南京市電力行業(yè)二氧化硫排放清單的建立及減排建議

鄭新梅 李文青

摘 要：該文在問卷調查和資料查閱的基礎上，針對二氧化硫對南京市電力行業(yè)進行活動水平調研，采用“自下而上”的方法建立了南京市2014年電力行業(yè)二氧化硫排放清單。結果表明，2014年南京市電力行業(yè)二氧化硫排放總量為27 735.20t，該結果與2014年環(huán)境統(tǒng)計資料結果較吻合，證明該清單編制方法具有較強的可操作性和可信性。根據本研究所建立的二氧化硫排放清單，從改變能源結構、優(yōu)化發(fā)電設備、優(yōu)化脫硫設備、加強煤炭脫硫工作等方面提出了二氧化硫減排建議。

關鍵詞：電廠；大氣污染物排放清單；二氧化硫

中圖分類號 X322 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）06-106-03

Development of Sulfur Dioxide Emission Inventory and Emission Reduction Analysis for Electric Power Industry in Nanjing City

Zheng Xinmei et al.

（Nanjing Academy of Environmental Science，Nanjing 210013，China）

Abstract：Activity level of electric power industry in Nanjing was obtained by questionnaire survey and references consulting aimed at SO2. A“bottom-up”approach was adopted to build the SO2 emission inventory for the electric power industry of Nanjing in 2014. Results showed that the SO2 emission of the electric power industry was 27735.20 tons，and it was consistent with the data of environmental statistics in 2014. It was proved that the emission inventory establishment method was greatly operability and credibility.According to the results，pollution reduction measures of SO2 were put forward from the following aspects such as energy structure changes，power generation equipment optimization，desulfurization equipment optimization and coal desulfurization.

Key words：Power plant；Atmospheric pollutant emission inventory；Sulfur dioxide

1 引言

當前我國空氣污染仍以煤煙型為主，主要污染物是煙塵和SO2，燃煤電廠是排放SO2等氣態(tài)致酸物質的主要污染源，是我國目前控制區(qū)域酸沉降的重點[1]。南京市是江蘇省省會和東部重要的工業(yè)城市，第二產業(yè)發(fā)達。有研究表明，2011年南京市工業(yè)煤耗量、二氧化硫排放量在江蘇省13個省轄市和全國15個副省級城市中均排名前3位，環(huán)境保護形勢嚴峻。電力行業(yè)是南京市重要的支柱行業(yè)，電廠燃煤占全市燃煤的比例高達60%以上，歷年環(huán)境統(tǒng)計顯示，電力行業(yè)的硫氮塵排放量極高，在工業(yè)企業(yè)中排名靠前。因此，建立電力行業(yè)清單，實現電力行業(yè)污染物控制是南京市大氣污染減排的重要內容。本研究采用問卷調查的方法調研了南京市的電力行業(yè)狀況，結合2014年環(huán)境統(tǒng)計資料，根據環(huán)保部推薦的大氣污染物排放清單制定指南，建立了2014年電力行業(yè)SO2污染物排放清單，對于SO2減排政策的制定具有較高的參考價值。

2 研究方法

2.1 數據來源 以2014年為基準年，根據電廠排污特點，對南京市所有火電廠設計并發(fā)放了調查問卷，內容包括電力企業(yè)鍋爐燃燒方式、年燃料消耗量、發(fā)電量、煤炭含硫率、煙氣除塵設施和除硫效率等。由于企業(yè)填報SO2去除效率普遍偏高，因此該數值采用2014年環(huán)境統(tǒng)計中的對應數值進行計算。

2.2 計算方法 本研究主要采用“自下而上”的方法，根據單臺燃燒設施的燃料類型、燃料消費量、技術類型及末端治理技術等信息計算污染物排放量E，公式如下：

E=A×EF×（1-η） （1）

式中：A為電廠鍋爐燃料消耗量；EF為污染物產生系數；η為污染控制措施對污染物的去除效率。

對于燃煤電廠，SO2的排放系數采用物料衡算法，其計算公式如下：

EFSO2=2×S×（1-sr）（1-η） （2）

式中：S為平均燃煤收到的基硫分；sr為硫分進入底灰的比例。

對于燃氣和燃油污染物排放，則使用排放系數法，該系數來自于環(huán)保部清單編制指南。

根據南京市存在的相關電廠類型，研究中所使用的相關因子和系數如表1所示：

3 南京市電力行業(yè)基本情況分析

2014年，南京市電力行業(yè)燃煤、燃氣和余熱電廠的比例為14∶5∶6。由于余熱鍋爐不存在污染物排放，因此只對燃煤和燃氣電廠進行分析。

3.1 燃煤電廠基本情況分析 2014年，南京市共有燃煤電廠14家，按照全年燃煤量大小分別標號1～14。以下是其相對應的燃煤量和全年發(fā)電量。由圖1和圖2可以看出，南京市電廠發(fā)電量基本隨燃煤量增大而增大，第5、7、9、12這4家相對發(fā)電量低主要是由于該4家電廠除發(fā)電外，還向外供應大量的熱能。

