电厂值班员
果壳
2020-11-24
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#科学X计划
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我在火电厂工作。有一次打车去单位，司机大哥一看我的车程终点是火电厂，直接打开了他忧国忧民的话匣子，抛出来一连串的问号：“你看你们厂子那白烟污染多厉害，国家怎么就不整治一下你们这种污染大户？这烟污染了我们多少人呼吸的空气，你们这种电厂什么时候能关门？”
说实话在入行之前，只要路过火电厂这样大白天明目张胆排放废气的企业，我一定会献上我的“清新口气”，向他们“口吐莲花”。但入了这行才知道，之前有多大的仇视，就有多大的误解。
烟囱冒的白气是水汽
先说这看上去短肥圆的粗烟囱，毕竟它是火电厂最显眼的标志。
在这之前，得先说下最最简单版本的火电厂发电原理。
想象一个火炉上的水壶，等水烧开后，在壶嘴边放个小风车，风车就会被水汽顶得转起来。火电厂就是上面场景的放大版：用煤、天然气或者别的什么燃料烧开水，带动一个大型“风扇”，风扇动起来后，把动能转化成电能，就实现了发电。
为了节约资源、循环利用，我们最好还是把这些烧开的水蒸气冷却一下，让它降温变成水后能被重复利用。如果在海边就好说了，用海水来冷却就行。如果没有这个条件，就需要用到“大烟囱”来冷却，它的另一个名字是冷却塔。
冷却塔顶部有密密麻麻的类似花洒的喷头，将带有废热的水洒下来。水从顶部到底部集水池的路上，还会遇上类似格栅的热填充物拦路，让水能更长时间接触空气换热。
废弃冷却塔内部。千万不要作死随便进到正在工作的冷却塔里面，有人因此被闷死过丨Reginald Van de Velde
当时刚上班时，我的师父这样给我比喻的：冷却塔就像淋浴房，里面栅格一样的热填充物就像淋浴的人。热水哗啦啦从头流到脚底下，温度也就降下来了。
所以啊，这个大粗烟囱成日往外咕噜噜冒着白气，看着吓人，其实只是水气而已，说不定还能给附近的空气增加点湿度呢。
两种白气的成分差不多（前者可能会有食物香气）丨上图：saltworkstech.com；下图：pixabay
大黑烟囱才有害
细心的朋友会发现，除了又大又粗的冷却塔外，火电厂还有一类大烟囱，又细又高，它又是做什么的呢？
前面说了，火电厂运行的一个重要步骤就是烧水。大多数火电厂用的燃料还是以煤炭为主，这里面一来有经济因素，另一方面也是因为煤炭确实好使，热值高，遇上用电高峰，立马往炉子里铲几铲子煤炭就行。
但煤炭并不是一种环保的燃料。在煤炭燃烧后，会产生大量的粉尘、硫化物、氮氧化物等。这些对环境和健康有害的物质被排出来后是呛人的黑烟。所以排黑烟的烟囱，那才是污染环境的正主。
工业革命时代的大黑烟囱丨Wikipedia
但是排放黑烟的烟囱，现如今是非常少见了，要是现在你看到哪个火电厂直接排黑烟，请直接举报。因为现在有种种规定，限制火电厂的黑烟危害。
烟气从炉膛出来要经过脱硝处理，氮氧化物经过氨气的催化后反应成氮气；然后是除尘，一般选用电除尘设备，利用正负极板产生的静电吸附来除去烟气中的灰尘；之后再把烟尘进行脱硫处理，一般工厂企业采用湿式脱硫法，依靠将烟气打入石灰石浆中反应掉其中的硫。
经过处理后排放的烟气，还有多大污染？根据《火电厂大气污染物排放标准（GB 13223-2011 ）》规定，燃煤火电厂烟气中管控的排放污染物有烟尘、二氧化硫、氮氧化物、汞及其化合物，重点地区的排放标准如下图。
火电厂大气污染物排放标准（GB 13223-2011 ）
以上标准是国家标准，放得比较宽，有些地方上的排放标准还会更严格一些。比如天津市发布的《火电厂大气污染物排放标准》，燃煤电厂烟气排放标准颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度以稳定达到10毫克/立方米、35毫克/立方米、50毫克/立方米以下为标准，此标准在污染严重的省份被广泛应用，个别省份的颗粒物甚至要达到5毫克/立方米以下。
关于大烟囱的排放，还有一点让人心安的：烟囱顶上有传感器记录的烟气参数，这个数据可是直达省市环保部门的，监测设备也不能想断电就断电，所有涉及环保的问题后果都非常严重！
作者：电厂值班员
编辑：李小葵
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