(中國(guó)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)脫硫脫硝委員會(huì),北京 100037)
脫硫脫硝行業(yè)2015年發(fā)展綜述
(中國(guó)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)脫硫脫硝委員會(huì),北京 100037)
綜述了2015年我國(guó)脫硫脫硝行業(yè)的發(fā)展環(huán)境及現(xiàn)狀,介紹了行業(yè)發(fā)展的主要?jiǎng)討B(tài),針對(duì)脫硫脫硝行業(yè)發(fā)展中存在的主要問(wèn)題,提出了相關(guān)解決對(duì)策和建議。
脫硫;脫硝;火電廠;工業(yè)鍋爐;催化劑;行業(yè)發(fā)展
1.1 行業(yè)發(fā)展環(huán)境
(1)空氣質(zhì)量呈好轉(zhuǎn)趨勢(shì)
2016年2月4日,環(huán)境保護(hù)部發(fā)布2015年全國(guó)城市空氣質(zhì)量狀況:全國(guó)338個(gè)地級(jí)及以上城市平均達(dá)標(biāo)天數(shù)比例為76.7%,73個(gè)城市空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo),占21.6%,達(dá)標(biāo)城市主要分布在福建、廣東、云南、貴州、西藏等省份。環(huán)境保護(hù)部環(huán)境監(jiān)測(cè)司對(duì)全國(guó)338個(gè)地級(jí)及以上城市均按空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)要求,開(kāi)展了包括細(xì)顆粒物(PM2.5)、可吸入顆粒物(PM10)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)和臭氧(O3)等6項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,338個(gè)城市PM10、SO2和NO2三項(xiàng)可比指標(biāo)平均濃度同比分別下降7.4%、16.1%、6.3%。從各指標(biāo)的平均濃度來(lái)看,SO2、NO2、CO和O3等4項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)標(biāo),PM2.5、PM10分別超過(guò)年均值二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的42.9%、24.3%??梢钥闯?,我國(guó)大氣污染狀況仍十分嚴(yán)重,但總體呈轉(zhuǎn)好趨勢(shì)。
2015年,京津冀區(qū)域13個(gè)城市的平均達(dá)標(biāo)天數(shù)比例為52.4%,同比提高9.6%。PM2.5、PM10、SO2和NO2濃度同比明顯下降,CO同比上升,O3同比持平。京津冀區(qū)域進(jìn)入冬季采暖期,受污染物排放量大和不利氣象條件影響,發(fā)生多次污染程度重、影響范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的空氣重污染過(guò)程,大幅拉升了全年顆粒物濃度,京津冀區(qū)域冬季采暖季期間的PM2.5濃度同比上升9.6%。
2015年,北京市空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)天數(shù)186天,占全年天數(shù)的51.0%,同比增加14天,其中優(yōu)級(jí)天數(shù)增加13天。出現(xiàn)重度及以上污染共46天,占12.6%,同比減少1天。PM2.5年均濃度為80.6微克/立方米,同比下降6.2%。2015年以PM2.5為首要污染物的重污染天數(shù)共42天,其中僅在11~12月就出現(xiàn)22天重污染,同比增加15天。2015年1~10月份北京市PM2.5濃度同比降幅達(dá)到21.3%,但是由于采暖季的PM2.5濃度同比上升75.9%,導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)全年的PM2.5濃度同比降幅僅為6.2%。
(2)煤炭消耗增速下降,仍然是主要污染源
中國(guó)經(jīng)濟(jì)從持續(xù)30年的高速增長(zhǎng)轉(zhuǎn)向中高速增長(zhǎng)階段,帶來(lái)的能源消耗下降在電力生產(chǎn)和消費(fèi)上表現(xiàn)明顯。2000年至2014年的14年間,全國(guó)發(fā)電量年均增加近3000億千瓦時(shí)。2015年,發(fā)電量?jī)H增加277億千瓦時(shí),不及以往年均增量的1/10,勢(shì)頭明顯減退。2015年,全國(guó)6000千瓦及以上電廠發(fā)電設(shè)備平均利用小時(shí)數(shù)為3969小時(shí),同比降低349小時(shí)。其中,水電設(shè)備平均利用小時(shí)3621小時(shí),同比降低48小時(shí);火電設(shè)備平均利用小時(shí)4329小時(shí),同比降低410小時(shí);核電7350小時(shí),同比降低437小時(shí);風(fēng)電1728小時(shí),同比降低172小時(shí)。
受到用電量增速下滑和清潔能源發(fā)電量增加的雙重影響,全國(guó)煤炭消費(fèi)發(fā)生了巨大轉(zhuǎn)折。2000年至2013年的13年間,全國(guó)煤炭消費(fèi)量年均增加2.18億噸,年均增長(zhǎng)8.8%。2013年煤炭消費(fèi)量達(dá)到峰值,總量超過(guò)42.2億噸。2014年則出現(xiàn)首次下滑,總量減少1.23億噸,降幅為2.9%。國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示,2015年煤炭消費(fèi)量繼續(xù)下滑,降幅達(dá)3.3%,全國(guó)總產(chǎn)量37.5億噸,雖然消費(fèi)量下降,煤炭依然是我國(guó)的主體能源。中電聯(lián)數(shù)據(jù)顯示,2015年中國(guó)發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘?5.07億千瓦,其中煤電裝機(jī)8.84億千瓦,比重58.7%;2015年全國(guó)發(fā)電量5.60萬(wàn)億千瓦時(shí),其中煤電3.76萬(wàn)億千瓦時(shí)。
煤炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的67.2%,水電、風(fēng)電、核電、天然氣等清潔能源消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的17.9%。我國(guó)已經(jīng)明確,到2020年,非化石能源占一次能源消費(fèi)總量的比重達(dá)到15%左右,到2030年達(dá)到20%左右。同時(shí),逐步降低煤炭消費(fèi)比重,到2020年,煤炭消費(fèi)比重控制在62%以內(nèi)。
煤煙型污染仍是我國(guó)二氧化硫、氮氧化物和粉塵產(chǎn)生的主要污染源。2015年底,京津冀及周邊地區(qū)經(jīng)歷了持續(xù)多日的重污染過(guò)程。環(huán)境保護(hù)部分析,重污染期間,化石燃料或生物質(zhì)燃燒排放的一次顆粒物增加明顯,原煤散燒對(duì)近地面污染貢獻(xiàn)最高,低矮面源污染對(duì)PM2.5濃度貢獻(xiàn)最大。從觀測(cè)數(shù)據(jù)看,與燃煤排放直接相關(guān)的有機(jī)物、硫酸鹽、黑炭等物質(zhì),是PM2.5的主要組成成分,也證明了煤炭污染,特別是城鄉(xiāng)接合部與廣大農(nóng)村地區(qū)的原煤散燒,是導(dǎo)致近期華北地區(qū)大范圍空氣污染的重要來(lái)源。
電力行業(yè)是燃煤主體,中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)脫硫脫硝委員會(huì)估算,燃煤電站行業(yè)消耗煤炭約16.58億噸。電力行業(yè)近年來(lái)在環(huán)保領(lǐng)域付出的努力有目共睹,脫硫脫硝除塵工程數(shù)量與火電廠機(jī)組容量同步。而非電行業(yè)燃煤的污染較為突出。除電力行業(yè)外,工業(yè)領(lǐng)域煤炭消耗量大的領(lǐng)域分別為鋼鐵、水泥、冶金焦化、煤化工、工業(yè)鍋爐、工業(yè)爐窯。國(guó)家發(fā)改委能源研究所的數(shù)據(jù)顯示,目前中國(guó)尚在使用的工業(yè)燃煤小鍋爐超過(guò)47萬(wàn)臺(tái),這些小鍋爐一般是小的水泥廠、玻璃廠、鋼廠等所擁有,在環(huán)保設(shè)備的使用方面基本少有資金支持。據(jù)計(jì)算,工業(yè)鍋爐排放的煙塵和二氧化硫分別占到全國(guó)總排放量的41.6%和22.2%。上述47萬(wàn)臺(tái)工業(yè)鍋爐一年散燒約18億噸煤,而散燒一噸煤排放的污染物是電廠等大型鍋爐處理后的10倍以上。也就是說(shuō),散燒18億噸煤的排放量相當(dāng)于180億噸以上電廠用煤燃燒產(chǎn)生的污染。
(3)燃煤電廠全面推行超低排放
2015年12月2日,國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)召開(kāi)國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議,決定全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造,大幅降低發(fā)電煤耗和污染排放。會(huì)議指出,通過(guò)加快燃煤電廠升級(jí)改造,在全國(guó)全面推廣超低排放和世界一流水平的能耗標(biāo)準(zhǔn),是推進(jìn)化石能源清潔化、改善大氣質(zhì)量、緩解資源約束的重要舉措。會(huì)議決定,在2020年前,對(duì)燃煤機(jī)組全面實(shí)施超低排放和節(jié)能改造,使所有現(xiàn)役電廠每千瓦時(shí)平均煤耗低于310克、新建電廠平均煤耗低于300克,對(duì)落后產(chǎn)能和不符合相關(guān)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)要求的堅(jiān)決淘汰關(guān)停,東、中部地區(qū)要提前至2017年和2018年達(dá)標(biāo)。改造完成后,每年可節(jié)約原煤約1億噸、減少二氧化碳排放1.8億噸,電力行業(yè)主要污染物排放總量可降低60%左右。
超低排放技術(shù)針對(duì)燃煤煙氣中的氮氧化物(NOx)、二氧化硫(SO2)、煙塵(PM)的排放提出了“50355”的要求,即在基準(zhǔn)氧含量6%的條件下,污染物排放濃度NOx<50mg/Nm3、SO2<35mg/Nm3、PM<5mg/Nm3。
2015年12月9日,國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)、環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家能源局三部門聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于實(shí)行燃煤電廠超低排放電價(jià)支持政策有關(guān)問(wèn)題的通知》,將從2016年1月1日起對(duì)完成超低排放改造的燃煤發(fā)電企業(yè)給予上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼。對(duì)2016年1月1日以前已經(jīng)并網(wǎng)運(yùn)行的現(xiàn)役機(jī)組,對(duì)其統(tǒng)購(gòu)上網(wǎng)電量加價(jià)每千瓦時(shí)1分錢(含稅);對(duì)2016年1月1日之后并網(wǎng)運(yùn)行的新建機(jī)組,對(duì)其統(tǒng)購(gòu)上網(wǎng)電量加價(jià)每千瓦時(shí)0.5分錢(含稅)。上述電價(jià)加價(jià)標(biāo)準(zhǔn)暫定執(zhí)行到2017年底,2018年以后逐步統(tǒng)一和降低標(biāo)準(zhǔn)。地方制定更嚴(yán)格超低排放標(biāo)準(zhǔn)的,鼓勵(lì)地方出臺(tái)相關(guān)支持獎(jiǎng)勵(lì)政策措施。此前,山西、江蘇、河北、安徽等省都陸續(xù)推出了地方補(bǔ)貼鼓勵(lì)超低排放改造。而此次補(bǔ)貼政策出臺(tái)標(biāo)志著超低排放成為全國(guó)電力企業(yè)共同享有政策。
(4)脫硝廢棄催化劑許可證發(fā)放提速
2015年底我國(guó)火電裝機(jī)容量將接近8.9億千瓦,SCR脫硝催化劑總用量近80萬(wàn)立方米,目前,2012年前安裝的脫硝催化劑已經(jīng)進(jìn)入更換期,總量在10萬(wàn)立方米左右,而到2018年,每年更換的廢舊SCR脫硝催化劑將達(dá)到25萬(wàn)立方米。大量的危廢SCR脫硝催化劑將對(duì)我國(guó)的土壤和水體構(gòu)成巨大的環(huán)境壓力。
國(guó)家環(huán)境保護(hù)部于2014年8月正式發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)廢煙氣脫硝催化劑監(jiān)管工作的通知》,將廢煙氣脫硝催化劑(釩鈦系)納入危險(xiǎn)廢物進(jìn)行管理,并將其歸類為《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》中“HW49其他廢物”。2015年6月11日,江蘇龍凈科杰催化劑再生有限公司正式獲得江蘇省環(huán)保廳頒發(fā)的廢煙氣脫硝催化劑危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)許可證,成為全國(guó)首個(gè)擁有脫硝催化劑危廢許可證的企業(yè)。
至今,江蘇省已經(jīng)頒發(fā)了4張脫硝固廢處置許可證,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),國(guó)內(nèi)已經(jīng)超過(guò)7家企業(yè)獲得脫硝固廢處置許可證(蘇州華樂(lè)大氣污染控制科技發(fā)展有限公司、河北欣芮再生資源利用有限公司、安徽省元琛環(huán)??萍加邢薰尽⑶暹h(yuǎn)市恒德環(huán)保科技有限公司、江蘇肯創(chuàng)催化劑再生技術(shù)有限公司、郴州市富昌廢棄資源再生有限公司、江蘇龍凈科杰催化劑再生有限公司等)。
(5)鋼鐵行業(yè)提升環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)淘汰落后產(chǎn)能
2015年,國(guó)內(nèi)鋼材需求連續(xù)兩年下滑,出口雖然達(dá)到了1.1億噸,但仍未能彌補(bǔ)內(nèi)需下降的缺口,全年粗鋼產(chǎn)量出現(xiàn)了多年未見(jiàn)的下降局面,同比下降2.33%。從全年走勢(shì)看,粗鋼日產(chǎn)水平也逐步下降,由上半年的220萬(wàn)噸左右的規(guī)模下降至下半年210萬(wàn)噸左右,12月份已降至210萬(wàn)噸以下,為年內(nèi)最低水平。
