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火力發電對環境的汙染真的很嚴重嗎?

2015-03-31科學

---------------------------------4月10日,針對題目的修改做補充回答。-----------------------------------------------

德國的核電之路可以說是跌宕起伏、波折不斷的,德國的核電工程師總是在以為迎來了核電發展曙光的時候,被澆一頭冷水,被車諾比澆,被福島澆,應該說德國的棄核之路是早就埋下伏筆的。雖然德國要在2021年關停全部核電,但並沒有說不發展火電啊。

德國目前的電力結構主要是可再生能源(我們叫新能源)、核電和火電,而且核電比例不到20%,關停核電後德國主要透過三個途徑解決用電。一是新能源,主要發展離岸風電和燃氣電廠(天然氣主要從俄羅斯進口)。二是發展清潔火電,德國煤炭儲備世界第二,而且出於戰略儲備的原因一直沒有過多的開采過。以目前德國的技術和德國人嚴謹的態度,清潔火電的建造和營運那絕對妥妥的。三是進口鄰國的電。德國自己關閉核電,但是他卻去買鄰國核電發的電,好腹黑的趕腳。我們不生產核電,我們只是電的搬用工。

為什麽中國明知道火電會造成一定的汙染物排放(最好的技術也是要排放溫室瓦斯的),仍然要使用火電呢?因為火電便宜啊,2013年德國的零售電價約是29歐分1度,大概折合2.5元人民幣,而中國民用電大概5毛,工業和商業用電貴一些,但最貴也就1塊左右。電價的浮動,將直接影響工業和商業活動的成本,別說電價漲一塊錢,就是電價漲1分,都會直接反應到我們的日常生活中。

汽車尾氣和火電排放很難從數據上分析誰造成的汙染多,雙方的排放標準計量單位不同,硬要算的話太費勁了也缺乏準確性。

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火力發電從業者,熱動專業,我純粹是來吐槽有些新聞說火力發電汙染環境的。

首先,什麽是火力發電。第一步,簡單地說就是用可燃燒的燃料(包括煤、油、氣、垃圾、稭稈等等),在大鍋爐裏進行燃燒。具體就說煤吧,這裏面可和自家用煤燒爐子不一樣,為了提高燃燒效率。燃煤被磨煤機磨成極細的顆粒(比面粉還細),然後用風攜帶煤粉吹入鍋爐爐膛,在爐膛內懸空燃燒。燃燒產生的熱加熱了鋪設在鍋爐裏的一系列管道。然後讓管道裏的水變成高溫高壓蒸汽。值得註意的是,鍋爐的熱效率基本在85%-90%,這已經是非常高的熱轉換效率了。第二部,高溫高壓蒸汽(30萬機組,17mpa相當於170公斤,540度)進入汽輪機做功。第三步,汽輪機帶動發電機發電。這樣一個完整的火力發電流程。

所謂的汙染環節就是大家以為的煤炭燃燒產生的粉塵和煙氣。應該說從2000年以後,國內新上馬的機組電除塵、脫硫兩套裝置是標配。老機組國家也會要求進行改造。電除塵的效率非常高,煤炭燃燒後的粉煤灰99.9%都能過濾下來。而燃氣中的硫化物利用脫硫也能夠除去。近幾年,對於脫硝裝置也變成硬性要求。據說有些地區連脫二氧化碳的裝置也必須上。這樣基本除去了氮氧化物、硫化物、二氧化碳,那剩下的是什麽?基本就是水蒸氣了。

當然,我這裏說的是屬於央企的五大電力集團以及華潤、神華等企業所屬的電廠。至於一些小的化工廠、造紙廠、服裝、橡膠、電解鋁等產業因為需要大量的蒸汽,所以以上企業基本都建設有自備電廠。自備電廠的特點就是,容量小、效率差、汙染大。增加除塵、脫硫等裝置是要錢的,而且執行脫硫裝置會降低效率。為了掙錢,他們真的什麽都幹得出來。你指望他們能愛護弓境,純屬扯淡。

最後,專家說的話一定要慎重聽。現在有知識分子傲骨的專家,真的不多了。

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12月22日補充。

感謝

@飛影

指出的錯別字,已經修改。

在回答問題的時候我偷懶了,所以沒有具體列舉鍋爐參數,也沒有進行數據對比和分析,我覺得可能大家對數據也不會感興趣。最重要的是,工作幾年,尼瑪專業知識都忘了有沒有!在生產一線熱平衡計算、效率計算根本沒用過有沒有!咳咳,下面問我是不是大華電的,那必須————的不是。俺是來自大東北帝國國立電力大學——東北電力滴,俺們的一號教學樓就是張學良的司令部,上面還有大炮打的眼,牛掰不。(其實我也不知道牛逼在哪兒,胡吹的)

