火电厂发电技术与大气污染物控制

摘 要 本文介绍了先进的发电技术，并讨论其在控制大气污染物排放和降低发电环境成本中的作用。

关键词 火电厂；发电技术；大气污染；环境成本

中图分类号TM611.3 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）89-0048-02

0 引言

电力处于我国能源战略的中心，无论是电源还是电网，在建设和生产运营过程中都必须使用或者耗费大量的自然资源（水资源、土地、环境容量、煤炭、石油、天然气等）。

目前电力市场已将环境成本纳入发电总成本中，因而发电厂大气污染物的控制已经是发电成本的组成部分，影响到发电企业的市场竞争力。

国内外针对火电厂大气污染物的研究主要为针对单一污染物的控制技术研究，如除尘、脱硫、脱硝等。近年来，已经开始从发电技术角度来考虑污染物的控制及资源节约的问题。

1 主要火力发电技术

当前，为提高火电机组的环保性和经济性，很多先进国家应用的火电新技术包括：燃气--蒸汽联合循环发电技术、超（超）临界发电技术、循环流化床（CFB）发电技术、整体煤气化联合循环（IGCC）发电技术、大容量热电联产发电技术及大型空冷发电技术等。

根据发电技术的基本发展趋势，结合对经济、技术、环境等各方面因素的考虑，可以预测，在中长期内，世界发电技术的发展将主要集中在以下几项技术：常规燃煤技术，流化床燃烧技术，燃气-蒸汽联合循环发电技术、超临界和超超临界发电技术、整体煤气化联合循环发电技术[1]。

2 污染物控制效果和环境优势

2.1 高参数机组

超临界、超临界火电机组具有非常明显的改善环境和节能的效果，超超临界机组与超临界机组相比，热效率提高了1.2%。所以，未来火电建设将主要发展高效率高参数的超临界（SC）和超超临界（USC）火电机组。

超（超）临界火电机组是目前世界上较为成熟的先进发电技术，主蒸汽温度/再热蒸汽温度为600℃/600℃的超超临界火电机组供电效率可高达45%。在对超超临界机组安装脱硫、脱硝装置后，其SO2排放浓度能够控制在200mg/m3，NOx排放浓度能够控制在200 mg/m3以下。

2.2 流化床机组

循环流化床燃烧技术具有以下特点：气固混合好；燃烧速率高，特别是对粗颗粒燃料；绝大部分未燃尽的燃料被再循环至炉膛，其燃烧效率可达到97.5%-99.5%。

循环流化床锅炉800℃～900℃的燃烧方式和大量循环物料，一方面能够控制氮氧化物（NOx）的生成，另一方面也是石灰石脱硫的最佳温度。将石灰石随着煤粒一并送入炉膛，就能够在燃烧过程中进行高效地脱硫。脱硫率可达80%～95%，NOx排放可减少50%。

2.3 燃气-蒸汽联合循环发电技术

联合循环是指将在中低温区工作的蒸汽轮机的朗肯循环与在高温区工作的燃气轮机的布雷登循环进行叠置，将其组成一个总能系统循环，它的燃气初温很高（1 100℃～1 300℃），蒸汽做功后终温又很低（30℃～40℃），这样不仅实现了热能的梯级利用，同时也提高了总的循环效率。

燃气-蒸汽联合循环的效率可以达到60%左右，联合发电成本下降10%，与常规的亚临界燃煤机组相比，CO2减排量可降低30%左右，SOx的排放减少90%，NOx的排放减少50%[2]。

2.4 整体煤气化联合循环发电技术

整体煤气化联合循环简称IGCC，是空气分离技术、煤气净化技术、煤的气化技术、高性能的燃气-蒸汽联合循环技术等多种高新技术的集成体。IGCC先是将煤气化过程中产生的可燃气体进行脱硫、净化等处理，去除煤中的含硫化合物、灰等杂质，得到清洁且具有一定压力的煤气，将其供给燃气轮机做功，然后与蒸汽轮机组合，形成联合循环发电系统。

IGCC电站具有多级高压的燃烧前除尘脱硫系统，煤气的压力高、流量小、浓度大，容易处理[3]；此外，气化炉的还原性气氛以及燃气轮机低NOx技术均能对NOx排放进行有效的控制；IGCC的高效率不仅能有效地降低CO2的排放，对煤气中的CO2也较容易脱除[4]。综上特点，IGCC在控制污染物排放方面有独特的优势，发展前景广阔。

据中商情报网全新发布的《2011-2015年中国整体煤气化联合循环发电系统（IGCC）市场调查报告》报导，在我国目前的技术水平下，IGCC发电的净效率在43%～45%，有望达到更高。脱硫效率高达99%，耗水为常规电站的1/3～1/2，氮氧化物排放也仅为常规电站的15%～20%，二氧化硫排放在25mg/Nm3左右，污染物的排放量仅为常规燃煤电站的1/10。

IGCC技术将高效的燃气-蒸汽联合循环发电系统与洁净的煤气化技术进行结合，既提高了发电效率，又达到了环保效果，不失为一种具有发展前景的洁净煤发电技术。

3 结论

电力生产是工业和经济发展的重要保证，同时也是大气污染的主要来源之一。随着社会和经济的不断发展，电力发展也开始受到自然资源的制约；在污染物排放方面，电力行业面临着社会责任和环境成本的双重挑战。

目前火力发电厂环境治理主要是在对污染物控制技术方面，如除尘、脱硫和脱硝，这些技术对于治理污染物排放起到了明显的、巨大的作用，然而也使发电成本显著提高。因此发电技术的进步将向着同时提高发电效率和降低环境成本的方向发展。

从目前世界火力发电技术水平来看，超超临界发电技术、整体煤气化联合循环、大型循环流化床锅炉、燃气—蒸汽联合循环等将是同时提高火电厂效率和减少污染物排放的发电技术，是未来电力技术的主流。

大幅度提高发电效率、加速发展洁净发电技术的是我国可持续发展、节约能源、保护环境的重要措施。

参考文献

[1]梁月娥，何德文，柴立元.大气污染物总量控制方法研究进展[J].工业安全与环保，2008，34（5）：45-47.

[2]王柏仁.燃气-蒸汽联合循环发电技术发展对策研究.湖北电力，2007，31（1）：64-66.

[3]龚立贤，王韬明. 火电厂大气污染物排放标准的修订及除尘设备选择[J].热电技术，2012（1）：8-10.

[4]刘芳兵，刘伟.整体煤气化联合循环（IGCC）发电技术介绍与分析.余热锅炉，2009（2）：29-32.

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