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火電大氣污染面臨的挑戰(zhàn)與對策

2018-08-30 10:13:24 《中國電力》   作者: 酈建國 朱法華等  

盡管中國燃煤發(fā)電大氣污染物控制技術處于世界領先水平,常規(guī)三大污染物(煙塵、SO2、NOx)實現了燃煤電廠與燃氣電廠同等清潔,但未來火電發(fā)展仍然面臨挑戰(zhàn),主要表現在以下6個方面。

1溫室氣體排放量巨大

燃煤發(fā)電機組單位發(fā)電量產生的CO2排放量約0.76~0.92kg/(kWh),而燃氣發(fā)電單位發(fā)電量產生的CO2排放量僅占燃煤發(fā)電的45%~66%。我國燃煤發(fā)電量占火電發(fā)電量的93%,產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,但我國是《巴黎協定》的堅定支持者,將繼續(xù)履行對國際社會的承諾,因此,未來一方面應通過技術研發(fā)進一步減少燃煤發(fā)電煤耗,如國家正在安徽淮北平山實施“251工程”(即新建燃煤機組供電煤耗小于251g/(kWh)),比目前全國平均供電煤耗310g/(kWh)要低19%,但單位發(fā)電量的CO2排放量比燃氣機組仍要高出25%左右。因此,中國需要進一步降低供電煤耗,同時大力發(fā)展可再生能源,以滿足《巴黎協定》的要求,此外,也需在CO2貯存和利用方面開展研究與示范。

2環(huán)境改善需要進一步削減火電大氣污染物

2017年盡管全國環(huán)境空氣質量得到進一步改善,重污染天氣明顯減少,全面實現了大氣污染防治行動計劃確定的目標,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)達國家和世界衛(wèi)生組織制定的環(huán)境空氣質量標準要求還有很大差距。

中國煤炭用于發(fā)電(含熱電聯產)的比例逐年增加,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)電的比例遠低于美國、德國等發(fā)達國家,為了進一步改善環(huán)境空氣質量,未來應加大燃煤清潔利用,進一步增大燃煤用于發(fā)電的比例。

國際能源署根據當前的技術發(fā)展情況,制定了2020年與2030年的燃煤電廠污染物排放目標,2020年目標:煙塵為1~2mg/m3,SO2為25mg/m3,NOx為30mg/m3;2030年目標:煙塵<1mg/m3,SO2<10mg/m3,NOx<10mg/m3。目前,我國已有部分電廠穩(wěn)定實現了國際能源署2020年的目標,但與2030年的目標尚存在差距。可見,中國燃煤發(fā)電大氣污染物控制還有很長的路要走,需要在技術上繼續(xù)突破,進一步減少火電大氣污染物的排放。

3濕法脫硫對生態(tài)環(huán)境的影響

中國火電行業(yè)煙氣脫硫方法以石灰石-石膏濕法脫硫為主,據統(tǒng)計2016年火電行業(yè)采用石灰石-石膏濕法脫硫的裝機容量占比93%,每年石灰石消耗量5000萬t左右,相當于每年有150個水立方體積的石灰石山體被夷為平地,石灰石開采對生態(tài)環(huán)境會產生一定的負面影響。石灰石-石膏濕法脫硫的脫硫副產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對生態(tài)環(huán)境產生一定的負面影響。因此未來應加大對資源化脫硫新工藝、新方法的研發(fā)與示范。

4廢棄脫硝催化劑危險廢物處置難

中國火電行業(yè)煙氣脫硝方法以SCR為主,據統(tǒng)計2016年火電行業(yè)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(yè)面臨的重大挑戰(zhàn)。應積極開發(fā)廢棄脫硝催化劑的回收及其資源化利用技術的研發(fā)。

5非常規(guī)污染物的控制需要新的技術突破

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計劃的目標,舉國振奮,但我們必須清醒地看到,64μg/m3與環(huán)境空氣質量標準35μg/m3的要求還有很大的差距,與世界衛(wèi)生組織確定的環(huán)境空氣質量過渡時期目標2(IT-2)25μg/m3、過渡時期目標3(IT-3)15μg/m3、空氣質量準則值(AQG)10μg/m3要求差距更大。隨著人們對環(huán)境空氣質量要求的不斷提高,我們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)、嚴重缺水地區(qū)濕煙氣中氣態(tài)水的回收利用(同時可消除“白色煙羽”)。需要研發(fā)非常規(guī)污染物控制技術并進行工程示范。

6煙氣治理設施的優(yōu)化與節(jié)能

燃煤電廠的煙氣治理設施是一個復雜的系統(tǒng)工程,鍋爐的負荷波動與低氮燃燒、煙氣脫硝、除塵、脫硫、深度凈化等裝置之間,既相互獨立,又相互聯系。目前各裝置之間基本處于獨立的運行狀態(tài),由不同專業(yè)的運行人員在運行,沒有體現各裝置之間的聯系性,煙氣治理設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)煙氣中污染物控制的全面人才,加強電廠煙氣治理設施的統(tǒng)籌協同,利用互聯網、物聯網、大數據等技術手段優(yōu)化煙氣治理設施的運行管理,實現節(jié)能減排雙贏。

7結語

中國火電廠大氣污染物排放標準經歷了七個發(fā)展階段,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(guī)污染物排放與燃氣發(fā)電基本同等清潔,為中國空氣質量改善做出了巨大貢獻。但中國火電行業(yè)大氣污染仍然面臨諸多挑戰(zhàn),需要在相關領域加強技術研發(fā)與工程示范。

本文節(jié)選自《中國電力》第51卷第6期




責任編輯: 江曉蓓

標簽:火電,大氣污染

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