特殊煤電“保衛(wèi)戰(zhàn)” “超低排放”技術(shù)還需節(jié)能低成本
燃煤電廠大氣污染物“近零排放”成為近一年來能源、電力行業(yè)廣泛熱議和爭(zhēng)議的話題。國(guó)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)際行業(yè)內(nèi)多種表述共存，如“近零排放”、“趨零排放”、“超低排放”、“超凈排放”、“超潔凈排放”、“低于燃機(jī)標(biāo)準(zhǔn)排放”等等。2014年9月，國(guó)家發(fā)改委、環(huán)保部、國(guó)家能源局聯(lián)合下達(dá)的《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020年)》中明確規(guī)定東部地區(qū)新建燃煤機(jī)組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(即煙塵不超過10毫克/立方米，二氧化硫不超過35毫克/立方米、氮氧化合物不超過50毫克/立方米)。
目前我國(guó)煤電廠執(zhí)行的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)是“史上最嚴(yán)”、“世界最嚴(yán)”。奇怪的是，近期不少發(fā)電企業(yè)卻主動(dòng)請(qǐng)纓、自我加壓，不斷投入大量改造資金，要做到“近零排放”甚至“零排放”，需投入巨額資金。以2×1000MW電廠為例，投資增加3-5億元，僅濕式電除塵改造，就動(dòng)輒近億。而某些新建電廠已按“近零排放”進(jìn)行建設(shè)，為數(shù)不少的現(xiàn)役燃煤機(jī)組已列入“近零排放”改造計(jì)劃，科研管理部門抓緊攻關(guān)、環(huán)保產(chǎn)業(yè)界緊緊跟進(jìn)、媒體持續(xù)跟蹤、專家學(xué)者紛紛解讀、宏觀經(jīng)濟(jì)調(diào)控部門也正在研究是否把“近零排放”納入到宏觀決策之中……
目前提出“近零排放”主要有兩個(gè)背景：一是“霧霾”肆虐使得環(huán)境污染已經(jīng)成為舉國(guó)關(guān)注的社會(huì)問題，而燃燒產(chǎn)生的氮氧化物是霧霾的最大根源。近年來中國(guó)大面積霧霾的其中一個(gè)重要原因是巨量的煤炭消耗和長(zhǎng)期積累的集中爆發(fā)。減少煤炭的大氣污染物排放顯然是治理霧霾的一個(gè)重要措施。由于資源稟賦的特點(diǎn)和能源成本的制約，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)難以改變，煤電在煤炭的消費(fèi)中占比50%以上。因此，煤電的清潔化和高效化就成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇和落腳點(diǎn)。對(duì)于電力企業(yè)來說，為火電爭(zhēng)取空間也是為自己的發(fā)展?fàn)幦】臻g。
從煤炭著手來改善環(huán)境無可非議，但是燃煤電廠近零排放對(duì)環(huán)境治理是不是真有必要、經(jīng)濟(jì)上是否劃算、有沒有更好的選擇等，是否可持續(xù)發(fā)展，還有必要厘清一些重要問題。
上海外高橋第三發(fā)電有限責(zé)任公司(簡(jiǎn)稱外三)是國(guó)內(nèi)首批國(guó)產(chǎn)百萬千瓦火力發(fā)電工程之一，項(xiàng)目可行性研究工作始于2002年，當(dāng)時(shí)中國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展期，上海電網(wǎng)的用電需求逐年持續(xù)攀升，電力供應(yīng)嚴(yán)重短缺，同時(shí)中國(guó)火力發(fā)電技術(shù)還處于較落后的階段，機(jī)組多為較低參數(shù)的中、小機(jī)組，效率低下，污染排放較嚴(yán)重，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)落后。
