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      行業知識

      中國火電大氣污染防治現狀及挑戰分析

         在對中國火電廠大氣污染物排放標準的發展歷程進行回顧與總結的基礎上,分析不同階段排放或要求對中國燃煤電廠大氣污染控制技術發展的推動作用及其產生的環境效果,特別是超低排放。目前中國火電行業大氣污染物控制處于超低排放階段,燃煤電廠大氣污染防治技術處于國際領先水平,出煙塵、SO2、NOx三大常規污染物排放濃度實現了燃煤發電與燃氣發電基本同等清潔。盡管如此,中國火電環保在CO2控制、常規大氣污染物進一步減排、濕法脫硫對生態環境的影響、危險廢物廢棄脫硝催化劑的處置、非常規污染物的控制、煙氣治理設施的運行優化等方面任然面臨諸多挑戰,提出了需要研發的重點領域及相應目標。
       
      1中國火電排放標準的發展與國際比較
       
          中國電力始于1882年,到1949年全國發電裝機容量僅184.86萬kw,1978年改革開放之初,全國發電裝機容量為5712萬kw。改革開放40年,中國電力得到了快速發展,總裝機容量從1978年的5712萬kw發展到2017年的17.77億kw,其中火電裝機容量從3985萬kw發展到11.06億kw。伴隨著火電的快速發展,中國火電廠大氣污染排放標準日趨嚴格,目前已領先世界。
       
      1.1排放標準的發展
       
          我國火電廠在排放物的限值方面經過了多個不同的階段,一般而言,其限值往往和經濟條件、治理能力以及人們對于空氣質量方面的需求有所關聯。在早期,我國僅僅對于排放速度和煙囪的高度有所要求,對濃度沒有設立標準。而在進入2003年時,我國對于濃度方面有了嚴格標準,尤其是要求所有燃煤機組必須完成脫硫。而在2014年,國務院又提出在2020年之前完成全面改造,以做到超低排放。1.2低排放要求的推動力
       
      (1)環境改善的基本需求
       
          根據相關資料可以知道,我國煤炭儲備占全部化石能源的94.3%,因此決定我國未來發展仍然無法擺脫對于煤炭方面的依賴。然而煤炭是造成環境污染的重要因素,特別是霧霾天氣,煤炭可以看作是主要的罪魁禍首。為此,加強煤炭的清潔利用,能夠有效做到超低排放。
       
      (2)國家層面的重視
       
          在2011年時,我國針對火電廠重新制定了標準,尤其是在具體排放限值方面提出了嚴格的要求。這其中包括部分大型經濟城市內部嚴禁建設任何燃煤電廠,并在2014年9月開展了“超低排放”的行動計劃,促使全國所有具備相應條件的發電機組均達到了超低排放的基本水平。
       
      (3)地方政府的響應
       
          近些年來,越來越多的地方政府也開始響應國家的環境改善計劃,針對本地的實際情況,頒布了相關政策內容。尤其是要求燃煤電廠對于汽輪機組方面的污染物排放標準限制進行參考,以此促使煙塵、SO2以及NOx的排放濃度均能夠處在合理的范圍之內。
       
      1.3具體排放限值和世界的對比
       
          我國污染物排放限值在與美國進行對比的時候,我國的限值顯然更為嚴格。這其中,顆粒物為美國的81.4%,SO2為美國的25.2%,而NOx為美國的52.3%。不僅如此,相比于歐盟,我國的限值同樣更加嚴格。而且,我國的限值符合率都是以小時來計算,而美國則是以30天來計算,顯然我國的限值設立更為嚴格。
       
      2煙氣治理技術發展應用及減排效果
       
      2.1除塵技術發展與應用
       
          電力工業原先普遍應用的旋風除塵器、文丘里水膜除塵器等,因其除塵效率低,無法達到排放標準而遭到淘汰,取而代之的是高效電除塵器。這種機器的除塵效率更高,從而能夠更好地滿足我國排放限值的要求。目前,中國火電行業除塵技術已形成了以高效電除塵器、電袋復合除塵器和袋式除塵器為主的格局,安裝袋式或復合除塵器的機組比重有所提高。
       
