3 火電大氣污染面臨的挑戰(zhàn)與對(duì)策

盡管中國燃煤發(fā)電大氣污染物控制技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，常規(guī)三大污染物(煙塵、 SO2、NOx)實(shí)現(xiàn)了燃煤電廠與燃?xì)怆姀S同等清潔，但未來火電發(fā)展仍然面臨挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在以下6 個(gè)方面。

3.1 溫室氣體排放量巨大

燃煤發(fā)電機(jī)組單位發(fā)電量產(chǎn)生的 CO2 排放量0.76~0.92 g/(kW˙h)，而燃?xì)獍l(fā)電單位發(fā)電量產(chǎn)生的 CO2 排放量僅占燃煤發(fā)電的 45%~66%。中國燃煤發(fā)電量占火力發(fā)電量的 93%，產(chǎn)生的溫室氣體排放量巨大。盡管溫室氣體 CO2 是不是污染物存在疑義，但中國是《巴黎協(xié)定》的堅(jiān)定支持者，將繼續(xù)履行對(duì)國際社會(huì)的承諾，因此，未來應(yīng)通過技術(shù)研發(fā)進(jìn)一步減少燃煤發(fā)電煤耗，如國家正在安徽淮北平山實(shí)施“ 251 工程” (即新建燃煤機(jī)組供電煤耗小于 251 g/(kW˙h)，比目前全國平均供電煤耗 310 g/(kW˙h) 要低 19%，但單位發(fā)電量的 CO2 排放量比燃?xì)鈾C(jī)組仍高出 25% 左右。因此，中國需要進(jìn)一步降低供電煤耗，同時(shí)大力發(fā)展可再生能源，以滿足《巴黎協(xié)定》的要求，此外，也需在 CO2 貯存和利用方面開展研究與示范。

3.2 環(huán)境改善需要進(jìn)一步削減火電大氣污染物

2017 年盡管全國環(huán)境空氣質(zhì)量得到進(jìn)一步改善，重污染天氣明顯減少，全面實(shí)現(xiàn)了大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃確定的目標(biāo)，京津冀、長三角、珠三角地區(qū) PM2.5 年均濃度分別下降至 64、 44、 34μg/m3，但與發(fā)達(dá)國家和世界衛(wèi)生組織制定的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求還有很大差距。

中國煤炭用于發(fā)電(含熱電聯(lián)產(chǎn))的比例近期難以下降， 從 1980 年的 20.6% 增加到 2013 年的51.3%，發(fā)電耗煤量從 1980 年的 1.26 億 t 增長到2013 年的 21.8 億 t，但煤炭用于發(fā)電的比例遠(yuǎn)低于美國、德國等發(fā)達(dá)國家，為了進(jìn)一步改善環(huán)境空氣質(zhì)量，未來應(yīng)加大燃煤清潔利用，進(jìn)一步增大燃煤用于發(fā)電的比例。

國際能源署根據(jù)當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展情況，制定了 2020 年 與 2030 年 的 燃 煤 電 廠 污 染 物 排 放 目標(biāo)， 2020 年目標(biāo)：煙塵為 1~2 mg/m3， SO2 為 25mg/m3， NOx 為 30 mg/m3; 2030 年目標(biāo)：煙塵< 1mg/m3， SO2< 10 mg/m3， NOx< 10 mg/m3。目前，中國已有部分電廠穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)了國際能源署 2020 年的目標(biāo)，但與 2030 年的目標(biāo)尚存在差距。可見，中國燃煤發(fā)電大氣污染物控制還有很長的路要走，需要在技術(shù)上繼續(xù)突破，進(jìn)一步減少火電大氣污染物的排放。

3.3 濕法脫硫?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境的影響

中國火電行業(yè)煙氣脫硫方法以石灰石–石膏濕法脫硫?yàn)橹?，?jù)統(tǒng)計(jì) 2016 年火電行業(yè)采用石灰石–石膏濕法脫硫的裝機(jī)容量占比 93%，每年石灰石消耗量 5 000 萬 t 左右，石灰石開采對(duì)生態(tài)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。石灰石–石膏濕法脫硫的脫硫副產(chǎn)物石膏的利用率隨著建筑業(yè)的萎縮在逐漸減少，廢棄石膏的堆存處置也會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。因此未來應(yīng)加大對(duì)資源化脫硫新工藝、新方法的研發(fā)與示范。

