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火力发电对环境的污染真的很严重吗?

2015-03-31科学

---------------------------------4月10日,针对题目的修改做补充回答。-----------------------------------------------

德国的核电之路可以说是跌宕起伏、波折不断的,德国的核电工程师总是在以为迎来了核电发展曙光的时候,被浇一头冷水,被切尔诺贝利浇,被福岛浇,应该说德国的弃核之路是早就埋下伏笔的。虽然德国要在2021年关停全部核电,但并没有说不发展火电啊。

德国目前的电力结构主要是可再生能源(我们叫新能源)、核电和火电,而且核电比例不到20%,关停核电后德国主要通过三个途径解决用电。一是新能源,主要发展离岸风电和燃气电厂(天然气主要从俄罗斯进口)。二是发展清洁火电,德国煤炭储备世界第二,而且出于战略储备的原因一直没有过多的开采过。以目前德国的技术和德国人严谨的态度,清洁火电的建造和运营那绝对妥妥的。三是进口邻国的电。德国自己关闭核电,但是他却去买邻国核电发的电,好腹黑的赶脚。我们不生产核电,我们只是电的搬用工。

为什么我国明知道火电会造成一定的污染物排放(最好的技术也是要排放温室气体的),仍然要使用火电呢?因为火电便宜啊,2013年德国的零售电价约是29欧分1度,大概折合2.5元人民币,而我国民用电大概5毛,工业和商业用电贵一些,但最贵也就1块左右。电价的浮动,将直接影响工业和商业活动的成本,别说电价涨一块钱,就是电价涨1分,都会直接反应到我们的日常生活中。

汽车尾气和火电排放很难从数据上分析谁造成的污染多,双方的排放标准计量单位不同,硬要算的话太费劲了也缺乏准确性。

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火力发电从业者,热动专业,我纯粹是来吐槽有些新闻说火力发电污染环境的。

首先,什么是火力发电。第一步,简单地说就是用可燃烧的燃料(包括煤、油、气、垃圾、秸秆等等),在大锅炉里进行燃烧。具体就说煤吧,这里面可和自家用煤烧炉子不一样,为了提高燃烧效率。燃煤被磨煤机磨成极细的颗粒(比面粉还细),然后用风携带煤粉吹入锅炉炉膛,在炉膛内悬空燃烧。燃烧产生的热加热了铺设在锅炉里的一系列管道。然后让管道里的水变成高温高压蒸汽。值得注意的是,锅炉的热效率基本在85%-90%,这已经是非常高的热转换效率了。第二部,高温高压蒸汽(30万机组,17mpa相当于170公斤,540度)进入汽轮机做功。第三步,汽轮机带动发电机发电。这样一个完整的火力发电流程。

所谓的污染环节就是大家以为的煤炭燃烧产生的粉尘和烟气。应该说从2000年以后,国内新上马的机组电除尘、脱硫两套设备是标配。老机组国家也会要求进行改造。电除尘的效率非常高,煤炭燃烧后的粉煤灰99.9%都能过滤下来。而燃气中的硫化物利用脱硫也能够除去。近几年,对于脱硝设备也变成硬性要求。据说有些地区连脱二氧化碳的设备也必须上。这样基本除去了氮氧化物、硫化物、二氧化碳,那剩下的是什么?基本就是水蒸气了。

当然,我这里说的是属于央企的五大电力集团以及华润、神华等企业所属的电厂。至于一些小的化工厂、造纸厂、服装、橡胶、电解铝等产业因为需要大量的蒸汽,所以以上企业基本都建设有自备电厂。自备电厂的特点就是,容量小、效率差、污染大。增加除尘、脱硫等设备是要钱的,而且运行脱硫设备会降低效率。为了挣钱,他们真的什么都干得出来。你指望他们能爱护环境,纯属扯淡。

最后,专家说的话一定要慎重听。现在有知识分子傲骨的专家,真的不多了。

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12月22日补充。

感谢

@飞影

指出的错别字,已经修改。

在回答问题的时候我偷懒了,所以没有具体列举锅炉参数,也没有进行数据对比和分析,我觉得可能大家对数据也不会感兴趣。最重要的是,工作几年,尼玛专业知识都忘了有没有!在生产一线热平衡计算、效率计算根本没用过有没有!咳咳,下面问我是不是大华电的,那必须————的不是。俺是来自大东北帝国国立电力大学——东北电力滴,俺们的一号教学楼就是张学良的司令部,上面还有大炮打的眼,牛掰不。(其实我也不知道牛逼在哪儿,胡吹的)