      2.2脫硫技術發展與應用
       
          現如今我國各個機組對脫硫的重視,最為常見的脫硫技術為石灰石-石膏濕法。中國SO2排放限值進一步趨嚴,嚴于美、歐等發達國家和地區,成為世界最嚴的標準,該階段火電行業通過進一步提高脫硫技術水平和運行管理水平,從而提高綜合脫硫效率。
       
      2.3低氮燃燒與脫硝技術的發展與應用
       
          隨著政策的推行,我國燃煤發電鍋爐低氮燃燒技術得到普及,成為燃煤電廠NOx控制的首選技術,現行的先進低氮燃燒技術NOx減排率可達50%~60%。目前,中國火電行業脫硝技術已形成了煤粉爐以低氮燃燒+SCR煙氣脫硝技術為主,循環硫化床鍋爐以低氮燃燒+SNCR技術為主的格局。
       
      2.4火電行業大氣污染物減排效果
       
      (1)煙塵
       
          2006年之前隨著火電發電量增加,火電行業煙塵排放量呈緩慢增長趨勢,2006年達到峰值約370萬t;隨著政策的推行,火電行業煙塵排放量開始逐年下降,2016年中國火電行業煙塵排放量約35萬t不足2006年峰值的10%。
       
      (2)SO2
       
          2006年之前隨著火電發電量增加,火電行業SO2排放量呈緩慢增長趨勢,2006年達到峰值約1320萬t;隨著政策的推行,火電行業SO2排放量開始逐年下降,2016年中國火電行業SO2排放量約170萬t,僅占2006年峰值的13%。
       
      (3)NOx
       
          2011年之前隨著火電發電量增加,火電行業NOx排放量明顯增加,2011年達到峰值約1107萬t;隨著政策的拖行,火電行業NOx排放量開始逐年下降,2016年中國火電行業NOx排放量約155萬t,僅占2011年峰值的14%。
       
      3火電大氣污染面臨的挑戰
       
          3.1溫室氣體排放量巨大
       
          燃煤發電機組單位發電產生的CO2排放量0.76~0.92g/(kW•h),而燃氣發電單位發電量產生的CO2排放量僅占燃煤發電的45%~66%。中國燃煤發電量占活力發電量的93%,產生的溫室氣體排放量巨大。因此,中國需要進一步降低供電煤耗,同時大力發展可再生能源,此外,也需在CO2貯存和利用方面開展研究與示范。
       
          3.2環境改善減少污染物的產生
       
          盡管全國環境空氣質量在2017年得到改善,但還是遠低于美國、德國等發達國家。目前,中國已有部分電廠穩定實現了國際能源署2020年目標,但與2030年的目標尚存在差距。
       
          3.3濕法脫硫對生態環境的影響
       
          我國煙氣脫硝方式以石灰石-石膏濕法為主,石灰石開采對生態環境會產生一定的負面影響。石灰石-石膏濕法的脫硫副產物石膏的利用率隨著建筑業的萎縮在逐漸減少,廢棄石膏的堆存處置也會對生態環境產生一定的負面影響。
       
          3.4廢棄脫硫催化劑危險廢物處置難
       
          中國火電行業煙氣脫硝方法以SCR為主,據統計,2016年火電行業采用SCR的裝機容量占比95%以上,由此產生大量的廢棄脫硝催化劑,屬于危險廢物,如何處理與處置廢棄脫硝催化劑是火電行業面臨的重大挑戰。應積極開發廢棄脫硝催化劑的回收及其資源化利用技術的研發。
       
          3.5非常規污染物的控制需要新的技術突破
       
          隨著人們對環境空氣質量要求的不斷提高,不僅要控制好燃煤電廠煙氣中的常規污染物,而且需要控制Hg及其化合物等重金屬、SO3等可凝結顆粒物、濕煙氣液態水中的溶解鹽顆粒物等,以及環境敏感地區、嚴重缺水地區濕煙氣中氣態水的回收利用(同時可消除“白色煙羽”)。需要研發非常規污染物控制技術并進行工程示范。
       
      4結語
       
          中國火電廠大氣污染物排放標準經歷了多個不同階段,日益嚴格的排放限值不斷推動治理技術的進步,目前的煙氣治理水平已領先世界,實現了燃煤電廠常規污染物排放與燃氣發電基本同等清潔,為中國空氣質量改善做出了巨大貢獻。但中國火電大氣污染仍然面臨諸多挑戰,需要在相關領域加強技術研發與工程示范。

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