關(guān)于燃煤發(fā)電站降低排放向環(huán)保型發(fā)電廠轉(zhuǎn)型研究

劉昌勝

摘要：隨著燃煤發(fā)電站數(shù)量在大型發(fā)展中國家急速增多，火力發(fā)電廠所產(chǎn)生的環(huán)境污染已逐漸引起世界各國的關(guān)注，世界上越來越多的國家正在經(jīng)歷著由火力發(fā)電廠向減少排放的環(huán)保電廠的轉(zhuǎn)變。在我國雖然已有核電廠，但燃煤電廠仍是我國主要的電力市場。所以，如何減少燃煤電廠對環(huán)境友好型電廠的排放，實現(xiàn)節(jié)能減排，已經(jīng)成為了中國當(dāng)前迫切需要解決的問題。

關(guān)鍵詞：燃煤發(fā)電站;環(huán)保型發(fā)電廠;轉(zhuǎn)型

1.引言

目前，國際上越來越多國家達(dá)成共識，盡早將全世界內(nèi)的無減排措施的燃煤發(fā)電量控制在一定數(shù)量，減少燃煤發(fā)電帶來的對氣候的污染。因此，節(jié)能減排應(yīng)對氣候的變化也成為了中國的一個重要議題。為達(dá)到低排放的目標(biāo)，中國也開始尋求切實可行的措施，減少燃煤電廠對環(huán)境友好型電廠的排放。

2.燃煤發(fā)電廠在中國現(xiàn)狀

燃煤發(fā)電廠在中國又稱為火力發(fā)電廠，該類型發(fā)電廠利用煤作為染料進(jìn)行電能生產(chǎn)。主要的生產(chǎn)過程是：燃料燃燒水被加熱產(chǎn)生蒸汽，從而把燃料的化學(xué)能量轉(zhuǎn)換成傳遞能量。蒸氣壓力推動汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，使熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。蒸汽渦輪驅(qū)動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)并轉(zhuǎn)換成機(jī)械能進(jìn)行電力供應(yīng)。在我國，雖然已有部分核電發(fā)電廠，但是燃煤發(fā)電廠仍是電力市場的主導(dǎo)。因此若想要控制我國節(jié)能減少排碳，如何燃煤發(fā)電站降低排放向環(huán)保型發(fā)電廠轉(zhuǎn)型成了當(dāng)今中國急需解決的問題。

近年來，中國也在討論如何進(jìn)一步改革電力系統(tǒng)，在2015年5月我國頒布的第九號文件中提到，中國將會逐步開始試點電力現(xiàn)貨交易，再在理順輸配電價格后，把電力現(xiàn)貨交易全面投入到市場中，這些改革與其他國家的市場機(jī)制的使用達(dá)到了廣泛的一致性，相信如果嚴(yán)格執(zhí)行該文件，我們會在不久看到成效。

3.中國燃煤發(fā)電站降低排放向環(huán)保型發(fā)電廠轉(zhuǎn)型措施

3.1關(guān)閉現(xiàn)有燃煤發(fā)電站

現(xiàn)在，氣候變化已經(jīng)成為淘汰燃煤發(fā)電廠的一個有力理由，且燃煤發(fā)電廠帶來的環(huán)境污染帶來的對人類的健康以及生態(tài)的影響，已經(jīng)急需當(dāng)?shù)卣匾暋Ｕ梢蕴崆岸嗄晖ㄖF(xiàn)有的燃煤發(fā)電廠，現(xiàn)有電廠可以進(jìn)行投資達(dá)到新的標(biāo)準(zhǔn)或是選擇退出，如果發(fā)電廠選擇退出，則政府可以在電廠退出前，給予一定的過渡期或是將電廠進(jìn)行收購，將其納入政府的運營范圍。這樣的做法比較適合相對老舊和低效率高排放的電廠。而且，政府不需要對現(xiàn)有的電廠進(jìn)行賠付。

據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會稱，自2012年以來，10.8吉瓦的熱電廠已經(jīng)關(guān)閉或退役。在中國，這些小而低效的電廠提高發(fā)電效率的重點似乎在這里。2013年，國家頒布的應(yīng)對空氣污染的防治計劃中，認(rèn)識到污染不僅會損害人類健康，而且會影響社會和諧與穩(wěn)定。為此，該計劃提出了2017年中國空氣質(zhì)量總體改善目標(biāo)。為了達(dá)成這一目標(biāo)，以北京為例子，2010年到2015年間，北京增設(shè)了14個350兆瓦的瓦燃燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組。

