2016年是“十三五”環(huán)保的開(kāi)局之年，剛剛過(guò)去的“十二五”，無(wú)疑是中國(guó)大氣環(huán)境保護(hù)尤其是電力行業(yè)節(jié)能減排工作極不平凡的5年。談到電力環(huán)保，不得不提的即為燃煤電廠超低排放，超低排放扭轉(zhuǎn)了“煤炭等于污染”的觀念。

剛剛過(guò)去的“十二五”，無(wú)疑是中國(guó)大氣環(huán)境保護(hù)尤其是電力行業(yè)節(jié)能減排工作極不平凡的5年。特別是2014年以來(lái)，***陸續(xù)出臺(tái)了《**實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》等一系列政策文件大力支持和推進(jìn)燃煤電廠超低排放改造。目前，****已完成超低排放改造機(jī)組容量約1億千瓦，正在改造的超低排放機(jī)組容量超過(guò)0.8億千瓦。

超低排放不僅實(shí)現(xiàn)了燃煤煙氣多污染物的協(xié)同減排，還緩解了“煤改氣”的高成本及氣源不足的能源短缺問(wèn)題，進(jìn)一步推進(jìn)了燃煤電廠的節(jié)能減排和綠色發(fā)展。那么，超低排放對(duì)于我國(guó)能源與環(huán)境發(fā)展有何意義?如何推動(dòng)煤炭集中清潔有效利用?

超低排放是能源與環(huán)境可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的要求

國(guó)際上，發(fā)達(dá)***經(jīng)過(guò)數(shù)十年的治理，空氣質(zhì)量已擁有顯著改善，但近年來(lái)國(guó)際上針對(duì)燃煤電廠大氣污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)日趨加嚴(yán)、排放控制指標(biāo)不斷增加，如2013年美國(guó)環(huán)保局(EPA)針對(duì)新建燃煤電廠修訂了大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)普通燃煤機(jī)組和低品質(zhì)煤機(jī)組規(guī)定了更嚴(yán)格的常規(guī)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，其中顆粒物(PM)、二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOX)的排放限值分別為10.21 mg/Nm3、113.40 mg/Nm3和181.44 mg/Nm3。除常規(guī)污染物外，發(fā)達(dá)***針對(duì)三氧化硫(SO3)等可凝結(jié)顆粒物也提出了排放限值要求，如美國(guó)有14個(gè)州的SO3排放限值低于6 mg/m3，德國(guó)、新加坡等***燃煤煙氣中SO3的排放濃度限值為10 mg/m3。

我國(guó)能源資源的基本特征是富煤、少油、缺氣。煤炭占我國(guó)已探明化石能源資源儲(chǔ)量的94%左右，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展**的能源支撐，在保障我國(guó)能源**方面起基礎(chǔ)性作用。為解決燃煤造成的環(huán)境污染問(wèn)題，****各地相繼推出了以天然氣替代燃煤的措施。然而2014年我國(guó)天然氣產(chǎn)量?jī)H為1329億立方米，進(jìn)口天然氣約580億立方米，天然氣產(chǎn)量和進(jìn)口量遠(yuǎn)不能滿足消費(fèi)需求，**煤改氣難以實(shí)現(xiàn)。

2013年我國(guó)煤炭消費(fèi)量約為36.1億噸(約占的50%)，其中散燒煤量占****的22%左右，而煤炭在燃煤電廠的消費(fèi)量?jī)H18億噸(約占****的50%，遠(yuǎn)低于2010年美國(guó)的92%、德國(guó)的80%);京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等重點(diǎn)地區(qū)單位國(guó)土面積能源消費(fèi)強(qiáng)度大，尤其是煤炭消費(fèi)強(qiáng)度約為****平均水平的4.9倍，是美國(guó)的15.7倍，導(dǎo)致單位國(guó)土面積污染物排放強(qiáng)度大。要使重點(diǎn)地區(qū)空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)，**執(zhí)行比發(fā)達(dá)***更為嚴(yán)格的燃煤大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。

