燃煤發(fā)電機(jī)組“超潔凈排放”值不值

    燃煤電廠是我國(guó)各種大氣污染物的重要排放源，大約90% 的SO2 、67% 的NOx、70%的粉塵來(lái)源于燃煤電廠。

    隨著大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃逐步推進(jìn)，燃煤電廠的排放改造開(kāi)始列入議程。2014年10月，國(guó)家發(fā)改委、環(huán)境保護(hù)部和國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020 年）的通知》，行動(dòng)目標(biāo)中提出“東部地區(qū)新建燃煤發(fā)電機(jī)組大氣污染物排放濃度基本達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值（即在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50mg/m3 ），即通常據(jù)說(shuō)的‘超潔凈排放’”。通知發(fā)布不久，我國(guó)多家燃煤電廠先后宣稱實(shí)現(xiàn)了煙氣中煙塵、SO2 、NOx 三項(xiàng)大氣污染物的“近零排放”、“超清潔排放”或“超低排放”。

    然而，燃煤電廠“超潔凈排放”受到追捧的同時(shí)，質(zhì)疑之聲也不絕于耳。“超潔凈排放”到底值不值？

    煙氣治理技術(shù)仍有短板

    在電力行業(yè)煙氣治理措施的機(jī)理和技術(shù)上，我國(guó)目前已經(jīng)具備了相對(duì)成熟的經(jīng)驗(yàn)。然而從煙氣治理設(shè)施運(yùn)行的情況來(lái)看，由于受系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備質(zhì)量、安裝、調(diào)試以及運(yùn)行管理等因素的影響，很多電廠煙氣處理效率運(yùn)行穩(wěn)定性尚待提高。

    以煙氣脫硫?yàn)槔?，目前燃煤機(jī)組脫硫工藝主要為濕法脫硫，以石灰石- 石膏法最為常見(jiàn)。濕法脫硫雖然是一項(xiàng)較為成熟的技術(shù)，但是部分電廠存在燃煤硫份偏離設(shè)計(jì)值（電廠為節(jié)約成本，使用劣質(zhì)煤）的情況，直接造成脫硫設(shè)施入口煙氣量和SO2 濃度超出設(shè)計(jì)范圍，脫硫設(shè)施無(wú)法長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。而且在一些電廠，脫硫吸收塔常常被當(dāng)成第二級(jí)除塵器，大量煙塵進(jìn)入脫硫塔，輕則降低脫硫效率，影響副產(chǎn)物的脫水性能，加劇系統(tǒng)的磨損，重則可引起吸收漿液的品質(zhì)惡化，脫硫設(shè)施無(wú)法運(yùn)行，被迫停運(yùn)。

    另外，由于煙氣換熱器（GGH ）普遍存在積灰、堵灰，阻力劇增、漏風(fēng)大引發(fā)SO2 超標(biāo)等問(wèn)題，目前安裝濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的燃煤發(fā)電機(jī)組普遍拆除了GGH.但取消了GGH 后往往會(huì)出現(xiàn)煙囪排煙溫度降低，容易出現(xiàn)夾帶液態(tài)污染物的排放，導(dǎo)致正常天氣情況下，煙囪附近區(qū)域經(jīng)常出現(xiàn)下降小液滴的“石膏雨”現(xiàn)象?！笆嘤辍碑a(chǎn)生的原因，還包括脫硫塔設(shè)計(jì)偏小、塔內(nèi)流速較大、濕法脫硫系統(tǒng)運(yùn)行效率降低、除霧器效果較差、煙囪內(nèi)部冷凝液收集設(shè)計(jì)不合理等。

    在脫硝方面，電廠脫硝主流工藝是選擇性催化還原法（SCR ），約占脫硝機(jī)組總裝機(jī)容量的95% 以上，非選擇性催化還原法（SNCR）占5%以下。脫硝系統(tǒng)存在的潛在問(wèn)題主要包括：液氨的安全性問(wèn)題、脫硝技術(shù)國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題、失效催化劑的再生與處置問(wèn)題、氨逃逸問(wèn)題等。此外，由于近年實(shí)體經(jīng)濟(jì)發(fā)展不足，電廠機(jī)組長(zhǎng)期在低負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行，煙溫下降，SCR 煙氣脫硝裝置不能正常運(yùn)行，NOx 濃度是額定負(fù)荷的2 ～3 倍，這個(gè)問(wèn)題也亟待解決。

