劉志坦：燃煤電廠“近零排放”概念的科學性分析
編者按：一年多來，燃煤電廠大氣污染物“近零排放”已成熱點話題。霧霾“鎖城”下，部分電力企業開始對燃煤電廠探索“近零排放”，某些新建電廠已按“近零排放”進行建設，為數不少的現役燃煤機組已列入“近零排放”改造計劃。一時間，“近零排放”建設或者改造，正由浙江、廣東、江蘇、山東、山西、陜西和四川等省向全國推進……但是，燃煤電廠真能達到或低於燃氣電廠的實際排放嗎?燃煤電廠“近零排放”概念科學嗎?值不值得推廣?燃煤電廠實施“近零排放”後，燃氣電廠還有沒有生存空間?燃煤電廠實施“近零排放”後對環境的改善 有多大貢獻?4月29日，在中國電力發展促進會主辦的“2015中國電力發展論壇”上，來自國電科學技術研究院(國電環境保護研究院)燃機研究所的劉志坦所長作了《燃煤和燃氣電廠污染物排放分析》的報告，再次對“近零排放”做出了理論實際相結合的科學分析。中國電力網 齊濤 北京報道
一、背景
1、何為“近零排放”
燃煤電廠排放的煙塵、二氧化硫和氮氧化物三項大氣污染物(未包含二氧化碳等)與《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)中規定的燃機要執行特別排放限值相比較，將達到或者低於燃機排放限值(非實際排放)的情況稱為燃煤機組的“近零排放”。
根據浙江省環境監測中心獨立現場取樣檢測數據顯示，舟山四號機組所排放的粉塵、二氧化硫、氮氧化物指標分別為2.55mg/Nm3,2.86mg/Nm3，20.5mg/Nm3，均小於燃氣發電機組大氣污染物排放限制的二分之一。
2、如何實現“近零排放”?
煙塵：在原有電除塵、袋式除塵/電袋覆合除塵技術基礎上采用高頻電源+濕式電除塵器,或低低溫電除塵器配高頻電源+濕式電除塵器以及旋轉電極式除塵器等技術路線。
二氧化硫：選擇低硫優質煤(含硫量一般不高於0.8%)，采用高效濕法脫硫技術，使其脫硫效率不低於98%。具體技術包括：單塔雙循環、雙托盤、U型塔及串聯接力吸收塔等技術。
氮氧化物：燃用高揮發份煙煤，采用先進的低燃燃燒技術，NOx產生濃度控制在200mg/M3以下，選擇SCR脫硝技術，設計3+1層催化劑並確保3層運行，效率穩定控制在80%以上。
3、為何熱炒“近零排放”?
1.環保壓力日益加大，國家對火電排放要求日趨嚴格。
2012年後霧霾頻發，燃煤，包括煤電被視為霧霾產生的重要來源，國家進一步加大了污染控制的力度。史上最嚴，世界上最嚴的GB13223-2011 《火電廠大氣污染物排放標準》出台。隨後《大氣污染防治行動計劃》對煤電行業發展進行嚴格的控制;對於京津冀、長三角、珠三角等區域 “除熱電聯產外，禁止審批新建燃煤發電項目”。燃煤發電發展空間受到嚴重影響。
2.燃煤火電企業出於生存壓力，主動發起“煤電保衛戰”
首先是為了現有煤電的生存，以防止過度關停還處於“青壯年”且有良好效益的煤電機組;其次為了上新項目，主動提高環保標準，以取得政府部門的認可和審批;再次主動提高環保標準，可以獲取現實效益。2013年9月份國家推出除塵電價，浙江規定實施近零排放機組以後，給予一定的發電計劃獎勵。
3.環保產業利益驅動，不斷制造“新概念”
環保產業從業廠商受利益驅動，在不斷提升技術水平的同時，也在不斷制造“新概念”，推動環保產業“大躍進”。
4.天然氣發電手指於氣源、氣價問題，發展受阻。