鑒于我國(guó)能源消費(fèi)現(xiàn)狀以及大氣污染治理的嚴(yán)峻形勢(shì)，實(shí)施燃煤電站超低排放改造，大力推進(jìn)煤炭集中清潔有效利用，已成為我國(guó)深入推進(jìn)能源消費(fèi)革命的重要方向，是新形勢(shì)下我國(guó)大氣污染防治從減排為主向減排與質(zhì)量改善并重轉(zhuǎn)變過(guò)程中的戰(zhàn)略需求。

超低排放推動(dòng)了大氣污染控制技術(shù)創(chuàng)新成果快速轉(zhuǎn)化應(yīng)用

一直以來(lái)，我國(guó)都非常重視燃煤煙氣污染控制技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用工作。在***和地方財(cái)政資金的長(zhǎng)期持續(xù)支持下，特別是“十二五”以來(lái)，涌現(xiàn)了一批適應(yīng)超低排放限值要求的顆粒物、二氧化硫和氮氧化物等污染物有效治理關(guān)鍵技術(shù)，如單塔有效脫硫協(xié)同除塵脫汞、全負(fù)荷有效催化脫硝協(xié)同汞氧化、有效干式除塵協(xié)同SO3控制、濕式靜電煙氣多種污染物深度凈化等關(guān)鍵技術(shù)的成功開(kāi)發(fā)，為燃煤電廠實(shí)現(xiàn)超低排放奠定了良好的基礎(chǔ)。

在改善區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量、推進(jìn)煤炭清潔有效利用和加快行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的客觀需求下，國(guó)內(nèi)浙江能源集團(tuán)、神華集團(tuán)等發(fā)電集團(tuán)和地方政府進(jìn)一步自我加壓，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研合作，于2014年5月底6月初在長(zhǎng)三角地區(qū)的嘉興嘉華電廠1000MW機(jī)組、舟山電廠350MW機(jī)組等完成了燃煤電廠超低排放改造。隨后，超低排放技術(shù)開(kāi)始逐步在京津冀魯、珠三角等重點(diǎn)區(qū)域燃煤機(jī)組(如三河電廠、五沙電廠等)上實(shí)現(xiàn)工程化試點(diǎn)應(yīng)用和推廣。

在實(shí)施超低排放改造的過(guò)程中，國(guó)內(nèi)高等院校、科研院所、電力集團(tuán)、環(huán)保企業(yè)等相繼從全過(guò)程控制角度對(duì)顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物的有效協(xié)同脫除開(kāi)展了進(jìn)一步系統(tǒng)研究，并通過(guò)對(duì)不同環(huán)保設(shè)備的優(yōu)化集成研究，開(kāi)發(fā)了自主創(chuàng)新的系列超低排放成套技術(shù)與裝備。高精度的低濃度污染物檢測(cè)方法和儀器也擁有了發(fā)展和示范應(yīng)用，提高了低濃度污染物的監(jiān)測(cè)能力和水平，如針對(duì)高濕條件下超低濃度的顆粒物連續(xù)在線監(jiān)測(cè)問(wèn)題已實(shí)現(xiàn)突破，可滿足現(xiàn)有監(jiān)測(cè)水平的需求;SO3在線監(jiān)測(cè)儀器已開(kāi)發(fā)成功，并在1000MW等機(jī)組上進(jìn)行了比對(duì)試驗(yàn)研究;同時(shí)，低污染燃燒技術(shù)、劣質(zhì)煤超低排放技術(shù)、超超低排放技術(shù)、低成本超低排放技術(shù)等一批先進(jìn)控制技術(shù)也正在加緊研發(fā)和示范應(yīng)用中。此外，實(shí)施超低排放改造還促進(jìn)了我國(guó)鋼鐵、建材、化工、有色等非電行業(yè)大氣污染有效治理技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用，如非電行業(yè)全過(guò)程多污染物排放協(xié)同控制、污染物脫除與資源化利用一體化、多污染物協(xié)同控制、典型行業(yè)VOCs排放控制及替代、機(jī)動(dòng)車(柴油車、汽油車、摩托車和替代燃料車)尾氣有效后處理、船舶與非道路機(jī)械污染有效控制、氨排放控制等技術(shù)。

