灰水进行了较好的处理,因此一般污水主要是指厂区排水和灰场排水。燃煤电厂的除灰方式在首选干除灰或水力除灰的方式,目的是使灰水使用后回收再利用,形成一个有效的循环模式。3 噪声污染噪声污染是局部性的和无后效性的。当噪声源的声输出停止
8、后,污染立即消失,不留下任何残余物质。因此,防治噪声有三种途径:第一可以从控制声源上入手,对主要声源装设消声器,对轴流风机进气和排气口安装设微孔消声器,可降低 10-30分贝,对个别噪声大的部位采取隔声措施。第二可以通过控制声的传播途径来防治噪声,例如最后用隔声板来对炉膛、风道共振引起的噪声进行降噪处理,大约可以降低 10-20 分贝(dB)。第三可以通过对接收者进行保护来减少噪声产生的危害。如进行厂区绿化工作。4 固体废弃物污染固体废弃物主要是工业废渣和生活垃圾。工业废渣主要为粉煤灰和炉渣,电厂采用正压相干的方法,去除煤灰工艺和压力水冲灰工艺从而输送和分离出煤灰。煤灰产量的多少和电厂燃煤量和
9、燃烧效率息息相关。另外它们的存放会占用大量的空间,电厂每年对灰场建设和修护需要投入大量资金。如果没有有效的预防措施,这将造成一些损害,影响到空气,水,土壤和人类健康。五、燃煤电厂对环境的影响五、燃煤电厂对环境的影响1 大气环境影响分析 近段时间,“雾霾天”频发,全国的大部分地区笼罩在一篇迷茫之中,PM2.5浓度居高不下,引起人们的恐慌。煤炭的燃烧也会增加大气中 PM2.5的含量。煤炭燃烧的过程中产生的 SO2,会导致酸雨,进而可能影响植物以及水中生物的生长发育,造成叶面伤害与坏死。同时对金属有强烈的腐蚀作用。大气中 SO2浓度过大对人体的危害很大,会刺激呼吸系统,不仅可能使气喘病人痉挛,还可能
10、诱发支气管炎、气管炎、肺炎,甚至引起肺硬化而致死。氮氧化物是燃煤燃烧产生的,通过一系列的光化学反应形成光化学烟雾。另外NOX也是形成酸雨的主要物质。原料煤炭在燃烧时会产生大量的二氧化碳,进而导致引起温室效应。2 水环境影响分析燃煤电厂用水量和排水量都很大,向水体排放工业废水是人为污染源之一。种类有很多,但相对而言产生危害最大的是冲灰水。冲灰水排放量大,回用率低,排放的污染物种类繁多,且严重超标,对人类和社会造成严重的危害。按照污染物,燃煤电厂废水污染主要包括:pH 值,重金属污染等。(1)酸碱污染。由于锅炉酸洗,化学除盐系统和灰水反冲洗过程,排放污水可能引起酸碱失衡。中国的污水排放标准,允许排
11、放量的 pH 值范围为从 6 到 9。太酸或碱会影响水的 pH 值,杀死细菌和微生物的生长,防止水的净化,对淡水生物生长产生影响,另外,还会腐蚀桥梁、船舶、鱼具。(2)重金属污染。冲灰水中的主要重金属有很多,如汞、镉、铬、砷、铅等,如果人们摄取这些元素过量,都会引起疾病的发生。3、声环境影响分析 燃煤电厂的气动噪声主要源于机械,各类风机和管道。另外,水塔造成的声音混响也不容忽视。此外,燃煤发电厂对在噪声环境中的工作人员有不良影响。应该定期对接触噪声的工人进行检查。4 生态环境影响分析 电厂对生态环境的影响主要体现在以下方面:(1)土壤污染。煤炭燃烧产生的氮氧化物排放到大气形成酸雨,形成过程如:
12、NO2+OH=HNO3N2O5+H2O=2HNO3酸雨可能会导致土壤中渗入具有污染的物质,妨碍农作物和树根系统的营养循环,进而使农作物和森林的生长受到影响。如果酸雾和臭氧结合,对植物的细胞内细胞膜有破坏作用,从而降低植物的抗寒抗旱能力。使得农作物产量变低、品质变差。另外,还会恶化了土壤侵蚀状况,导致土壤和减少的数量和质量下降,影响当地的农业生产。燃煤中的氮氧化物燃煤中含有重金属元素如氟,虽然含量很少,但会随着燃烧排向大气,在大气中的浓度超过一定值之后,就会显示出极大的毒性。长时间停留在大气中,会随着雨水污染水源和土壤。电厂的建设会改变所占用地土地的利用方式并且关乎土壤质量的退化。例如,中国耕地
13、资源较少的西部地区,特别是耕地生产力特别差,一旦被占领,很难在短期内恢复,这将直接影响到当地的农业生产,甚至社会的稳定。(2)生物多样性。燃煤电厂对生物资源的影响包括植被盖度的变化,还会对生物包括动物的多样性受到威胁。电厂对敏感生态环境一旦破坏,也有可能会连锁影响到到一系列其它的环境问题。5 社会经济环境影响分析 随着电厂的的蓬勃发展,也会对电厂所处地区的社会经济将得到很大的带动作用。包括当地交通、邮电、和城镇化进程,加快当地社会经济的发展步伐。同时,根据电厂周围居住居民对于电厂的满意度可知电厂的生产运行对周围居住环境带来一定积极和消极的双重影响。六、燃煤电厂六、燃煤电厂PM2.5排放控制技术
14、排放控制技术1 除尘设备技术分析根据本试验所采集的数据可得出测试燃煤电厂锅炉除尘设备对 PM2.5的脱出效率如下表。燃煤电厂锅炉经过除尘器后,PM2.5总粒数浓度和总质量浓度明显下降,粒数浓度由几几十百万个/cm3降至几万二十多万个/cm3,质量浓度由几百 mg/m3降至零点几至几十 mg/m3 1、静电除尘器 电除尘器优点:能处理高温烟气,除尘器阻力小,维护费用低,可获得较高除尘效率。对一般性能的烟尘,只要有足够的收尘面积,通常可达到99%以上的除尘效率。缺点:粉尘性质(化学成分和颗粒级配)和烟气参数(烟气量、烟气温度、烟气化学组成)严重影响除尘效率;由于除尘机理的限制,除尘效率按指数曲线变
15、化,后级电场的收尘量少,即对大量细颗粒物的收集效率不高。电除尘的关键步骤是粉尘荷电,在电晕电场中存在两种荷电机理。一种是电场荷电,即静电力使离子做定向运动,粒子碰撞离子荷电;另一种是扩散荷电,即离子扩散令粒子荷电,离子的热能决定该过程。粒子的荷电过程主要由粒径决定,大于0.5m的微粒以电场荷电为主;小于0.15m的微粒以扩散荷电为主;而在0.15m0.5m的粒子,是两种荷电机理都要考虑。徐鸿等在研究燃煤电厂除尘装置时通过实验得出其对微粒的控制效率规律:电除尘器对粒径10m以上颗粒很容易捕集,但对5m以下颗粒捕集效率急剧下降,对PM2.5的捕集效率更低,从而导致相当数量的细颗粒排放到大气环境中。
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- 燃煤 电厂 污染 控制 环境 影响
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