论大气污染的防治

来源:用户上传      作者: 李治冉　刘海波

　　我国早期的环境科学偏重单纯研究污染引起的环境问题，现在扩展到全面研究生态系统、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，并研究开发了无废少废的清洁生产工艺、废物资源化技术等。
　　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、污染排放控制技术等方面开展了大量研究和开发，取得了许多新的成果。与此同时，我国大气污染的防治也取得重要进展。酸雨和二氧化硫控制区的污染防治工作已深入展开。
　　
　　一、烟气脱硫
　　
　　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、燃烧中和燃烧后脱硫三种。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节煤又干净，较多用于中小锅炉上；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。
　　燃烧后烟气脱硫技术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。各国目前采用的各种主要烟气脱硫技术。其中，湿式石灰石-石膏法、喷雾干燥法、LIFAC法、CDSI法是工艺成熟、应用较广的烟气脱硫方法。
　　二氧化硫不仅在大气中形成酸雨，造成空气污染，而且严重腐蚀锅炉尾部设备，影响生产和安全运行。电站锅炉是我国二氧化硫的主要排放源，它的特点是烟气量大，SO2浓度低，综合利用难度大。在电站烟气脱硫的运行费中，脱硫剂的费用占有很高比例。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。
　　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方面取得了一定进展。为提高脱硫剂的脱硫效率，在Ca（OH）2中加入易潮解盐和碱，或用燃烧飞灰和Ca（OH）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。
　　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处于失控状态。
　　
　　二、烟气脱氮
　　
　　NOx排放控制技术大致可分为二类：改进燃烧技术减少NOx的产生和烟气中去除NOx。
　　在SOx/NOx的联合脱除技术中，一类是脱硫技术和脱氮技术（主要是SCR技术）的组合，如SNRB工艺和SNOx工艺。SNRB的原理是在省煤器后喷入钙基吸着剂脱除SO2，在布袋除尘器的滤袋中悬浮有SCR催化剂并在气体进布袋除尘器前喷入NH3以去除NOx。该技术己在美国R.E.Burger电厂进行了5MW规模的示范，脱氮率达90％，脱硫率大于80％，据估计用于250MW机组时的投资约为260美元／kW；SNOx技术的原理是以SCF去除NOx，SO2催化氧化为三氧化硫（SO3）在降膜冷凝中凝结水合为硫酸。另一类SOx/NOx联合脱除技术是利用吸附剂同时脱除硫氧化物（SOx）和NOx，如氧化铜工艺。
　　对烟气脱硫设备进行改造以满足控制NOx要求的联合脱除工艺也是近年来开发的热点。美国Dravo石灰公司于1991年在迈阿密的Fort电站进行了1.5MW规模的小试，在湿式脱硫系统中加入金属鳌合剂脱氮率可达60％，增加脱氮后的投资需增加48-65美元/kW，脱除lt NOx的费用为646-830美元。贝纳特尔公司则进行了在湿式系统中加入磷的氧化物的小试。美国阿贡国家实验室在20MW燃高硫煤锅炉上进行了喷雾干燥法联合脱硫脱氮的示范试验，通过在石灰水溶液中加入一定量的NaOH，脱氮率可达50％。
　　
　　三、烟气静化
　　
　　尘埃细粒子对人体呼吸系统、大气能见度和城市景观等都会产生极其不良的影响。
　　在传统除尘技术方面，中国已经研究并开发了多种实用有效的技术，我国有90％的火电站装了除尘器，平均除尘效率达90％，其中静电除尘（除尘效率达96％）仅占总数的12％。新建大型电站靠高烟囱（210米以上）扩散，扩散效果虽不差，可减轻附近城市的空气污染，但不能解决地区的污染问题。我国目前的总体平均除尘效率在95％左右，只相当于发达国家20世纪70年代的水平。
　　目前国外烟气净化技术比较成熟先进，我国必须与国外合作，学习借鉴国外先进技术经验。另一方面，当务之急是发展我国自己的烟气净化技术及产业，逐步实现烟气净化技术和设备的国产化。
　　
　　四、机动车污染控制
　　
　　机动车排放的大量NOx和VOCS（挥发性有机有毒物）是生成O3和形成光化学污染的最主要前体物，而NOx经过一系列的光化学反应还能生成硝酸盐气溶胶。北美、欧洲和日本等发达国家的经验表明，NOx污染的控制比较困难，在这些国家中NOx的达标率往往低于其它大气污染物。中国以往以SO2和大气气溶胶污染作为大气污染防治研究工作的重点，对NOx和VOCS的研究很少。同时，机动车还可能排放出一氧化碳和细粒子，进而影响大气环境质量和人体健康。
　　为解决汽车尾气污染问题，我国已攻克了催化净化器产业化关键技术和柴油机颗粒物排放净化技术。最近，我国研制成功一种新的自动补气尾气净化装置，它几乎能净化尾气中的全部一氧化碳和碳氢化合物，对NOx也有降低作用。
　　（作者单位：尚志市环保局）

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