2015年,我國(guó)鐵、鋼、材產(chǎn)量分別為6.91億噸、8.04億噸和11.23億噸,同比分別下降3.45%、下降2.33%和增長(zhǎng)0.56%。從分季度看,第1、2、3、4季度粗鋼產(chǎn)量分別為2.00億噸、2.10億噸、1.99億噸和1.95億噸,同比降幅分別為1.68%、0.89%、3.87%和2.92%;環(huán)比分別下降0.32%、增長(zhǎng)4.88%、下降5.19%和下降2.05%。國(guó)內(nèi)焦炭、鐵礦石和鐵合金產(chǎn)量分別為4.48億噸、13.81億噸和3666.4萬(wàn)噸,同比降幅分別為6.45%、7.69%和2.61%。
鋼鐵業(yè)是產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩行業(yè),自2012年以來(lái),我國(guó)粗鋼產(chǎn)能利用率持續(xù)處于合理水平線以下,到2015年,我國(guó)粗鋼產(chǎn)能高達(dá)12億噸,產(chǎn)能利用率降至不足67%。2011~2014年,我國(guó)累計(jì)淘汰煉鐵產(chǎn)能7711萬(wàn)噸、煉鋼產(chǎn)能7780萬(wàn)噸。鋼鐵業(yè)提前1年完成“十二五”淘汰落后任務(wù)目標(biāo)。2016年2月國(guó)務(wù)院印發(fā)《關(guān)于鋼鐵行業(yè)化解過(guò)剩產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)脫困發(fā)展的意見(jiàn)》(以下簡(jiǎn)稱《意見(jiàn)》),指出從2016年開(kāi)始,在近年來(lái)淘汰落后鋼鐵產(chǎn)能的基礎(chǔ)上,用5年時(shí)間再壓減粗鋼產(chǎn)能1億~1.5億噸?!兑庖?jiàn)》要求,要嚴(yán)禁新增產(chǎn)能,對(duì)違法違規(guī)建設(shè)的,要嚴(yán)肅問(wèn)責(zé)。嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)保、能耗、質(zhì)量、安全、技術(shù)等法律法規(guī)和產(chǎn)業(yè)政策,達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求的鋼鐵產(chǎn)能要依法依規(guī)退出。
通過(guò)加強(qiáng)環(huán)保執(zhí)法和嚴(yán)格實(shí)施能耗標(biāo)準(zhǔn)來(lái)壓減產(chǎn)能,有助于加快落后產(chǎn)能淘汰和生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整。鋼鐵行業(yè)是污染和能耗大戶,鋼鐵業(yè)排放的二氧化硫、氮氧化物、煙粉塵等污染物占全國(guó)工業(yè)的7%~14%,是形成霧霾的主要污染源之一。因此,鋼鐵業(yè)成為我國(guó)環(huán)境治理的重點(diǎn)領(lǐng)域?!秶?guó)務(wù)院關(guān)于鋼鐵行業(yè)化解過(guò)剩產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)脫困發(fā)展的意見(jiàn)》提出,嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)保、能耗、質(zhì)量、安全、技術(shù)等法律法規(guī)和產(chǎn)業(yè)政策,達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求的鋼鐵產(chǎn)能要依法依規(guī)退出。
2015年,全國(guó)鋼鐵行業(yè)以改善環(huán)境質(zhì)量為核心的各項(xiàng)工作取得了積極進(jìn)展。安裝脫硫設(shè)施的鋼鐵燒結(jié)機(jī)面積由2.9萬(wàn)平方米增加到13.8萬(wàn)平方米,安裝率由19%增加到88%。在2011~2014年,我國(guó)累計(jì)淘汰火電裝機(jī)2365萬(wàn)千瓦,淘汰煉鐵產(chǎn)能7700萬(wàn)噸、煉鋼7700萬(wàn)噸,“十二五”重點(diǎn)行業(yè)淘汰落后產(chǎn)能任務(wù)均提前一年完成,工業(yè)本身的排污情況在明顯好轉(zhuǎn)。根據(jù)部署,“十三五”期間鋼鐵工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)將大幅收緊,燒結(jié)機(jī)頭顆粒物、煉鐵顆粒燒結(jié)機(jī)頭二氧化硫等主要排放標(biāo)準(zhǔn)將分別降低60%、92%和90%。
(6)水泥行業(yè)脫硝發(fā)展環(huán)境
根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布的數(shù)據(jù)顯示,2015年1~12月全國(guó)水泥產(chǎn)量23.48億噸,同比下降4.9%,而去年同期為增長(zhǎng)1.8%;利潤(rùn)方面,預(yù)計(jì)2015年水泥行業(yè)實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)總額約300億元,同比下降60%,已經(jīng)回落至2008年水平。2015年水泥熟料產(chǎn)能約為18.1億噸,同比2014年增加2.2%,僅僅是增長(zhǎng)速度放緩。然而,在水泥需求快速下降的壓力下,2015年全國(guó)熟料產(chǎn)能利用率僅約為67%,同比2014年下降5%,熟料產(chǎn)能過(guò)剩進(jìn)一步加劇,供需矛盾更加惡化。從各省來(lái)看,山西、新疆、內(nèi)蒙古、遼寧、河北五省產(chǎn)能利用率均小于50%,產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩。其中,2015年10個(gè)省份落后全國(guó)平均產(chǎn)能利用率,安徽等省產(chǎn)能利用率超過(guò)了98%,大幅領(lǐng)先全國(guó)平均水平。由于受需求下滑和產(chǎn)能增長(zhǎng)雙重影響,2015年水泥價(jià)格達(dá)到2008年以來(lái)最低點(diǎn),行業(yè)利潤(rùn)率跌至歷史谷底。
水泥行業(yè)是繼電力、機(jī)動(dòng)車之后的氮氧化物第三大排放源,其氮氧化物排放量約占工業(yè)系統(tǒng)總排放量的10%。水泥行業(yè)CO2排放量居工業(yè)領(lǐng)域第二位,占全球碳排量的5%,是導(dǎo)致氣候問(wèn)題和環(huán)境污染的重要因素。要降低大氣污染排放總量,就要減少水泥等排放大戶的污染物排放。
近年來(lái),中央和地方政府對(duì)能源密集型的水泥行業(yè)加強(qiáng)管控,要求其提高生態(tài)效益和可持續(xù)發(fā)展能力。在最新修訂的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》,粉塵排放限值由50mg/m3(水泥窯等熱力設(shè)備)和30mg/m3(水泥磨等通風(fēng)設(shè)備)分別收嚴(yán)至30mg/m3和20mg/m3,氮氧化物排放限值由現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的800mg/m3收嚴(yán)至400mg/m3。
2016年1月1日是北京市《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》第二階段的實(shí)施日期。從這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)開(kāi)始,北京市的水泥制造企業(yè)將依照“水泥窯及窯尾余熱利用系統(tǒng)氮氧化物排放不得超過(guò)200mg/m3”的新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行運(yùn)行。相比此前的320mg/m3的老標(biāo)準(zhǔn),意味者北京市的水泥制造企業(yè)將進(jìn)一步針對(duì)氮氧化物排放做出減排約40%的努力。而對(duì)水泥制造企業(yè)來(lái)說(shuō),則意味著脫硝工藝路線的全新升級(jí),由SNCR(選擇性非催化還原)全面轉(zhuǎn)向SCR(選擇性催化還原技術(shù))。
2014年11月25日,環(huán)境保護(hù)部印發(fā)《長(zhǎng)三角地區(qū)重點(diǎn)行業(yè)大氣污染限期治理方案》和《珠三角及周邊地區(qū)重點(diǎn)行業(yè)大氣污染限期治理方案》。對(duì)水泥行業(yè)提出要求:2015年7月1日前,長(zhǎng)三角地區(qū)完成112條、32.7萬(wàn)噸/日新型干法水泥熟料生產(chǎn)線脫硝工程,完成132家水泥企業(yè)除塵綜合治理;珠三角及周邊地區(qū)完成93條、24萬(wàn)噸/日新型干法水泥熟料生產(chǎn)線脫硝工程,完成173家水泥企業(yè)除塵綜合治理。
(7)工業(yè)鍋爐行業(yè)脫硫脫硝發(fā)展環(huán)境
根據(jù)中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)脫硫脫硝委員會(huì)估計(jì),發(fā)電用煤占我國(guó)全部煤炭消費(fèi)的44%左右,發(fā)電燃煤排放不到燃煤排放的15%。而消耗了其余超過(guò)50%煤炭的非電用煤行業(yè)和散煤用戶的排放量占燃煤總排放的85%。其中工業(yè)窯爐消費(fèi)了25%的煤炭,大氣污染物排放占比為25%;而污染最嚴(yán)重的中小型鍋爐消費(fèi)了25%的煤炭,其大氣污染物排放占比高達(dá)60%。目前我國(guó)在用燃煤工業(yè)鍋爐煙塵排放約占全國(guó)排放總量的44.8%,二氧化硫排放量占全國(guó)排放總量的36.7%。據(jù)報(bào)道,目前全國(guó)共約有47萬(wàn)臺(tái)工業(yè)鍋爐(含鋼鐵、水泥等工業(yè)鍋爐),其燃煤效率、排放控制和污染治理遠(yuǎn)低于大型燃煤火電。
2013年9月,國(guó)務(wù)院發(fā)布《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》,明確提出“到2017年,全國(guó)地級(jí)及以上城市可吸入顆粒物濃度比2012年下降10%以上,優(yōu)良天數(shù)逐年提高;京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等區(qū)域細(xì)顆粒物濃度分別下降25%、20%、15%左右”。同時(shí)還強(qiáng)調(diào)要“加強(qiáng)工業(yè)企業(yè)大氣污染綜合治理。全面整治燃煤小鍋爐”。同時(shí)“加快重點(diǎn)行業(yè)脫硫、脫硝、除塵改造工程建設(shè)”“20蒸噸/時(shí)及以上的燃煤鍋爐要實(shí)施脫硫。除循環(huán)流化床鍋爐以外的燃煤機(jī)組均應(yīng)安裝脫硝設(shè)施”“燃煤鍋爐和工業(yè)窯爐現(xiàn)有除塵設(shè)施要實(shí)施升級(jí)改造”。國(guó)辦印發(fā)的《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014~2020年)》已明確“實(shí)施電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、鍋爐等重點(diǎn)用能設(shè)備能效提升計(jì)劃,推進(jìn)工業(yè)企業(yè)余熱余壓利用。深入推進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域需求側(cè)管理,積極發(fā)展高效鍋爐和高效電機(jī),推進(jìn)終端用能產(chǎn)品能效提升和重點(diǎn)用能行業(yè)能效水平對(duì)標(biāo)達(dá)標(biāo)。認(rèn)真開(kāi)展新建項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)和節(jié)能評(píng)估審查”的要求。
2014年11月,國(guó)家發(fā)改委、工信部等7部委聯(lián)合印發(fā)了《燃煤鍋爐節(jié)能環(huán)保綜合提升工程實(shí)施方案》,指出“到2018年,推廣高效鍋爐50萬(wàn)蒸噸/時(shí),高效燃煤鍋爐市場(chǎng)占有率由目前的不足5%提高到40%;淘汰落后燃煤鍋爐40萬(wàn)蒸噸/時(shí);完成40萬(wàn)蒸噸/時(shí)燃煤鍋爐的節(jié)能改造;燃煤工業(yè)鍋爐平均運(yùn)行效率在2013年的基礎(chǔ)上提高6個(gè)百分點(diǎn),形成年4000萬(wàn)噸標(biāo)煤的節(jié)能能力;減排100萬(wàn)噸煙塵、128萬(wàn)噸二氧化硫、24萬(wàn)噸氮氧化物”“到2017年,天津市、河北省地級(jí)及以上城市建成區(qū)基本淘汰35噸/時(shí)及以下燃煤鍋爐”。
2014年,國(guó)家能源局編制的“關(guān)于促進(jìn)可再生能源供熱利用的指導(dǎo)意見(jiàn)(討論稿)”中提出了“按照技術(shù)先進(jìn)、環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)可行的總體要求,大力推進(jìn)可再生能源供熱技術(shù)進(jìn)步,促進(jìn)可再生能源供熱與常規(guī)能源體系的融合,積極培育可再生能源供熱利用市場(chǎng),擴(kuò)大可再生能源在城市、城鎮(zhèn)、農(nóng)村地區(qū)供熱的應(yīng)用范圍,推動(dòng)可再生能源供熱的生物質(zhì)能供熱應(yīng)用實(shí)現(xiàn)商業(yè)化和規(guī)模化利用”的指導(dǎo)思想;“到2015年和2020年,生物質(zhì)顆粒燃料和生物質(zhì)能熱電聯(lián)產(chǎn)供熱利用量達(dá)到750萬(wàn)噸標(biāo)煤和2000萬(wàn)噸標(biāo)煤;大力推動(dòng)工業(yè)鍋爐替代利用。重點(diǎn)結(jié)合城市燃煤鍋爐關(guān)停、工業(yè)鍋爐/窯爐改造、小型城市熱電廠改造、熱力管網(wǎng)建設(shè)和改造等節(jié)能改造工程,積極推廣生物質(zhì)鍋爐、生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的替代應(yīng)用,以可再生能源替代煤炭燃料,減少煤炭消耗量。在生物質(zhì)資源豐富城市的燃煤鍋爐改造中,有條件的地區(qū)采用大型可再生能源集中供熱系統(tǒng);在中小型燃煤鍋爐分布較為分散、不適宜建設(shè)集中供熱管網(wǎng)的地區(qū),因地制宜地采用中小型生物質(zhì)供熱鍋爐替代原有燃煤鍋爐供熱”。
1.2 脫硫脫硝產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
(1)火電脫硫脫硝產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
根據(jù)中電聯(lián)節(jié)能環(huán)保分會(huì)的不完全統(tǒng)計(jì):2015年新建投運(yùn)火電廠煙氣脫硫機(jī)組容量約0.53億千瓦;截至2015年底,全國(guó)已投運(yùn)火電廠煙氣脫硫機(jī)組容量約8.2億千瓦,占全國(guó)火電機(jī)組容量的82.8%,占全國(guó)煤電機(jī)組容量的92.8%。2005~2015年全國(guó)煙氣脫硫機(jī)組投運(yùn)情況見(jiàn)圖1。2015年累計(jì)投運(yùn)的煙氣脫硫新建工程機(jī)組容量情況見(jiàn)表1。

