3 火電大氣污染面臨的挑戰與對策

盡管中國燃煤發電大氣污染物控制技術處于世界領先水平，常規三大污染物(煙塵、 SO2、NOx)實現了燃煤電廠與燃氣電廠同等清潔，但未來火電發展仍然面臨挑戰，主要表現在以下6 個方面。

3.1 溫室氣體排放量巨大

燃煤發電機組單位發電量產生的 CO2 排放量0.76~0.92 g/(kW˙h)，而燃氣發電單位發電量產生的 CO2 排放量僅占燃煤發電的 45%~66%。中國燃煤發電量占火力發電量的 93%，產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，但中國是《巴黎協定》的堅定支持者，將繼續履行對國際社會的承諾，因此，未來應通過技術研發進一步減少燃煤發電煤耗，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 251 g/(kW˙h)，比目前全國平均供電煤耗 310 g/(kW˙h) 要低 19%，但單位發電量的 CO2 排放量比燃氣機組仍高出 25% 左右。因此，中國需要進一步降低供電煤耗，同時大力發展可再生能源，以滿足《巴黎協定》的要求，此外，也需在 CO2 貯存和利用方面開展研究與示范。

3.2 環境改善需要進一步削減火電大氣污染物

2017 年盡管全國環境空氣質量得到進一步改善，重污染天氣明顯減少，全面實現了大氣污染防治行動計劃確定的目標，京津冀、長三角、珠三角地區 PM2.5 年均濃度分別下降至 64、 44、 34μg/m3，但與發達國家和世界衛生組織制定的環境空氣質量標準要求還有很大差距。

中國煤炭用于發電(含熱電聯產)的比例近期難以下降， 從 1980 年的 20.6% 增加到 2013 年的51.3%，發電耗煤量從 1980 年的 1.26 億 t 增長到2013 年的 21.8 億 t，但煤炭用于發電的比例遠低于美國、德國等發達國家，為了進一步改善環境空氣質量，未來應加大燃煤清潔利用，進一步增大燃煤用于發電的比例。

國際能源署根據當前的技術發展情況，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 1~2 mg/m3， SO2 為 25mg/m3， NOx 為 30 mg/m3; 2030 年目標：煙塵< 1mg/m3， SO2< 10 mg/m3， NOx< 10 mg/m3。目前，中國已有部分電廠穩定實現了國際能源署 2020 年的目標，但與 2030 年的目標尚存在差距。可見，中國燃煤發電大氣污染物控制還有很長的路要走，需要在技術上繼續突破，進一步減少火電大氣污染物的排放。

3.3 濕法脫硫對生態環境的影響

中國火電行業煙氣脫硫方法以石灰石–石膏濕法脫硫為主，據統計 2016 年火電行業采用石灰石–石膏濕法脫硫的裝機容量占比 93%，每年石灰石消耗量 5 000 萬 t 左右，石灰石開采對生態環境會產生一定的負面影響。石灰石–石膏濕法脫硫的脫硫副產物石膏的利用率隨著建筑業的萎縮在逐漸減少，廢棄石膏的堆存處置也會對生態環境產生一定的負面影響。因此未來應加大對資源化脫硫新工藝、新方法的研發與示范。

3.4 廢棄脫硝催化劑危險廢物處置難

中國火電行業煙氣脫硝方法以 SCR 為主，據統計， 2016 年火電行業采用 SCR 的裝機容量占比95% 以上，由此產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面臨的重大挑戰。應積極開發廢棄脫硝催化劑的回收及其資源化利用技術的研發。

3.5 非常規污染物的控制需要新的技術突破

2017 年京津冀地區 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，舉國振奮，但必須清醒地看到， 64 μg/m3 與環境空氣質量標準 35 μg/m3 的要求還有很大的差距，與世界衛生組織確定的環境空氣質量過渡時期目標 2( IT-2) 25 μg/m3、過渡時期目標 3( IT-3) 15 μg/m3、空氣質量準則值( AQG) 10 μg/m3要求差距更大。隨著人們對環境空氣質量要求的不斷提高，不僅要控制好燃煤電廠煙氣中的常規污 染 物 ， 而 且 需 要 控 制 Hg 及 其 化 合 物 等 重 金屬、 SO3 等可凝結顆粒物、濕煙氣液態水中的溶解鹽顆粒物等，以及環境敏感地區、嚴重缺水地區濕煙氣中氣態水的回收利用(同時可消除“白色煙羽” )。需要研發非常規污染物控制技術并進行工程示范。

3.6 煙氣治理設施的優化與節能

燃煤電廠的煙氣治理設施是一個復雜的系統工程，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，又相互聯系。目前各裝置之間基本處于獨立的運行狀態，由不同專業的運行人員在運行，沒有體現各裝置之間的聯系性，煙氣治理設施的潛能沒有得到充分發揮，特別是節能潛力。需要培養煙氣污染物控制的全面人才，加強電廠煙氣治理設施的統籌協同，利用互聯網、物聯網、大數據等技術手段優化煙氣治理設施的運行管理，實現節能減排雙贏。

