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火電大氣污染面臨的挑戰與對策
2018-08-30  |  瀏覽:251
摘要: 盡管中國燃煤發電大氣污染物控制技術處于世界領先水平,常規三大污染物(煙塵、SO2、NOx)實現了燃煤電廠與燃氣電廠同等清潔,但未來火電發展仍然面臨挑戰,主要表現在以下6個方面。 1溫室氣體排放量巨大 燃煤發電機組單位發電量產生的CO2排放量約0.76~0.92kg/(kWh),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%。我國燃煤發電量占火電發電量的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》…

    盡管中國燃煤發電大氣污染物控制技術處于世界領先水平,常規三大污染物(煙塵、SO2NOx)實現了燃煤電廠與燃氣電廠同等清潔,但未來火電發展仍然面臨挑戰,主要表現在以下6個方面。

    1、溫室氣體排放量巨大

    燃煤發電機組單位發電量產生的CO2排放量約0.76~0.92kg/(kWh),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%。我國燃煤發電量占火電發電量的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,將繼續履行對國際社會的承諾,因此,未來一方面應通過技術研發進一步減少燃煤發電煤耗,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、環境改善需要進一步削減火電大氣污染物

    2017年盡管全國環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PM2.5年均濃度分別下降至644434μg/m3,但與發達國家和世界衛生組織制定的環境空氣質量標準要求還有很大差距。

    中國煤炭用于發電(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%,發電耗煤量從1980年的1.26t增長到2013年的21.8t,但煤炭用于發電的比例遠低于美國、德國等發達國家,為了進一步改善環境空氣質量,未來應加大燃煤清潔利用,進一步增大燃煤用于發電的比例。

    國際能源署根據當前的技術發展情況,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/m3SO225mg/m3NOx30mg/m32030年目標:煙塵<1mg/m3SO210mg/m3NOx10mg/m3。目前,我國已有部分電廠穩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,中國燃煤發電大氣污染物控制還有很長的路要走,需要在技術上繼續突破,進一步減少火電大氣污染物的排放。 

    3、濕法脫硫對生態環境的影響

    中國火電行業煙氣脫硫方法以石灰石-石膏濕法脫硫為主,據統計2016年火電行業采用石灰石-石膏濕法脫硫的裝機容量占比93%,每年石灰石消耗量5000t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,石灰石開采對生態環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。因此未來應加大對資源化脫硫新工藝、新方法的研發與示范。

    4、廢棄脫硝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。

    5、非常規污染物的控制需要新的技術突破

    2017年京津冀地區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與環境空氣質量標準35μg/m3的要求還有很大的差距,與世界衛生組織確定的環境空氣質量過渡時期目標2IT-225μg/m3、過渡時期目標3IT-315μg/m3、空氣質量準則值(AQG10μg/m3要求差距更大。隨著人們對環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。

    6、煙氣治理設施的優化與節能

    燃煤電廠的煙氣治理設施是一個復雜的系統工程,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,由不同專業的運行人員在運行,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揮,特別是節能潛力。需要培養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籌協同,利用互聯網、物聯網、大數據等技術手段優化煙氣治理設施的運行管理,實現節能減排雙贏。

    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。但中國火電行業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。

      本文節選自《中國電力》第51卷第6

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