圖1 2005~2015年全國(guó)煙氣脫硫機(jī)組投運(yùn)情況

圖2 2005~2015年全國(guó)火電廠煙氣脫硝機(jī)組情況

表1 2015年底累計(jì)投運(yùn)的煙氣脫硫新建工程機(jī)組容量情況(按2015年底累計(jì)投運(yùn)的煙氣脫硫新建機(jī)組容量大小排序)
2015年當(dāng)年投運(yùn)火電廠煙氣脫硝機(jī)組容量約1.6億千瓦;截至2015年底,已投運(yùn)火電廠煙氣脫硝機(jī)組容量約8.5億千瓦,占全國(guó)火電機(jī)組容量的85.9%,占全國(guó)煤電機(jī)組容量的95.0%。2005~2015年全國(guó)火電廠煙氣脫硝機(jī)組情況見(jiàn)圖2。參加2015年度脫硝公司累計(jì)投運(yùn)火電廠煙氣脫硝機(jī)組容量情況見(jiàn)表2。

表2 2015年底累計(jì)投運(yùn)的火電廠煙氣脫硝機(jī)組容量情況(按2015年底累計(jì)投運(yùn)的火電廠煙氣脫硝機(jī)組容量大小排序)
由于SCR工藝對(duì)氮氧化物有高效的去除效果,適用于高標(biāo)準(zhǔn)排放限值的火電行業(yè),一直以來(lái),與該技術(shù)相關(guān)的工藝和設(shè)備備受火電行業(yè)的重視,國(guó)內(nèi)脫硝技術(shù)發(fā)展初期全SCR關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備。近年來(lái),隨著我國(guó)煙氣脫硝技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化及產(chǎn)業(yè)化自主創(chuàng)新發(fā)展全面提速,適應(yīng)于中國(guó)燃煤復(fù)雜多變的SCR技術(shù)在全火電行業(yè)迅速推廣,截至2015年底,已投運(yùn)火電廠煙氣脫硝機(jī)組容量約8.4億千瓦,占全國(guó)燃煤機(jī)組容量的95%。參加2015年度火電廠環(huán)保產(chǎn)業(yè)登記的脫硝催化劑生產(chǎn)(再生)廠家中,SCR脫硝催化劑生產(chǎn)產(chǎn)能情況見(jiàn)表3,SCR脫硝催化劑再生產(chǎn)能情況見(jiàn)表4。

表3 2015年火電廠煙氣脫硝催化劑生產(chǎn)廠家產(chǎn)能情況(按2015年底催化劑生產(chǎn)廠家產(chǎn)能大小排序)

表4 2015年火電廠煙氣脫硝催化劑再生廠家產(chǎn)能情況(按2015年底催化劑再生廠家產(chǎn)能大小排序)
(2)鋼鐵脫硫脫硝產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
經(jīng)調(diào)研分析表明,鋼鐵行業(yè)在“十二五”期間繼續(xù)對(duì)環(huán)保工作加大治理力度,按照環(huán)境保護(hù)部污染物排放總量核算結(jié)果,我國(guó)已建成的約550臺(tái)套燒結(jié)脫硫設(shè)施共實(shí)現(xiàn)二氧化硫減排量約60萬(wàn)噸,實(shí)施脫硫的燒結(jié)機(jī)面積9.4萬(wàn)平方米,較“十一五”期間有80%以上,為今后的進(jìn)一步改善脫硫達(dá)標(biāo)項(xiàng)目提出了現(xiàn)實(shí)需求,與此同時(shí),經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行實(shí)踐,多種主流鋼鐵行業(yè)脫硫工藝已初步形成。表5、表6分別列舉了國(guó)內(nèi)具有代表性的燒結(jié)煙氣脫硫工藝概況及處理規(guī)模。

表5 國(guó)內(nèi)主要燒結(jié)煙氣脫硫項(xiàng)目總匯

表6 燒結(jié)機(jī)脫硫設(shè)施近年投運(yùn)情況概覽
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)全國(guó)共有燒結(jié)機(jī)1186臺(tái),總面積130,351.9平方米。其中90平方米以下燒結(jié)機(jī)587臺(tái),總面積26,042.1平方米;90~180平方米燒結(jié)機(jī)422臺(tái),總面積51,867.8平方米;180平方米以上燒結(jié)機(jī)176臺(tái),總面積52,382平方米。鋼鐵燒結(jié)脫硫設(shè)施342臺(tái),總面積49,042.8平方米,所占比例為37.6%。其中90平方米以下燒結(jié)機(jī)脫硫比例20%,90~180平方米燒結(jié)機(jī)脫硫比例39.1%,180平方米以上燒結(jié)機(jī)脫硫比例44.9%。這主要源于近年我國(guó)新建和改造的燒結(jié)設(shè)備均向著節(jié)能大型標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展,其中,中型燒結(jié)機(jī)數(shù)量的增加使其成為鋼鐵行業(yè)主要的脫硫?qū)ο?。在眾多的脫硫工藝?dāng)中,鋼鐵行業(yè)應(yīng)用的脫硫技術(shù)種類繁多,各種燒結(jié)脫硫工藝的市場(chǎng)占有情況統(tǒng)計(jì)(按燒結(jié)機(jī)產(chǎn)能計(jì)算)如圖3所示。

圖3 各種燒結(jié)脫硫工藝的市場(chǎng)占有比重
圖3可清楚的看到,在目前已投運(yùn)的脫硫工藝中,以最為成熟穩(wěn)定、基建投資較少的石灰石-石膏法脫硫工藝市場(chǎng)占有率最高,循環(huán)流化床、氨-硫胺法市場(chǎng)占有率差別不大。除以上主流工藝外,其他工藝如密相干塔法、氧化鎂法和雙堿法等也逐步占據(jù)了一定的市場(chǎng)規(guī)模,未來(lái)是否能夠與主流工藝形成競(jìng)爭(zhēng),還需觀望這些工藝能否充分顯示其在燒結(jié)煙氣實(shí)用性上的優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)幾家重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)主要應(yīng)用燒結(jié)脫硫技術(shù)投運(yùn)面積、工程投資及噸燒結(jié)礦成本見(jiàn)表7。

表7 全國(guó)幾家重點(diǎn)鋼企業(yè)各脫硫技術(shù)投運(yùn)面積、工程投資及噸礦成本
從現(xiàn)有燒結(jié)脫硫技術(shù)投資狀況來(lái)看,憑借脫硫效率高、系統(tǒng)運(yùn)行可靠、減排目標(biāo)易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)勢(shì),濕法脫硫技術(shù)仍占主導(dǎo)地位,這也表明目前業(yè)主仍依賴于該項(xiàng)成熟技術(shù),但少數(shù)脫硫公司為打價(jià)格戰(zhàn),提高中標(biāo)幾率,在實(shí)際施工過(guò)程中對(duì)吸收塔的尺寸與鋼結(jié)構(gòu)予以縮減,致使塔內(nèi)煙氣流速過(guò)大,系統(tǒng)負(fù)荷加劇,除霧器壽命縮短,煙氣攜帶漿液由煙囪外排,造成“石膏雨”現(xiàn)象,由此所帶來(lái)的運(yùn)行費(fèi)用和繳納排污費(fèi)的高昂開(kāi)銷進(jìn)一步拉高了鋼鐵生產(chǎn)成本,無(wú)論面對(duì)國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)的內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng),還是對(duì)于企業(yè)自身的轉(zhuǎn)型升級(jí)結(jié)構(gòu)調(diào)整,都會(huì)產(chǎn)生不利的影響,減緩了鋼鐵企業(yè)走出“寒冬”實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)增長(zhǎng)的步伐。因此在接下來(lái)的脫硫系統(tǒng)整改環(huán)節(jié)要嚴(yán)把施工單位資質(zhì),并加大對(duì)此種擾亂脫硫市場(chǎng),損害企業(yè)利益行為的懲處力度。而其他干法、半干法工藝除活性炭法和法外,單位燒結(jié)面積的投資基本都能控制在業(yè)主的承受范圍內(nèi),不過(guò)也存在運(yùn)行成本偏高的現(xiàn)象,分析認(rèn)為主要是個(gè)別項(xiàng)目在設(shè)計(jì)過(guò)程中后期不合理的頻繁改造以及運(yùn)營(yíng)人員未經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)違規(guī)操作所致。此外,由于燒結(jié)煙氣中含有的重金屬、二英、HCl和HF等酸性物質(zhì),還將導(dǎo)致脫硫石膏、硫胺、脫硫渣等副產(chǎn)物中存在一定量的危險(xiǎn)廢物,存在二次污染的隱患,資源化利用難度較大,因此鋼鐵行業(yè)脫硫廢水和副產(chǎn)品的處理問(wèn)題,在將來(lái)日益健全的環(huán)保法規(guī)大背景下將面臨巨大挑戰(zhàn)。
雖然截至目前,對(duì)于鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣的脫硝工作還未全面啟動(dòng),但隨著國(guó)家對(duì)氮氧化物更為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái),鋼鐵行業(yè)脫硝必然面臨著調(diào)整工藝、推陳出新的一個(gè)歷史任務(wù),預(yù)計(jì)未來(lái)鋼鐵行業(yè)選擇燒結(jié)煙氣凈化技術(shù)時(shí)考慮的將會(huì)是同時(shí)脫硫脫硝一體化技術(shù),目前只有活性炭法可兼具幾種污染物協(xié)同脫除能力。半干法脫硫+噴活性炭+袋式除塵器+GGH換熱后串聯(lián)一個(gè)傳統(tǒng)WO3-V2O5/TiO2基SCR脫硝工藝或?qū)⑻幱谥性噷用娴牡蜏豐CR脫硝技術(shù)的工業(yè)化落地,將是一種較為普遍的協(xié)同脫除思路。
(3)水泥脫硫脫硝產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
作為世界水泥的主要生產(chǎn)國(guó),中國(guó)在2015年的水泥產(chǎn)量接近24億噸,全國(guó)上規(guī)模的水泥生產(chǎn)線超過(guò)2300條,占世界產(chǎn)量的一半以上。在水泥生產(chǎn)過(guò)程中每年排放氮氧化物約200萬(wàn)噸,約占全國(guó)氮氧化物工業(yè)排放量的15%,是繼電力、汽車尾氣之后的第三大氮氧化物排放源。同時(shí),“十二五”期間,氮氧化物的排放首次被列入約束性指標(biāo)體系。隨著國(guó)家對(duì)于大氣污染治理的力度進(jìn)一步加大,對(duì)于水泥行業(yè)的排放標(biāo)準(zhǔn)也面臨著進(jìn)一步收緊。而北京作為全國(guó)空氣污染治理的重點(diǎn)城市,已在這方面先行一步,將在2016年1月1日起執(zhí)行水泥制造企業(yè)氮氧化物排放不得高于200mg/m3的新標(biāo)準(zhǔn)。
而對(duì)水泥制造企業(yè)來(lái)說(shuō),則意味者脫硝工藝路線的全新升級(jí),由SNCR(選擇性非催化還原)全面轉(zhuǎn)向SCR(選擇性催化還原技術(shù))。我國(guó)2500t/d以上的生產(chǎn)線普遍加裝余熱鍋爐,其排煙溫度在150℃左右,故低溫脫硝成首選工藝。按每條水泥生產(chǎn)線的煙氣脫硝治理投資需1000萬(wàn)元以上來(lái)計(jì)算,市場(chǎng)容量超過(guò)230億元。工藝流程圖如圖4所示。