2014年，國務(wù)院頒布的能源發(fā)展計劃中，預(yù)計在2020年之前降低燃煤發(fā)電量。轉(zhuǎn)換的平均耗電量低于每 kWh煤310 g。改造后的機(jī)組中，60 kW及以上機(jī)組平均耗煤減少300克/千瓦時。改造東部地區(qū)后，到2020年將有超過300，000千瓦的民用燃煤發(fā)電機(jī)組投入運行。用于100，000 kW以上自備燃煤發(fā)電機(jī)組及其它燃煤機(jī)組的供電需要，這些機(jī)組經(jīng)過改造后，其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。

在執(zhí)行更嚴(yán)格能效環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的前提下，到 2020 年，力爭使煤炭占一次能源消費比重下降到 62%以內(nèi)，電煤占煤炭消費比重提高到60%以上。

3.2向以天然氣為主要能源的發(fā)電廠轉(zhuǎn)型

用天然氣作為主要能源的電廠稱為燃?xì)怆姀S，這種電廠將燃?xì)廨啓C(jī)從余熱鍋爐的高溫尾氣中轉(zhuǎn)化成蒸汽，然后再注入到汽輪機(jī)發(fā)電的循環(huán)系統(tǒng)中。隨著燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的發(fā)展，國家能源結(jié)構(gòu)的變化以及環(huán)保要求的提高，燃?xì)怆姀S將會有更大的發(fā)展。

此外，燃?xì)獍l(fā)電廠占地面積，通常占燃煤發(fā)電廠的54%，用水量占燃煤發(fā)電廠的30%。燃?xì)獍l(fā)電廠既不需要增加環(huán)保投資，也不會造成水電建設(shè)造成的建設(shè)廢水，廢物殘留排放，材料占用，森林排放洪水和居民遷移等問題。另外，燃?xì)獍l(fā)電廠排放的相對價值。和相同容量的燃煤電廠比較，燃?xì)怆姀S的氮氧化物排放量為燃煤發(fā)電廠的19%。二氧化碳為42%;可吸入顆粒物僅為5%。

因此，在燃煤發(fā)電廠更新?lián)Q代時，可以選擇建設(shè)新型的燃?xì)獍l(fā)電廠?，F(xiàn)在，在京津冀，長三角，珠三角地區(qū)，當(dāng)?shù)卣呀?jīng)禁止審批新建燃煤發(fā)電項目。因此建造新的發(fā)電廠時，燃?xì)獍l(fā)電廠也可以作為企業(yè)的一個新選擇。在符合條件的大城市，企業(yè)還可以選擇，濕度建設(shè)大型熱電機(jī)組，鼓勵建設(shè)背壓式電熱機(jī)組;中小型城市和熱負(fù)荷集中的工業(yè)園區(qū)，優(yōu)先建設(shè)背壓式熱點機(jī)組;鼓勵發(fā)展熱電冷多聯(lián)供。

3.3環(huán)保設(shè)備改造

對燃煤發(fā)電站進(jìn)行環(huán)保改造還可以選擇，對環(huán)保設(shè)備進(jìn)行改造，重點為推進(jìn)現(xiàn)役的燃煤發(fā)電機(jī)組大氣污染物排放達(dá)到環(huán)保排放的標(biāo)準(zhǔn)。其中要求，燃煤發(fā)電機(jī)組必須安裝有效的脫硫，反硝化和除塵設(shè)施。不符合標(biāo)準(zhǔn)的需要加快環(huán)保設(shè)施升級改造，確保所有要求的最低技術(shù)含量以上，所有時間段都可以穩(wěn)定達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

我國為了穩(wěn)步推進(jìn)東部地區(qū)年產(chǎn)30萬千瓦及以上公共燃煤發(fā)電機(jī)組和條件在300，000千瓦以下的公共燃煤發(fā)電機(jī)組的環(huán)境保護(hù)改革，基本實現(xiàn)東部示范工程。力爭在2020年之前完成，超過15億千瓦的機(jī)組改造。鼓勵其他地區(qū)的燃煤發(fā)電機(jī)組實施環(huán)境保護(hù)改革，集中降低燃煤發(fā)電廠的廢氣排放，以確保大氣污染排放物濃度達(dá)到或接近到燃?xì)廨啓C(jī)組排放的限值。