吐槽结束。其实我就是科普一下,如果电厂在科学合理建设以及科学合理运营的情况下,产生的污染是很少的。但是为什么会产生污染呢?这里面其实人占了很重要的因素。这个不细说了。

@Pierre Shen

这位知友,我并没有说燃烧煤炭不污染。我只是科普一下,现在的电厂并不大家想象中的脏乱差,到处排放污水和废气。是有技术和能力将污染减到最低的。

煤炭燃烧后的污染物:

1.粉煤灰,非常细。基本不会泄露,因为炉膛燃烧时必须是负压(不然,火焰会从各个缝隙喷涌而出的)。粉煤灰会被风机的气流带出炉膛进入电除尘装置。就像我之前说的,电除尘的效率非常高,几乎能够捕获所有细小颗粒物。然后,粉煤灰会被输灰系统运输收集进灰罐。为什么要收集?这玩应能卖钱啊,这个是非常牛逼的混凝土添加物,修隧道、修地铁最牛逼了。粉煤灰的运输过程都是使用封闭管路,由电脑系统控制,由压缩空气作为动力。当然,在从灰罐装进专用运输车的过程中会洒出来点。

当然,对于PM2.5一下的极细灰尘,静电除尘设备除尘效果就要稍差了。煤粉一般20-50微米,燃烧后粉煤灰颗粒大小10-50微米。小于10微米的肯定有,但真的不多。即便是这样,对于这一部分极细的粉煤灰,已经有设备能够有效的捕捉了,比如布袋静电混合式除尘器,湿式除尘器等。

其实,石化液体燃料燃烧产生的颗粒物更小,也更难捕捉。对于石油企业就不吐槽了,毕竟是共和国长子中亲生的。

还有,知道我国最大的粉尘来源是什么么?是烟灰!你们随地掸烟灰的时候想到这东西有多细么!中国吸烟人数圈世界第一啊!每年抽的烟连在一起能到月球啊!(此处为胡扯)

日本人抽烟要么在烟缸里掸,要么随身带着一个小盒子,专门放烟灰。

2.二氧化硫。脱硫设备对付的。这个现在又湿法脱硫和干法脱硫两种,具体哪种好,这个得看具体情况。脱硫效果还是很好的。至于,没有脱硫设备的,有脱硫设备不开的,开了还泄露的。都属于我上面数的人为因素。再次不多说了。

3.氮氧化物。脱硝设备对付的。有兴趣可以网上查一下。脱硝的效果还是很好的。

4.二氧化碳。这个说不上是污染,但会造成温室效应。脱二氧化碳的技术有,据说是有电厂上了,我没亲眼见过,如果有知友清楚,希望能够帮我补充。没有核实出处就说出来,如果说错了,请包涵。

PS:国家对于脱硫、脱硝都是有补助的,就是所谓的脱硫、脱硝电价了。

5.污水?是要严格处理合格后才会排放。通俗点讲,锅炉用水分为内循环和外循环(油路和发电机不讲了)。内循环主要是水燃烧成为蒸汽推动汽轮机,然后进入冷凝器变成水,在进入锅炉,完成内循环。锅炉用水那是非常严格的,专门有一个部门科室负责处理。老电厂基本都有自己的纯净水品牌。外循环主要是冷却内循环水的,两种水是通过金属管路换热的,没有接触。

大家看到的那种又粗又大的,冒着白烟的像幂函数曲线一样的大烟囱就是冷凝塔,换热后的外循环水就在冷凝塔里做自由落体式降温。

PS:沿海电厂多用海水冷却内循环水,海水直接排放出去。没有任何污染,因为水温高,所以海水泵房(泵海水的)出口海鲜很多,老师傅经常去捞:D。

至于脱硫环节产生的废水(只要指湿法脱硫),国家有严格的标准,必须处理合格后才能排放。处理不合格就排怎么办?罚!

感谢

@康德

在回复里的补充。