我國火電煙氣脫硫存在的問題及對策建議

王 圣，巴爾莎，俞 華

(1.國電環(huán)境保護研究院，南京 210031；2.北方聯(lián)合電力有限責(zé)任公司，呼和浩特 010020；3.國信招標(biāo)集團有限公司，北京 100044)

我國火電煙氣脫硫存在的問題及對策建議

王 圣1，巴爾莎2，俞 華3

(1.國電環(huán)境保護研究院，南京 210031；2.北方聯(lián)合電力有限責(zé)任公司，呼和浩特 010020；3.國信招標(biāo)集團有限公司，北京 100044)

從電力裝機結(jié)構(gòu)、火電煙氣脫硫現(xiàn)狀、脫硫石膏排放現(xiàn)狀等方面，分析了我國火電煙氣脫硫目前存在的幾個主要問題，并對煙氣脫硫產(chǎn)業(yè)如何進一步科學(xué)發(fā)展提出了對策建議。

火電行業(yè);煙氣脫硫;問題分析;政策建議

近年來，我國通過自主研發(fā)和引進、消化吸收、再創(chuàng)新，火電二氧化硫減排以及煙氣脫硫產(chǎn)業(yè)取得了重大進展，國產(chǎn)化能力已基本可以滿足“十一五”及“十二五”時期二氧化硫減排的需要。在節(jié)能減排、總量控制的政策之下，電力行業(yè)加強了煙氣脫硫的治理，繼2006年電力二氧化硫排放量達到歷史最高之后，2007年成為了火電二氧化硫排放歷史上的轉(zhuǎn)折之年，2008年二氧化硫排放量繼續(xù)實現(xiàn)下降。

但是，我國目前的大氣污染物治理不能僅僅抓住二氧化硫，應(yīng)同時考慮由脫硫原材料以及脫硫副產(chǎn)品綜合利用等引起的資源與生態(tài)問題，而且還應(yīng)該考慮如何實現(xiàn)在脫硫的同時同步進行火電脫氮與脫碳。

1 我國火電行業(yè)煙氣脫硫現(xiàn)狀

1.1 火電行業(yè)裝機容量現(xiàn)狀

截至2008年底，我國發(fā)電裝機容量達到79,253萬千瓦，同比增長11.2%。其中，火電總裝機容量達60,132萬千瓦（其中煤電裝機約57,424萬千瓦），約占總?cè)萘康?5.87%；水電達17,152萬千瓦，約占總?cè)萘康?1.64%；核電達885萬千瓦，約占總?cè)萘康?.12%；新能源發(fā)電達1084萬千瓦（其中風(fēng)電達到了894萬千瓦），約占總?cè)萘康?.37%。

從我國2000-2008年逐年總裝機及火電裝機容量的變化情況可以看出，近年來我國發(fā)電總裝機及火電總裝機容量同步增長。同時，在電力結(jié)構(gòu)調(diào)整的大形勢下，尤其是在我國大力發(fā)展風(fēng)電等新能源的政策引導(dǎo)下，火電裝機容量所占比例繼2007年之后再次實現(xiàn)下降。

1.2 火電煙氣脫硫裝機容量現(xiàn)狀

繼2006年底全國安裝煙氣脫硫機組總?cè)萘窟_到1.6億千瓦（其中投運1.04億千瓦）之后，脫硫機組投運規(guī)模進一步加大。截至2008年底，全國安裝煙氣脫硫機組總?cè)萘考s3.79億千瓦，占全國煤電機組裝機容量的66%，與2000年相比，火電廠煙氣脫硫機組容量增加了約75倍。

2005年美國煙氣脫硫機組容量為1.02億千瓦，約占其煤電機組容量的31.5%。同電力裝機結(jié)構(gòu)相似的美國相比，我國安裝煙氣脫硫機組的容量已經(jīng)達到了世界發(fā)達國家水平。

1.3 火電行業(yè)煙氣脫硫工藝技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，在火電廠已經(jīng)使用的煙氣脫硫工藝技術(shù)有：石灰石-石膏濕法、煙氣循環(huán)流化床法、海水脫硫法、脫硫除塵一體化、旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法、爐內(nèi)噴鈣尾部煙氣增濕活化法、活性焦吸附法等十多種。

