2022年火電行業(yè)大氣污染控制現(xiàn)狀分析

年火電行業(yè)大氣污染控制現(xiàn)狀分析火電行業(yè)作為我國能源消耗和污染物排放的大戶，長期以來始終是我國工業(yè)污染源領(lǐng)域防治的重點(diǎn)。國電力企業(yè)聯(lián)合會環(huán)資部主任潘荔表示，“十三五”期間，超低排放仍是電力行業(yè)大氣污染掌握的主基調(diào)，猜測“十三五”電力行業(yè)煙塵排放量能降至20萬噸-30萬噸，二氧化硫排放量降至100萬噸-150萬噸，氮氧化物排放量降至100萬噸-150萬噸。

據(jù)悉，目前我國火電行業(yè)末端治理設(shè)施基本普及，煤電機(jī)組脫硫設(shè)施、脫硝設(shè)施安裝率已分別達(dá)到99%和95%，火電進(jìn)入全面實(shí)施超低排放改造階段。以下是宇博智業(yè)整理的2022年火電行業(yè)大氣污染掌握現(xiàn)狀分析。

火電行業(yè)大氣污染掌握成果

“十一五”大氣污染物掌握取得巨大成就，煙塵、二氧化硫掌握達(dá)世界先進(jìn)水平，超額完成國家節(jié)能減排任務(wù)的基礎(chǔ)上，面對世界上最嚴(yán)排放標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2022），該標(biāo)準(zhǔn)與美國、歐盟和日本相比，無論是現(xiàn)役機(jī)組還是新建機(jī)組，煙塵、SO2和NOx排放限值全面超過了發(fā)達(dá)國家水平。

“十二五”期間電力行業(yè)從整體減排量來看，已經(jīng)超額完成調(diào)控目標(biāo)，全國二氧化硫減排量貢獻(xiàn)178%，全國氮氧化物減排量貢獻(xiàn)182%，二氧化硫排放績效從2022年的6.4/kWh降至2022年0.47g/kWh。推動清潔能源、非化石能源比重，是我國能源進(jìn)展的根本要求和必定趨勢。從發(fā)電量來看，我國煤電占比已經(jīng)下降至57.9%。以下是十二五期間取得的新成就：

（1）除塵：99%以上的火電機(jī)組建設(shè)了高效除塵器，其中電除塵約占90豫，布袋除塵和電袋除塵約占10豫。煙塵排放總量和排放績效分別由2022年的160萬噸和0.50g/kWh，下降到151萬噸和0.39g/kWh。

（2）脫硫：脫硫裝機(jī)容量達(dá)6.8億kW，約占煤電容量90%（比2022年的美國高約30個(gè)百分點(diǎn)），其中石灰石-石膏濕法占92豫（含電石渣法等）、海水占3%、煙氣循環(huán)流化床占2%、氨法占2%。SO2排放總量和排放績效分別由2022年的926萬噸和2.70g/kWh，下降到883萬噸和2.26g/kWh（低于美國2022年的2.8克/kWh）。

（3）脫硝：約90%的機(jī)組建設(shè)或進(jìn)行了低氮燃燒改造，脫硝裝機(jī)容量達(dá)2.3億kW，約占煤電容量28.1%，規(guī)劃和在建的脫硝裝機(jī)容量超過5億千瓦，其中SCR法占99豫以上。NOx排放總量和排放績效分別由2022年的1055萬噸和2.6g/kWh，下降到948萬噸和2.4g/kWh（高于美國2022年的249萬噸、0.95克/kWh）。

火電行業(yè)大氣污染掌握技術(shù)

為有效應(yīng)對史上最嚴(yán)峻的環(huán)保法規(guī)，實(shí)現(xiàn)煙塵20~30mg/m3、二氧化硫50mg/m3和氮氧化物100mg/m3的排放限值，火電行業(yè)已在現(xiàn)役先進(jìn)的除塵、脫硫和脫硝技術(shù)的基礎(chǔ)上，樂觀研發(fā)、示范、推廣可行的新技術(shù)、新工藝和創(chuàng)新技術(shù)，并有機(jī)結(jié)合技術(shù)和管理等因素，“建設(shè)好、運(yùn)行好”煙氣治理設(shè)施，持續(xù)提高火電大氣污染物的達(dá)標(biāo)力量。