圖4 水泥窯脫硝工藝流程圖
我國(guó)水泥企業(yè)眾多,很多水泥企業(yè)每年SO2排污費(fèi)用高達(dá)幾百萬(wàn)元。污染物排放情況可見(jiàn)一斑,SO2減排任務(wù)非常艱巨。根據(jù)歐洲水泥協(xié)會(huì)頒布的BAT最佳范例技術(shù)推薦及基于國(guó)內(nèi)水泥生產(chǎn)廠家多年的水泥脫硫經(jīng)驗(yàn),針對(duì)水泥廠不同的工藝設(shè)計(jì)及運(yùn)行工況,水泥廠的脫硫技術(shù)主要可以分為兩步走:第一步,挖掘水泥工藝自身的脫硫潛力及優(yōu)化調(diào)整原料配料或采礦方案。水泥廠的一些工藝設(shè)備本身具有較高的脫硫效果,所以水泥廠可以使用并優(yōu)化水泥工藝本身具有的脫硫能力;第二步,如通過(guò)第一步的實(shí)施,SO2的排放還高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),那水泥廠可能就需考慮其它的煙氣脫硫裝置了。
2.1 煤電廠全面推行超低排放
2015年12月2日,國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)召開(kāi)國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議,國(guó)務(wù)院第114次常務(wù)會(huì)議和國(guó)家三部委《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》指示要求,決定全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造,大幅降低發(fā)電煤耗和污染排放。在2020年前全國(guó)具備條件的機(jī)組都將達(dá)到超低排放,現(xiàn)役機(jī)組平均供電煤耗低于310克標(biāo)煤/千瓦時(shí)。東、中部地區(qū)要提前至2017年和2018年達(dá)標(biāo)。其實(shí),一年多以前,燃煤電站煙氣超低排放已經(jīng)在中國(guó)大地成為一股不可阻擋的潮流,全國(guó)燃煤電站鍋爐煙氣超低排放工程實(shí)施量突飛猛進(jìn),根據(jù)中國(guó)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)脫硫脫硝委員會(huì)的估算,截至2015年底,國(guó)內(nèi)約27%,超過(guò)2億千瓦的燃煤機(jī)組已經(jīng)完成了以“50355”為排放指標(biāo)的超低排放改造,2016是國(guó)內(nèi)燃煤發(fā)電機(jī)組超低改造的高峰,不必等到2020年,很可能在2018年國(guó)內(nèi)就基本上完成超低排放的改造。全國(guó)電力集團(tuán)紛紛響應(yīng),90%以上的燃煤機(jī)組都計(jì)劃實(shí)施超低排放改造,預(yù)計(jì)實(shí)施超低排放的將超過(guò)8.0億千瓦(含已經(jīng)實(shí)施的15%~20%)。超低排放改造市場(chǎng)空間為952億~1429億元(包含已經(jīng)完成的超低改造排放項(xiàng)目),分3~4年完成,扣除已經(jīng)完成的超低排放改造項(xiàng)目約12%,實(shí)際每年257億元,新建與超低排放改造共計(jì)每年約397億元。
截至2016年1月,全國(guó)近2億千瓦煤電機(jī)組完成了超低排放技術(shù)改造,正在進(jìn)行技術(shù)改造的煤電機(jī)組,超過(guò)了8000萬(wàn)千瓦。煤電機(jī)組正在向超低排放時(shí)代全員加速中。
神華集團(tuán)在全國(guó)已經(jīng)有50多臺(tái)燃煤機(jī)組達(dá)到超低排放,主要污染物煙塵、二氧化硫、氮氧化物的排放量遠(yuǎn)低于國(guó)家環(huán)境保護(hù)部《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》限值,甚至低于燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組大氣污染物排放限值的一半。到2020年底,神華300MW等級(jí)(含)以上燃煤發(fā)電機(jī)組也將全部實(shí)現(xiàn)“超低排放”。
2015年,大唐集團(tuán)完成了58臺(tái)機(jī)組超低排放改造。截至2015年底,大唐集團(tuán)的超低排放機(jī)組達(dá)到65臺(tái),占煤電機(jī)組容量的25.2%,在五大發(fā)電集團(tuán)中比例最高。2016年,大唐集團(tuán)計(jì)劃完成84臺(tái)機(jī)組超低排放改造,投入資金將達(dá)到50億元。
2015年,華能集團(tuán)二氧化硫、氮氧化物和煙塵排放績(jī)效,比2010年分別下降71%、83%和69%,保持行業(yè)領(lǐng)先。華能集團(tuán)有21%的煤電機(jī)組實(shí)現(xiàn)了超低排放。
2012年至2014年,國(guó)電集團(tuán)一方面推進(jìn)節(jié)能環(huán)保型電廠建設(shè),另一方面加大環(huán)保設(shè)施維護(hù)和治理力度,在進(jìn)行脫硝改造的同時(shí),全面推進(jìn)脫硫提效、除塵器提效和廢水零排放等升級(jí)改造工作。截至2015年底,國(guó)電集團(tuán)的北侖三發(fā)、江蘇諫壁、新疆紅雁池等單位順利完成改造,共計(jì)16臺(tái)機(jī)組實(shí)現(xiàn)超低排放。國(guó)電集團(tuán)力爭(zhēng)2018年,確保2019年所有在運(yùn)機(jī)組全部實(shí)現(xiàn)超低排放改造。
“十二五”期間,華電通過(guò)燃煤機(jī)組脫硫、脫硝和超低排放等環(huán)保技術(shù)改造,2015年,二氧化硫、氮氧化物排放總量完成“十二五”減排任務(wù)的239%、134%;脫硫、脫硝項(xiàng)目分別超額完成78臺(tái)2976.9萬(wàn)千瓦、75臺(tái)2124.4萬(wàn)千瓦。截至2015年底,華電共投運(yùn)30臺(tái)949.5萬(wàn)千瓦超低排放機(jī)組,計(jì)劃到2020年實(shí)現(xiàn)全部燃煤機(jī)組“超低排放”。
國(guó)家電投集團(tuán)電力總裝機(jī)容量10,740.15萬(wàn)千瓦,其中:火電6827.39萬(wàn)千瓦,水電2094.30萬(wàn)千瓦,核電335.65萬(wàn)千瓦,太陽(yáng)能發(fā)電484.99萬(wàn)千瓦,風(fēng)電997.83萬(wàn)千瓦,在全部電力裝機(jī)容量中清潔能源比重占,具有鮮明的清潔發(fā)展特色。2014年投入環(huán)保資金55億元,對(duì)48.26%的煤電機(jī)組進(jìn)行環(huán)保改造,減排氮氧化物17.33萬(wàn)噸,減排二氧化硫10.76萬(wàn)噸,供電煤耗同比下降3.77克/千瓦時(shí)。國(guó)家電投集團(tuán)積極參與煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng),平頂山發(fā)電分公司兩臺(tái)百萬(wàn)機(jī)組啟動(dòng)并確定了“脫硝增容改造+電袋除塵器改造+脫硫除塵改造”的超低排放技術(shù)改造路線。其中1號(hào)機(jī)組超低排放改造從2015年4月1日開(kāi)始,到6月16日結(jié)束;2號(hào)機(jī)組8月31日開(kāi)始改造,11月17日投運(yùn)。改造工程共投入資金2.5億元。1號(hào)機(jī)組已于當(dāng)年9月28日取得省環(huán)保廳超低排放驗(yàn)收批文。兩臺(tái)百萬(wàn)級(jí)燃煤機(jī)組煙氣超低排放改造完成后,將達(dá)到二氧化硫減排1500噸/年、氮氧化物減排1600噸/年、煙塵減排500噸/年的效果。
實(shí)施超低排放的火電企業(yè)多達(dá)數(shù)十家,范圍涵蓋五大發(fā)電集團(tuán),據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),各大發(fā)電集團(tuán)已經(jīng)實(shí)施超低排放的燃煤機(jī)組見(jiàn)表8所示。
2.2 民營(yíng)企業(yè)異軍突起
“十三五”環(huán)保企業(yè)再迎發(fā)展新機(jī)遇。2016年3月5日發(fā)布的《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要(草案)》里提出,要發(fā)展綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè),培育服務(wù)主體,推廣節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品,支持技術(shù)裝備和服務(wù)模式創(chuàng)新,完善政策機(jī)制,促進(jìn)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大。擴(kuò)大環(huán)保產(chǎn)品和服務(wù)供給,發(fā)展環(huán)保技術(shù)裝備。“十三五”期間節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)有望達(dá)到年增速20%以上,環(huán)保投入將增加到每年2萬(wàn)億元左右,社會(huì)總投資有望超過(guò)17萬(wàn)億元。
規(guī)劃綱要草案又提出,要堅(jiān)持和完善基本經(jīng)濟(jì)制度。堅(jiān)持公有制為主體、多種所有制經(jīng)濟(jì)共同發(fā)展。毫不動(dòng)搖鞏固和發(fā)展公有制經(jīng)濟(jì),毫不動(dòng)搖鼓勵(lì)、支持、引導(dǎo)非公有制經(jīng)濟(jì)發(fā)展。依法監(jiān)管各種所有制經(jīng)濟(jì)。大力推進(jìn)國(guó)有企業(yè)改革,完善各類國(guó)有資產(chǎn)管理體制,積極穩(wěn)妥發(fā)展混合所有制經(jīng)濟(jì),支持非公有制經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
“十三五”規(guī)劃為民營(yíng)企業(yè)發(fā)展鼓足了勁,為提振市場(chǎng)信心注入了強(qiáng)心劑。具備活力的民營(yíng)企業(yè)將會(huì)發(fā)揮更重要的作用,這對(duì)于我們跨越中等收入陷阱、實(shí)現(xiàn)全面建成小康的目標(biāo)十分重要。在當(dāng)下,發(fā)展民營(yíng)經(jīng)濟(jì)對(duì)加快供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革,提高供給質(zhì)量也很有現(xiàn)實(shí)意義。