3.4 廢棄脫硝催化劑危險(xiǎn)廢物處置難

中國火電行業(yè)煙氣脫硝方法以 SCR 為主，據(jù)統(tǒng)計(jì)， 2016 年火電行業(yè)采用 SCR 的裝機(jī)容量占比95% 以上，由此產(chǎn)生大量的廢棄脫硝催化劑，屬于危險(xiǎn)廢物，如何處理與處置廢棄脫硝催化劑是火電行業(yè)面臨的重大挑戰(zhàn)。應(yīng)積極開發(fā)廢棄脫硝催化劑的回收及其資源化利用技術(shù)的研發(fā)。

3.5 非常規(guī)污染物的控制需要新的技術(shù)突破

2017 年京津冀地區(qū) PM2.5 年均濃度下降至 64μg/m3，全面完成了大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃的目標(biāo)，舉國振奮，但必須清醒地看到， 64 μg/m3 與環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 35 μg/m3 的要求還有很大的差距，與世界衛(wèi)生組織確定的環(huán)境空氣質(zhì)量過渡時(shí)期目標(biāo) 2( IT-2) 25 μg/m3、過渡時(shí)期目標(biāo) 3( IT-3) 15 μg/m3、空氣質(zhì)量準(zhǔn)則值( AQG) 10 μg/m3要求差距更大。隨著人們對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量要求的不斷提高，不僅要控制好燃煤電廠煙氣中的常規(guī)污 染 物 ， 而 且 需 要 控 制 Hg 及 其 化 合 物 等 重 金屬、 SO3 等可凝結(jié)顆粒物、濕煙氣液態(tài)水中的溶解鹽顆粒物等，以及環(huán)境敏感地區(qū)、嚴(yán)重缺水地區(qū)濕煙氣中氣態(tài)水的回收利用(同時(shí)可消除“白色煙羽” )。需要研發(fā)非常規(guī)污染物控制技術(shù)并進(jìn)行工程示范。

3.6 煙氣治理設(shè)施的優(yōu)化與節(jié)能

燃煤電廠的煙氣治理設(shè)施是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，鍋爐的負(fù)荷波動(dòng)與低氮燃燒、煙氣脫硝、除塵、脫硫、深度凈化等裝置之間，既相互獨(dú)立，又相互聯(lián)系。目前各裝置之間基本處于獨(dú)立的運(yùn)行狀態(tài)，由不同專業(yè)的運(yùn)行人員在運(yùn)行，沒有體現(xiàn)各裝置之間的聯(lián)系性，煙氣治理設(shè)施的潛能沒有得到充分發(fā)揮，特別是節(jié)能潛力。需要培養(yǎng)煙氣污染物控制的全面人才，加強(qiáng)電廠煙氣治理設(shè)施的統(tǒng)籌協(xié)同，利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段優(yōu)化煙氣治理設(shè)施的運(yùn)行管理，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排雙贏。

4 結(jié)語

中國火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了 7 個(gè)發(fā)展階段，日益嚴(yán)格的排放限值不斷推動(dòng)治理技術(shù)的進(jìn)步，目前的煙氣治理水平已領(lǐng)先世界，實(shí)現(xiàn)了燃煤電廠常規(guī)污染物排放與燃?xì)獍l(fā)電基本同等清潔，為中國空氣質(zhì)量改善做出了巨大貢獻(xiàn)。但中國火電大氣污染仍然面臨諸多挑戰(zhàn)，需要在相關(guān)領(lǐng)域加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)與工程示范。

參考文獻(xiàn)：

[1]王志軒, 潘荔, 劉志強(qiáng), 等. 中國煤電清潔發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J]. 電力科技與環(huán)保, 2018, 34(1): 1–8.WANG Zhixuan, PAN Li, LIU Zhiqiang, et al. Review of presentsituation and prospect for clean development of coal-fired power inChina[J]. Electric Power Technology and Environmental Protection,2018, 34(1): 1–8.

