煤電近零排放是“大躍進(jìn)”？
近一年多來，燃煤電廠大氣污染物“近零排放”已成熱點(diǎn)話題。一時(shí)間，“近零排放”建設(shè)或者改造之風(fēng)，正由浙江、廣東、江蘇、山東、山西、陜西、四川等省市向全國蔓延。
然而，不論“近零排放”之聲多么美妙，伴隨著“近零排放”推進(jìn)過程中的困惑也越來越多，那就讓我們?cè)囍鴵荛_這些團(tuán)團(tuán)迷霧。
燃煤燃機(jī)排放限值有沒有可比性？
對(duì)“近零排放”概念存在若干糊涂認(rèn)識(shí)
“近零排放”的概念不清，一般是以“燃機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)”（本文“燃機(jī)”特指“以氣體為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)組”，因?yàn)樗纫砸后w為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)組環(huán)保要求高）作為判斷根據(jù)，對(duì)排放標(biāo)準(zhǔn)的表面化錯(cuò)誤理解造成荒謬的結(jié)果。
國內(nèi)外并沒有公認(rèn)的燃煤電廠大氣污染物“近零排放”的定義，實(shí)際應(yīng)用中多種表述共存，如“近零排放”、“趨零排放”、“超低排放”、“超潔凈排放”、“低于燃機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)排放”等。從各種表述和案例中分析得出的共同特點(diǎn)，是把燃煤電廠排放的煙塵、二氧化硫和氮氧化物3項(xiàng)大氣污染物與《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）（以下簡稱“排放標(biāo)準(zhǔn)”）中規(guī)定的燃機(jī)要執(zhí)行“大氣污染物特別排放限值”（以下簡稱“特別排放限值”）相比較，將達(dá)到或者低于燃機(jī)排放限值（即煙塵5mg/m3、二氧化硫35mg/m3、氮氧化物50mg/m3）的情況稱為燃煤機(jī)組的“近零排放”。
然而，從以下的分析中可以看出這也只是表面化的嚴(yán)格。
我國火電廠大氣污染物的排放限值是采用“濃度”來表示的，因此，“達(dá)標(biāo)排放”是指煙氣中的污染物濃度不超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的濃度限值。由于污染物的“濃度”是由污染物的質(zhì)量和煙氣體積兩個(gè)因素構(gòu)成，煙氣中的氧含量越高，說明燃燒過程中過剩空氣越多，污染物濃度就越低。為防止用空氣稀釋濃度達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象，“排放標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定了用“基準(zhǔn)含氧量”折算的方法。“基準(zhǔn)含氧量”是根據(jù)典型的燃料和典型的燃燒技術(shù)來規(guī)定的，規(guī)定燃煤鍋爐為6%、燃?xì)廨啓C(jī)為15%。
經(jīng)粗略換算，可以理解為在典型情況下，燃煤鍋爐燃燒所用的實(shí)際空氣量是理論空氣量的1.4倍（也即空氣過剩系數(shù)α=1.4），而燃?xì)廨啓C(jī)所用的實(shí)際空氣是理論空氣的3.5倍（α=3.5）。雖然在實(shí)際工作中不論燃煤還是燃機(jī)，往往都是非典型情況，所以都必須要以各自的“基準(zhǔn)含氧量”進(jìn)行折算，但由于“基準(zhǔn)”本身就不同，折算后的污染物濃度也是不可直接相比的。如果將燃機(jī)和燃煤的排放限制按相同“基準(zhǔn)含氧量”折算的話，燃機(jī)排放限值的數(shù)值是原來值的2.5倍，即煙塵、二氧化硫、氮氧化物的排放限值分別由5mg/m3、35mg/m3、50mg/m3變?yōu)?2.5mg/m3、87.5mg/m3、125mg/m3。換句話說，除了燃機(jī)煙塵的排放限值稍低于燃煤煙氣的特別排放限值外，二氧化硫、氮氧化物反而更寬松，將3項(xiàng)污染物合起來計(jì)算，燃機(jī)比燃煤排放限值要寬松32.4%。這就是“表面”上看起來更嚴(yán)的燃機(jī)排放限值實(shí)則不然的原因。
再從排放總量看，經(jīng)測算，典型300MW燃煤鍋爐（標(biāo)態(tài)煙氣量100萬m3/h，空氣過剩系數(shù)α=1.3），煙塵、二氧化硫、氮氧化物分別按5mg/m3、35mg/m3、50mg/m3排放時(shí)，每小時(shí)排放量分別大約為5.4千克、37.8千克、54千克；而300MW級(jí)燃機(jī)（標(biāo)態(tài)煙氣量185萬m3/h，空氣過剩系數(shù)α=3.5），依排放限值要求每小時(shí)可以排放9.25千克、64.25千克、92.5千克，可見，每小時(shí)燃機(jī)排放總量是燃煤排放的1.7倍。顯然，這樣的“近零排放”的要求是荒謬的。