表8 全國(guó)燃煤電廠部分超低排放機(jī)組統(tǒng)計(jì)
從中電聯(lián)發(fā)布的2015年火電廠環(huán)保產(chǎn)業(yè)信息中也可以看出,2015年簽訂合同的煙氣脫硫新建工程排名前兩名,分別為福建龍凈環(huán)保股份有限公司和北京清新環(huán)保技術(shù)股份有限公司,2015年當(dāng)年合同容量分別達(dá)到了13,768MW和12,360MW。這些民營(yíng)企業(yè)的技術(shù)日益成熟且成本較低,抓住我國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的機(jī)會(huì),實(shí)現(xiàn)了企業(yè)自身的快速發(fā)展。
2.3 脫硫脫硝市場(chǎng)向非電行業(yè)拓展,工業(yè)鍋爐是重點(diǎn)
國(guó)家通過(guò)出臺(tái)火電行業(yè)脫硫、脫硝及除塵補(bǔ)貼電價(jià)政策,極大地調(diào)動(dòng)了火電企業(yè)建設(shè)、改造環(huán)保設(shè)施的積極性,目前已基本解決了火電行業(yè)脫硫、脫硝問(wèn)題。繼火電后,水泥、鋼鐵行業(yè)、工業(yè)小鍋爐等非電行業(yè)的脫硫、脫硝已成為完成大氣污染物減排任務(wù)。
“十二五”以來(lái),鋼鐵業(yè)整體節(jié)能環(huán)保水平提高很快,但仍存在企業(yè)間環(huán)保治理良莠不齊、投入差距大、全行業(yè)排放總量大等問(wèn)題。鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量污染物,實(shí)施清潔生產(chǎn)并配置相應(yīng)環(huán)保設(shè)施十分必要。目前,我國(guó)鋼鐵企業(yè)環(huán)保設(shè)施平均運(yùn)行成本為噸鋼55元,寶鋼、唐鋼等先進(jìn)企業(yè)環(huán)保設(shè)施運(yùn)行成本為噸鋼100多元,而一些小企業(yè)只有噸鋼10元至20元。從噸鋼污染物排放量上看,落后企業(yè)的排放強(qiáng)度可達(dá)到先進(jìn)企業(yè)的10倍,甚至更高。一些企業(yè)的環(huán)保意識(shí)淡薄,甚至存在違法偷排等行為。
環(huán)保部監(jiān)查數(shù)據(jù)顯示,截至2014年底,70%的鋼鐵企業(yè)環(huán)保不達(dá)標(biāo)。自“史上最嚴(yán)”的新環(huán)保法實(shí)施以來(lái),鋼鐵企業(yè)普遍大幅增加環(huán)保投入,進(jìn)行環(huán)保改造升級(jí)。截至2015年底,仍有20%左右的鋼鐵企業(yè)環(huán)保不達(dá)標(biāo),其中約40%的鋼鐵企業(yè)由于裝備水平比較落后、改造升級(jí)難度大、資金緊張,無(wú)法實(shí)現(xiàn)環(huán)保達(dá)標(biāo)改造,將依法退出,涉及產(chǎn)能約1億噸。
在水泥生產(chǎn)過(guò)程中每年排放氮氧化物約200萬(wàn)噸,約占全國(guó)氮氧化物工業(yè)排放量的15%左右,是繼電力、汽車尾氣之后的第三大氮氧化物排放源。同時(shí),“十二五”期間,氮氧化物的排放首次被列入約束性指標(biāo)體系。隨著國(guó)家對(duì)于大氣污染治理的力度進(jìn)一步加大,對(duì)于水泥行業(yè)的排放標(biāo)準(zhǔn)也面臨著進(jìn)一步收緊。而北京作為全國(guó)空氣污染治理的重點(diǎn)城市,已在這方面先行一步,將在2016年1月1日起執(zhí)行水泥制造企業(yè)氮氧化物排放不得高于200mg/m3的新標(biāo)準(zhǔn)。
現(xiàn)有水泥企業(yè)脫硝基本采用SNCR(選擇性非催化還原)技術(shù),即將質(zhì)量濃度25%~30%的氨水,通過(guò)霧化噴射系統(tǒng)直接噴入窯爐合適溫度區(qū)域-旋風(fēng)分離器(760℃~950℃),霧化后的氨與氮氧化物(NO、NO2等混合物)進(jìn)行選擇性非催化還原反應(yīng),將氮氧化物轉(zhuǎn)化成無(wú)污染的N2。該項(xiàng)技術(shù)的主要特點(diǎn)是脫硝裝置簡(jiǎn)單、工藝成熟穩(wěn)定、一次性投資降低,主要面臨的課題是由于工藝局限性導(dǎo)致脫硝效率不高(最高約為50%)及運(yùn)行費(fèi)用較高(氨水消耗量較大)。在面對(duì)200mg/m3的新標(biāo)準(zhǔn)時(shí)顯得力不從心。
SCR是工業(yè)上應(yīng)用最廣的一種脫硝技術(shù),但一次性投入較高。采用SCR技術(shù)脫硝需要增設(shè)裝置、占用空間、投資大、運(yùn)行費(fèi)用較高。有資料顯示,2500t/d生產(chǎn)線利用SCR總投資在2000萬(wàn)元以上,運(yùn)行成本噸熟料6元左右。
工業(yè)鍋爐的環(huán)保工作已經(jīng)全面啟動(dòng),河北、河南、山東及西安等省市甚至推出了在部分工業(yè)鍋爐實(shí)施超低排放的要求,但是經(jīng)過(guò)咨詢多個(gè)工業(yè)鍋爐領(lǐng)域的環(huán)保公司,因各地政府普遍的原則是今后不再新建工業(yè)鍋爐,盡可能實(shí)施煤改氣、以電代煤等淘汰小鍋爐,而且政府并沒(méi)有給工業(yè)鍋爐資金支持,因此工業(yè)鍋爐行業(yè)脫硫脫硝除塵的市場(chǎng)并不樂(lè)觀,環(huán)保業(yè)界普遍認(rèn)為項(xiàng)目有限且低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)非常嚴(yán)重。
2.4 火電廠污染物第三方治理
2015年1月14日,國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于推行環(huán)境污染第三方治理的意見(jiàn)》(簡(jiǎn)稱《意見(jiàn)》)。
推行環(huán)境污染第三方治理,走市場(chǎng)化、專業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化之路。環(huán)境污染第三方治理是排污者通過(guò)繳納或按合同約定支付費(fèi)用,委托環(huán)境服務(wù)公司進(jìn)行污染治理的新模式。第三方治理的基本原則是污染者付費(fèi)、市場(chǎng)化運(yùn)作和政府引導(dǎo)推動(dòng)?!兑庖?jiàn)》提出,以環(huán)境公用設(shè)施、工業(yè)園區(qū)等領(lǐng)域?yàn)橹攸c(diǎn),以市場(chǎng)化、專業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化為導(dǎo)向,健全統(tǒng)一規(guī)范、競(jìng)爭(zhēng)有序、監(jiān)管有力的第三方治理市場(chǎng),推動(dòng)建立排污者付費(fèi)、第三方治理的治污新機(jī)制。
《意見(jiàn)》提出的幾個(gè)亮點(diǎn):1)治污與監(jiān)管分開(kāi),權(quán)責(zé)分明。提出“改革投資運(yùn)營(yíng)模式”,采取投資、運(yùn)營(yíng)、建設(shè)與監(jiān)管分開(kāi),形成權(quán)責(zé)明確的有效制約機(jī)制;但在具體執(zhí)行細(xì)則上仍需出臺(tái)相關(guān)政策配套執(zhí)行。2)鼓勵(lì)綜合環(huán)境治理,打破以項(xiàng)目為單位的分散運(yùn)營(yíng)模式,形成整體設(shè)計(jì)、模塊化建設(shè)和一體化運(yùn)營(yíng)。3)首次提出把環(huán)境修復(fù)納入治理范圍,建議將環(huán)境績(jī)效合同服務(wù)模式引入第三方治理。4)提出實(shí)施限期第三方治理。對(duì)部分特殊行業(yè)以及被環(huán)保部責(zé)令限制生產(chǎn)整頓而不自治的企業(yè)實(shí)行限期委托第三方治理。
(1)已簽訂火電廠煙氣脫硫脫硝特許經(jīng)營(yíng)合同相關(guān)信息
截至2015年底,已簽訂火電廠煙氣脫硫特許經(jīng)營(yíng)合同的機(jī)組容量1.33億千瓦,其中,1.067億千瓦機(jī)組已按照特許經(jīng)營(yíng)模式運(yùn)營(yíng)。已簽訂火電廠煙氣脫硝特許經(jīng)營(yíng)合同的機(jī)組容量0.66億千瓦,其中,0.44億千瓦機(jī)組已按特許經(jīng)營(yíng)模式運(yùn)營(yíng)。
參加2015年度火電廠環(huán)保產(chǎn)業(yè)登記的環(huán)保公司中,截至2015年底累計(jì)簽訂合同的火電廠煙氣脫硫特許經(jīng)營(yíng)機(jī)組容量情況見(jiàn)表9,累計(jì)簽訂合同的火電廠煙氣脫硝特許經(jīng)營(yíng)機(jī)組容量情況見(jiàn)表10。

表9 2015年底累計(jì)簽訂火電廠煙氣脫硫特許經(jīng)營(yíng)合同的機(jī)組容量情況(按2015年底累計(jì)簽訂火電廠煙氣脫硫特許經(jīng)營(yíng)合同的機(jī)組容量大小排序)

表10 2015年底累計(jì)簽訂火電廠煙氣脫硝特許經(jīng)營(yíng)合同的機(jī)組容量情況(按2015年底累計(jì)簽訂火電廠煙氣脫硝特許經(jīng)營(yíng)合同的機(jī)組容量大小排序)
(2)火電廠煙氣脫硫脫硝委托運(yùn)營(yíng)相關(guān)信息
2015年,已投運(yùn)火電廠煙氣脫硫委托運(yùn)營(yíng)的機(jī)組容量約2755萬(wàn)千瓦;已投運(yùn)火電廠煙氣脫硝委托運(yùn)營(yíng)的機(jī)組容量為680萬(wàn)千瓦。參加2015年度火電廠環(huán)保產(chǎn)業(yè)登記的環(huán)保公司中,2015年已投運(yùn)的火電廠煙氣脫硫委托運(yùn)營(yíng)機(jī)組容量情況見(jiàn)表11,已投運(yùn)的火電廠煙氣脫硝委托運(yùn)營(yíng)機(jī)組容量情況見(jiàn)表12。

表11 2015年當(dāng)年投運(yùn)的火電廠煙氣脫硫委托運(yùn)營(yíng)合同的機(jī)組容量情況(按2015年當(dāng)年投運(yùn)的火電廠煙氣脫硫委托運(yùn)營(yíng)合同的機(jī)組容量大小排序)

