南京市電力行業(yè)二氧化硫排放清單的建立及減排建議

鄭新梅 李文青

摘 要：該文在問卷調(diào)查和資料查閱的基礎(chǔ)上，針對(duì)二氧化硫?qū)δ暇┦须娏π袠I(yè)進(jìn)行活動(dòng)水平調(diào)研，采用“自下而上”的方法建立了南京市2014年電力行業(yè)二氧化硫排放清單。結(jié)果表明，2014年南京市電力行業(yè)二氧化硫排放總量為27 735.20t，該結(jié)果與2014年環(huán)境統(tǒng)計(jì)資料結(jié)果較吻合，證明該清單編制方法具有較強(qiáng)的可操作性和可信性。根據(jù)本研究所建立的二氧化硫排放清單，從改變能源結(jié)構(gòu)、優(yōu)化發(fā)電設(shè)備、優(yōu)化脫硫設(shè)備、加強(qiáng)煤炭脫硫工作等方面提出了二氧化硫減排建議。

關(guān)鍵詞：電廠；大氣污染物排放清單；二氧化硫

中圖分類號(hào) X322 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2016）06-106-03

Development of Sulfur Dioxide Emission Inventory and Emission Reduction Analysis for Electric Power Industry in Nanjing City

Zheng Xinmei et al.

（Nanjing Academy of Environmental Science，Nanjing 210013，China）

Abstract：Activity level of electric power industry in Nanjing was obtained by questionnaire survey and references consulting aimed at SO2. A“bottom-up”approach was adopted to build the SO2 emission inventory for the electric power industry of Nanjing in 2014. Results showed that the SO2 emission of the electric power industry was 27735.20 tons，and it was consistent with the data of environmental statistics in 2014. It was proved that the emission inventory establishment method was greatly operability and credibility.According to the results，pollution reduction measures of SO2 were put forward from the following aspects such as energy structure changes，power generation equipment optimization，desulfurization equipment optimization and coal desulfurization.

Key words：Power plant；Atmospheric pollutant emission inventory；Sulfur dioxide

1 引言

當(dāng)前我國空氣污染仍以煤煙型為主，主要污染物是煙塵和SO2，燃煤電廠是排放SO2等氣態(tài)致酸物質(zhì)的主要污染源，是我國目前控制區(qū)域酸沉降的重點(diǎn)[1]。南京市是江蘇省省會(huì)和東部重要的工業(yè)城市，第二產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)。有研究表明，2011年南京市工業(yè)煤耗量、二氧化硫排放量在江蘇省13個(gè)省轄市和全國15個(gè)副省級(jí)城市中均排名前3位，環(huán)境保護(hù)形勢嚴(yán)峻。電力行業(yè)是南京市重要的支柱行業(yè)，電廠燃煤占全市燃煤的比例高達(dá)60%以上，歷年環(huán)境統(tǒng)計(jì)顯示，電力行業(yè)的硫氮塵排放量極高，在工業(yè)企業(yè)中排名靠前。因此，建立電力行業(yè)清單，實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)污染物控制是南京市大氣污染減排的重要內(nèi)容。本研究采用問卷調(diào)查的方法調(diào)研了南京市的電力行業(yè)狀況，結(jié)合2014年環(huán)境統(tǒng)計(jì)資料，根據(jù)環(huán)保部推薦的大氣污染物排放清單制定指南，建立了2014年電力行業(yè)SO2污染物排放清單，對(duì)于SO2減排政策的制定具有較高的參考價(jià)值。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源 以2014年為基準(zhǔn)年，根據(jù)電廠排污特點(diǎn)，對(duì)南京市所有火電廠設(shè)計(jì)并發(fā)放了調(diào)查問卷，內(nèi)容包括電力企業(yè)鍋爐燃燒方式、年燃料消耗量、發(fā)電量、煤炭含硫率、煙氣除塵設(shè)施和除硫效率等。由于企業(yè)填報(bào)SO2去除效率普遍偏高，因此該數(shù)值采用2014年環(huán)境統(tǒng)計(jì)中的對(duì)應(yīng)數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。