    除塵工藝主要有電除塵、袋式除塵和電袋復(fù)合等，除塵的問(wèn)題主要在于設(shè)計(jì)原因，目前運(yùn)行的電除塵器比收塵面積偏小，其除塵器的除塵效率和煙塵排放濃度不能滿足更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)限值。加上電廠實(shí)際燃煤煤質(zhì)經(jīng)常偏離設(shè)計(jì)煤質(zhì)，除塵設(shè)施不能適應(yīng)煤質(zhì)的變化，引起運(yùn)行性能下降。設(shè)備的老化，運(yùn)行維護(hù)不及時(shí)，也會(huì)影響除塵器的投運(yùn)率等。

    “超潔凈排放”環(huán)保改造怎么做

    在“超潔凈排放”改造的熱潮面前，我國(guó)各大發(fā)電集團(tuán)、環(huán)保公司等對(duì)煙塵、二氧化硫和氮氧化物的超低排放控制進(jìn)行了一系列的探索研究，逐步摸索出一些改造的技術(shù)路線圖。

    在除塵方面，主要采取包括低溫電除塵、電除塵器配高效電源+ 濕式電除塵器和電袋復(fù)合高效除塵器+ 濕法脫硫+ 高效除霧器等工藝路線。

    在脫硫技術(shù)上，相對(duì)于常規(guī)的石灰石―石膏濕法脫硫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)超低排放的脫硫新技術(shù)主要有雙循環(huán)技術(shù)（包括單塔雙循環(huán)、雙塔雙循環(huán)）、托盤(pán)塔技術(shù)（包括單托盤(pán)、雙托盤(pán)）、增加噴淋層、增加性能增強(qiáng)環(huán)、提升石灰石品質(zhì)、添加脫硫增效劑等。

    脫硝技術(shù)上，一方面是在不影響鍋爐效率與安全的前提下，控制低氮燃燒后的NOx產(chǎn)生濃度，另一方面提高現(xiàn)有SCR 的脫硝效率，通常通過(guò)增加SCR 催化劑的填裝層數(shù)或催化劑的體積，改造工程多將原有的2+1 層催化劑直接更改為3層全部填裝，部分電廠采用3+1 層SCR 催化劑等措施實(shí)現(xiàn)運(yùn)行提效。

    然而，從上述主要采用的“超潔凈排放”技術(shù)來(lái)看，除塵、脫硫、脫硝的基本技術(shù)并沒(méi)有重大突破，主要是通過(guò)多種技術(shù)的進(jìn)一步組合（或串聯(lián)），對(duì)煙氣治理過(guò)程的延長(zhǎng)（或處理次數(shù)的增加）。概而言之就是提高處理強(qiáng)度，但是組合后設(shè)備增多，其整體效率和穩(wěn)定性等都有待考究。

    要算好“超潔凈排放”經(jīng)濟(jì)與環(huán)境賬

    “超潔凈排放”從產(chǎn)生一開(kāi)始，就伴隨著各種質(zhì)疑聲，其中異議最多的當(dāng)屬這種改造在經(jīng)濟(jì)上是否可行？其產(chǎn)生的環(huán)境效益是否被夸大？

    為了解答這兩個(gè)問(wèn)題，筆者以廣東省116 個(gè)12.5萬(wàn)千瓦以上燃煤機(jī)組為樣本，從珠三角與非珠三角兩個(gè)層面對(duì)燃煤發(fā)電機(jī)組實(shí)施“超潔凈排放”進(jìn)行了評(píng)估。

    在經(jīng)濟(jì)可行性方面，對(duì)于現(xiàn)役煤電機(jī)組的環(huán)保改造，不同電廠環(huán)保設(shè)施基礎(chǔ)不同，環(huán)保改造的內(nèi)容也有所不同，因此改造的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用不盡相同。從特別排放限值到實(shí)現(xiàn)燃機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)改造工作需要較大的投資。改造費(fèi)用主要來(lái)自于濕式電除塵器的建設(shè)費(fèi)用，當(dāng)前國(guó)內(nèi)1000、600 、300MW 濕式電除塵器投資中標(biāo)價(jià)，分別相應(yīng)≥48-60 、≥60-70 、≥80-90 元/ 千瓦。珠三角地區(qū)62臺(tái)12.5萬(wàn)千瓦以上燃煤機(jī)組，按125 ～350MW 機(jī)組改造費(fèi)90元/ 千瓦，600 ～700MW （1MW=1000千瓦）機(jī)組70元/ 千瓦，1000MW機(jī)組60元/ 千瓦進(jìn)行估算，珠三角燃煤機(jī)組的改造投資約19.22 億元。非珠三角地區(qū)54臺(tái)12.5萬(wàn)千瓦以上燃煤機(jī)組機(jī)容量為2414.5萬(wàn)千瓦，從現(xiàn)有鍋爐標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到燃機(jī)排放限值的改造費(fèi)用，按300 元/ 千瓦的廢氣治理設(shè)施改造投資計(jì)，共需投資約72.44億元。