***長(zhǎng)期科研成果的積累和政府及企業(yè)的共同努力，為超低排放技術(shù)工程化應(yīng)用夯實(shí)了基礎(chǔ)。同時(shí)，實(shí)施超低排放改造也推動(dòng)了新技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用，正逐漸形成相互促進(jìn)、良性互動(dòng)的局面。

超低排放扭轉(zhuǎn)了“煤炭=污染”的觀念

浙能集團(tuán)嘉興嘉華電廠1000MW機(jī)組超低排放改造示范工程于2014年5月底在國(guó)內(nèi)投入了滿負(fù)荷運(yùn)行，是國(guó)內(nèi)首臺(tái)超低排放燃煤發(fā)電機(jī)組。2015年環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評(píng)估中心組織專家對(duì)超低排放機(jī)組環(huán)保性能、運(yùn)行狀態(tài)、費(fèi)用效益等進(jìn)行了綜合評(píng)估分析，結(jié)果表明超低排放機(jī)組具有很好的穩(wěn)定性，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性良好。根據(jù)中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站對(duì)嘉興電廠的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，示范工程的顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度小于超低排放限值。示范工程項(xiàng)目為****燃煤電廠實(shí)施超低排放技術(shù)應(yīng)用樹(shù)立了典范，推動(dòng)了燃煤電廠超低排放技術(shù)的推廣，被***能源局授予“***煤電節(jié)能減排示范電站”榮譽(yù)稱號(hào)。超低排放技術(shù)的成功示范，扭轉(zhuǎn)了“煤炭=污染”的觀念，為煤炭清潔化利用提供了一條重要途徑。

溫州發(fā)電廠330MW燃煤機(jī)組超低排放示范工程脫硝裝置采用寬溫度窗口催化劑，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組的全負(fù)荷有效脫硝。2016年1月，華電電力科學(xué)研究院對(duì)溫州電廠330MW機(jī)組SCR脫硝裝置進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，測(cè)試結(jié)果表明在鍋爐35%~***負(fù)荷下系統(tǒng)脫硝效率穩(wěn)定在85%以上，NOX排放濃度小于40mg/m3。

燃煤電廠超低排放還同步解決了多個(gè)問(wèn)題(如脫硫設(shè)計(jì)裕量不足、脫硝裝置低負(fù)荷退出、Hg等重金屬協(xié)同控制、SO3脫除以及石膏雨、酸霧等環(huán)境問(wèn)題)，不僅有效提升了整體燃煤電力行業(yè)的大氣污染物減排能力，還降低了燃煤電廠大氣污染環(huán)境損害成本。

根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)典型的300MW、600MW及1000MW等超低排放機(jī)組評(píng)估研究結(jié)果，不同超低排放機(jī)組總運(yùn)行成本在2.56分/kWh~4.17分/kWh之間;鍋爐機(jī)組負(fù)荷對(duì)脫硫、脫硝系統(tǒng)運(yùn)行成本影響較大，負(fù)荷越高，運(yùn)行成本越低。當(dāng)前，我國(guó)已投運(yùn)超低排放機(jī)組主要燃用低硫煤，硫分在0.35%~0.99%之間，部分機(jī)組在設(shè)計(jì)上仍有一定的裕量，一定程度上考慮了煤質(zhì)、鍋爐負(fù)荷波動(dòng)時(shí)達(dá)到超低排放限值及應(yīng)對(duì)重霧霾天氣條件下污染物排放達(dá)到更低排放限值的要求。表1給出了不同發(fā)電方式的發(fā)電成本對(duì)比。從表1中可以看出，超低排放燃煤機(jī)組發(fā)電成本只比執(zhí)行***標(biāo)準(zhǔn)排放限值燃煤機(jī)組高0.016元/kWh;與燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組、燃?xì)忮仩t發(fā)電機(jī)組、太陽(yáng)能光伏發(fā)電機(jī)組等相比，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