4 結語

中國火電廠大氣污染物排放標準經歷了 7 個發展階段，日益嚴格的排放限值不斷推動治理技術的進步，目前的煙氣治理水平已領先世界，實現了燃煤電廠常規污染物排放與燃氣發電基本同等清潔，為中國空氣質量改善做出了巨大貢獻。但中國火電大氣污染仍然面臨諸多挑戰，需要在相關領域加強技術研發與工程示范。

參考文獻：

[1]王志軒, 潘荔, 劉志強, 等. 中國煤電清潔發展現狀及展望[J]. 電力科技與環保, 2018, 34(1): 1–8.WANG Zhixuan, PAN Li, LIU Zhiqiang, et al. Review of presentsituation and prospect for clean development of coal-fired power inChina[J]. Electric Power Technology and Environmental Protection,2018, 34(1): 1–8.

[2]中國環境保護產業協會脫硫脫硝委員會. 2017 年度燃煤煙氣脫硫脫硝產業信息[EB/OL]. (2018-04-12)[2018-04-16]. http://huanbao.bjx.com.cn/news/20180413/891534.shtml.

[3]國家電力公司, 中國電力企業聯合會. 逐日——紀念中國電力工業 120 周年[M]. 北京: 人民日報出版社, 2002.

[4]中華人民共和國國家統計局. 中華人民共和國 2017 年國民經濟和社會發展統計公報[EB/OL]. (2018-02-28) [2018-04-16]. http://www.stats.gov.cn/tjsj/zxfb/201802/t20180228_1585631.html.

[5]朱法華, 王圣, 趙國華, 等. GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標準》分析與解讀[M]. 北京: 中國電力出版社, 2013.

[6]國務院辦公廳. 國務院辦公廳關于印發能源發展戰略行動計劃(2014—2020 年) 的通知[EB/OL]. (2014-11-19) [2018-04-16]. http://www.gov.cn/zhengce/content/2014-11/19/content_9222.htm.

[7]國家統計局. 2013 年中國能源統計年鑒[M]. 北京: 中國統計出版社. 2014.

[8]英國石油公司. BP 世界能源統計年鑒 2016[EB/OL]. [2018-04-16].https://www.bp.com/zh_cn/china/reports-and-publications/bp_2016.html.

[9]易斌, 路光杰, 劉媛, 等. 煤電煙氣污染控制技術與裝備發展[J]. 電力科技與環保, 2018, 34(1): 14–17.YI Bin, LU Guangjie, LIU Yuan, et al. Electricity flue gas pollutioncontrol technology and equipment progress[J]. Electric Power Technology and Environmental Protection, 2018, 34(1): 14–17.

[10]朱法華. GB 13223 修訂后火電用袋式除塵技術發展狀況探討[J].電力科技與環保, 2011, 27(4): 28–30.

ZHU Fahua. Development of bag dusting technology for thermal power plants after GB 13223 revised[J]. Electric Power Technology and Environmental Protection, 2011, 27(4): 28–30.

[11]安連鎖, 王金平, 酈建國, 等. 中國燃煤電廠電除塵技術發展及應用綜述[J]. 中國電力, 2018, 51(4): 115–123.AN Liansuo, WANG Jinping, LI Jianguo, et al. Development and application overview of electro statistic precipitation technology for coal-fired power plant in China[J]. Electric Power, 2018, 51(4):115–123.

[12]龍輝, 黃飛, 黃晶晶, 等. 歐洲、日本燃煤火電機組大氣污染物控制標準及技術路線選擇[J]. 電力科技與環保, 2018, 34(1): 9–13.LONG Hui, HUANG Fei, HUANG Jingjing, et al. Standards and technical route ion of flue gas pollutants control from coal-fired power units in Europe and Japan[J]. Electric Power Technology and Environmental Protection, 2018, 34(1): 9–13.

[13]朱法華, 王臨清. 煤電超低排放的技術經濟與環境效益分析[J]. 環境保護, 2014, 42(21): 28–33.ZHU Fahua, WANG Linqing. Analysis on technology-economy and environment benefit of ultra-low emission from coal-fired powerunits[J]. Environmental Protection, 2014, 42(21): 28–33.

[14]朱法華. 《火電廠污染防治可行技術指南》 (HJ 2301—2017) 解讀[J]. 環境影響評價, 2018, 40(2): 1–4, 16.ZHU Fahua. Interpretation of Guideline on available technologies of pollution prevention and control for thermal power plants[J].Environmental Impact Assessment, 2018, 40(2): 1–4, 16.

[15]朱法華. 火電廠污染防治技術手冊[M]. 北京: 中國電力出版社,2017.