在對(duì)中國(guó)火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷程進(jìn)行回顧與總結(jié)的基礎(chǔ)上，分析不同階段排放標(biāo)準(zhǔn)或要求對(duì)中國(guó)燃煤電廠大氣污染控制技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)作用及其產(chǎn)生的環(huán)境效果，特別是超低排放。目前中國(guó)火電行業(yè)大氣污染物控制處于超低排放階段，燃煤電廠大氣污染防治技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平，煙塵、SO2、 NOx 三大常規(guī)污染物排放濃度實(shí)現(xiàn)了燃煤發(fā)電與燃?xì)獍l(fā)電基本同等清潔。盡管如此，中國(guó)火電環(huán)保在 CO2 控制、常規(guī)大氣污染物進(jìn)一步減排、濕法脫硫?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境的影響、危險(xiǎn)廢物廢棄脫硝催化劑的處置、非常規(guī)污染物的控制、煙氣治理設(shè)施的運(yùn)行優(yōu)化等方面仍然面臨諸多挑戰(zhàn)，提出了需要研發(fā)的重點(diǎn)領(lǐng)域及相應(yīng)目標(biāo)。

0 引言

改革開(kāi)放 40 年，中國(guó)電力工業(yè)得到了快速發(fā)展，發(fā)電裝機(jī)容量增長(zhǎng)了 30 倍，其中火電裝機(jī)容量增長(zhǎng)約 27 倍[1]，支撐了中國(guó)經(jīng)濟(jì)年均 9.5% 的增長(zhǎng)率。伴隨著火電行業(yè)的快速發(fā)展，中國(guó)火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格， 2011 年出臺(tái)了史上最嚴(yán)的燃煤發(fā)電排放標(biāo)準(zhǔn)，比發(fā)達(dá)國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)還要嚴(yán)，當(dāng)時(shí)普遍認(rèn)為是不可能實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)幾年的努力，中國(guó)火電廠不僅能夠滿足 2011 年的火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且到2017 年年底已有71% 的煤電機(jī)組容量滿足了超低排放要求[2]， 在煙塵、 SO2、 NOx 三大污染物排放方面，基本實(shí)現(xiàn)了燃煤電廠與燃?xì)怆姀S同等清潔的目標(biāo)。

面對(duì)目前取得的如此巨大的成績(jī)，多數(shù)人認(rèn)為火電行業(yè)的大氣污染防治已經(jīng)走在了世界及國(guó)內(nèi)各行業(yè)的前列，可以停一下前進(jìn)的腳步了。作者在對(duì)中國(guó)火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展與國(guó)際比較、煙氣治理技術(shù)發(fā)展及減排效果分析的基礎(chǔ)上，從國(guó)際氣候變化的壓力、國(guó)內(nèi)大氣環(huán)境改善的動(dòng)力、濕法脫硫?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境的影響、廢棄脫硝催化劑危險(xiǎn)廢物的處置、非常規(guī)污染物控制技術(shù)的突破、煙氣治理設(shè)施運(yùn)行優(yōu)化與節(jié)能等方面分析了中國(guó)火電大氣污染面臨的挑戰(zhàn)，提出中國(guó)火電大氣污染防治需關(guān)注的研發(fā)重點(diǎn)。

1 中國(guó)火電排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展與國(guó)際比較

中國(guó)電力始于 1882 年， 到 1949 年全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量?jī)H 184.86 萬(wàn) kW， 1978 年改革開(kāi)放之初，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量為 5 712 萬(wàn) kW[ 3 ]。改革開(kāi)放40 年，中國(guó)電力得到了快速發(fā)展，總裝機(jī)容量從1978 年的 5 712 萬(wàn) kW 發(fā)展到 2017 年的17.77億kW， 其 中 火 電 裝 機(jī) 容 量 從 3 984 萬(wàn) kW 發(fā) 展 到11.06 億 kW[4]。伴隨著火電的快速發(fā)展，中國(guó)火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，目前已領(lǐng)先世界。

1.1 排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展

中國(guó)火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)限值的演變經(jīng)歷了以下 7 個(gè)階段[5](詳見(jiàn)表 1)，不同階段制定和修訂的火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)與當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、污染治理技術(shù)水平以及人們對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的要求等密切相關(guān)。

第一階段為 1 8 8 2 — 1 9 7 2 年，當(dāng)時(shí)中國(guó)經(jīng)濟(jì)落后，電力裝機(jī)容量少，處于無(wú)標(biāo)準(zhǔn)階段。

第二階段為 1973 年頒布的《工業(yè)“三廢” 排放標(biāo)準(zhǔn)(試行)》( GBJ 4—1973)，火電廠大氣污染物排放指標(biāo)僅涉及煙塵和 SO2，對(duì)排放速率和煙囪高度有要求，但對(duì)排放濃度無(wú)要求。

第三階段為 1991 年頒布的《燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB 13223—1991)，首次對(duì)煙塵排放濃度提出限值要求，針對(duì)不同類(lèi)型的除塵設(shè)施和相應(yīng)燃煤灰分制定不同的排放標(biāo)準(zhǔn)限值。

第四階段為 1996 年頒布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB 13223—1996)，首次增加NOx 作為污染物，要求新建鍋爐采取低氮燃燒措施。煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)加嚴(yán)，新建、擴(kuò)建和改建中高硫煤電廠要求增加脫硫設(shè)施。