1.氮氧化物掌握技術(shù)火電行業(yè)形成了以低氮燃燒和煙氣脫硝相結(jié)合的技術(shù)路線。

（1）低氮燃燒：技術(shù)成熟、投資和運(yùn)行費(fèi)用低，是掌握NOX最經(jīng)濟(jì)的手段。主要是通過降低燃燒溫度、削減煙氣中氧量等方式削減NOX的生成量（約200~400mg/m3），但它不利于煤燃燒過程本身，因此低氮燃燒改造應(yīng)以不降低鍋爐效率為前提。

（2）SCR：技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硝技術(shù)，是掌握氮氧化物最根本的措施。其原理是在催化劑存在的狀況下，通過向反應(yīng)器內(nèi)噴入脫硝還原劑氨，將NOx還原為N2。此工藝反應(yīng)溫度在300~450益之間，脫硝效率通過調(diào)整催化劑層數(shù)能穩(wěn)定達(dá)到60~90%。與低氮燃燒相結(jié)合可實(shí)現(xiàn)100mg/m3及更低的排放要求。其存在的主要問題是空預(yù)器堵塞、氨逃逸等。

（3）SNCR：在高溫條件下（900~1100益），由尿素氨作為還原劑，將NOx還原成N2和水，脫硝效率為25%耀50%。氨逃逸率較高，且隨著鍋爐容量的增大，其脫硝效率呈下降趨勢。

（4）正在研發(fā)的新技術(shù)。

脫硫脫硝一體化技術(shù)：針對我國90%以上燃煤電廠采納石灰石-石膏濕法脫硫工藝的特征，國電科學(xué)技術(shù)討論院開展了“大型燃煤電站鍋爐濕法脫硫脫硝一體化技術(shù)與示范”討論，旨在石灰石石膏濕法工藝的基礎(chǔ)上，耦合討論開發(fā)的脫硝液、抑制劑、穩(wěn)定劑等，在不影響脫硫效率的前提下，實(shí)現(xiàn)氮氧化物的聯(lián)合掌握。

低溫SCR技術(shù)：其原理與傳統(tǒng)的SCR工藝基本相同，兩者的最大區(qū)分是SCR法布置在省煤器和空氣預(yù)熱器之間高溫（300~450益）、高塵（20~50g/m3）端，而低溫SCR法布置在鍋爐尾部除塵器后或引風(fēng)機(jī)后、FGD前的低溫（100~200益）、低塵（約200mg/m3）端，可大大減小反應(yīng)器的體積，改善催化劑運(yùn)行環(huán)境，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，是具有與傳統(tǒng)SCR競爭的技術(shù)，是現(xiàn)役機(jī)組的脫硝改造性價(jià)比更高的技術(shù)。目前，國電科學(xué)技術(shù)討論院已完成該技術(shù)的試驗(yàn)討論，正在開展熱態(tài)中間放大試驗(yàn)。

炭基催化劑（活性焦）吸附技術(shù)：炭基催化劑（活性焦）具有比表面積大、孔結(jié)構(gòu)好、表面基團(tuán)豐富、原位脫氧力量高，且具有負(fù)載性能和還原性能等特點(diǎn)，既可作載體制得高分散的催化體系，又可作還原劑參加反應(yīng)。在NH3存在的條件下，用炭基催化劑（活性焦）材料做載體催化還原劑可將NOx還原為N2。

2.煙塵掌握技術(shù)

火電行業(yè)形成了以技術(shù)成熟牢靠的電除塵器為主（90%），日趨成熟的袋式除塵器和電袋復(fù)合除塵器為輔的格局。為適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)要求，更高性能的除塵技術(shù)的正處于研發(fā)、示范、推廣階段。

（1）電除塵技術(shù)：應(yīng)用廣，國際先進(jìn)，同時(shí)涌現(xiàn)了一些改進(jìn)技術(shù)，如高頻電源、極配方式的改進(jìn)、煙塵分散技術(shù)、煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)、低低溫電除塵技術(shù)、移動電極電除塵技術(shù)等。

（2）袋式和電袋復(fù)合除塵技術(shù)：近5年快速進(jìn)展起來的除塵技術(shù)，正處于總結(jié)應(yīng)用閱歷、規(guī)范進(jìn)展的階段。