外三的難能可貴之處是早在工程基建期間，在中國(guó)的火電裝機(jī)水平均較低，對(duì)節(jié)能減排還未如目前高度重視的時(shí)期，工程建設(shè)者就前瞻性地以“綠色、環(huán)保”為建設(shè)目標(biāo)，秉承“節(jié)能就是環(huán)保”的設(shè)計(jì)理念，在全面消化引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)發(fā)電技術(shù)的基礎(chǔ)上，瞄準(zhǔn)世界最先進(jìn)的火力發(fā)電技術(shù)，圍繞“節(jié)能減排”目標(biāo)，提前研究和實(shí)施創(chuàng)新課題，對(duì)當(dāng)代世界超超臨界火力發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了一系列的創(chuàng)新和優(yōu)化。工程建成投產(chǎn)當(dāng)年(2008年)，就在平均負(fù)荷率75%的情況下，創(chuàng)造了平均運(yùn)行供電耗287.44克/千瓦時(shí)的世界紀(jì)錄，在世界上豎起了新的標(biāo)桿。它的成功，對(duì)在建的和已建的火力發(fā)電廠提供了很好的示范。工程建成后，全年年平均供電煤耗僅為我國(guó)火電廠平均煤耗的82%，相當(dāng)于電廠18%的發(fā)電量是“零能耗”和“零排放”。不僅緩解了中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)-上海2002年以來電力供應(yīng)嚴(yán)重短缺的局面，為確保電網(wǎng)安全做出了貢獻(xiàn)，更重要的是它引領(lǐng)了中國(guó)火電機(jī)組節(jié)能減排的潮流，《華爾街日?qǐng)?bào)》在2010年3月10日的報(bào)道中稱“世界最高效的燃煤發(fā)電廠在上海”。
外三一直堅(jiān)持走一條有中國(guó)特色的節(jié)能型低成本環(huán)保之路。兩臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)后，基于當(dāng)時(shí)我國(guó)每年裝機(jī)總量達(dá)80GW-100GW，其中煤電比例高達(dá)75%，且國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)(煙塵100毫克/立方米，二氧化硫200毫克/立方米、氮氧化合物450毫克/立方米)比較落后的情況，預(yù)計(jì)煤電的環(huán)保壓力會(huì)增大，提高環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)是大趨勢(shì)。因此，外三將技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了環(huán)保方向。但是，由于傳統(tǒng)的環(huán)保技術(shù)存在著“三高”困局，即“高標(biāo)準(zhǔn)”對(duì)應(yīng)“高投資、高能耗及高運(yùn)行成本”，這并不符合綠色和可持續(xù)發(fā)展的理念，這也必然導(dǎo)致企業(yè)效益和社會(huì)效益的矛盾和沖突。為破解這一困局，外三總經(jīng)理馮偉忠獨(dú)創(chuàng)的節(jié)能和低成本型超低排放系列技術(shù)卻打破了這一規(guī)律，未雨綢繆研發(fā)了包括零能耗脫硫、高效節(jié)能型電除塵、節(jié)能型全天候脫硝、脫硝催化劑高效延壽等一系列世界首創(chuàng)的重大節(jié)能減排新技術(shù)，并在機(jī)組投產(chǎn)后通過每年機(jī)組檢修的機(jī)會(huì)予以實(shí)施，從而使兩臺(tái)機(jī)組的煤耗逐年大幅下降，環(huán)保水平不斷提高，僅過了短短三年，其煤耗就在自身投產(chǎn)時(shí)的世界最好水平的基礎(chǔ)上又下降了11克/千瓦時(shí)，這相當(dāng)于在機(jī)組投產(chǎn)后所開展的一系列技術(shù)創(chuàng)新，又將其綜合技術(shù)水平在世界之巔再向前推進(jìn)了一代!與此同時(shí)，其污染物的排放值也大幅下降。目前，其綜合排放水平不但遠(yuǎn)優(yōu)于號(hào)稱史上最嚴(yán)的新版國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，甚至優(yōu)于燃?xì)廨啓C(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)，遙遙領(lǐng)先于世界。