與國外情況一樣，在諸多脫硫工藝技術(shù)中，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫仍是主流工藝技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計，截至2008年底，投運、在建和已經(jīng)簽訂合同的火電廠煙氣脫硫工藝技術(shù)中，石灰石-石膏濕法占90%以上。

1.4 火電行業(yè)煙氣脫硫減排現(xiàn)狀

由于我國近年來火電廠煙氣脫硫設(shè)施的大規(guī)模建成投運，控制二氧化硫的能力大為增加。2007年電力二氧化硫排放總量同比下降了9.1%，2007年火電二氧化硫排放占全國二氧化硫排放的比例也由53.0%下降至49.7%。同時，火電二氧化硫排放績效也由2006年的5.7克/千瓦時降到4.4克/千瓦時。與2005年美國火電行業(yè)二氧化硫排放績效5.14克/千瓦時相比，可以看出，我國火電煙氣脫硫的加強對于二氧化硫的減排作用是很明顯的，我國火電二氧化硫排放水平也逐步趨于世界火電二氧化硫排放平均水平。

從我國2000-2007年火電大氣污染物排放變化情況可以看出，我國火電二氧化硫排放在2007年實現(xiàn)了拐點，出現(xiàn)了下降的趨勢。

1.5 火電行業(yè)煙氣脫硫中二氧化碳排放現(xiàn)狀

由于應(yīng)用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝時，在吸收了二氧化硫的同時卻排放了溫室氣體二氧化碳。根據(jù)質(zhì)量守恒原則進行初步估算，2007年全國燃煤電廠煙氣脫硫產(chǎn)生石膏的同時，約產(chǎn)生435萬噸的二氧化碳，約為裝機容量4×300兆瓦的燃煤電廠一年的二氧化碳排放量。

雖然火電煙氣脫硫排放的二氧化碳數(shù)量不多，約占2007年全國燃煤電廠燃煤排放的二氧化碳的0.2%，但卻可以統(tǒng)一納入火電煙氣脫碳治理之中，尤其是在目前可能對碳排放征收稅的形勢下，如何減排二氧化碳也應(yīng)統(tǒng)籌考慮。

1.6 火電行業(yè)煙氣脫硫石膏排放現(xiàn)狀

由于我國火電廠煙氣脫硫工藝中石灰石-石膏濕法占90%以上，所以我國脫硫副產(chǎn)品主要是以脫硫石膏為主。據(jù)統(tǒng)計，2007年全國燃煤電廠煙氣脫硫約產(chǎn)生石膏1700萬噸，比2006年增加約80%。同時，根據(jù)調(diào)查我國目前的火電脫硫石膏的利用率為10%左右，基本相當(dāng)于與我國火電結(jié)構(gòu)相似的美國1998年的水平。

預(yù)計到“十一五”末，我國每年將產(chǎn)生3000萬～4000萬噸脫硫石膏，據(jù)預(yù)測，屆時發(fā)達地區(qū)火電脫硫石膏的利用率為50%左右，欠發(fā)達地區(qū)火電脫硫石膏的利用率則達不到25%。

2 我國火電行業(yè)煙氣脫硫存在的主要問題

2.1 火電煙氣脫硫裝機容量與實際投運容量差距較大

由于電力行業(yè)是目前二氧化硫排放的主要污染源，火電二氧化硫排放約占全國二氧化硫排放的50%。因此，控制二氧化硫的排放，必然成為電力行業(yè)“十一五”及“十二五”期間環(huán)境治理的主要問題之一。

按照我國2007年的脫硫裝機容量占全國火電約48%進行初步計算，2007年火電可脫硫（指二氧化硫，不是單質(zhì)硫，下同）約870萬噸。據(jù)統(tǒng)計，以2007年全國燃煤電廠煙氣脫硫產(chǎn)生石膏約1700萬噸數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用等量摩爾數(shù)進行估算，2007年火電實際煙氣脫硫約630萬噸，即約有38.1%的脫硫裝機容量沒有運行或者沒有穩(wěn)定運行。要想完成國家“十一五”及“十二五”總量要求并徹底實現(xiàn)二氧化硫控制，必須要實現(xiàn)全部脫硫裝機容量的穩(wěn)定運行。