隨著燃煤電廠超低排放改造的深入實(shí)施，超低排放關(guān)鍵技術(shù)擁有了不斷發(fā)展和優(yōu)化，整體改造成本有所下降，市場(chǎng)也逐步成熟。

超低排放推動(dòng)煤炭集中清潔有效利用

除了燃煤電廠外，我國(guó)每年仍有7億噸左右的煤炭用于分散的、難以管控的、燃燒效率較低和污染治理措施落后或無(wú)污染治理的中小工業(yè)鍋爐/爐窯、民用鍋爐等燃燒。噸煤主要污染物排放是大型超低排放電站鍋爐的50倍以上，排放了大量污染物，尤其在冬季采暖期污染更為嚴(yán)重。例如，京津冀地區(qū)農(nóng)村散煤中，采暖用煤占90%左右，且主要集中在冬季(11月~次年3月)燃燒采暖，期間實(shí)現(xiàn)燃煤污染物超低排放顯得尤為重要。

當(dāng)前，我國(guó)能源領(lǐng)域供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革正在加快推進(jìn)。針對(duì)散燒煤污染治理問(wèn)題，筆者認(rèn)為也要用改革的辦法推進(jìn)煤炭消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整，減少終端用能散燒煤的供給，擴(kuò)大煤炭在火電行業(yè)的集中利用。通過(guò)天然氣或電能等清潔能源來(lái)替代散煤，提高終端用能的非煤化比例，實(shí)現(xiàn)冬季采暖期大氣污染物超低排放。同時(shí)，將散燒煤炭集中用于污染控制設(shè)施先進(jìn)的燃煤發(fā)電鍋爐或熱電聯(lián)供鍋爐上燃燒，提高散燒煤炭的利用效率，并通過(guò)升級(jí)改造實(shí)現(xiàn)燃煤煙氣污染物超低排放，從而大幅降低散燒煤污染排放水平。

經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下我國(guó)電力相對(duì)過(guò)剩的現(xiàn)象日趨顯現(xiàn)。據(jù)測(cè)算，通過(guò)電能替代散燒煤，與散燒煤炭相比，預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)大氣污染物減排90%以上，熱效率可提高20%以上，節(jié)約用煤約1.4億噸/年。同時(shí)，可提高火電廠發(fā)電設(shè)備年平均利用小時(shí)數(shù)至5600小時(shí)以上(2015年****平均水平僅4329小時(shí))，節(jié)約用煤約8600萬(wàn)噸/年。因此，通過(guò)電價(jià)調(diào)控機(jī)制，特別是冬季采暖季節(jié)適度降低居民用電電價(jià)，引導(dǎo)用電采暖替代散燒煤采暖，提高社會(huì)電氣化水平，同時(shí)提高超低排放發(fā)電機(jī)組的發(fā)電負(fù)荷，降低發(fā)電成本，可顯著提升整體社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

不難看出，我國(guó)以煤為主的一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)在短期內(nèi)難以根本改變，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源和環(huán)境的問(wèn)題日益嚴(yán)峻。新形勢(shì)下，加快實(shí)施燃煤電廠超低排放改造，建設(shè)環(huán)境友好型的清潔燃煤電廠，是深化煤炭行業(yè)供給側(cè)改革的重要舉措，為破解我國(guó)同時(shí)存在的燃煤大氣污染和能源**問(wèn)題提供了一條重要出路，對(duì)推進(jìn)大氣污染減排和加快生態(tài)文明建設(shè)都具有重要意義。

另外，在實(shí)施燃煤電廠超低排放改造，推動(dòng)超低排放技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展和應(yīng)用，不斷提高煤炭集中、清潔、有效利用水平的過(guò)程中，除依靠政府的政策驅(qū)動(dòng)外，還需呼吁社會(huì)各方力量凝聚起來(lái)，共同推進(jìn)我國(guó)大氣環(huán)境保護(hù)。