吐槽結束。其實我就是科普一下,如果電廠在科學合理建設以及科學合理營運的情況下,產生的汙染是很少的。但是為什麽會產生汙染呢?這裏面其實人占了很重要的因素。這個不細說了。

@Pierre Shen

這位知友,我並沒有說燃燒煤炭不汙染。我只是科普一下,現在的電廠並不大家想象中的臟亂差,到處排放汙水和廢氣。是有技術和能力將汙染減到最低的。

煤炭燃燒後的汙染物:

1.粉煤灰,非常細。基本不會泄露,因為爐膛燃燒時必須是負壓(不然,火焰會從各個縫隙噴湧而出的)。粉煤灰會被風機的氣流帶出爐膛進入電除塵裝置。就像我之前說的,電除塵的效率非常高,幾乎能夠捕獲所有細小顆粒物。然後,粉煤灰會被輸灰系統運輸收集進灰罐。為什麽要收集?這玩應能賣錢啊,這個是非常牛逼的混凝土添加物,修隧道、修地鐵最牛逼了。粉煤灰的運輸過程都是使用封閉管路,由電腦系統控制,由壓縮空氣作為動力。當然,在從灰罐裝進專用運輸車的過程中會灑出來點。

當然,對於PM2.5一下的極細灰塵,靜電除塵裝置除塵效果就要稍差了。煤粉一般20-50微米,燃燒後粉煤灰顆粒大小10-50微米。小於10微米的肯定有,但真的不多。即便是這樣,對於這一部份極細的粉煤灰,已經有裝置能夠有效的捕捉了,比如布袋靜電混合式除塵器,濕式除塵器等。

其實,石化液體燃料燃燒產生的顆粒物更小,也更難捕捉。對於石油企業就不吐槽了,畢竟是共和國長子中親生的。

還有,知道中國最大的粉塵來源是什麽麽?是煙灰!你們隨地撣煙灰的時候想到這東西有多細麽!中國吸煙人數圈世界第一啊!每年抽的煙連在一起能到月球啊!(此處為胡扯)

日本人抽煙要麽在煙缸裏撣,要麽隨身帶著一個小盒子,專門放煙灰。

2.二氧化硫。脫硫裝置對付的。這個現在又濕法脫硫和幹法脫硫兩種,具體哪種好,這個得看具體情況。脫硫效果還是很好的。至於,沒有脫硫裝置的,有脫硫裝置不開的,開了還泄露的。都屬於我上面數的人為因素。再次不多說了。

3.氮氧化物。脫硝裝置對付的。有興趣可以網上查一下。脫硝的效果還是很好的。

4.二氧化碳。這個說不上是汙染,但會造成溫室效應。脫二氧化碳的技術有,據說是有電廠上了,我沒親眼見過,如果有知友清楚,希望能夠幫我補充。沒有核實出處就說出來,如果說錯了,請包涵。

PS:國家對於脫硫、脫硝都是有補助的,就是所謂的脫硫、脫硝電價了。

5.汙水?是要嚴格處理合格後才會排放。通俗點講,鍋爐用水分為內迴圈和外迴圈(油路和發電機不講了)。內迴圈主要是水燃燒成為蒸汽推動汽輪機,然後進入冷凝器變成水,在進入鍋爐,完成內迴圈。鍋爐用水那是非常嚴格的,專門有一個部門科室負責處理。老電廠基本都有自己的純凈水品牌。外迴圈主要是冷卻內迴圈水的,兩種水是透過金屬管路換熱的,沒有接觸。

大家看到的那種又粗又大的,冒著白煙的像冪函式曲線一樣的大煙囪就是冷凝塔,換熱後的外迴圈水就在冷凝塔裏做自由落體式降溫。

PS:沿海電廠多用海水冷卻內迴圈水,海水直接排放出去。沒有任何汙染,因為水溫高,所以海水泵房(泵海水的)出口海鮮很多,老師傅經常去撈:D。

至於脫硫環節產生的廢水(只要指濕法脫硫),國家有嚴格的標準,必須處理合格後才能排放。處理不合格就排怎麽辦?罰!

感謝

@康德

在回復裏的補充。