我國早期的環(huán)境科學(xué)偏重單純研究污染引起的環(huán)境問題,現(xiàn)在擴(kuò)展到全面研究生態(tài)系統(tǒng)、自然資源保護(hù)和全球性環(huán)境問題。特別是污染防治,由工業(yè)“三廢”治理技術(shù),擴(kuò)展到綜合防治技術(shù),由點(diǎn)源的治理技術(shù),擴(kuò)展到區(qū)域性綜合防治技術(shù),并研究開發(fā)了無廢少廢的清潔生產(chǎn)工藝、廢物資源化技術(shù)等。
為控制和整治大氣污染,我國在煤炭潔凈加工開發(fā)技術(shù)、煤炭潔凈高效燃燒技術(shù)、煤炭潔凈轉(zhuǎn)化技術(shù)、污染排放控制技術(shù)等方面開展了大量研究和開發(fā),取得了許多新的成果。與此同時,我國大氣污染的防治也取得重要進(jìn)展。酸雨和二氧化硫控制區(qū)的污染防治工作已深入展開。
一、煙氣脫硫
控制SO2排放的工藝按其在燃燒過程中所處位置可分為燃燒前、燃燒中和燃燒后脫硫三種。燃燒前脫硫主要是洗煤、煤的氣化和液化。洗煤可用作脫硫的輔助手段,經(jīng)濟(jì)適用的煤氣化和液化技術(shù)在進(jìn)一步開發(fā)之中。就燃燒中脫硫的型煤和循環(huán)流化床燃燒來說,燃用型煤比直接燃用原煤節(jié)煤又干凈,較多用于中小鍋爐上;國內(nèi)最大的循環(huán)流化床是75t/h爐型,適用于工業(yè)鍋爐和采暖,國外電站應(yīng)用于機(jī)組容量有的高達(dá)300t/h。
燃燒后煙氣脫硫技術(shù)是當(dāng)前世界唯一大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的脫硫方式,是控制SO2污染和酸雨的主要技術(shù)手段。而煙氣脫硫被認(rèn)為是控制SO2最行之有效的途徑。煙氣脫硫主要有濕法、半干法、干法和硫氮聯(lián)脫法等。目前世界上采用煙氣脫硫系統(tǒng)最多的國家為美國、日本和德國。各國目前采用的各種主要煙氣脫硫技術(shù)。其中,濕式石灰石-石膏法、噴霧干燥法、LIFAC法、CDSI法是工藝成熟、應(yīng)用較廣的煙氣脫硫方法。
二氧化硫不僅在大氣中形成酸雨,造成空氣污染,而且嚴(yán)重腐蝕鍋爐尾部設(shè)備,影響生產(chǎn)和安全運(yùn)行。電站鍋爐是我國二氧化硫的主要排放源,它的特點(diǎn)是煙氣量大,SO2濃度低,綜合利用難度大。在電站煙氣脫硫的運(yùn)行費(fèi)中,脫硫劑的費(fèi)用占有很高比例。我國發(fā)電用煤的平均含硫量高達(dá)1.15%,因此,電站煙氣脫硫?qū)ξ覈鴣碚f更為重要。
對于燃煤煙氣凈化技術(shù),近年來,我國在基礎(chǔ)研究和中小鍋爐煙氣凈化技術(shù)方面取得了一定進(jìn)展。為提高脫硫劑的脫硫效率,在Ca(OH)2中加入易潮解鹽和堿,或用燃燒飛灰和Ca(OH)2的水合物作吸著劑,或用活性焦或活性炭作吸附劑,在實驗室研究中都取得一定成果。適合中小型鍋爐的網(wǎng)膜塔除塵脫硫系統(tǒng)、雙擊式除塵脫硫工藝、旋轉(zhuǎn)噴霧半干法煙氣脫硫小型試驗裝置等都取得初步成效。
但是,我國目前還沒有掌握煙氣脫硫設(shè)備的設(shè)計和制造技術(shù),治理手段也比較落后,排放標(biāo)準(zhǔn)要求低,燃煤鍋爐的二氧化硫排放基本處于失控狀態(tài)。
二、煙氣脫氮
NOx排放控制技術(shù)大致可分為二類:改進(jìn)燃燒技術(shù)減少NOx的產(chǎn)生和煙氣中去除NOx。