為達(dá)到工廠制造和適當(dāng)?shù)沫h(huán)保轉(zhuǎn)換技術(shù)，建議使用低溫（低溫）靜電除塵器，電袋除塵器，布袋除塵器等設(shè)備除塵。鼓勵安裝濕式靜電除塵器;在可行的情況下，必要時使用更高效的脫硫設(shè)施，例如單塔雙循環(huán)六回路，雙塔雙循環(huán);脫硝可采用低氮燃燒，高效SCR（選擇性催化還原法）。脫硝設(shè)備等技術(shù)。

3.4強(qiáng)化自備機(jī)組節(jié)能減排

對于自備燃煤發(fā)電機(jī)組的企業(yè)，應(yīng)自行淘汰火電機(jī)組，并加快自備燃煤發(fā)電機(jī)組的節(jié)能改造，將電煤耗降低到每 kWh 5 g以上。實行能源節(jié)約。對不能達(dá)標(biāo)排放空氣污染物的自備燃煤發(fā)電機(jī)組，加快環(huán)保設(shè)施的改造升級;對東部地區(qū)10萬千瓦及以上的自備燃煤發(fā)電機(jī)組，在達(dá)到大氣污染物排放濃度的同時，逐步進(jìn)行改造，基本達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)。2017年前，在保證氣源的前提下，京津冀城市建成區(qū)、長三角城市群和珠江三角洲地區(qū)將基本完成以天然氣替代煤的任務(wù)，新建燃?xì)怆姀S。

3.5提升機(jī)組負(fù)荷率和運行質(zhì)量

發(fā)電公司應(yīng)注意燃煤采購，通過“煤電一體化”和長期合同管理，鼓勵固定主煤來源，以確保煤炭質(zhì)量與設(shè)計煤炭類型一致，并鼓勵使用低硫低灰的優(yōu)質(zhì)煤炭;加強(qiáng)進(jìn)爐煤的計量驗證，嚴(yán)格控制開采和生產(chǎn)偏差，確保真實的可信的用煤指標(biāo)。嚴(yán)格控制高硫分高灰分煤的開采與利用，禁止劣質(zhì)煤進(jìn)口，積極推進(jìn)動力煤項目建設(shè)，加快建設(shè)符合要求的洗煤廠，積極開展篩選、配煤等工作。

完善調(diào)度程序管理，加強(qiáng)調(diào)峰頻率管理，優(yōu)先發(fā)展水電調(diào)峰，充分發(fā)揮抽水蓄能發(fā)電站，天然氣發(fā)電等調(diào)峰電源的作用，探索利用能源存儲調(diào)峰和其他技術(shù)?？茖W(xué)地確定了火電廠的調(diào)峰順序和深度，積極開展了調(diào)峰工作，探索了發(fā)電機(jī)組啟動方式，提高了環(huán)保高效火電廠的負(fù)荷系數(shù)。

完善輔業(yè)調(diào)峰補(bǔ)償機(jī)制，探索輔業(yè)市場交易，對承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)的單位給予適當(dāng)補(bǔ)償。改善備用容量的管理方法，合理安排區(qū)域電網(wǎng)整體系統(tǒng)的備用容量，使其充分發(fā)揮省際互惠、短補(bǔ)等功能。在確保電網(wǎng)安全的前提下，合理安排了七個機(jī)組的開機(jī)方式，以最大限度地降低電網(wǎng)回轉(zhuǎn)備用容量。

4.結(jié)語

為了實現(xiàn)低排碳的目標(biāo)，中國也開始尋找減少燃煤發(fā)電站向可以降低排放的環(huán)保型發(fā)電廠的實際可行的措施。本文根據(jù)國家制定的環(huán)保政策對燃煤發(fā)電站降低排放向環(huán)保型發(fā)電廠轉(zhuǎn)型進(jìn)行了研究，為燃煤發(fā)電廠的環(huán)保轉(zhuǎn)型提出幾點可行的措施。

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（作者單位：平頂山姚孟發(fā)電有限責(zé)任公司）