[2]中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)脫硫脫硝委員會(huì). 2017 年度燃煤煙氣脫硫脫硝產(chǎn)業(yè)信息[EB/OL]. (2018-04-12)[2018-04-16]. http://huanbao.bjx.com.cn/news/20180413/891534.shtml.

[3]國家電力公司, 中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì). 逐日——紀(jì)念中國電力工業(yè) 120 周年[M]. 北京: 人民日?qǐng)?bào)出版社, 2002.

[4]中華人民共和國國家統(tǒng)計(jì)局. 中華人民共和國 2017 年國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)[EB/OL]. (2018-02-28) [2018-04-16]. http://www.stats.gov.cn/tjsj/zxfb/201802/t20180228_1585631.html.

[5]朱法華, 王圣, 趙國華, 等. GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》分析與解讀[M]. 北京: 中國電力出版社, 2013.

[6]國務(wù)院辦公廳. 國務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014—2020 年) 的通知[EB/OL]. (2014-11-19) [2018-04-16]. http://www.gov.cn/zhengce/content/2014-11/19/content_9222.htm.

[7]國家統(tǒng)計(jì)局. 2013 年中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒[M]. 北京: 中國統(tǒng)計(jì)出版社. 2014.

[8]英國石油公司. BP 世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒 2016[EB/OL]. [2018-04-16].https://www.bp.com/zh_cn/china/reports-and-publications/bp_2016.html.

[9]易斌, 路光杰, 劉媛, 等. 煤電煙氣污染控制技術(shù)與裝備發(fā)展[J]. 電力科技與環(huán)保, 2018, 34(1): 14–17.YI Bin, LU Guangjie, LIU Yuan, et al. Electricity flue gas pollutioncontrol technology and equipment progress[J]. Electric Power Technology and Environmental Protection, 2018, 34(1): 14–17.

[10]朱法華. GB 13223 修訂后火電用袋式除塵技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r探討[J].電力科技與環(huán)保, 2011, 27(4): 28–30.

ZHU Fahua. Development of bag dusting technology for thermal power plants after GB 13223 revised[J]. Electric Power Technology and Environmental Protection, 2011, 27(4): 28–30.

[11]安連鎖, 王金平, 酈建國, 等. 中國燃煤電廠電除塵技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用綜述[J]. 中國電力, 2018, 51(4): 115–123.AN Liansuo, WANG Jinping, LI Jianguo, et al. Development and application overview of electro statistic precipitation technology for coal-fired power plant in China[J]. Electric Power, 2018, 51(4):115–123.

[12]龍輝, 黃飛, 黃晶晶, 等. 歐洲、日本燃煤火電機(jī)組大氣污染物控制標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)路線選擇[J]. 電力科技與環(huán)保, 2018, 34(1): 9–13.LONG Hui, HUANG Fei, HUANG Jingjing, et al. Standards and technical route ion of flue gas pollutants control from coal-fired power units in Europe and Japan[J]. Electric Power Technology and Environmental Protection, 2018, 34(1): 9–13.

[13]朱法華, 王臨清. 煤電超低排放的技術(shù)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益分析[J]. 環(huán)境保護(hù), 2014, 42(21): 28–33.ZHU Fahua, WANG Linqing. Analysis on technology-economy and environment benefit of ultra-low emission from coal-fired powerunits[J]. Environmental Protection, 2014, 42(21): 28–33.

[14]朱法華. 《火電廠污染防治可行技術(shù)指南》 (HJ 2301—2017) 解讀[J]. 環(huán)境影響評(píng)價(jià), 2018, 40(2): 1–4, 16.ZHU Fahua. Interpretation of Guideline on available technologies of pollution prevention and control for thermal power plants[J].Environmental Impact Assessment, 2018, 40(2): 1–4, 16.

[15]朱法華. 火電廠污染防治技術(shù)手冊(cè)[M]. 北京: 中國電力出版社,2017.