（3）濕式電除塵技術(shù)：其工作原理與傳統(tǒng)干式電除塵相像，依靠的都是靜電力，所不同的是工作環(huán)境為一“濕”一“干”，其裝置通常布置在濕法脫硫設(shè)施的尾部。由于其處理的是濕法脫硫后的濕煙氣，在集中荷電的作用下，能有效捕集煙氣中的細(xì)顆粒物及易在大氣中轉(zhuǎn)化為PM2.5的前體污染物（SO3、NH3、SO2、NOX）、石膏液滴、酸性氣體（SO3、HCL、HF）、重金屬汞等，實(shí)現(xiàn)煙塵臆10mg/m3及煙氣多污染物的深度凈化。目前，國電科學(xué)技術(shù)討論院已開發(fā)了該技術(shù)，并建立了300MW、600MW的示范工程。

3.二氧化硫掌握技術(shù)

火電行業(yè)形成了以石灰石石膏濕法脫硫?yàn)橹鳎?2%）的技術(shù)路線。通過近10年來對脫硫工藝化學(xué)反應(yīng)過程和工程實(shí)踐的進(jìn)一步理解以及設(shè)計(jì)和運(yùn)行閱歷的積累和改善，在脫硫效率、運(yùn)行牢靠性、運(yùn)行成本等方面有很大的提升，對電廠運(yùn)行的影響明顯下降，運(yùn)行、維護(hù)更為便利。目前，正處于高效率、高牢靠性、高經(jīng)濟(jì)性、資源化、協(xié)同掌握新技術(shù)的研發(fā)、示范、推廣階段。

對新建的“增量”機(jī)組，新標(biāo)準(zhǔn)要求SO2排放限值為100mg/m3、重點(diǎn)地區(qū)為50mg/m3。要實(shí)現(xiàn)該限值，單靠傳統(tǒng)的濕法脫硫技術(shù)難于實(shí)現(xiàn)，需采納新技術(shù)，如已得到應(yīng)用的單塔雙循環(huán)、雙塔雙循環(huán)技術(shù)，正在開發(fā)的活性焦脫硫技術(shù)等。

對現(xiàn)役的“存量”機(jī)組，要求的排放限值為50~200mg/m3、高硫煤地區(qū)為400mg/m3，且于2022年7月1日開頭實(shí)施。由于脫硫設(shè)施“十一五”期間特別規(guī)的井噴式進(jìn)展，無論是技術(shù)本身，還是工程建設(shè)、安裝調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)等均需要適合國情的調(diào)整、改進(jìn)和優(yōu)化過程。如核心技術(shù)的消化、簡單多變工況的適應(yīng)力量;因建設(shè)工期緊造成設(shè)計(jì)投入力度低，缺乏對個(gè)案分析，簡潔套用勝利案例;受低價(jià)競爭影響，大多按400mg/m3設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)裕度小，關(guān)鍵設(shè)備、材料的質(zhì)量達(dá)不到工藝要求;系統(tǒng)調(diào)試不充分，缺乏優(yōu)化閱歷;運(yùn)行管理水平還達(dá)不到主機(jī)水平;電煤質(zhì)量不行控，硫份大多高于設(shè)計(jì)值等。因此，超過90%根據(jù)2022年版標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的現(xiàn)役脫硫設(shè)施，要滿意新標(biāo)準(zhǔn)要求，需要優(yōu)化調(diào)整、技術(shù)改造、甚至推倒重建。

4.PM2.5掌握技術(shù)

火電行業(yè)對PM2.5的掌握主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：

（1）利用ESP、BP和電袋等高效除塵設(shè)施，最大限度地削減PM2.5一次顆粒物的排放;

（2）利用高效脫硫設(shè)施和脫硝設(shè)施，最大限度地削減易在大氣中形成PM2.5的前體污染物（如SO2、NOX、SO3、NH3等）;

（3）在濕法脫硫設(shè)施后建設(shè)煙氣深度凈化設(shè)施（如濕式電除塵器等），對燃煤煙氣排放的煙塵、SO2、NOX、SO3等多污染物進(jìn)行末端協(xié)同掌握，實(shí)現(xiàn)煙塵排放臆10mg/m3、SO2臆50mg/m3、NOX臆100mg/m3。

火電行業(yè)將來環(huán)保趨勢

對于火電行業(yè)環(huán)保進(jìn)展趨勢，北京國電龍?jiān)喘h(huán)保工程有限公司技術(shù)創(chuàng)新中心副總經(jīng)理、中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會脫硫脫硝委員會副秘書長路光杰認(rèn)為，現(xiàn)有電力環(huán)保企業(yè)出路，一