2.2 火電煙氣脫硫方式單一，脫硫使用石灰石資源巨大，造成生態(tài)破壞嚴(yán)重

由于我國目前采用石灰石-石膏濕法脫硫的工藝占90%以上，這種較單一的脫硫方式?jīng)Q定了我國脫硫所采用的石灰石原料量巨大。據(jù)統(tǒng)計與估算，我國2007年在脫硫方面使用的石灰石原材料為1300萬～1500萬噸，按照一般含量50%來計算，則需開采約3000萬噸的礦，約相當(dāng)于湖南省某縣探明儲量的一半。常年如此大規(guī)模的對石灰石礦的開采必然會對地方生態(tài)帶來較嚴(yán)重的負(fù)面影響。

世界很多國家也較多使用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，但因為其火電總裝機容量不大，所以消耗的資源與產(chǎn)生的脫硫石膏總量均不大。因此，我國應(yīng)根據(jù)具體國情因地制宜地采取多種脫硫方法并用的方式。

2.3 火電煙氣脫硫副產(chǎn)物石膏處理現(xiàn)狀不理想，極易引起生態(tài)問題

與發(fā)達國家相比，我國火電煙氣脫硫裝機水平雖然已經(jīng)達到或超過了其平均水平，但在脫硫副產(chǎn)物石膏綜合利用方面，卻有著很大的差距。

德國是煙氣脫硫副產(chǎn)物石膏研發(fā)和利用最先進的國家，從政策要求與產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向方面同時進行約束，目前脫硫石膏的利用率基本達到100%，主要用于生產(chǎn)建筑石膏、紙面石膏板和建筑用構(gòu)件；在日本，煙氣脫硫石膏的利用率也基本達到100%，主要用于水泥添加劑、石膏板原料以及通過技術(shù)革新作為路基等所需的砂土；就是在火電比例與我國相似的美國，脫硫石膏利用量也突破了60%，主要是和天然石膏一起用于生產(chǎn)半水石膏粉。

而我國目前的火電脫硫石膏的利用率僅為10%左右，絕大部分脫硫石膏是處于自然堆存的狀態(tài)，其中含有的重金屬及有害化合物可能會導(dǎo)致地下水污染，同時會對自然生態(tài)產(chǎn)生潛在破壞作用，還會因為脫硫石膏的自然風(fēng)化再次釋放二氧化硫而出現(xiàn)二次污染。

2.4 火電大氣治理目前以煙氣脫硫為主，大氣治理存在總體失衡的趨勢

為了控制酸雨和二氧化硫的污染，1995年修訂的《中華人民共和國大氣污染防治法》中規(guī)定，在全國劃定酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)（簡稱“兩控區(qū)”）。1998年初，國務(wù)院在關(guān)于“兩控區(qū)”有關(guān)問題的批復(fù)中明確提出了對于火電廠煙氣脫硫的要求。隨后，國家采取了一系列法規(guī)、政策等強制性要求以及財政政策，包括：發(fā)布了新的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2003）；提高了排污收費的標(biāo)準(zhǔn)；從濃度控制到總量控制；對安裝了脫硫設(shè)施的電廠給予優(yōu)先上網(wǎng)和優(yōu)惠電價政策等。目前，我國火電煙氣脫硫系統(tǒng)已成熟，2007年、2008年連續(xù)兩年火電二氧化硫排放量下降，所以只要在日常運行管理方面加強監(jiān)督，火電二氧化硫大幅減排指日可待。

但是，要想根本解決酸雨問題，在解決火電二氧化硫減排的同時一定要重視火電氮氧化物的治理。同時我們還看到，全球尤其是發(fā)達國家已經(jīng)將大氣治理的主戰(zhàn)場轉(zhuǎn)移到二氧化碳方面。相比而言，我國火電大氣治理并沒有在法律法規(guī)、政策要求等方面實現(xiàn)治理重點的科學(xué)轉(zhuǎn)移。

