火電大氣污染面臨的挑戰(zhàn)與對(duì)策

盡管中國(guó)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(lái)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。

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排放量約0.76~0.92kg/(kWh)，而燃?xì)獍l(fā)電單位發(fā)電量產(chǎn)生的CO2排放量?jī)H占燃煤發(fā)電的45%~66%。我國(guó)燃煤發(fā)電量占火電發(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，但我國(guó)是《巴黎協(xié)定》的堅(jiān)定支持者，將繼續(xù)履行對(duì)國(guó)際社會(huì)的承諾，因此，未來(lái)一方面應(yīng)通過(guò)技術(shù)研發(fā)進(jìn)一步減少燃煤發(fā)電煤耗，如國(guó)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251g/(kWh)），比目前全國(guó)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?xì)鈾C(jī)組仍要高出25%左右。因此，中國(guó)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(mǎn)足《巴黎協(xié)定》的要求，此外，也需在CO2貯存和利用方面開(kāi)展研究與示范。

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(guó)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(zhǎng)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(guó)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(guó)煤炭用于發(fā)電（含熱電聯(lián)產(chǎn)）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(zhǎng)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(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，為了進(jìn)一步改善環(huán)境空氣質(zhì)量，未來(lái)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(guó)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1~2mg/m3，SO2為25mg/m3，NOx為30mg/m3；2030年目標(biāo)：煙塵＜1mg/m3，SO2＜10mg/m3，NOx＜10mg/m3。目前，我國(guó)已有部分電廠穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)了國(guó)際能源署2020年的目標(biāo)，但與2030年的目標(biāo)尚存在差距?？梢?jiàn)，中國(guó)燃煤發(fā)電大氣污染物控制還有很長(zhǎng)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濕法脫硫?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境的影響

中國(guó)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5000萬(wàn)t左右，相當(dāng)于每年有150個(gè)水立方體積的石灰石山體被夷為平地，石灰石開(kāi)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(lái)應(yīng)加大對(duì)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(xiǎn)廢物處置難

中國(guó)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(kāi)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)。

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(guó)振奮，但我們必須清醒地看到，64μg/m3與環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量過(guò)渡時(shí)期目標(biāo)2（IT-2）25μg/m3、過(guò)渡時(shí)期目標(biāo)3（IT-3）15μg/m3、空氣質(zhì)量準(zhǔn)則值（AQG）10μg/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，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(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。

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(zhuān)業(yè)的運(yùn)行人員在運(yùn)行，沒(méi)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(méi)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(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。

7結(jié)語(yǔ)

中國(guó)火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了七個(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(guó)空氣質(zhì)量改善做出了巨大貢獻(xiàn)。但中國(guó)火電行業(yè)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。

本文節(jié)選自《中國(guó)電力》第51卷第6期