2013年之前，天然氣發電有一段非常好的發展時期，長三角、珠三角、北京等重點地區發展的非常快，已經被地方政府作為提高能源利用效率、改善環境質量的重要手段，但是，2013年中，國家發改委上調了全國各地門站價格，對存量氣和增量氣都提出了上調的預期，增量氣在2013年當年調整了，存量氣2015年並軌，這個政策出 台以後，導致天然氣發電陷入低谷，特別是2013年、2014年隨著霧霾的加重，北方很多地方一哄而上搞煤改氣，導致氣源緊張，南方電場用氣不足的原因就 是把氣調到了北方，這種情況導致長三角、珠三角包括京津冀地區又不得不重新審視除了熱電聯產禁止審批新建煤電項目政策。
二、火電廠大氣污染物排放標準發展歷程
1、GB13223-2003《火電廠大氣污染物排放標準》
1.增加了對燃油機組及燃氣輪機組的污染物排放濃度限值;
2.對於煙塵，取消了按爐型、除塵器類型、灰分等規定不同排放濃度的做法;
3.對於二氧化硫，濃度控制方面所有電廠取消城鄉差異;
4.對於氮氧化物，三個階段的燃煤、燃油機組及第III時段燃汽輪機組規定了最高允許排放濃度。
2、GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》
1.不再按時段劃分電廠，新擴改建火力發電鍋爐及燃汽輪機組為新建機組，其餘均為現有機組;
2.調整了大氣污染物排放濃度限值，規定新建及現有鍋爐分別於2012年1月1日、2014年7月1日起執行;
3.增加了燃煤鍋爐汞及其化合物的排放濃度限值，並要求所有燃煤鍋爐於2015年1月1日起執行;
4.取消了全廠二氧化硫最高允許排放速率的規定;
5.對重點地區增設了更為嚴格的大氣污染物特別排放限值。
三、燃煤與燃氣排放對比
依據國標GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》中關於重點地區大氣污染物排放特別限值之規定，分單獨考慮供熱需求及綜合考慮供熱、供電需求兩種情況對燃煤熱電聯產、燃氣熱電聯產在同等條件下的大氣污染物排放進行了計算，計算周期為一個供熱周期(4×30天)，供熱面積1億平方米。
同樣供熱負荷要求的情況下：
需10台30萬千瓦燃煤熱電聯產機組或者20台9F級燃氣熱電聯產機組;
按照污染物排放國標的排放限值計算，一個供熱周期燃氣熱電聯產機組的NO2排放(5414t)要高於燃煤熱電聯產機組(2880t);
若北京地區排放標準為30mg/m3，實際上大部分燃氣熱電聯產機組的排放要低於此標準，且很多地區燃煤熱電聯產機組實際排放難以達到100mg/m3;
實際上兩者的NO2排放相當(燃氣：<3248.4t;燃煤：2880t)
綜合考慮供熱、供電需求：
需10台30萬千瓦燃煤熱電聯產機組加上4.9台100萬千瓦燃煤純凝發電機組或者20台9F級燃氣熱電聯產機組;
按照污染物排放國標的排放限值計算，燃氣熱電聯產機組的NO2排放(5414t)要低於燃煤機組(7257.6t);
若按北京的排放限值計算，燃氣熱電聯產機組的NO2排放(3248.4t)要遠遠低於燃煤機組(7257.6t)，實際的排放更遠遠低於燃煤機組。
四、結論
1、燃機排放限值標準不等於燃機實際排放水平。燃機煙塵和SO2實際排放水平遠遠低於排放限值標準。達到燃機排放限值不等於達到燃機排放實際水平，二者不可以混淆。
2、除了要考慮煙塵、SO2和NOX 等排放外，還應考慮CO2、汞等的排放。更不能用單一指標的低排放來代表整個機組排放指標的先進，只有全面達標，才能稱之為超低排放機組。