第五階段為 2003 年頒布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB 13223—2003)，污染物排放濃度限值進(jìn)一步加嚴(yán)。對(duì)燃煤機(jī)組提出了全面進(jìn)行脫硫的要求。

第六階段為 2011 年頒布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB 13223—2011)，被稱(chēng)為中國(guó)史上最嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn)，燃煤電廠不僅要進(jìn)行脫硫，還要進(jìn)行煙氣脫硝，并對(duì)重點(diǎn)地區(qū)的電廠制定了更加嚴(yán)格的特別排放限值，并首次將 Hg 及其化合物作為污染物。

第七階段為 2 0 1 4 — 2 0 2 0 年 的 超 低 排 放 階段， 2014 年 6 月國(guó)務(wù)院辦公廳首次發(fā)文要求新建燃煤發(fā)電機(jī)組大氣污染物排放接近燃?xì)鈾C(jī)組排放水平[6]。由此拉開(kāi)了中國(guó)燃煤電廠超低排放的序幕。 2015 年 12 月，環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家發(fā)改委等出臺(tái)了燃煤電廠在 2020 年前全面完成超低排放改造的具體方案。

1.2 超低排放要求的推動(dòng)力

1.2.1 資源稟賦與環(huán)境改善的必然要求

根據(jù)《 2013 年中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》 [7]，中國(guó)煤炭探明儲(chǔ)量占化石能源儲(chǔ)量的 94.2%，中國(guó)富煤、貧油、少氣的能源儲(chǔ)量特征決定了未來(lái)一段時(shí)間中國(guó)很難擺脫以煤炭為主要能源的發(fā)展模式。另外，從煤炭使用量來(lái)看，中國(guó)煤炭使用量逐 年 升 高 ， 2013 年 達(dá) 到 28.10 億 t 標(biāo) 準(zhǔn) 煤 ， 是1978 年 使 用 量 的 6.9 倍 ， 是 1998 年 使 用 量 的2.9 倍，近年來(lái)中國(guó)煤炭消耗量有所下降， 但 2017年中國(guó)煤炭消耗量仍達(dá)到 27.31 億 t。根據(jù)《 BP 世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》 [8]數(shù)據(jù)， 2014—2016 年中國(guó)煤炭消費(fèi)量占全球煤炭總量的0.5%~50.7%，意味著全球有一半的煤炭是在中國(guó)消耗的，由煤炭燃燒產(chǎn)生的大氣污染物對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的負(fù)面影響，尤其是對(duì)灰霾天氣的影響不容忽視。因此，為改善中國(guó)環(huán)境空氣質(zhì)量，迫切需要實(shí)現(xiàn)煤炭的高效清潔利用，超低排放是實(shí)現(xiàn)煤炭清潔利用的重要手段[9]。

1.2.2 國(guó)家層面對(duì)超低排放的推動(dòng)

2011 年，中國(guó)頒布了史上最嚴(yán)的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( G B 1 3 2 2 3 — 2 0 1 1) [10]，規(guī)定了包括燃?xì)廨啓C(jī)組在內(nèi)的火電廠大氣污染物排放限值。因個(gè)別特大型城市禁止建設(shè)燃煤電廠，面臨天然氣資源缺乏和電力短缺的雙重矛盾， 2012 年“如新建的燃煤電廠達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組的大氣污染物排放限值是否可以建設(shè)” 的問(wèn)題在上海市被提出來(lái)，進(jìn)而有電力企業(yè)在現(xiàn)有煤電機(jī)組上進(jìn)行了有益嘗試。

表 1 火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)或要求發(fā)展歷程

2014 年 6 月國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《能源發(fā)展戰(zhàn)略 行 動(dòng) 計(jì) 劃 ( 2 0 1 4 — 2 0 2 0 年 ) 》 ( 國(guó) 辦 發(fā)[2014]31 號(hào))，首次提出“ 新建燃煤發(fā)電機(jī)組污染物排放接近燃?xì)鈾C(jī)組排放水平” ，由此拉開(kāi)了中國(guó)燃煤電廠“ 超低排放” 的序幕。同年 9 月，國(guó)家發(fā)改委、環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃( 2 0 1 4 —2020 年)的通知》(發(fā)改能源[2014]2093 號(hào))。

2015 年 3 月， “ 兩會(huì)” 通過(guò)的政府工作報(bào)告中要求“加強(qiáng)煤炭清潔高效利用，推動(dòng)燃煤電廠超低排放改造” ， “超低排放” 首次正式出現(xiàn)在政府文件中。 2015 年 12 月國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議決定，在 2020 年前，對(duì)燃煤機(jī)組全面實(shí)施超低排放和節(jié)能改造，東、中部地區(qū)提前至 2017 年和 2018 年完成。此后，國(guó)家發(fā)改委出臺(tái)了超低排放環(huán)保電價(jià)政策。同月，環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家發(fā)改委、能源局聯(lián)合印發(fā)《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》(環(huán)發(fā)[2015]164 號(hào))，將“燃煤電廠超低排放與節(jié)能改造” 提升為國(guó)家專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)，即到 2020 年，全國(guó)所有具備改造條件的燃煤電廠力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)超低排放(即在基準(zhǔn)含氧量 6% 條件 下 ， 煙 塵 、 SO2、 NOx 排 放 濃 度 分 別 不 高 于10、 35、 50 mg/m3)，全國(guó)有條件的新建燃煤發(fā)電機(jī)組達(dá)到超低排放水平。