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关于生物质直燃发电厂硫排放问题的思考

发布时间:2013-10-29 21:47    来源:未知

1、前言
    硫污染问题最早是发达国家面临的突出问题。工业革命以后,以煤炭火力发电厂为主,给空气环境带来严重的污染。如上世纪50年代英国的伦敦烟雾事件,北欧和美国酸雨对于森林和湖泊的破坏,纷纷引起了发达国家对于能源结构的改进的环境污染的治理,如用核电、生物质能发电取代煤电等,英国等发达国家纷纷关闭了大量的煤电厂,这些措施减少了硫的排放。我国能源消费结构以煤为主,是世界第一大煤炭生产和消费国。2005年,我国煤炭消费量为21.4亿吨,占一次能源消费总量的68.7%,大量燃烧煤炭造成了严重的环境问题。据统计,全国二氧化硫排放总量的90%是由燃煤造成的,二氧化硫污染已成为主要的大气污染源,有三分之一的国土面积受到酸雨污染,生态环境、大气质量问题突出,已严重影响我国经济社会发展和人民生命健康。
2、生物质直燃发电项目的硫排放
    生物质能是人类最古老、最广泛的能源之一,生物质直燃发电项目高效环保,有利于缓解能源紧张,有利于农民增收和环境保护。我国生物质直燃发电产业刚刚起步,这是一个全新的领域。随着该项产业的发展,许多问题逐步显现出来,如针对向大气排放的硫是合理的还是不合埋的?是否需要收取排污费?如果需要征收排硫费用,征收多少合适?
    按照国家已有的《可再生能源法》、《可再生能源产业发展指导目录》、《可再生能源发电有关管理规定》和《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》的规定,生物质发电项目主要包括农林生物质直接燃烧发电和气化发电、生活垃圾焚烧发电和垃圾填埋气发电及沼气发电项目。尽管发展生物质发电项目是环保项目,但是对于污染物治理措施,尤其在污染物排放方面,国家的规定依然很严格。国家环境保护总局要求生物质发电污染物排放必须符合国家和地方规定的排放标准,引进国外设备的,污染物排放限值应不高于引进国同类设备的排放限值。
    生物质直燃发电厂硫排放,目前国家是执行《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-1996)(我国《火电厂大气污染物排放标准》规定,“单台出力65t/h以上采用甘蔗渣、锯末、树皮等生物质燃料的发电锅炉,参照标准中以煤矸石等为主要燃料的资源综合利用火力发电锅炉的污染物排放控制要求执行”).借鉴矸石类电厂标准。主要的做法是大气污染物排放浓度限值:但是由于生物质直燃发电硫排放是与化石燃料火力发电硫排放相比较,无论在硫来源和排放量都有显著不同。
农作物秸秆其实也是一种很好的资源,如果可以其中回收经秸秆粉碎机粉碎然后再经过秸秆压块机、秸秆颗粒机、饲料颗粒机压制成生物质燃料饲料供燃烧和牲畜食用不是也是一个两全其美的方法么,而且,如果拿到外面销售老百姓也可以增加收入。
3、生物质直燃发电与化石燃料燃烧发电的硫排放不同
    此硫非彼硫:生物质燃料中含有的硫属于大气圈内的硫,燃烧排放后属于生物圈内的硫循环,这些硫来自环境并回到环境,对于环境中硫的净增加没有变化;化石燃料燃烧后排放的硫是“额外”排放的,因此“此硫非彼硫”。
    生物质颗粒燃料硫含量少:煤炭中含硫1-5%,甚至高于10%,全国火电厂燃煤平均值为1.2%,而秸秆中含硫0.1-0.3%左右,两者相差十几倍,平均十倍。
4、硫的排放和自然循环