與全國(guó)平均水平相比，機(jī)組投運(yùn)4年，節(jié)標(biāo)煤200多萬噸，等于節(jié)約了1臺(tái)1000MW級(jí)燃煤機(jī)組的全年煤量，減排萬余噸的二氧化硫、氮氧化物，因此其節(jié)能和環(huán)保意義巨大。2014年10月9日外三被國(guó)家能源局授予全國(guó)唯一的“國(guó)家煤電節(jié)能減排示范基地”。2015年10月，外三被國(guó)際電力界權(quán)威雜志，美國(guó)《電力雜志》評(píng)為世界“頂級(jí)燃煤電廠”。
從2009年開始-，“外三”先后進(jìn)行大量投入研發(fā)并實(shí)施了包含“零能耗脫硫技術(shù)”，“節(jié)能型全天候脫硝技術(shù)”，“低氧燃燒及低NOX排放技術(shù)”,“電除塵器系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)”，等多項(xiàng)兼顧節(jié)能與環(huán)保的重大技術(shù)，并在“外三”的機(jī)組上先后投入使用。
2009年-2013年“外三”先后開發(fā)及實(shí)施的主要技術(shù)有：
1)零能耗脫硫技術(shù)
2)電除塵系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)
3)低氧燃燒及低NOX排放技術(shù)
4)節(jié)能型全天候脫硝技術(shù)
5)低排放高水分劣質(zhì)煤摻燒技術(shù)
6)脫硫擴(kuò)容增效技術(shù)
伴隨著以上一系列新的重要技術(shù)創(chuàng)新在“外三”機(jī)組上的分步實(shí)施，“外三”的供電能耗水平(或發(fā)電凈效率)和大氣污染物排放濃度水平逐年顯著下降。
從2009年開始“外三”的實(shí)際平均供電煤耗在2008年287克/千瓦時(shí)的基礎(chǔ)上持續(xù)大幅下降。2013年在負(fù)荷率78.15%的情況下，兩臺(tái)機(jī)組實(shí)際平均供電煤耗達(dá)到276.82克/千瓦時(shí)。外三2015年在年平均負(fù)荷率為72%的情況下，兩臺(tái)機(jī)組實(shí)際平均供電煤耗完成277.33克/千瓦時(shí);SO2、NOx及粉塵的實(shí)際平均排放濃度分別為14.82mg/m3、17.97mg/m3及7.21mg/m3(濾膜法為0.60mg/m3)，所有環(huán)保指標(biāo)均由地方環(huán)保局24小時(shí)在線監(jiān)測(cè)，其綜合排放水平已趕超天然氣發(fā)電機(jī)組。
2014年初，上海市環(huán)境保護(hù)局緊急下發(fā)了“關(guān)于開展燃煤電廠污染物深度治理試點(diǎn)工作的通知(滬環(huán)？俒2014]162號(hào))”，要求外三深入開發(fā)污染物深度治理潛力,在確保污染物達(dá)標(biāo)排放的基礎(chǔ)上,消除石膏雨污染,開展技術(shù)研究和試點(diǎn)示范工作。
為響應(yīng)環(huán)保局的號(hào)召，外三在目前的排放水平上進(jìn)一步挖掘機(jī)組排放持續(xù)下降的空間。2014年至今外三正在執(zhí)行和實(shí)施的大氣污染物深度治理項(xiàng)目如下：
1)全新回?zé)崾紾GH“石膏雨”防治技術(shù)
2)中溫省煤器(低低溫電除塵)技術(shù)
3)除霧器優(yōu)化改造
外三始終堅(jiān)持構(gòu)建節(jié)能型低成本“超低排放”環(huán)保之路，至2015年年底，以上三項(xiàng)深化改造項(xiàng)目在#8機(jī)組上實(shí)施后，公司二氧化硫、氮氧化物及煙塵排放濃度最低也可以下降到6mg/m³、9mg/m³及5mg/m3，但是綜合考慮經(jīng)濟(jì)性，2015年度外三公司二氧化硫、氮氧化物平均排放濃度控制在20mg/m³以內(nèi)，煙塵平均排放濃度控制在10mg/m³左右，環(huán)保指標(biāo)在上海地區(qū)綜合排名第一，已經(jīng)遠(yuǎn)優(yōu)于新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)甚至達(dá)到和超過燃?xì)廨啓C(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)。