2.2 計(jì)算方法 本研究主要采用“自下而上”的方法，根據(jù)單臺(tái)燃燒設(shè)施的燃料類型、燃料消費(fèi)量、技術(shù)類型及末端治理技術(shù)等信息計(jì)算污染物排放量E，公式如下：

E=A×EF×（1-η） （1）

式中：A為電廠鍋爐燃料消耗量；EF為污染物產(chǎn)生系數(shù)；η為污染控制措施對(duì)污染物的去除效率。

對(duì)于燃煤電廠，SO2的排放系數(shù)采用物料衡算法，其計(jì)算公式如下：

EFSO2=2×S×（1-sr）（1-η） （2）

式中：S為平均燃煤收到的基硫分；sr為硫分進(jìn)入底灰的比例。

對(duì)于燃?xì)夂腿加臀廴疚锱欧牛瑒t使用排放系數(shù)法，該系數(shù)來自于環(huán)保部清單編制指南。

根據(jù)南京市存在的相關(guān)電廠類型，研究中所使用的相關(guān)因子和系數(shù)如表1所示：

3 南京市電力行業(yè)基本情況分析

2014年，南京市電力行業(yè)燃煤、燃?xì)夂陀酂犭姀S的比例為14∶5∶6。由于余熱鍋爐不存在污染物排放，因此只對(duì)燃煤和燃?xì)怆姀S進(jìn)行分析。

3.1 燃煤電廠基本情況分析 2014年，南京市共有燃煤電廠14家，按照全年燃煤量大小分別標(biāo)號(hào)1～14。以下是其相對(duì)應(yīng)的燃煤量和全年發(fā)電量。由圖1和圖2可以看出，南京市電廠發(fā)電量基本隨燃煤量增大而增大，第5、7、9、12這4家相對(duì)發(fā)電量低主要是由于該4家電廠除發(fā)電外，還向外供應(yīng)大量的熱能。

煤炭含硫率直接影響二氧化硫的產(chǎn)生量，圖3給出了14家電廠的平均含硫率。由圖3可以看出，第13家電廠煤炭含硫率為1%，與其他電廠相差較大，其他電廠含硫率0.43%～0.69%。由于第13家電廠燃煤量消耗較大，其二氧化硫產(chǎn)生量將大大高于其他電廠。

燃煤電廠中裝機(jī)容量小于100MW的小機(jī)組與裝機(jī)容量大于300的大型機(jī)組的比例為73∶27，無中等裝機(jī)容量的機(jī)組。14家燃煤電廠的鍋爐燃燒方式分為煤粉爐、層燃爐和循環(huán)流化床爐3種，三者的比例為9∶2∶3。煤粉爐燃燒是最主要的燃燒方式。

燃煤電廠的除硫設(shè)施分為3種，分別為氨法脫硫、石灰石/石灰石-石膏法脫硫和煙氣循環(huán)流化床+爐內(nèi)噴鈣法。其中前2種為濕法脫硫，根據(jù)我國目前國內(nèi)煙氣脫硫技術(shù)研究成果，濕法脫硫效率在75%～95%，其中石灰石/石灰—石膏法技術(shù)最為成熟，運(yùn)行狀況最穩(wěn)定，脫硫效率在90%以上。爐內(nèi)噴鈣脫硫?qū)儆诟煞摿颍壳皣鴥?nèi)干法脫硫效率在60%～95%[2]。目前南京市電廠脫硫以石灰/石灰石-石膏法脫硫?yàn)橹鳎急?4%。表2給出3種脫硫方式的電廠占比和脫硫效率區(qū)間，由表2可知，石灰/石灰石-石膏法脫硫效率大多在90%以上，僅一家脫硫效率70%，氨法脫硫效率普遍較低。