煤炭含硫率直接影響二氧化硫的產生量，圖3給出了14家電廠的平均含硫率。由圖3可以看出，第13家電廠煤炭含硫率為1%，與其他電廠相差較大，其他電廠含硫率0.43%～0.69%。由于第13家電廠燃煤量消耗較大，其二氧化硫產生量將大大高于其他電廠。

燃煤電廠中裝機容量小于100MW的小機組與裝機容量大于300的大型機組的比例為73∶27，無中等裝機容量的機組。14家燃煤電廠的鍋爐燃燒方式分為煤粉爐、層燃爐和循環(huán)流化床爐3種，三者的比例為9∶2∶3。煤粉爐燃燒是最主要的燃燒方式。

燃煤電廠的除硫設施分為3種，分別為氨法脫硫、石灰石/石灰石-石膏法脫硫和煙氣循環(huán)流化床+爐內噴鈣法。其中前2種為濕法脫硫，根據我國目前國內煙氣脫硫技術研究成果，濕法脫硫效率在75%～95%，其中石灰石/石灰—石膏法技術最為成熟，運行狀況最穩(wěn)定，脫硫效率在90%以上。爐內噴鈣脫硫屬于干法脫硫，目前國內干法脫硫效率在60%～95%[2]。目前南京市電廠脫硫以石灰/石灰石-石膏法脫硫為主，占比64%。表2給出3種脫硫方式的電廠占比和脫硫效率區(qū)間，由表2可知，石灰/石灰石-石膏法脫硫效率大多在90%以上，僅一家脫硫效率70%，氨法脫硫效率普遍較低。

流化床+爐內噴鈣法＼&2＼&92＼&]

3.2 燃氣電廠情況 2014年，南京市燃氣電廠5家，其中4家電廠使用天然氣燃料，2家電廠使用高爐煤氣焦爐煤氣。燃氣電廠機組構成為裝機容量≤100、100<裝機容量<300和裝機容量≥300的比例為13∶2∶2，小機組同樣占有較大比例。所有燃氣電廠均無脫氮除硫設施。

4 電力行業(yè)二氧化硫清單結果

經計算得到南京市19家火電廠年SO2排放總量為27 735.20t，如表3所示，1～14家燃煤電廠標號與前文一致，標號15～19家電廠為燃氣電廠。將該結果與環(huán)境統(tǒng)計資料進行比對分析，除第8家電廠的數值呈現出2倍關系外，其他電廠SO2排放量數值相差不大，由此可見，使用該方法建立的電力行業(yè)SO2排放清單具有很強的實用性，與實際情況相符。

5 南京市火電行業(yè)鍋爐SO2減排的對策建議

目前南京市燃煤電廠全部實現煙氣脫硫，未來SO2減排可以從以下3個方面進行改進：

5.1 改善能源結構 由前文分析可以看出，燃氣電廠的SO2排放量均顯著低于燃煤電廠，甚至可以忽略不計，因此電廠煤改氣將是SO2污染減排最重要的措施。天然氣是目前公認的綠色能源。研究表明，采用燃煤發(fā)電的SO2排放量在4～11g/（kW·h）；但采用天然氣發(fā)電，SO2排放量可降為0～0.25g/（kW·h），排放濃度25mg/m3左右[3]，因此火力發(fā)電應優(yōu)先選用天然氣作為能源。

5.2 優(yōu)化發(fā)電設備 由于年代已久的發(fā)電設備存在能耗大、發(fā)電效率低的問題，因此需定期檢查，逐步淘汰。2014年南京市燃煤電廠以煤粉爐燃燒方式為主，且大部分均為小型機組。循環(huán)流化床爐占比較低。層燃爐熱效率一般為75%～85%，適用于中小鍋爐，但燃燒不充分；煤粉爐鍋爐效率一般可以達到90%～92%，能燃燒各種煤且燃燒完全；循環(huán)流化床則是近年來在國際上發(fā)展起來的新一代高效、低污染清潔燃燒技術，屬于低溫燃燒，可實現燃燒中直接脫硫[4]。因此，循環(huán)流化床燃燒方式對于SO2排放控制更為有利，目前南京市電廠中層燃爐可以逐步向循環(huán)流化床燃燒方式過渡。

5.3 優(yōu)化脫硫設施，加強煤炭脫硫工作 由調查來看，目前使用氨法脫硫的4家電廠，其脫硫效率相對較低，因此，改氨法脫硫為另外2種脫硫方式將會對SO2排放量產生較大影響。第13家電廠存在煤炭含硫率高的問題，但由于其脫硫設施除硫效率較高，因此SO2排放量尚在可接受范圍內。從進一步實現電力行業(yè)SO2減排的角度看，該電廠可以加強煤炭脫硫工作，提高品質。

參考文獻

[1]謝詠梅.我國燃煤電廠二氧化硫排放總量控制分析[D].吉林：吉林大學，2012.

[2]張楊帆，李定龍，王晉.我國煙氣脫硫技術的發(fā)展現狀與趨勢[J].環(huán)境科學與管理，2006，31（4）：124-127.

[3]黃.燃煤改燃氣發(fā)電項目的經濟效益分析[J].經濟管理與環(huán)保安全，2010，30（9）：110-112.

[4]鐘輝，王曉嚴.循環(huán)流化床燃燒技術的發(fā)展[J].發(fā)電設備，2012，2：130. （責編：張宏民）