燃煤發(fā)電機(jī)組“超潔凈排放”值不值

陳文韜 鄧康 周海英

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

隨著大氣污染防治行動計(jì)劃逐步推進(jìn)，燃煤電廠的排放改造開始列入議程。2014年10月，國家發(fā)改委、環(huán)境保護(hù)部和國家能源局聯(lián)合印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計(jì)劃（2014-2020年）的通知》，行動目標(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)說的‘超潔凈排放”。通知發(fā)布不久，我國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，我國目前已經(jīng)具備了相對成熟的經(jīng)驗(yàn)。然而從煙氣治理設(shè)施運(yùn)行的情況來看，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。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)施無法長期穩(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)存在的潛在問題主要包括：液氨的安全性問題、脫硝技術(shù)國產(chǎn)化問題、失效催化劑的再生與處置問題、氨逃逸問題等。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，我國各大發(fā)電集團(tuán)、環(huán)保公司等對煙塵、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)）、托盤塔技術(shù)（包括單托盤、雙托盤）、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)來看，除塵、脫硫、脫硝的基本技術(shù)并沒有重大突破，主要是通過多種技術(shù)的進(jìn)一步組合（或串聯(lián)），對煙氣治理過程的延長（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)問題，筆者以廣東省116個(gè)12.5萬千瓦以上燃煤機(jī)組為樣本，從珠三角與非珠三角兩個(gè)層面對燃煤發(fā)電機(jī)組實(shí)施“超潔凈排放”進(jìn)行了評估。

在經(jīng)濟(jì)可行性方面，對于現(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)用主要來自于濕式電除塵器的建設(shè)費(fèi)用，當(dāng)前國內(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12.5萬千瓦以上燃煤機(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12.5萬千瓦以上燃煤機(jī)組機(jī)容量為2414.5萬千瓦，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)行評估，結(jié)果可以看出，珠三角地區(qū)62臺燃煤機(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寬松。

由此可見，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。