表12 2015年當(dāng)年投運(yùn)的火電廠煙氣脫硝委托運(yùn)營(yíng)合同的機(jī)組容量情況(按2015年當(dāng)年投運(yùn)的火電廠煙氣脫硝委托運(yùn)營(yíng)合同的機(jī)組容量大小排序)
3.1 火電廠煙氣脫硫脫硝發(fā)展展望
3.1.1 未來(lái)新建電廠數(shù)量明顯減少
根據(jù)煤炭研究網(wǎng)2016年3月消息,全國(guó)政協(xié)2015年11月在京召開(kāi)了“優(yōu)化新能源布局促進(jìn)清潔能源健康發(fā)展”主題座談會(huì)。會(huì)上國(guó)家發(fā)改委能源研究所研究員周大地對(duì)“十三五”期間的能源消費(fèi)增長(zhǎng)進(jìn)行了預(yù)測(cè)和分析。他指出,“十三五”期間我國(guó)能源將進(jìn)入低速增長(zhǎng)期,近兩年的能源增長(zhǎng)速度明顯下降,目前中國(guó)電力需求也在下降,但建設(shè)速度仍在提速,特別是2015年火電裝機(jī)或?qū)⒊^(guò)5500萬(wàn)千瓦,在建火電裝機(jī)量仍有近8000萬(wàn)千瓦。如此狀態(tài)下,“十三五”期間電力市場(chǎng)的盲目競(jìng)爭(zhēng)將進(jìn)一步惡化,這將讓可再生能源處于非常不利的狀態(tài)。對(duì)此他建議盡快停建、緩建火電。國(guó)家能源局在2016年體制改革工作要點(diǎn)中也指出延緩燃煤電站建設(shè)速度。
3.1.2 競(jìng)價(jià)上網(wǎng)成為趨勢(shì)、社會(huì)發(fā)電需求創(chuàng)新低
隨著電力體制改革的不斷深入,競(jìng)爭(zhēng)性電價(jià)難以消化昂貴的環(huán)保改造成本。競(jìng)價(jià)上網(wǎng)對(duì)燃煤電廠超低排放的影響值得進(jìn)一步關(guān)注。
根據(jù)國(guó)家發(fā)改委和能源局《關(guān)于做好電力體制改革試點(diǎn)的通知》,目前輸配電價(jià)改革確定在深圳、內(nèi)蒙古、湖北、安徽、寧夏、云南、貴州等七個(gè)省區(qū)進(jìn)行試點(diǎn),重慶、廣東首批試點(diǎn)配售電改革,云南、貴州被列為首批綜合改革試點(diǎn)。全國(guó)成立的售電公司也已經(jīng)超過(guò)200多家。
2016年2月22日,國(guó)家發(fā)展改革委發(fā)布了《關(guān)于做好2016年電力運(yùn)行調(diào)節(jié)工作的通知》,通知要求堅(jiān)持市場(chǎng)化方向,積極推進(jìn)直接交易。以電力直接交易為抓手,擴(kuò)大交易規(guī)模、規(guī)范交易方式,還原電力商品屬性,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)增長(zhǎng)。各地直接交易電量占全社會(huì)用電量的比例應(yīng)在2015年基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高。參與直接交易的發(fā)電機(jī)組,可根據(jù)對(duì)應(yīng)用戶最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)、本地工業(yè)用戶平均利用小時(shí)數(shù)或一定上限等方式折算扣除發(fā)電容量;積極探索交易方式,鼓勵(lì)各地嘗試雙邊協(xié)商和集中撮合相結(jié)合進(jìn)行交易,為建立完善電力市場(chǎng)積累經(jīng)驗(yàn),并研究建立市場(chǎng)化的電力平衡機(jī)制?!蛾P(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見(jiàn)》(中發(fā)〔2015〕9號(hào)文件)印發(fā)后新核準(zhǔn)的煤電機(jī)組,電量原則上以市場(chǎng)交易為主。
由于中國(guó)實(shí)體經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度持續(xù)下降,國(guó)民經(jīng)濟(jì)向第三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,電力需求持續(xù)走低,再加上新能源、水電、核電等夾擊,燃煤電站發(fā)電小時(shí)將創(chuàng)造新低。2015年全國(guó)6000千瓦及以上電廠發(fā)電設(shè)備平均利用小時(shí)為3969小時(shí),同比降低349小時(shí),是1978年以來(lái)的最低水平。與上年相比,除江西、西藏外其他省份利用小時(shí)數(shù)均有不同程度下降,其中重慶下降超過(guò)1000小時(shí)。一方面受電力需求增長(zhǎng)放緩、新能源裝機(jī)容量占比不斷提高等因素影響,全國(guó)6000千瓦及以上電廠發(fā)電設(shè)備平均利用小時(shí)繼續(xù)下降。另一方面全國(guó)電源新增生產(chǎn)能力不斷增加,在2015年1月1日至9月30日期間,國(guó)家環(huán)境保護(hù)部、各省級(jí)環(huán)境保護(hù)部門陸續(xù)公示了155個(gè)燃煤電廠項(xiàng)目的環(huán)評(píng),其裝機(jī)容量合計(jì)達(dá)123吉瓦,相當(dāng)于每周有四個(gè)燃煤電廠開(kāi)工建設(shè)。
3.1.3 火電廠煙氣脫硫熱點(diǎn)問(wèn)題和技術(shù)
(1)超低排放技術(shù)存在的問(wèn)題
超低排放改造技術(shù)路線、流派很多,各種技術(shù)缺乏長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行考驗(yàn),難言成熟可靠,對(duì)這幾年投產(chǎn)的超低排放工程缺乏技術(shù)可靠性、成熟性的權(quán)威評(píng)估。
超低排放達(dá)標(biāo)考核方式過(guò)嚴(yán),如排放標(biāo)準(zhǔn)按小時(shí)均值考核,基本上沒(méi)有100%達(dá)標(biāo)電廠(中電聯(lián)材料)。目前,通過(guò)對(duì)濕法脫硫噴淋塔的單塔強(qiáng)化(增強(qiáng)噴淋強(qiáng)度,強(qiáng)化傳質(zhì)),以及雙pH區(qū)雙循環(huán)脫硫技術(shù)的應(yīng)用,可使常規(guī)脫硫塔的脫硫效率從95%提高到98%~99%以上。國(guó)內(nèi)眾多大中型燃煤機(jī)組煙氣脫硫項(xiàng)目中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了超低排放。但是,這些新型脫硫技術(shù)都是在近2~3年開(kāi)發(fā)出來(lái)的,需要多年滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)限的考驗(yàn)和總結(jié)評(píng)價(jià),來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工安裝調(diào)試、運(yùn)行技術(shù)的成熟。
燃煤電廠的煙氣中SO2含量與煤種、運(yùn)行工況關(guān)系密切,由于煤價(jià)較低,電廠多選用品質(zhì)較好的低硫煤,且發(fā)電負(fù)荷偏低,導(dǎo)致原煙氣中的SO2含量較低??赏ㄟ^(guò)多種技術(shù),如單塔強(qiáng)化技術(shù)和雙循環(huán)技術(shù)等來(lái)達(dá)到超低排放,各種技術(shù)能達(dá)到的性能水平之間的差別不顯著。例如雙循環(huán)技術(shù)更適用于高硫煤的超低排放,但在目前的形勢(shì)下也無(wú)法顯示其技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
通過(guò)在濕法脫硫噴淋塔內(nèi)增加噴淋強(qiáng)度、增加傳質(zhì)、均流器件等單塔強(qiáng)化手段,可以強(qiáng)化傳質(zhì)、提高流場(chǎng)均勻度以提高脫硫效率。單塔強(qiáng)化技術(shù)較為簡(jiǎn)潔且適應(yīng)性強(qiáng),特別是在對(duì)舊脫硫系統(tǒng)的提效改造中,具有改造周期短、工程量小、不改變吸收塔外部結(jié)構(gòu)和原系統(tǒng)運(yùn)行方式的特點(diǎn)。由于不同電廠情況各不相同,旋匯耦合、沸騰式泡沫脫硫技術(shù)等在目前應(yīng)用中常遇到的問(wèn)題包括舊機(jī)組的改造中,針對(duì)個(gè)別老機(jī)組改造,需要考慮吸收塔荷載能力以及吸收塔噴淋層下方安裝空間。同樣的,脫硫系統(tǒng)阻力的增加對(duì)電廠舊引風(fēng)機(jī)的負(fù)擔(dān)增加也常面臨的問(wèn)題。
雙循環(huán)技術(shù)采用雙pH值控制,一級(jí)塔低pH值保證了石膏漿液的充分氧化結(jié)晶,二級(jí)塔高pH值有利于吸收反應(yīng),可實(shí)現(xiàn)較高的SO2脫除率,其脫硫效率可高達(dá)99%以上,可以滿足燃用中、高硫煤的機(jī)組長(zhǎng)期穩(wěn)定超低排放;另外,對(duì)原單塔單循環(huán)噴淋塔進(jìn)行雙循環(huán)技術(shù)改造時(shí),對(duì)原吸收塔的設(shè)備利用效率高;同時(shí)可適應(yīng)不同工況靈活運(yùn)行控制,較為節(jié)能。
(2)脫硫廢水面臨“零排放”的壓力成為新熱點(diǎn)
當(dāng)前,我國(guó)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求日益嚴(yán)格,尤其是最新頒布的《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(以下簡(jiǎn)稱《水十條》),更是將水環(huán)境保護(hù)上升到了國(guó)家戰(zhàn)略層面。火電作為用水、排水大戶,用水占工業(yè)總量的20%,從經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和保護(hù)環(huán)境出發(fā),節(jié)約發(fā)電用水,提高循環(huán)水的重復(fù)利用率,實(shí)現(xiàn)火電廠廢水“零排放”意義重大。
自2000年以來(lái),火電廠的節(jié)水工作雖然取得了很大成就,但隨著《水十條》的頒布,資源約束與排放限值共同施壓,未來(lái)火電廠面臨著更加嚴(yán)峻的廢水治理壓力。在“零排放”要求下,火電廠對(duì)節(jié)水的要求發(fā)生了很大變化。其中極其重要的,就是要求技術(shù)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性更高。而且,在當(dāng)下火電廠正承受著來(lái)自環(huán)保投資上升、發(fā)電利用小時(shí)數(shù)降低的雙重壓力,企業(yè)降本增效需求巨大的背景下,對(duì)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性做考量顯得越發(fā)重要。
以脫硫廢水治理為例,其成為全廠廢水“零排放”的關(guān)鍵制約因素已經(jīng)是電力行業(yè)內(nèi)的共識(shí)。早在2006年頒布的《火力發(fā)電廠廢水治理設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》就已明確提出:火電廠的脫硫廢水處理設(shè)施要單獨(dú)設(shè)置,優(yōu)先考慮處理回用,不設(shè)排放口,必須實(shí)現(xiàn)廢水“零排放”。但現(xiàn)實(shí)情況是,目前國(guó)內(nèi)真正實(shí)現(xiàn)廢水“零排放”的電廠屈指可數(shù)。
究其緣由,一方面,由于脫硫廢水水質(zhì)具有重金屬含量高、pH值偏酸性、氯離子含量超高、濁度大、腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn),處理難度大;另一方面,市面上普遍采用的脫硫廢水治理技術(shù)在可靠性、經(jīng)濟(jì)性方面表現(xiàn)得不盡人意。例如,目前大多數(shù)電廠采用的三聯(lián)箱技術(shù),雖然該技術(shù)工藝簡(jiǎn)單,投資造價(jià)較低,但無(wú)法滿足全廠廢水“零排放”的環(huán)保要求。少數(shù)電廠采用的獨(dú)立熱源蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù),雖可做到廢水“零排放”,但又因?yàn)榧夹g(shù)工藝相對(duì)復(fù)雜、運(yùn)行穩(wěn)定性差、投資大、運(yùn)行費(fèi)用高,而鮮被市場(chǎng)接受。
全國(guó)火電90%以上是濕法脫硫市場(chǎng)。按照當(dāng)前的火電廠廢水“零排放”政策,目前投運(yùn)的以及新建的濕法脫硫設(shè)施產(chǎn)生的廢水都需要深度處理。脫硫廢水“零排放”市場(chǎng)空間巨大,據(jù)保守估計(jì),可達(dá)1000億元以上。
在脫硫廢水的“零排放”處理中,主要包括以下兩類工藝路線:
1)蒸發(fā)法。蒸發(fā)法是廢水“零排放”處理中常用的方法之一,該工藝也被應(yīng)用于脫硫廢水的處理中。由于蒸發(fā)法具有能耗高、設(shè)備易結(jié)垢和投資大的缺點(diǎn),限制了它的推廣應(yīng)用。因此,要降低零排放處理成本和保證系統(tǒng)正常運(yùn)行,需要從以下兩方面對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理,即廢水的減量化和防結(jié)垢處理。一方面,通過(guò)減量化處理方法對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理,可以減少蒸發(fā)結(jié)晶器的處理負(fù)荷,有效降低處理成本。膜分離法是最為常用的廢水減量化處理技術(shù),如采用反滲透等膜分離技術(shù)首先對(duì)廢水進(jìn)行減量化處理,膜分離產(chǎn)生的濃水再進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶,可以有效降低蒸發(fā)處理負(fù)荷和節(jié)約處理成本。另一方面,通過(guò)軟化法對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理,可防止蒸發(fā)器內(nèi)結(jié)垢。
在實(shí)際應(yīng)用方面,廣東河源電廠采用化學(xué)沉淀+多效蒸發(fā)結(jié)晶組合處理工藝處理脫硫廢水。具體工藝流程為:廢水首先經(jīng)過(guò)化學(xué)沉淀法預(yù)處理,澄清池出水進(jìn)入多效蒸發(fā)結(jié)晶處理系統(tǒng)。該工程于2009年完成調(diào)試驗(yàn)收并投入商業(yè)運(yùn)行,系統(tǒng)處理能力為22t/h。經(jīng)過(guò)上述工藝處理后,產(chǎn)生的結(jié)晶鹽滿足二級(jí)工業(yè)鹽標(biāo)準(zhǔn)。其不足之處在于系統(tǒng)能耗和運(yùn)行成本高昂,噸水綜合運(yùn)行費(fèi)用高達(dá)180元。
華能長(zhǎng)興電廠采用Oasys水處理公司的RO+正向滲透(Forward Osmosis,F(xiàn)O)+蒸發(fā)結(jié)晶組合處理脫硫廢水,實(shí)現(xiàn)廢水的“零排放”處理。所謂正向滲透,是以半透膜為介質(zhì),在滲透壓的推動(dòng)下,廢水側(cè)(低滲透壓)的液態(tài)水穿過(guò)半透膜進(jìn)入提取液(高滲透壓)中,然后將提取液回收復(fù)用,從而實(shí)現(xiàn)廢水的濃縮過(guò)程。除了廢水處理外,F(xiàn)O技術(shù)在海水淡化領(lǐng)域中也有大量的研究報(bào)道。華能長(zhǎng)興電廠采用的FO系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理能力為650m3/d,廢水首先經(jīng)過(guò)軟化去除硬度,然后進(jìn)入RO系統(tǒng)進(jìn)行初步濃縮,RO濃縮液進(jìn)入FO系統(tǒng)進(jìn)一步濃縮處理,F(xiàn)O濃水進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶器,各工藝產(chǎn)水回用于電廠生產(chǎn),生成的結(jié)晶鹽可用做工業(yè)原料。