還有，燃機(jī)的煙囪一般在80米且不會(huì)超過百米，而煤電機(jī)組的煙囪一般為180米、210米、240米，同等排放量由于煙羽抬升高度和擴(kuò)散條件的不同，燃煤機(jī)組對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響要遠(yuǎn)低于燃機(jī)。
但是，燃機(jī)排放限值寬于燃煤排放限值，并不能說明燃機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)比燃煤機(jī)組排放標(biāo)準(zhǔn)要寬，因?yàn)?ldquo;限值”只是數(shù)字大小的比較，而“標(biāo)準(zhǔn)”是“價(jià)值”內(nèi)涵的比較。對(duì)火電廠污染控制而言，排放標(biāo)準(zhǔn)的寬嚴(yán)只能用同類發(fā)電技術(shù)和相匹配的污染控制技術(shù)是否達(dá)到了最佳技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件來衡量。這也是“排放標(biāo)準(zhǔn)”為何要?jiǎng)澐植煌瑱n次的原因。同世界各國一樣，我國《環(huán)境保護(hù)法》、《大氣污染防治法》都明確規(guī)定，污染物排放標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和國家的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件制定的。美國、歐盟等制定火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)原則為“最佳可行技術(shù)”（BAT）。因此，不論是燃機(jī)還是燃煤機(jī)組，科學(xué)合理的大氣污染物排放限值與最佳可行技術(shù)是相一致的，而且排放限值的大小也是隨著技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件的變化而變化的。
燃?xì)庥糜诿裼玫沫h(huán)保性能和便捷性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于直接燃煤，而煤炭集中發(fā)電的優(yōu)越性大大優(yōu)于散燒煤。所以，不同品種的能源應(yīng)當(dāng)擔(dān)當(dāng)不同的功能，采用不同的排放標(biāo)準(zhǔn)，如果硬要把燃機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)成燃煤電廠的“近零排放”來衡量，就是要驢當(dāng)戰(zhàn)馬、馬拉磨。
現(xiàn)有監(jiān)測手段不支持“近零排放”
煙氣連續(xù)監(jiān)測技術(shù)難以支撐“近零排放”監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，用日平均濃度或者多日平均濃度的監(jiān)測數(shù)據(jù)與排放限值直接比較是概念性錯(cuò)誤，運(yùn)行時(shí)間不足也難以證明“近零排放”系統(tǒng)的穩(wěn)定性
根據(jù)環(huán)境保護(hù)部頒布的《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T75-2007） 中“7.4參比方法驗(yàn)收技術(shù)指標(biāo)要求”規(guī)定：煙塵濃度小于50mg/m3時(shí)，絕對(duì)誤差不超過15mg/m3；二氧化硫濃度等于或低于57mg/m3時(shí)，絕對(duì)誤差不超過17mg/m3；氮氧化物小于或等于41mg/m3時(shí)，絕對(duì)誤差不超過12mg/m3。再根據(jù)環(huán)境保護(hù)部《固定污染源廢氣 二氧化硫的測定 非分散紅外吸收法》（HJ629-2011）、《固定污染源廢氣氮氧化物的測定非分散紅外吸收法》（HJ692-2014）、《固定污染源廢氣 氮氧化物的測定 定電位電解法》（HJ693-2014），二氧化硫的測定下限10mg/m3；一氧化氮（以NO2計(jì)）和二氧化氮的測定下限12mg/m3。一些試點(diǎn)項(xiàng)目的監(jiān)測值低于測定下限甚至低于檢出限，結(jié)果的可靠性值得懷疑。而這只是測定方法誤差而不是自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的全部誤差。如果考慮到監(jiān)測儀器裝設(shè)斷面和監(jiān)測點(diǎn)選取的誤差，尤其是對(duì)于老廠改造由于客觀條件的限制，監(jiān)測斷面選取很難做到按技術(shù)規(guī)范的要求，考慮煙氣中含濕量（水分）、溫度、含氧量等因素，尤其是濕度的影響對(duì)監(jiān)測精度也會(huì)產(chǎn)生較大影響，監(jiān)測系統(tǒng)的總誤差要大大高于分析測定方法的誤差。