3、燃煤電廠采取各種技術手段，逐步降低污染物排放水平的方向是正確的，但首先應立足於長期穩定的達到現有排放限值或設計值，在有條件的基礎上可以追求超低排放的目標。對於已經實施特別排放限值的煤電機組，實施超低排放或者超超低排放的環保改造，對污染物總量減排意義不大。
4、“近零排放”、“超凈排放”和“燃機排放”等概念不準確，不科學。在技術上，現有的檢測手段不支持“近零排放”。用日均濃度或者多日平均濃度的檢測數據與排放限值直接比較是概念性錯誤，運行時間不足也難以證明“近零排放” 系統的穩定性。我國的污染物濃度排放標準從產生以來，一直堅持“任何時候”不能超標的原則。
5 、綜合比較各類污染物排放，即使采取了各種先進的減排手段，燃煤機組仍然不如燃氣機組清潔環保，這是由一次能源的特性所決定。
五、建議
1、實事求是、科學命名。
“近零排放”、“超凈排放”和“燃機排放”等概念不嚴謹，不科學，建議使用“超低排放”的概念。
2、因地制宜、理性發展。
在煙氣污染控制技術沒有重大突破前，低硫、低灰、高揮發份、高熱值煙煤是實現超低排放的煤質前提，且需要增加投資與運行費用，因此目前尚不宜全面推廣，應因地制宜、因煤制宜、因爐制宜確定合適的推廣方案，有序、科學發展，要兼顧環境效益和經濟效益，絕不能搞運動式發展。政府部門應該采取鼓勵態度，要實事求是，而不能一刀切，強制執行。新建煤電機組，一次建成超低排放的投資要遠低於二次環保改造，建議新建煤電機組同步按超低排放的要求建成。
3、多措並舉、分類施治。
治理污染、改善環境應實事求是，立足國情、企情。
雖然燃煤是造成環境污染的重要原因，但電煤比重偏低、分散燃燒比重偏高是放大這一因素的主因之一。因此一哄而上的用燃氣鍋爐簡單替代燃煤鍋爐既不科學，也不經濟。首先應對治理目標進行科學分類，然後 實施靈活有效的措施去治理污染，改善環境。一是在氣源落實、經濟發達、熱負荷集中、環境容量有限地區，應通過燃氣熱電聯產機組去替代分散燃煤小鍋爐;二是 有條件改供熱的燃煤機組應鼓勵改造，實現集中供熱替代分散供熱 。三是對無法實施集中供熱，容量較小的重要熱用戶鍋爐可以采用電鍋爐替代。
4、標本兼治、立足長遠。
雖然“超低排放”可以在一定程度上實現煤炭的清潔利用，但一是長期效果有待於進一步跟蹤驗證;二是大面積推廣，經濟性有待於進一步系統論證;三是實施煤電機組的超低排放對降低環境空氣中的常規污染物指標改善效果很小，但對PM2.5的下降效果顯著，因為火電行業排放的氣態污染物對環境空氣中PM2.5 的貢獻約占其貢獻總量的88%，煙塵排放對環境空氣中PM2.5的貢獻約占其貢獻總量的12%。
我們對任何致力於改善環境、減少排放的行為都應該鼓勵和尊敬，在這個過程中，我們要有科學和實事求是的態度，不能人為的炒作，電力行業都是搞具體技術的，不能像有些其他行業那樣靠炒作吸引眼球，應該盡快規範名稱，以免混淆視聽。因此，片面追求煤電機組煙塵的超超低排放，不論是總量減排還是環境質量改善，效果均不明顯。四是碳排放的問題依然沒有得到解決。因此從長遠看，“超低排放”只是節能減排階段性的治標之策，不能成為電力行業節能減排的主流路徑。今後還應加快新型清潔能源發展，加大煤炭清潔利用技術(如IGCC+CCS)科研及示範應用力度。
中國電力網
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