火電大氣污染面臨的挑戰(zhàn)與對策

酈建國 朱法華

盡管中國燃煤發(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）實現(xiàn)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)。

溫室氣體排放量巨大。燃煤發(fā)電機組單位發(fā)電量產(chǎn)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(chǎn)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(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，但我國是《巴黎協(xié)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(yīng)通過技術(shù)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，此外也需在CO2貯存和利用方面開展研究與示范。

環(huán)境改善需要進一步削減火電大氣污染物。中國煤炭用于發(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1.26億噸增長到2013年的21.8億噸，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(zhì)量，未來應(yīng)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(jù)當前的技術(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，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(xiàn)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(shù)上繼續(xù)突破，進一步減少火電大氣污染物的排放。

濕法脫硫?qū)ι鷳B(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(jù)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5000萬噸左右，石灰石開采對生態(tài)環(huán)境會產(chǎn)生一定的負面影響。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對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的負面影響。因此未來應(yīng)加大對資源化脫硫新工藝、新方法的研發(fā)與示范。

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(jù)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(chǎn)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(yīng)積極開發(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)。

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計劃的目標。但我們必須清醒地看到，64μg/m3與環(huán)境空氣質(zhì)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(zhì)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(zhì)量準則值（AQG）10μg/m3要求差距更大。隨著人們對環(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(shù)并進行工程示范。

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(lián)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(xiàn)各裝置之間的聯(lián)系性，煙氣治理設(shè)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(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)施的運行管理，實現(xiàn)節(jié)能減排雙贏。