2)煙道處理法。煙道處理法是在煙道內(nèi)對(duì)廢水進(jìn)行噴霧蒸發(fā)處理的一種方法。噴霧蒸發(fā)法在食品、化工等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,但在廢水處理中應(yīng)用較少。采用煙道蒸發(fā)法處理脫硫廢水時(shí),首先采用一定的噴射方式將脫硫廢水霧化后噴入電除塵器之前的煙道內(nèi),廢水以小液滴的形式經(jīng)過(guò)高溫?zé)煔饧訜岷笱杆僬舭l(fā)氣化,其中的懸浮物和可溶性固體形成細(xì)小固體顆粒,然后在氣流的夾帶作用下進(jìn)入電除塵器并被電極捕捉去除,最終實(shí)現(xiàn)脫硫的廢水近零排放處理。
在實(shí)際應(yīng)用方面,采用煙道法處理脫硫廢水的報(bào)道很少,大多停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段。主要原因包括煙道蒸發(fā)工藝中存在許多潛在問(wèn)題尚未解決,如廢水組成對(duì)煙氣組成等特性的影響、廢水水質(zhì)成分的變化可能對(duì)煙氣后續(xù)處理產(chǎn)生的影響,以及由于污染物在煙道內(nèi)壁吸附可能引起煙道腐蝕等問(wèn)題。
北京國(guó)電龍?jiān)喘h(huán)保工程有限公司、成都銳思環(huán)保技術(shù)股份有限公司、國(guó)電金堂電廠于2014年實(shí)施大型燃煤電廠脫硫廢水“零排放”技術(shù)研究及工程示范項(xiàng)目(國(guó)電集團(tuán)2014年重點(diǎn)科技項(xiàng)目),裝置于2014年建設(shè)、2015年5月投運(yùn)、2015年12月通過(guò)了國(guó)電集團(tuán)項(xiàng)目驗(yàn)收。該項(xiàng)目的廢水零排放技術(shù)研究,采用了兩種“零排放”技術(shù),分別是利用煙氣余熱濃縮蒸發(fā)技術(shù)和利用乏汽多效蒸發(fā)技術(shù)。通過(guò)實(shí)際運(yùn)行,利用乏汽多效蒸發(fā)工藝技術(shù),針對(duì)電廠脫硫廢水的特點(diǎn)對(duì)常規(guī)多效蒸發(fā)技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)并獲得國(guó)家發(fā)明專利,產(chǎn)品鹽可達(dá)到工業(yè)二級(jí)品鹽標(biāo)準(zhǔn);利用煙氣余熱濃縮蒸發(fā)技術(shù)是利用電廠特有的鍋爐煙氣余熱,對(duì)高含鹽廢水進(jìn)行蒸發(fā)濃縮處理,該項(xiàng)技術(shù)由于不需要對(duì)脫硫廢水進(jìn)行任何的預(yù)處理,不需要添加任何藥劑,具有工藝簡(jiǎn)單,運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì),運(yùn)行成本為15~21元/噸水。這兩項(xiàng)技術(shù)徹底解決了脫硫廢水“零排放”的技術(shù)難題,并提供了全廠工業(yè)廢水“零排放”的解決手段。
國(guó)電新能源研究院、成都銳思環(huán)保技術(shù)股份有限公司正在實(shí)施全廠廢水“零排放”的示范工程,并正在進(jìn)行脫硫廢水固體廢棄物處理技術(shù)的研究。
3.1.4 火電廠煙氣脫硝存在的問(wèn)題和熱點(diǎn)技術(shù)
目前脫硝系統(tǒng)存在的潛在問(wèn)題主要包括:三氧化硫轉(zhuǎn)化率增加,氨逃逸、空預(yù)器堵塞問(wèn)題;流場(chǎng)的均勻性問(wèn)題;催化劑的磨損問(wèn)題;全負(fù)荷脫硝;廢脫硝催化劑的處置等。
由于燃煤電廠超低排放普遍采用增加催化劑用量的方式,預(yù)計(jì)二氧化硫轉(zhuǎn)化率將增加50%左右,三氧化硫含量增加,導(dǎo)致的煙氣排放藍(lán)煙問(wèn)題,加上超低排放要求的氨用量提供導(dǎo)致的氨逃逸量增加,這些疊加產(chǎn)生的氣溶膠空氣污染問(wèn)題(目前法規(guī)并不控制三氧化硫排放)、燃煤電廠空預(yù)器堵塞問(wèn)題將逐漸突出。
針對(duì)低負(fù)荷脫硝問(wèn)題,國(guó)內(nèi)企業(yè)進(jìn)行了大量的努力,首先通過(guò)省煤器改造提高煙溫,取得了很好的效果;在不具備省煤器改造條件的電廠,各企業(yè)正在研發(fā)的堿基吸附劑噴吹技術(shù)是控制SO3排放的主要技術(shù)手段,其主旨是在鍋爐省煤器出口至SCR反應(yīng)器一段低溫?zé)煹纼?nèi),噴入堿性的吸收劑(鈉基或鈣基),使之與SO3充分混合,發(fā)生中和反應(yīng)降低煙氣SO3濃度,祛除煙氣中的SO3。避免SO3與逃逸氨生成硫酸氫銨,減緩空預(yù)器堵塞、腐蝕,進(jìn)而降低SCR噴氨溫度,實(shí)現(xiàn)脫硝裝置的全負(fù)荷運(yùn)行。長(zhǎng)遠(yuǎn)看,低溫高活性SCR催化劑的開(kāi)發(fā)也是煙氣脫硝的必然發(fā)展趨勢(shì)。
流場(chǎng)的不均勻會(huì)影響催化劑脫硝效率、帶來(lái)催化劑的不均勻磨損和氨逃逸現(xiàn)象,通過(guò)調(diào)整煙道結(jié)構(gòu)、安裝導(dǎo)流葉片、加裝整流格柵等措施,可以獲得較好的煙氣流場(chǎng)均勻性。在工藝設(shè)計(jì)階段,可通過(guò)物理模型實(shí)驗(yàn)和計(jì)算流體力學(xué)(CFD)輔助設(shè)計(jì)等手段,來(lái)優(yōu)化煙道結(jié)構(gòu)和內(nèi)構(gòu)件設(shè)計(jì),降低流場(chǎng)的不均勻度。
催化劑的磨損問(wèn)題是國(guó)內(nèi)高灰煤、反應(yīng)器流場(chǎng)、高硫煤煙氣和流速設(shè)計(jì)等問(wèn)題共同導(dǎo)致的。提高流場(chǎng)的均勻度對(duì)減輕催化劑的磨損有顯著影響,另外,可以通過(guò)對(duì)催化劑制備工藝(鈦鎢粉制備方式、催化劑干燥方式、煅燒條件)等的改進(jìn),生產(chǎn)高活性、高強(qiáng)度的脫硝催化劑。
SCR煙氣脫硝低負(fù)荷下的投運(yùn)問(wèn)題亟待解決,因?yàn)樵跈C(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí),煙溫下降,脫硝裝置不能正常運(yùn)行,但此時(shí)鍋爐產(chǎn)生的NOx濃度是額定負(fù)荷的2~3倍。解決該問(wèn)題有多種途徑,低溫高活性SCR催化劑的開(kāi)發(fā)、堿基噴吹技術(shù)吸收SO3等都取得了一定的進(jìn)展。
失活催化劑的再生技術(shù)可使催化劑活性恢復(fù)到新鮮催化劑的90%以上,從而有效延長(zhǎng)催化劑的使用壽命、降低更換新鮮催化劑的成本,并減少了廢棄催化劑的處置費(fèi)用和給環(huán)境帶來(lái)的二次污染,實(shí)現(xiàn)資源的可循環(huán)利用。在廢脫硝催化劑再生過(guò)程中,存在SO2氧化率較高、廢水處理、不能再生和廢棄催化劑的最終處理等問(wèn)題。
廢脫硝催化劑再生和回收技術(shù)發(fā)展中,需要關(guān)注催化劑的最終處理問(wèn)題和部分不能再生催化劑的處理問(wèn)題。SCR催化劑的設(shè)計(jì)使用壽命一般為十年,在未來(lái)幾年,將會(huì)有大量的催化劑達(dá)到該使用壽命,如何對(duì)這部分催化劑進(jìn)行妥善的最終處理是一個(gè)重大問(wèn)題;另外,在每次再生時(shí),都有部分催化劑因破損等物理結(jié)構(gòu)破壞而無(wú)法再生,亟待開(kāi)發(fā)廢催化劑的回收技術(shù)來(lái)解決這些問(wèn)題,以資源化利用為目標(biāo),提高過(guò)程經(jīng)濟(jì)性。
3.2 非電行業(yè)脫硫脫硝發(fā)展存在的主要問(wèn)題
3.2.1 鋼鐵行業(yè)巨虧影響環(huán)保進(jìn)程
2015年,中國(guó)鋼鐵廠迎來(lái)了歷史上最為殘酷的一年,1~10月整個(gè)行業(yè)巨虧720億元,且長(zhǎng)期看不到好轉(zhuǎn)的跡象。許多鋼鐵企業(yè)經(jīng)營(yíng)資金困難、采購(gòu)煤炭款一拖再拖,對(duì)于行業(yè)環(huán)保水平的提高帶來(lái)了較大的壓力。
在鋼鐵行業(yè)興盛時(shí)期,永清環(huán)保公司拿下了華菱鋼鐵、石家莊鋼鐵等全國(guó)多地鋼鐵廠環(huán)保訂單。當(dāng)時(shí)有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),國(guó)家節(jié)能減排政策將催生未來(lái)5年180億鋼鐵脫硫市場(chǎng),而永清環(huán)保也將鋼鐵行業(yè)作為市場(chǎng)主攻方向。然而,從2011年起,中國(guó)鋼鐵陷入產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩的危機(jī),整個(gè)行業(yè)出現(xiàn)了罕見(jiàn)的巨虧。由于政府節(jié)能減排政策壓力,許多鋼廠剛剛開(kāi)始虧損,尚有能力投資脫硫、除塵設(shè)備,但回款周期卻是越拖越長(zhǎng)。
2015年底,國(guó)家發(fā)展改革委、環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家能源局聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于實(shí)行燃煤電廠超低排放電價(jià)支持政策有關(guān)問(wèn)題的通知》。盡管電廠機(jī)組大小不同、燃煤成本各異,但上述電價(jià)補(bǔ)貼政策基本能使多數(shù)電廠獲得與環(huán)保投入大致相當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。逐年遞減補(bǔ)貼金額的政策也激發(fā)了電廠加快安裝環(huán)保設(shè)施的熱情,這為環(huán)保企業(yè)帶來(lái)了更多訂單。
然而鋼廠數(shù)量眾多,上下游市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)充分,政府很難通過(guò)補(bǔ)貼來(lái)刺激企業(yè)投入環(huán)保設(shè)施;而電廠數(shù)量相對(duì)較少,盡管上游發(fā)電領(lǐng)域多頭競(jìng)爭(zhēng),但下游電網(wǎng)卻是國(guó)有占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),易于實(shí)施政策調(diào)節(jié)機(jī)制。目前政府推行超低排放電價(jià)補(bǔ)貼政策,電廠的環(huán)保投資積極性顯然超過(guò)鋼廠。
與此同時(shí),鋼廠生產(chǎn)流程要比電廠復(fù)雜的多,污染源數(shù)量、程度也要遠(yuǎn)高于后者。電廠燃煤發(fā)電的污染源通常主要是燃煤環(huán)節(jié),煙氣均通行于管道;鋼廠要將鐵礦石先行煉鐵,再由鐵來(lái)煉鋼,最后軋制成鋼板、螺紋鋼等產(chǎn)品,每一個(gè)環(huán)節(jié)都有眾多的污染源。一個(gè)年產(chǎn)量五六百萬(wàn)噸的中等鋼廠,要投入五六百萬(wàn)噸焦炭去冶煉上千萬(wàn)噸鐵礦石,比中等電廠排放的廢氣更多,環(huán)保的投入也要更高。
環(huán)保企業(yè)在鋼鐵行業(yè)遭遇的困境,是環(huán)保產(chǎn)業(yè)面臨的共性問(wèn)題,也是我國(guó)大氣治理需要解決的問(wèn)題之一。
3.2.2 水泥脫硝行業(yè)發(fā)展經(jīng)濟(jì)和技術(shù)壓力大
《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4915-2013)顯著加嚴(yán)了顆粒物、氮氧化物等污染物的排放限值。新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施中面臨較大的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)壓力。
一是污染治理設(shè)施改造和運(yùn)行費(fèi)用不菲。大部分水泥熟料線窯頭和一定比例的窯尾仍采用靜電除塵器除塵,無(wú)法穩(wěn)定達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),需要進(jìn)行改造。東北三省需要改造的生產(chǎn)線約有76條,改造費(fèi)用約5億元。而煙氣脫硝運(yùn)行增加的成本為4~5元/噸熟料。按產(chǎn)能發(fā)揮率70%計(jì)算,年產(chǎn)熟料6083萬(wàn)噸,年增加運(yùn)行費(fèi)用2.7億元。東北三省水泥熟料產(chǎn)能占全國(guó)的比例為5%,可以預(yù)見(jiàn),全國(guó)為執(zhí)行新排放標(biāo)準(zhǔn)投入的改造費(fèi)用將達(dá)到100億元,年增加運(yùn)行費(fèi)用超過(guò)54億元。
二是煙氣脫硝工藝需要進(jìn)一步探索和改進(jìn)。煙氣脫硝可以減少NOx排放,減輕對(duì)空氣的污染。然而,目前采用的脫硝工藝主要為SNCR,面對(duì)400mg/m3以下的氮氧化物排放指標(biāo),其技術(shù)成熟度和操作穩(wěn)定性欠缺。部分地區(qū)對(duì)企業(yè)NOx排放濃度提出了更高要求,要求煙氣脫硝后排放濃度低于200mg/m3。然而,由于SNCR煙氣脫硝工藝本身具有局限性,NOx濃度降低必然需要噴氨量大幅提高,勢(shì)必造成氨逃逸的二次污染,并且隨著指標(biāo)提高,脫硝的經(jīng)濟(jì)性急劇降低。
使用SCR技術(shù)可以達(dá)到排放要求,但存在成本限制和使用溫度限制的問(wèn)題:首先在投資和運(yùn)行成本方面,采用SCR技術(shù)脫硝需要要增設(shè)裝置、占用空間、投資大、運(yùn)行費(fèi)用較高。有資料顯示,2500t/d生產(chǎn)線利用SCR總投資在2000萬(wàn)元以上,運(yùn)行成本為噸熟料6元左右;其次,在SCR運(yùn)行溫度方面,低溫催化劑是技術(shù)難點(diǎn)。當(dāng)今最普遍應(yīng)用的是多孔Ti2O5(載體)做成蜂窩狀模塊化SCR催化劑,載體表面敷有起催化作用的活性成分V2O5和WO3,反應(yīng)溫度在280℃~400℃為佳。而在新型干法水泥生產(chǎn)線中,預(yù)熱器出口的溫度先進(jìn)的已降到300℃以下,同時(shí)為貫徹國(guó)家節(jié)能降耗政策,我國(guó)2500t/d以上的生產(chǎn)線普遍加裝余熱鍋爐,其排氣溫度在150℃左右,這也對(duì)脫硝催化劑提出了新的挑戰(zhàn),要能夠在較低的溫度下達(dá)到80%以上的脫硝效率,這對(duì)于核心技術(shù)均為日本及德國(guó)外購(gòu)的國(guó)內(nèi)催化劑生產(chǎn)商來(lái)說(shuō)是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
三是在環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施過(guò)渡期間,運(yùn)行脫硝設(shè)施和未建脫硝設(shè)施企業(yè)之間市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)有失公平。對(duì)于現(xiàn)有企業(yè)來(lái)說(shuō),距離新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施還有近半年時(shí)間,部分企業(yè)已經(jīng)按照新標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行脫硝設(shè)施,增加了4~5元/噸的熟料成本,而其他未建脫硝設(shè)施的企業(yè)不存在脫硝成本增加的問(wèn)題。在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中,存在不公平現(xiàn)象。