在SOx/NOx的聯(lián)合脫除技術(shù)中,一類是脫硫技術(shù)和脫氮技術(shù)(主要是SCR技術(shù))的組合,如SNRB工藝和SNOx工藝。SNRB的原理是在省煤器后噴入鈣基吸著劑脫除SO2,在布袋除塵器的濾袋中懸浮有SCR催化劑并在氣體進(jìn)布袋除塵器前噴入NH3以去除NOx。該技術(shù)己在美國R.E.Burger電廠進(jìn)行了5MW規(guī)模的示范,脫氮率達(dá)90%,脫硫率大于80%,據(jù)估計用于250MW機(jī)組時的投資約為260美元/kW;SNOx技術(shù)的原理是以SCF去除NOx,SO2催化氧化為三氧化硫(SO3)在降膜冷凝中凝結(jié)水合為硫酸。另一類SOx/NOx聯(lián)合脫除技術(shù)是利用吸附劑同時脫除硫氧化物(SOx)和NOx,如氧化銅工藝。
對煙氣脫硫設(shè)備進(jìn)行改造以滿足控制NOx要求的聯(lián)合脫除工藝也是近年來開發(fā)的熱點(diǎn)。美國Dravo石灰公司于1991年在邁阿密的Fort電站進(jìn)行了1.5MW規(guī)模的小試,在濕式脫硫系統(tǒng)中加入金屬鰲合劑脫氮率可達(dá)60%,增加脫氮后的投資需增加48-65美元/kW,脫除lt NOx的費(fèi)用為646-830美元。貝納特爾公司則進(jìn)行了在濕式系統(tǒng)中加入磷的氧化物的小試。美國阿貢國家實驗室在20MW燃高硫煤鍋爐上進(jìn)行了噴霧干燥法聯(lián)合脫硫脫氮的示范試驗,通過在石灰水溶液中加入一定量的NaOH,脫氮率可達(dá)50%。
三、煙氣靜化
塵埃細(xì)粒子對人體呼吸系統(tǒng)、大氣能見度和城市景觀等都會產(chǎn)生極其不良的影響。
在傳統(tǒng)除塵技術(shù)方面,中國已經(jīng)研究并開發(fā)了多種實用有效的技術(shù),我國有90%的火電站裝了除塵器,平均除塵效率達(dá)90%,其中靜電除塵(除塵效率達(dá)96%)僅占總數(shù)的12%。新建大型電站靠高煙囪(210米以上)擴(kuò)散,擴(kuò)散效果雖不差,可減輕附近城市的空氣污染,但不能解決地區(qū)的污染問題。我國目前的總體平均除塵效率在95%左右,只相當(dāng)于發(fā)達(dá)國家20世紀(jì)70年代的水平。
目前國外煙氣凈化技術(shù)比較成熟先進(jìn),我國必須與國外合作,學(xué)習(xí)借鑒國外先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗。另一方面,當(dāng)務(wù)之急是發(fā)展我國自己的煙氣凈化技術(shù)及產(chǎn)業(yè),逐步實現(xiàn)煙氣凈化技術(shù)和設(shè)備的國產(chǎn)化。
四、機(jī)動車污染控制
機(jī)動車排放的大量NOx和VOCS(揮發(fā)性有機(jī)有毒物)是生成O3和形成光化學(xué)污染的最主要前體物,而NOx經(jīng)過一系列的光化學(xué)反應(yīng)還能生成硝酸鹽氣溶膠。北美、歐洲和日本等發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗表明,NOx污染的控制比較困難,在這些國家中NOx的達(dá)標(biāo)率往往低于其它大氣污染物。中國以往以SO2和大氣氣溶膠污染作為大氣污染防治研究工作的重點(diǎn),對NOx和VOCS的研究很少。同時,機(jī)動車還可能排放出一氧化碳和細(xì)粒子,進(jìn)而影響大氣環(huán)境質(zhì)量和人體健康。
為解決汽車尾氣污染問題,我國已攻克了催化凈化器產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)和柴油機(jī)顆粒物排放凈化技術(shù)。最近,我國研制成功一種新的自動補(bǔ)氣尾氣凈化裝置,它幾乎能凈化尾氣中的全部一氧化碳和碳?xì)浠衔?,對NOx也有降低作用。
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