一提到燃煤电厂,人们就会联想到“污染”;一看到电厂烟囱冒出的“白烟”,常常会心有余悸,甚至产生恐慌。亲爱的朋友,您可多虑啦!实际上,经过多年来科技的发展和持续的环保改造,大型燃煤电厂的污染防治已得到极大的进步,有的燃煤电厂已经达到燃气轮机的排放水平,也就是说:像燃烧天然气一样清洁。但是,燃煤电厂烟囱冒“白烟”的现象一直存在,烟囱冒出的“白烟”到底是什么呢?是污染物吗?
其实,大型燃煤电厂烟囱里排出的烟气经过环保设备处理后主要有二氧化碳和水蒸气;二氧化碳是无色无味的,人们眼睛看到的“白烟”只是水蒸气凝结为非常细的水雾,并非是污染物。
那么为什么烟囱中会排出水蒸气呢?带着这个问题,我们先了解一下燃煤电厂的生产工艺:锅炉燃烧煤炭产生合格的蒸汽,蒸汽推动汽轮机旋转,汽轮机带动发动机同步旋转产生电流。
燃煤电厂的锅炉需要消耗大量的煤炭。煤炭通常有无烟煤、烟煤和褐煤,西南地区的火电厂一般燃用无烟煤和烟煤。无烟煤的全水分一般在6%-8%,烟煤的全水分较高,一般在9%-18%。燃煤在炉膛中燃烧时这部分水变成水蒸汽进入锅炉烟气中。烟气将会依次经过脱硝装置、电除尘装置及脱硫装置,烟气中的氮氧化物、粉尘和二氧化硫等污染物被脱除很干净,而水蒸汽却会越来越多。
这是为什么呢?原因是这样的:在目前最成熟的石灰石-石膏湿法脱硫工艺中,120℃~160℃高温烟气进入脱硫吸收塔后,将被石灰石水溶液多次洗涤,同时会加热蒸发吸收塔内的喷淋水,温度下降并逐渐达到饱和状态。饱和湿烟气虽然是洁净的烟气,但是通过烟囱排入到高空大气中时,遇到温度相对较低的空气就迅速冷凝为极细小的水雾,呈现出一种“白烟”的现象,环境温度越低就越明显,这和人在冬天呼吸出“白汽”是一个道理。
图:“石灰石-石膏”湿法脱硫工艺中烟气带出水蒸气
因此,煤炭燃烧和脱硫工艺中产生的水蒸汽通过烟囱排出,在高空迅速冷凝,在视觉上表现出大量白色雾气。这种雾气受环境温度和气压影响较大,这也是秋冬季节低温时白色雾气严重,而夏季高温时节雾气情况轻微的原因。在太阳光逆光情况下看电厂烟囱,由于光线强,白烟看起也是黑烟。在偏顺光下看,才是真实颜色和亮度。也就是说,逆光下看是黑色,顺光下看又是正常白色。
原来,普普通通的“白烟”里面还有不少学问呢!
亲爱的朋友,您了解了吗?
课后小知识
我们国家能源结构以煤为主,2014年的数据显示大约66%左右,这是我们先天条件决定的。煤炭消费中约有60%多一点是发电,其余的用于钢铁、冶金、化工、建材、水泥等等工业,还有少量散烧。
正如文中所说,大型燃煤电厂的环保治理已经相当有水准了,燃煤污染真正需要引起社会关注的,是钢铁、化工、建材等等工业领域,尤其散烧几乎没有防治措施。国家对于煤炭清洁利用政策,明确提出了提高煤炭发电的比重。
不知道文章中大家注意到没有,作者用的是“大型燃煤电厂”,燃煤电厂里面的小火电机组,近年来关停了许多。随着电力市场化推进,他们自然会在竞争中被淘汰,我们的燃煤发电,会越来越清洁。
注:偶尔电厂烟囱也会冒真正的黑烟,这种情况一般是机组停运后重新启动,需要大量燃油点火。还有,环保部门对燃煤电厂是采取在线监测的,他们的排放时时刻刻都是被记录在案的。