因此，在客觀上和技術(shù)上，現(xiàn)有監(jiān)測手段不支持“近零排放”，說的更清楚一點(diǎn)“近零排放”的監(jiān)測數(shù)據(jù)是不可信的。
另外，一些電廠的“近零排放”的數(shù)據(jù)是以日平均濃度或者多日平均濃度與排放標(biāo)準(zhǔn)中的限值進(jìn)行比較的，這種比較是概念性錯(cuò)誤。我國的污染物濃度排放標(biāo)準(zhǔn)從產(chǎn)生以來，一直堅(jiān)持“任何時(shí)候”不能超標(biāo)的準(zhǔn)則（盡管筆者一直認(rèn)為這個(gè)準(zhǔn)則對(duì)常規(guī)污染物來說是不科學(xué)的，會(huì)付出過多的經(jīng)濟(jì)代價(jià)，但它目前仍然是強(qiáng)制性要求）。“任何時(shí)候”不超標(biāo)一般是指無論長期監(jiān)測還是隨意監(jiān)測中，任何一個(gè)小時(shí)的平均濃度都不超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限值，而不是用日平均或者多日均值與標(biāo)準(zhǔn)比較看是否超標(biāo)。
同時(shí)，為了保障機(jī)組波動(dòng)運(yùn)行和遇到各種不利情況下企業(yè)仍然能夠不超標(biāo)，電廠在環(huán)保設(shè)施招標(biāo)、設(shè)計(jì)、建設(shè)時(shí)都要保留一定裕度。由于特別放限值本身的數(shù)值已經(jīng)很低，加上留有的裕度，很多實(shí)際運(yùn)行中的機(jī)組能到達(dá)“近零排放”的要求。如，外高橋三廠二氧化硫和氮氧化物盡管沒有按近零排放設(shè)計(jì)，但因煤質(zhì)好、裕量大等因素，基本達(dá)到了近零排放。所以目前的“近零排放”也只能說是滿足了特別排放限值要求。
由于典型火電廠的脫硝、除塵、脫硫設(shè)備是依次串聯(lián)在煙道上的，影響某種污染治理設(shè)備的治理效果不僅取決于設(shè)備自身，而且取決于上下游設(shè)備的情況。如上游的脫硝會(huì)影響到下游的除塵和脫硫，下游的設(shè)備狀況也會(huì)影響到上游的煙氣流場，加之機(jī)組負(fù)荷調(diào)整、煤質(zhì)變化等各種因素都會(huì)對(duì)煙氣脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響。要想長期保持在“近零排放”狀態(tài)，至少需要一年以上各種可能條件的考驗(yàn)，而現(xiàn)在并沒有這么長時(shí)間的實(shí)踐證明。因此，即便“近零排放”監(jiān)測的數(shù)據(jù)不是以折算后的燃機(jī)標(biāo)準(zhǔn)相比，這樣的結(jié)果也是不可信的。
技術(shù)上并沒有重大創(chuàng)新
“近零排放”在技術(shù)上并沒有重大創(chuàng)新，且嚴(yán)苛的條件并非一般燃煤電廠都能達(dá)到
大型燃煤電廠大氣污染控制所采用的除塵、脫硫、脫硝主流技術(shù)和主體工藝、設(shè)備，近幾十年來并沒有重大突破，世界范圍內(nèi)基本上都是采用上世紀(jì)中后期開發(fā)的成熟技術(shù)。從已經(jīng)“實(shí)現(xiàn)”“近零排放”所采用的技術(shù)看，主要是對(duì)已有技術(shù)和設(shè)備潛力（或者裕量）的挖掘、輔機(jī)的改造、系統(tǒng)優(yōu)化、大馬拉小車式的設(shè)備擴(kuò)容量、材料的改進(jìn)、昂貴設(shè)備的使用等。如除塵要采用的濕式電除塵器已在我國冶金等行業(yè)有廣泛應(yīng)用，但在電力行業(yè)，除了日本個(gè)別電廠采用之外，并不是普遍采用；二氧化硫控制采用的石灰石-石膏濕法脫硫主要是增加系統(tǒng)的裕度和復(fù)雜度，如原來脫硫吸收塔噴淋層為3層，現(xiàn)改為5層或者增加一個(gè)吸收塔；氮氧化物控制仍采用常規(guī)選擇性催化還原法，但是增加了催化劑用量。這從達(dá)到“近零排放”的其他條件也可以看出一些規(guī)律。如，要求煤質(zhì)含硫量低、灰份較低、揮發(fā)份高、低位發(fā)熱量高、機(jī)組負(fù)荷運(yùn)行相對(duì)平穩(wěn)等實(shí)現(xiàn)“近零排放”的重要條件。而這些條件對(duì)于中國目前平均含硫量超過1%、灰份近30%、以及大量低揮發(fā)份的電煤來講，即便是實(shí)現(xiàn)特別排放限值都是非常困難的。