    投入巨資改造達(dá)到的“超潔凈排放”，能夠給環(huán)境減少多少的負(fù)擔(dān)呢？筆者根據(jù)廣東省116個(gè)12.5萬(wàn)千瓦以上燃煤機(jī)組2013年廢氣排放情況，采用額定煙氣量對(duì)燃煤發(fā)電機(jī)組達(dá)到“超潔凈排放”環(huán)境效益進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果可以看出，珠三角地區(qū)62臺(tái)燃煤機(jī)組實(shí)施該排放限值后，與特別排放限值相比，煙塵、SO2和NOx的減排效果不明顯，改造后其減排比例分別為1.84%、1.07%和2.27%.

    與珠三角地區(qū)相比，全省116 臺(tái)燃煤機(jī)組實(shí)施該排放限值后，煙塵、SO2和NOx的減排效果較為顯著，改造后其減排比例分別為5.26% 、12.06%、4.37% ，其主要原因是非珠三角地區(qū)目前執(zhí)行的大氣污染物排放限值相對(duì)寬松。

    由此可見(jiàn)，煤電機(jī)組滿足“超潔凈排放”技改工作，應(yīng)有條件、有選擇性地穩(wěn)步推進(jìn)。鼓勵(lì)部分重點(diǎn)區(qū)域（企業(yè)）根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況、區(qū)域大氣改善要求，因地制宜、因煤制宜、因爐制宜確定合適的技改工藝路線。

    筆者手記

    未來(lái)，燃煤發(fā)電機(jī)組將全面實(shí)現(xiàn)“超潔凈排放”限值，已經(jīng)成為大勢(shì)所趨。縱觀現(xiàn)有“超潔凈排放”技術(shù)，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)技術(shù)的創(chuàng)新或者出現(xiàn)重大突破，更多的是通過(guò)多種技術(shù)的組合（或串聯(lián)），實(shí)質(zhì)是對(duì)煙氣治理過(guò)程的延長(zhǎng)（或處理次數(shù)的增加）。這種通過(guò)設(shè)備疊加帶來(lái)處理效率提升的技術(shù)改造，增加了設(shè)備運(yùn)行的阻力以及不穩(wěn)定性，產(chǎn)生過(guò)度治理的問(wèn)題。因此，未來(lái)的改造中，需要加大研發(fā)力度，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治污，而不是簡(jiǎn)單的技術(shù)疊加。同時(shí)，要綜合考慮經(jīng)濟(jì)因素，既要實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)，也要兼顧經(jīng)濟(jì)可行。

    另外，以廣東省116 個(gè)12.5萬(wàn)千瓦以上燃煤機(jī)組為例，按珠三角與非珠三角對(duì)燃煤發(fā)電機(jī)組達(dá)到“超潔凈排放”環(huán)境效益進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果表明，煤電機(jī)組滿足“超潔凈排放”技改工作，應(yīng)有條件、有選擇性地穩(wěn)步推進(jìn)。這就說(shuō)明，“超潔凈排放”不能夠一擁而上，而應(yīng)該鼓勵(lì)部分重點(diǎn)區(qū)域（企業(yè)）根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況、區(qū)域大氣改善要求，因地制宜、因煤制宜、因爐制宜確定合適的技改工藝路線。

    廣東省環(huán)境科學(xué)研究院清潔生產(chǎn)中心主任王剛對(duì)本文的撰寫(xiě)也提出過(guò)珍貴的意見(jiàn)，在他看來(lái)，“超潔凈排放”一定要遵循因地制宜，要從實(shí)際情況出發(fā)尋找技改路線，避免生搬硬套。