調(diào)研也發(fā)現(xiàn),地方政府對(duì)節(jié)能工作支持力度不夠。水泥熟料生產(chǎn)線配套余熱發(fā)電機(jī)組,既能夠降低生產(chǎn)成本,提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,又能減少企業(yè)從電網(wǎng)的購(gòu)電量。同時(shí),電廠燃煤消耗量的減少,也減少了各類污染物排放量。目前,東北三省水泥熟料生產(chǎn)線余熱發(fā)電建設(shè)比例較低,仍有28條生產(chǎn)線未配套建設(shè)余熱機(jī)組,合計(jì)產(chǎn)能為2238萬(wàn)噸/年。由于東北三省窩電嚴(yán)重,個(gè)別省份對(duì)水泥熟料窯余熱發(fā)電機(jī)組建設(shè)支持力度不足。雖然國(guó)家對(duì)此有要求,企業(yè)配套建設(shè)意愿非常強(qiáng)烈,但是真正上項(xiàng)目時(shí)卻遭遇重重阻力,相應(yīng)支持政策缺乏。并且,機(jī)組建成發(fā)電后雖然只并網(wǎng)不上網(wǎng),仍然要按上網(wǎng)電量收取相應(yīng)管理費(fèi)。
此外,生活垃圾、剩余污泥協(xié)同處置推進(jìn)困難。水泥熟料窯協(xié)同處置生活垃圾、剩余污泥,技術(shù)上比較成熟。一條4000t/d熟料生產(chǎn)能力的生產(chǎn)線,每天可處置80%含水率污泥200~300t,處置生活垃圾200~300t。目前,由于水泥行業(yè)產(chǎn)能總體過(guò)剩,多數(shù)水泥熟料生產(chǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)型意愿強(qiáng)烈。然而,目前東北三省只有兩條協(xié)同處置剩余污泥的水泥熟料生產(chǎn)線,還沒(méi)有協(xié)同處置生活垃圾的生產(chǎn)線。
究其原因,就在于建設(shè)生活垃圾或剩余污泥協(xié)同處置設(shè)施需要投入。一般來(lái)說(shuō),配套建設(shè)4000t/d水泥熟料生產(chǎn)線,設(shè)計(jì)處置可燃性生活垃圾200t/d能力的設(shè)施,需投入1億元左右。同時(shí),日常運(yùn)行也需要一定費(fèi)用,每噸處置費(fèi)用約150元,并需要保障原料有效、持續(xù)供給。各地目前在經(jīng)濟(jì)、環(huán)境政策方面未給予支持,處置費(fèi)用也距離處置成本有較大差距,使得這項(xiàng)工作無(wú)法有效推進(jìn)。
3.2.3 工業(yè)鍋爐脫硫脫硝行業(yè)的問(wèn)題
工業(yè)鍋爐,其燃煤效率、排放控制和污染治理遠(yuǎn)低于大型燃煤火電。每年約8億噸的生活煤散燒等排放污染源也是廣泛存在,污染物未經(jīng)治理或僅僅是簡(jiǎn)單治理就進(jìn)行排放,對(duì)空氣質(zhì)量的危害十分嚴(yán)重。工業(yè)鍋爐的煙氣治理可以借鑒火電機(jī)組超低排放的經(jīng)驗(yàn),結(jié)合自身工業(yè)的特點(diǎn),收緊煙氣排放標(biāo)準(zhǔn),把大氣污染物的排放降到最低。
工業(yè)鍋爐低排放改造或?qū)⒚媾R著許多問(wèn)題:
(1)按照現(xiàn)在的環(huán)保工藝技術(shù),工業(yè)鍋爐環(huán)保改造需投入巨額資金,其投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鍋爐本身的造價(jià),如果沒(méi)有國(guó)家、地方的政策、資金配套,這樣的環(huán)保改造是不可持續(xù)的。從國(guó)內(nèi)形勢(shì)看,中國(guó)步入新常態(tài),經(jīng)濟(jì)增速趨緩。資源環(huán)境的約束不斷強(qiáng)化,勞動(dòng)力要素成本不斷上升,投資和出口明顯放緩。過(guò)去那種依靠要素投入來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)模擴(kuò)張的外延式增長(zhǎng)模式難以為繼。調(diào)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí),時(shí)不我待。受國(guó)家宏觀經(jīng)濟(jì)形勢(shì)影響,固定資產(chǎn)投資降低,尤其是房地產(chǎn)銷售的萎縮,近期鍋爐市場(chǎng)會(huì)受到一定的沖擊。
目前經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度放慢,企業(yè)經(jīng)營(yíng)困難,是我們過(guò)去長(zhǎng)期依靠投資驅(qū)動(dòng)造成結(jié)構(gòu)性扭曲的結(jié)果,去產(chǎn)能化是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)最緊迫的任務(wù)。而且在環(huán)保技術(shù)、人力、設(shè)備的投入相對(duì)較大,且無(wú)環(huán)保電價(jià)等經(jīng)濟(jì)政策的支持,在這種形勢(shì)下,環(huán)保進(jìn)程推進(jìn)動(dòng)力不足。
(2)缺乏經(jīng)濟(jì)實(shí)用技術(shù)。不能經(jīng)濟(jì)有效地達(dá)到低排放的標(biāo)準(zhǔn)。
(3)設(shè)備相對(duì)較分散,統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的難度系數(shù)大。
3.2.4 第三方運(yùn)營(yíng)的問(wèn)題
由掌握專業(yè)技術(shù)及管理經(jīng)驗(yàn)的環(huán)境服務(wù)公司治理污染,有利于提高排污企業(yè)的治污效率。同時(shí),排污企業(yè)治污責(zé)任通過(guò)合同方式向環(huán)境服務(wù)公司轉(zhuǎn)移,可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境污染集中治理,使環(huán)保部門的監(jiān)管對(duì)象大為減少,有利于執(zhí)法成本的大幅降低。因此,在我國(guó)推行環(huán)境污染第三方治理有著重要的戰(zhàn)略意義。但是,環(huán)境污染第三方治理在我國(guó)屬于起步階段,尚存在著諸多的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題和機(jī)制問(wèn)題未能解決,在一定程度上阻礙了環(huán)境污染第三方治理的順利發(fā)展。
從現(xiàn)實(shí)問(wèn)題來(lái)看,首先由于工業(yè)生產(chǎn)增長(zhǎng)趨緩、用電量需求不足,2015年全年火電設(shè)備平均利用小時(shí)數(shù)同比下降410小時(shí),為4329小時(shí)。再加上運(yùn)營(yíng)方技改投入巨大,導(dǎo)致脫硫第三方運(yùn)營(yíng)板塊生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)形勢(shì)嚴(yán)峻,盈利能力被削弱。
另外,由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局不合理,環(huán)境污染第三方治理企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng);部分核心技術(shù)尚未完全掌握,部分關(guān)鍵設(shè)備靠進(jìn)口,技術(shù)障礙成為我國(guó)環(huán)境污染第三方治理企業(yè)發(fā)展的重要瓶頸;未能形成市場(chǎng)化、清晰化的污染物排放價(jià)格,低價(jià)無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)嚴(yán)重影響了環(huán)境污染第三方治理模式的推行;政府、市場(chǎng)和企業(yè)三者間的職責(zé)不清,資源配置機(jī)制未能理順;區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展差異較大,最需要實(shí)施環(huán)境污染第三方治理的農(nóng)村地區(qū)和老舊工業(yè)區(qū)反倒重視不足。
從機(jī)制運(yùn)行環(huán)境來(lái)看,我國(guó)的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)權(quán)交易制度尚未建立,在現(xiàn)實(shí)生活中,未能將生態(tài)環(huán)境作為產(chǎn)權(quán)體系中安排的對(duì)象,導(dǎo)致排污企業(yè)難以從經(jīng)濟(jì)利益的動(dòng)機(jī)和角度去選擇環(huán)境污染第三方治理;環(huán)境污染第三方治理的市場(chǎng)缺乏有序性,第三方治理的管理體制比較松散,部分非專業(yè)化和低效性的環(huán)境產(chǎn)業(yè)服務(wù)充斥著市場(chǎng);環(huán)境污染第三方治理主體的法律地位并沒(méi)有得到明晰和科學(xué)的界定,我國(guó)環(huán)境法主張“排污者”承擔(dān)侵權(quán)責(zé)任,但是現(xiàn)在的“排污者”卻是指環(huán)境污染第三方治理的“治理者”。此外,我國(guó)促進(jìn)環(huán)境污染第三方治理發(fā)展的法律機(jī)制并不完善,造成環(huán)境污染第三方治理發(fā)展的原動(dòng)力不足,加之環(huán)境保護(hù)投入資金額大、周期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)高和專業(yè)化強(qiáng)的特點(diǎn),也難以吸引資金、資本市場(chǎng)向環(huán)境治理產(chǎn)業(yè)進(jìn)行持續(xù)投入。
未來(lái)煤電將穩(wěn)步增長(zhǎng),但是在整個(gè)能源中占比下降,燃煤量向電廠轉(zhuǎn)移是大勢(shì)所趨。與其他國(guó)家相比,中國(guó)煤炭的利用集中度較低。公開(kāi)資料顯示,2015年,中國(guó)煤炭產(chǎn)量達(dá)37.5億噸,約占全球的一半,但煤炭的利用集中度卻不足50%。全球平均煤炭利用集中度在60%左右,歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家及地區(qū)可以達(dá)到90%以上。
另外,不同燃煤行業(yè)煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)差異較大,針對(duì)各行業(yè)對(duì)大氣污染的貢獻(xiàn)率,應(yīng)該完善不同行業(yè)燃煤排放標(biāo)準(zhǔn)差異。
4.1 電力脫硫脫硝行業(yè)
1)對(duì)于近2~3年廣泛應(yīng)用的各種濕法脫硫強(qiáng)化技術(shù),應(yīng)通過(guò)較長(zhǎng)周期、不同工況下的運(yùn)轉(zhuǎn),對(duì)其穩(wěn)定可靠性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。2)對(duì)于脫硫廢水“零排放”,應(yīng)保持理性的態(tài)度,更多地著眼于水資源的梯級(jí)利用。對(duì)于特殊地區(qū),需要開(kāi)展脫硫廢水“零排放”時(shí),可通過(guò)對(duì)水量濃縮及工藝的優(yōu)化組合,降低投資和能耗。3)解決第三方運(yùn)營(yíng)的問(wèn)題。4)加強(qiáng)對(duì)SCR催化劑行業(yè)再生行業(yè)的監(jiān)督,防止二次污染;需積極研發(fā)不可再生催化劑的回收技術(shù),解決催化劑的最終處理問(wèn)題。
4.2 鋼鐵、水泥脫硫脫硝行業(yè)
鋼鐵、水泥等行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩,去產(chǎn)能是第一要?jiǎng)?wù)。國(guó)家目前提倡通過(guò)提高環(huán)保要求來(lái)淘汰落后產(chǎn)能。但限于目前這兩個(gè)行業(yè)虧損的現(xiàn)狀,單純地通過(guò)行政處罰已越來(lái)越多地顯露出局限性。治污“政策激勵(lì)”的作用越來(lái)越凸顯,采取獎(jiǎng)懲并重的綜合手段進(jìn)行環(huán)境治理已經(jīng)逐漸成為共識(shí)。一項(xiàng)好的環(huán)保激勵(lì)政策,往往能起到事半功倍的作用。若國(guó)家對(duì)鋼鐵、水泥等行業(yè)也實(shí)行類似電力行業(yè)的環(huán)保激勵(lì)政策,可有力推動(dòng)節(jié)能減排工作的開(kāi)展。
對(duì)于鋼鐵、水泥行業(yè)的環(huán)保技術(shù)中不成熟的地方,需加大研發(fā)的投入力度,例如水泥行業(yè)氮氧化物處理的低溫SCR技術(shù)等。
4.3 工業(yè)鍋爐脫硫脫硝行業(yè)
工業(yè)鍋爐發(fā)展過(guò)程中,應(yīng)以燃料優(yōu)質(zhì)化為前提,以減排為目標(biāo),做好中小容量(≤35t/h)燃煤工業(yè)鍋爐低NOx燃燒和排放控制技術(shù)及系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)用及推廣。
1)在嚴(yán)格控制燃料品質(zhì)的前提下,通過(guò)對(duì)爐排燃料適應(yīng)性定量化、爐排配風(fēng)均勻化、精確化的試驗(yàn)研究,對(duì)爐排結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化、標(biāo)準(zhǔn)化,進(jìn)而提高爐排的綜合質(zhì)量水平;在此基礎(chǔ)上結(jié)合鍋爐本體的優(yōu)化設(shè)計(jì)、高效傳熱元件和低NOx燃燒技術(shù)的運(yùn)用,提高燃燒鍋爐的節(jié)能和環(huán)保性能及其保證能力。2)煤粉工業(yè)鍋爐在突破燃料適應(yīng)性、運(yùn)行穩(wěn)定性、粉塵排放、氮氧化物排放的難題后,將會(huì)得到發(fā)展。但重點(diǎn)應(yīng)在10~35t/h的煤粉工業(yè)鍋爐及系統(tǒng)研發(fā)、使用,特別是燃燒技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)備的優(yōu)化與產(chǎn)業(yè)化。3)在開(kāi)展燃料適應(yīng)性(灰分、熱值、結(jié)焦性等)定量化研究的基礎(chǔ)上提高流化床鍋爐設(shè)計(jì)、運(yùn)行的精確性和標(biāo)準(zhǔn)化程度;通過(guò)精細(xì)化制造提高流化床鍋爐的可靠性和可用性,重點(diǎn)發(fā)展單臺(tái)容量35~130t/h、壓力≤5.3MPa的循環(huán)流化床工業(yè)蒸汽鍋爐。4)在條件適合的地區(qū),推廣熱電聯(lián)產(chǎn)、煤改氣、以電代煤。
Development Report on Desulfurization and Denitration Industries in 2015
(Desulfurization and Denitration Committee of CAEPI, Beijing 100037, China)
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A
1006-5377(2017)01-0006-16