所以，雖然大量的小創(chuàng)新取得了一定的效果，但總體來說，主要還是常規(guī)技術(shù)外延的擴(kuò)大，不是重大和突破性創(chuàng)新。非創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的“近零排放”，必然逃脫不出以過高的投資和運(yùn)行成本實(shí)現(xiàn)很低的減排量目標(biāo)，使污染物減排邊際成本呈指數(shù)式增長的規(guī)律。
投入產(chǎn)出比到底怎樣？
“近零排放”的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的投入產(chǎn)出比太低
不論是從現(xiàn)有的環(huán)保技術(shù)進(jìn)展來看，還是從20多年前的環(huán)保技術(shù)來看，如果不考慮成本的話，理論上都是可以做到真正的“近零排放”。因此，從環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和綜合效益來評(píng)價(jià)污染控制技術(shù)選擇是否正確，是環(huán)境經(jīng)濟(jì)管理的核心，也是“近零排放”能否大面積實(shí)施的關(guān)鍵。
首先看環(huán)境效益。環(huán)境效益可以從排放總量減少和環(huán)境質(zhì)量改善兩個(gè)方面來分析。假設(shè)兩臺(tái)600MW機(jī)組，在燃用優(yōu)質(zhì)煤的條件下（灰分約10%、硫含量約0.8%、揮發(fā)份約30%），并采用了低氮燃燒方式，鍋爐出口的煙塵、二氧化硫、氮氧化物濃度分別為15g/m3、200mg/m3、300mg/m3，按特別排放限值要求，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度在分別達(dá)到20mg/m3、50mg/m3、100mg/m3時(shí)，每小時(shí)脫除量約為65912千克、8580千克、880千克，合計(jì)脫除75372千克，對(duì)應(yīng)的脫除效率分別為99.7%、97.5%、66.7%？梢姡瑑膳_(tái)600MW機(jī)組，即便是在折算為6%含氧量時(shí)，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放分別達(dá)到5mg/m3、35mg/m3、50 mg/m3時(shí)，排放量每小時(shí)可再減少約66千克、66千克、220千克，合計(jì)352千克。“近零排放”比起特別排放限值要求，3項(xiàng)污染物合計(jì)可多脫除0.47個(gè)百分點(diǎn)？紤]到電廠高架源排放對(duì)環(huán)境影響要小的特點(diǎn)，多脫除的部分對(duì)環(huán)境質(zhì)量改善作用輕微。
再看經(jīng)濟(jì)效益。主要用單位污染治理成本與全社會(huì)平均污染治理成本的大小來分析。仍以兩臺(tái)60萬千瓦機(jī)組為例，目前脫除三項(xiàng)污染物的綜合環(huán)保電價(jià)為2.7分/kWh，從不同電廠的測算情況看，實(shí)現(xiàn)“近零排放”的環(huán)保成本在原有電價(jià)的基礎(chǔ)上增加1～2分/kWh，則增加的352千克污染物削減增量的成本達(dá)到1.2～2.4萬元/h。粗略估算多脫除的污染物平均成本為34～68元/kg，遠(yuǎn)高于全社會(huì)平均治理成本（按制定排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)測算的全社會(huì)平均成本，二氧化硫、氮氧化物約為1.26元/kg）。
最后看綜合效益。主要從環(huán)保系統(tǒng)對(duì)資源、能源消耗方面和對(duì)機(jī)組的可靠性影響方面進(jìn)行分析。“近零排放”增加了更多的環(huán)保設(shè)備，系統(tǒng)阻力增大，能耗水平提高，設(shè)施整體技術(shù)可靠性降低。如，脫硫設(shè)施需要設(shè)計(jì)更多層的吸收塔噴淋層甚至需要吸收塔串聯(lián)或并聯(lián)，脫硝設(shè)施需加裝三層催化劑甚至在爐內(nèi)再加裝SNCR，除塵方面必須加裝濕式電除塵器等。
從以上3個(gè)效益分析來看是得不償失，甚至是勞民傷財(cái)。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