中國(guó)工程院院士倪維斗表示：“中國(guó)的能源結(jié)構(gòu)決定著國(guó)家低碳綠色發(fā)展的重點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)盡可能地將煤電的能耗和排放降低，外三有這樣的技術(shù)引領(lǐng)綠色煤電新的方向。”而國(guó)內(nèi)其他推行“近零排放”的電廠成本上的問題可能還不止如此。從投資成本上來看，據(jù)環(huán)境保護(hù)部初步估算，對(duì)現(xiàn)役火電機(jī)組進(jìn)行脫硫、脫硝和除塵改造的費(fèi)用高達(dá)2000億-2500億元。但如果需要政府買單，或者通過銷售電價(jià)往下游消費(fèi)者傳導(dǎo)，那這筆賬就很有必要謹(jǐn)慎地算清楚。因此，這種“高投入、高成本、高耗能”的改造方式引起了業(yè)界專家的質(zhì)疑，中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)秘書長(zhǎng)王志軒在新近發(fā)表的《煤電近零排放不科學(xué)》一文中提出了不同的觀點(diǎn)，他指出“近零排放”不僅在技術(shù)上并沒有重大創(chuàng)新，在環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的投入產(chǎn)出比也太低。
燃煤電廠的近零排放也不能解決二氧化碳問題。目前，所謂的“近零排放”是針對(duì)二氧化硫、氮氧化物、煙塵等大氣污染物而言的，衡量標(biāo)準(zhǔn)是使得燃煤機(jī)組的二氧化碳排放量小于同等發(fā)電量下燃?xì)鈾C(jī)組水平，并不能減少二氧化碳的排放，所以并不是真正意義的近零排放。雖然現(xiàn)階段由于霧霾的壓力，環(huán)境治理問題的重要性可能在一定程度上超過了低碳議題，但是這并非意味著低碳議題不再重要。如果二氧化碳與全球氣候變暖的關(guān)系是成立的，那從全球社會(huì)更長(zhǎng)期的視角來看，低碳發(fā)展才是關(guān)乎全體人類生存的主題。與燃煤電廠二氧化碳排放密切相關(guān)的指標(biāo)是供電煤耗或機(jī)組凈效率，目前燃煤電廠的“近零排放”不僅不能對(duì)二氧化碳進(jìn)行減排，而且與碳減排相反。事實(shí)上，今年7月1日起開始實(shí)施的國(guó)家環(huán)保新標(biāo)準(zhǔn)，已是世界上最嚴(yán)的。在這基礎(chǔ)上進(jìn)一步達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)保邊際效益很小，且現(xiàn)在一般的“近零排放”沒有任何的技術(shù)突破，僅僅是常規(guī)環(huán)保設(shè)備的堆砌，需花費(fèi)巨額的投資，增加更多的環(huán)保設(shè)備，使得發(fā)電機(jī)組廠用電率和等效能耗顯著上升，從而又進(jìn)一步增加了二氧化碳的排放。真正的清潔煤炭減排技術(shù)，不能以能耗和碳排放為代價(jià)。
總的來說，不計(jì)成本追求燃煤電廠的近零排放意義不大，大面積推廣更是需要綜合考慮其對(duì)環(huán)境治理的必要性和經(jīng)濟(jì)可行性，并在經(jīng)濟(jì)效益上與其他治理方案進(jìn)行綜合比較。因此，某些發(fā)電企業(yè)“主動(dòng)”“近零排放”的主要原因并非是為了環(huán)保，而是為了企業(yè)自身的利益而進(jìn)行的一場(chǎng)特殊的煤電“保衛(wèi)戰(zhàn)”，是為了生存發(fā)展，并避免更大損失而提出并實(shí)施的一種競(jìng)爭(zhēng)性戰(zhàn)術(shù)。這種為了避免更大的損失或者為了獲取局部的利益，而采取不科學(xué)、不合理且不可持續(xù)的發(fā)展對(duì)全社會(huì)造成損失的做法是值得深思。
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