流化床+爐內(nèi)噴鈣法＼&2＼&92＼&]

3.2 燃?xì)怆姀S情況 2014年，南京市燃?xì)怆姀S5家，其中4家電廠使用天然氣燃料，2家電廠使用高爐煤氣焦?fàn)t煤氣。燃?xì)怆姀S機(jī)組構(gòu)成為裝機(jī)容量≤100、100<裝機(jī)容量<300和裝機(jī)容量≥300的比例為13∶2∶2，小機(jī)組同樣占有較大比例。所有燃?xì)怆姀S均無脫氮除硫設(shè)施。

4 電力行業(yè)二氧化硫清單結(jié)果

經(jīng)計(jì)算得到南京市19家火電廠年SO2排放總量為27 735.20t，如表3所示，1～14家燃煤電廠標(biāo)號(hào)與前文一致，標(biāo)號(hào)15～19家電廠為燃?xì)怆姀S。將該結(jié)果與環(huán)境統(tǒng)計(jì)資料進(jìn)行比對(duì)分析，除第8家電廠的數(shù)值呈現(xiàn)出2倍關(guān)系外，其他電廠SO2排放量數(shù)值相差不大，由此可見，使用該方法建立的電力行業(yè)SO2排放清單具有很強(qiáng)的實(shí)用性，與實(shí)際情況相符。

5 南京市火電行業(yè)鍋爐SO2減排的對(duì)策建議

目前南京市燃煤電廠全部實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫，未來SO2減排可以從以下3個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：

5.1 改善能源結(jié)構(gòu) 由前文分析可以看出，燃?xì)怆姀S的SO2排放量均顯著低于燃煤電廠，甚至可以忽略不計(jì)，因此電廠煤改氣將是SO2污染減排最重要的措施。天然氣是目前公認(rèn)的綠色能源。研究表明，采用燃煤發(fā)電的SO2排放量在4～11g/（kW·h）；但采用天然氣發(fā)電，SO2排放量可降為0～0.25g/（kW·h），排放濃度25mg/m3左右[3]，因此火力發(fā)電應(yīng)優(yōu)先選用天然氣作為能源。

5.2 優(yōu)化發(fā)電設(shè)備 由于年代已久的發(fā)電設(shè)備存在能耗大、發(fā)電效率低的問題，因此需定期檢查，逐步淘汰。2014年南京市燃煤電廠以煤粉爐燃燒方式為主，且大部分均為小型機(jī)組。循環(huán)流化床爐占比較低。層燃爐熱效率一般為75%～85%，適用于中小鍋爐，但燃燒不充分；煤粉爐鍋爐效率一般可以達(dá)到90%～92%，能燃燒各種煤且燃燒完全；循環(huán)流化床則是近年來在國際上發(fā)展起來的新一代高效、低污染清潔燃燒技術(shù)，屬于低溫燃燒，可實(shí)現(xiàn)燃燒中直接脫硫[4]。因此，循環(huán)流化床燃燒方式對(duì)于SO2排放控制更為有利，目前南京市電廠中層燃爐可以逐步向循環(huán)流化床燃燒方式過渡。

5.3 優(yōu)化脫硫設(shè)施，加強(qiáng)煤炭脫硫工作 由調(diào)查來看，目前使用氨法脫硫的4家電廠，其脫硫效率相對(duì)較低，因此，改氨法脫硫?yàn)榱硗?種脫硫方式將會(huì)對(duì)SO2排放量產(chǎn)生較大影響。第13家電廠存在煤炭含硫率高的問題，但由于其脫硫設(shè)施除硫效率較高，因此SO2排放量尚在可接受范圍內(nèi)。從進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)SO2減排的角度看，該電廠可以加強(qiáng)煤炭脫硫工作，提高品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

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[4]鐘輝，王曉嚴(yán).循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的發(fā)展[J].發(fā)電設(shè)備，2012，2：130. （責(zé)編：張宏民）