    自然界硫主要以硫酸盐的形式贮存于沉积物中。但沉积的硫在土壤微生物的帮助下却可转化为气态的硫化氢,再经大气氧化为硫酸复降于地面或海洋中。硫在生物体内以.2价形式存在,而在生物体和大气中却主要以硫酸盐(+6价)形式存在。因此在植物体内也存在相应的还原酶系。在土壤富氧层和贫氧层中,分别存在氧化和还原两种微生物系,可促进硫酸盐与水之间的相互转化。自然界中,约90%以上的硫上通过微生物的作用从岩石圈进入生物圈的。生物尸体和残留物中含硫蛋白质经微生物的作用释放出H2S、CH3SH,(CH2)3S等含硫气体,一般的腐生细菌都具有分解有机硫化物能力。这样就实现了硫元素的自然循环。
    但是,人类活动可以大大干扰了这种循环。在目前的火电用煤平均含硫量为1%-3%,是秸秆中硫含量(0.1.0.3%)的十倍。如果不加处理,到2010年我国仅火力发电就会造成二氧化硫排放约10000万吨。而实际上,早在1998年,我国二氧化硫的排放已经达到2090万吨,成为世界上二氧化硫排放最多的国家。由于酸雨和二氧化硫污染造成农作物、森林和人体健康等方面的经济损失就约为1 100多亿元。
    生物发电硫排放,就是基于燃烧生物质释放到环境中的硫,这里可以有两种算法,硫排放的绝对量和烟气中的浓度。对于绝对量的计算,可以根据燃烧的生物质总量和含量,计算产生的硫总量,扣除进入到灰粉的量(这部分硫还能够回到土壤);对于排放的浓度,需要抽取大量样本,利用仪器监测。
5、关于生物质直燃发电硫排放标准研究工作
5.1针对生物质直燃电厂硫排放标准需要开展的工作
    1)生物质电厂燃料中的硫含量和硫分布总量。在全国范围内采集样品,主要为秸秆样品
(含部分灌木),对于用来发电的主要秸秆如棉花、玉米、小麦、水稻、向日葵、甘薯、苹果枝、柽柳、紫穗槐、黄柳等样品中的硫含量测试,从而得出这些植物中准确的硫含量信息,并与火力发电厂所使用的煤炭硫含量进行比较(随机抽取3个以上火力发电厂燃料煤炭样品,用同样方法测定硫含量。
    2)生物电厂中灰粉中硫含量测定。从已经运转的生物电厂采集样品,测定底灰和飞灰粉中的硫含量,并根据排放量,确定能够还田的硫总量,以及实际排放到大气中的硫总量。
    3)生物电厂排气孔实际S02浓度监测。利用环境监测部f J常规的大气S02样品,进行实际测定S02浓度,并根据排烟总量计算排向大气的硫绝对量。并与火力发电厂进行比较。将按照国家环境保护部门的要求,分时段采集样品。用该法计算的硫排放量,与上述扣除还田量方法估算的硫排放量进行对比,从而得出科学的有说法力的证据。
    4)合理的S02排污费估算。根据上述理论计算和实际测定的硫排放总量,以与火力发电厂同样发电量排放的硫排污收费标准,计算出生物质电厂排硫量适宜的标准范围,建议国家环境保护部门增加或者修订对于生物电厂排硫收费标准。
    5)咨询国际生物质电厂在硫排放收费的做法,建议国家对生物质发电事业应当采取的合理的政策支持。
5.2三种不同的硫排放以及征收排污费
    在没有干预的情况下,农作物秸秆的硫循环:化肥和土壤中的硫一秸秆一硫含量一硫分布一硫循环;
    在煤电等人工干预情况下:自然界硫循环一人工干预下(煤电等火力发电)的硫循环一硫污染一酸雨一脱硫一征收硫排污费;
    在生物直直燃发电情况下:化肥和土壤中的硫一秸秆一硫被燃烧一大气十飞粉十底灰一还田一暂时中断循环或者打乱已有的硫循环格局一合理征收排污费。
6、结束语:
    生物发电排放的硫实际上是用火力替代了微生物的作用,这些硫来自环境并回到环境,对于环境中硫的净增加没有变化。但是,与微生物的缓慢还原硫不同,生物发电排放的硫要迅速得多,在短期内,对于大气造成硫的增加,因此,有一些集中排放。在实践中,生物质燃料中的硫含量很低.其排放的硫大大低于中等到劣质煤燃烧释放的净增加的硫,因此,征收硫排放,不能按照矿物硫标准征收。建议国家专门针对生物质电厂制定合理的收费标准,鼓励环保的生物质能发电产业发展。
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