2.5 火電煙氣脫硫排放溫室氣體二氧化碳與火電二氧化碳減排的矛盾

據(jù)測算，2007年人類活動所排放的二氧化碳總量約為282億噸，其中燃煤電廠排放的二氧化碳為70億噸，約占世界總排放量的25%，該數(shù)據(jù)比例與我國情況一致。隨著氣候問題逐漸成為全球熱點，溫室氣體減排已經(jīng)成為我國“十二五”的重大環(huán)保與節(jié)能問題之一，尤其是我國政府提出到2020年我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%的目標(biāo)后，火電廠二氧化碳的減排將必然會成為迫在眉睫的事情。所以，目前火電煙氣脫硫排放二氧化碳與將來的減排形勢是矛盾的。

3 對策與建議

3.1 針對煙氣脫硫在實際運行中缺乏完善的監(jiān)管機制，建議強化科學(xué)監(jiān)管實現(xiàn)穩(wěn)定脫硫

我國火電煙氣脫硫無論從技術(shù)還是從法規(guī)要求的角度，目前都已經(jīng)達到了一定的高度，同時我國火電企業(yè)也逐步實現(xiàn)了高比例的脫硫裝機容量。

但是，現(xiàn)階段由于監(jiān)管不力，導(dǎo)致還有很多火電廠的煙氣脫硫沒有達到穩(wěn)定運行。目前我國對于煙氣脫硫項目本身仍然處于“重審批，輕監(jiān)管”的階段。在實際工程中，新建項目或者改建項目“三同時”中脫硫設(shè)施未能與新建機組同步建設(shè)、同步投運，投運后達不到設(shè)計要求或者不能連續(xù)穩(wěn)定運行；一些限期治理的項目不按規(guī)定建設(shè)煙氣脫硫設(shè)施，而是采取一些簡單措施應(yīng)付環(huán)境監(jiān)管；脫硫設(shè)施不能及時實現(xiàn)環(huán)保驗收等現(xiàn)象時有發(fā)生。

鑒于上述問題，建議國家在脫硫監(jiān)管方面進一步強化（包括：脫硫效率、能耗、資源消耗、副產(chǎn)品可利用情況、二次污染情況等），實現(xiàn)對我國現(xiàn)有火電煙氣脫硫的科學(xué)評價，并以江蘇監(jiān)管模式為示范，聯(lián)合環(huán)保部門、電力部門、價格部門等政府機構(gòu)，建立統(tǒng)一有效的以環(huán)保為主體的監(jiān)管體制，提高環(huán)境執(zhí)法能力建設(shè)，從源頭切斷一切影響脫硫運行的不良因素，實現(xiàn)火電煙氣脫硫規(guī)范化。在此基礎(chǔ)上，逐步實現(xiàn)我國火電大氣治理重點從脫硫穩(wěn)步向脫氮、脫碳過渡。

3.2 針對我國國情，建議對火電脫硫方式的多元化、資源化進行研究

雖然在我國濕法脫硫工藝已經(jīng)非常成熟，但是考慮到仍存在很多的問題，主要集中在原材料及脫硫石膏對生態(tài)的破壞、二氧化碳排放等方面，所以有必要對火電煙氣脫硫技術(shù)進行重新審視，建議在火電煙氣脫硫方面進行技術(shù)革新，對潛在的、更先進的脫硫技術(shù)予以研究，實現(xiàn)我國火電脫硫方式的多元化與資源化。

為了避免二次污染，充分利用硫資源，建議可以根據(jù)項目實際情況，因地制宜、因時制宜，考慮采用經(jīng)濟效益更好的、更合適的脫硫方法，例如，海邊電廠可以用海水脫硫，北方缺水地區(qū)可以用活性膠脫硫，以及研究與化肥生產(chǎn)相結(jié)合的煙氣脫硫法等；也可對回收單質(zhì)硫技術(shù)進行研究。

同時，為了適應(yīng)將來的火電脫硫、脫氮、脫碳的大形勢，建議電力部門與環(huán)保部門一起，前瞻性地研究火電煙氣脫硫、脫氮、脫碳一體化的技術(shù)與方案，也就是對上述的脫硫問題、脫氮問題、脫碳問題不能孤立研究，建議綜合研究，以免對火電大氣污染物逐一治理，不僅浪費資金，還浪費資源。

3.3 進一步開展脫硫副產(chǎn)品石膏綜合利用工作，實現(xiàn)火電循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展

與發(fā)達國家相比，我國脫硫石膏的生產(chǎn)、研究歷史還很短，對其性能和應(yīng)用技術(shù)的研究也處于起步階段，因而從這一角度來看，我國火電脫硫石膏的綜合利用進度受到了直接影響。所以，建議從政策要求、技術(shù)應(yīng)用及財政補貼等方面綜合對現(xiàn)行火電脫硫石膏利用難的問題提供解決辦法。

由于我國不同區(qū)域綜合利用的潛力不一樣，所以建議按照區(qū)域進行劃分，提出不同的要求。在長三角、珠三角、京津塘等地區(qū)，由于天然石膏資源較匱乏，并且開采成本較高，建議制定政策要求脫硫石膏100%綜合利用；在經(jīng)濟較為發(fā)達的地區(qū)，例如山東、湖北等，這些地區(qū)天然石膏資源豐富，可以利用一定的經(jīng)濟政策（如：財政補貼、加大采礦企業(yè)的資源稅等）大幅度提高脫硫石膏利用率；在經(jīng)濟欠發(fā)達，同時天然石膏資源也豐富的地區(qū)，例如寧夏、青海、甘肅等，則以鼓勵利用脫硫石膏為主。

同時，建議對天然石膏的開采實施更嚴(yán)厲的財政政策（如：開征資源稅、生態(tài)補償?shù)龋?，對脫硫石膏綜合利用予以財政補助，以鼓勵企業(yè)更多地利用脫硫石膏。

3.4 從法律法規(guī)層面出臺對火電氮氧化物、二氧化碳的治理要求

分析發(fā)達國家火電環(huán)保發(fā)展的歷史看，火電脫除氮氧化物約落后于脫硫10年。例如：由于日本在上世紀(jì)70年代中后期SO2污染基本得到控制，80年代以來由于NOX排放量的不斷增加，日本開始了煙氣脫氮技術(shù)的研究和推廣應(yīng)用，尤其重視同時脫硫脫氮的技術(shù)研究，一些新的技術(shù)開始工業(yè)化應(yīng)用；美國在1978年左右采取了煙氣脫硫工藝后SO2排放量下降了25%，但NOX的排放量卻增加了10%，80年代后期，美國NOX的排放量幾乎與SO2排放量持平，之后美國開始了火電氮氧化物的治理過程。相比而言，從1998年開始，我國全面實施火電脫硫到現(xiàn)在，我國尚未具備成熟的、完善的脫氮的法律法規(guī)與政策要求。

因此，建議盡快完善我國火電煙氣脫氮方面的法規(guī)與政策要求，同時出臺相關(guān)補貼政策，實現(xiàn)社會與企業(yè)責(zé)任共擔(dān)。同時，要盡快實現(xiàn)我國火電大氣治理的戰(zhàn)略重點轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)從二氧化硫的總量控制向二氧化碳的總量控制的過渡，盡早將火電二氧化碳總量控制提上議事日程，盡早制定出臺火電二氧化碳減排戰(zhàn)略，在溫室氣體減排方面為其他行業(yè)建立示范作用。

Abstract:From the view of power structure, thermal power FGD, FGD gypsum discharge and so on, some problems existing in thermal power FGD have been analyzed in detail, and on these basis, some policy suggestions have been made so as to develop FGD industry scientifically furthermore.

Key words:power sector; FGD; problem analysis; policy suggestion

Existing Problems & Relevant Policy Suggestions on FGD in Thermal Power Sector

WANG Sheng1, Baersa2, YU Hua3
(1.State Power Environmental Protection Research Institute, Nanjing 210031; 2.North United Power Corporation, Hohhot 010020; 3.Guoxin Tendering Group, Ltd, Beijing 100044, China)

X701.3

A

1006-5377（2010）03-0012-04

王圣（1973－），男，江蘇省射陽人，高級工程師，碩士，主要從事電力環(huán)評、規(guī)劃環(huán)評、電力環(huán)境保護等方面的研究，已在國內(nèi)外期刊及重要會議發(fā)表論文68篇。