上海地區(qū)火力發(fā)電廠SO2排放調(diào)研及LCA分析
導讀：上海一直處于中國經(jīng)濟龍頭地位，由于經(jīng)濟的快速發(fā)展導致了電力供應日趨緊張。我國是以煤炭為主要能源的國家。火電廠是煤炭消耗大戶，上海地區(qū)燃煤電廠二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物、TSP等大氣污染物的排放對大氣環(huán)境造成了嚴重污染，成為制約上海經(jīng)濟和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的重要原因。 本文在調(diào)研分析上海地區(qū)能源結構狀況和電力發(fā)展的基本趨勢基礎上，采用生命周期評價(Life Cycle Assessment)方法對上海地區(qū)能源鏈進行了評價，對上海地區(qū)SO2排放現(xiàn)狀和未來發(fā)展的趨勢進行了總體分析，提出了目前加強對上海地區(qū)火電廠SO2污染控制的對策與建議。
關鍵詞：上海，二氧化硫污染，火力發(fā)電廠，經(jīng)濟發(fā)展，LCA分析
一、引言：
上海一直處于中國經(jīng)濟龍頭地位，由于經(jīng)濟的快速發(fā)展導致了電力供應日趨緊張。我國是以煤炭為主要能源的國家；痣姀S是煤炭消耗大戶，上海地區(qū)燃煤電廠二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物、TSP等大氣污染物的排放對大氣環(huán)境造成了嚴重污染，成為制約上海經(jīng)濟和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的重要原因。 本文在調(diào)研分析上海地區(qū)能源結構狀況和電力發(fā)展的基本趨勢基礎上，采用生命周期評價(Life Cycle Assessment)方法對上海地區(qū)能源鏈進行了評價，對上海地區(qū)SO2排放現(xiàn)狀和未來發(fā)展的趨勢進行了總體分析，提出了目前加強對上海地區(qū)火電廠SO2污染控制的對策與建議。
二、上海地區(qū)SO2排放總量和控制技術分析
我國SO2排放分布很不平衡，上海是我國經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，火電裝機規(guī)模較大，SO2排放量較高，是目前我國SO2排放密度最大的城市之一。從電力行業(yè)來看，SO2尚未能得到有效的控制，電力系統(tǒng)二氧化硫的排放仍然隨裝機容量和發(fā)電量的增加而成上升趨勢。我國火力發(fā)電廠目前實施的行業(yè)二氧化硫排放總量控制，是采取關停小火電機組、建設脫硫設施、換燒低硫煤三種方式，而三種減排策略分別占削減規(guī)劃的13.6%、66.6%和19.8%？梢姡ㄔO脫硫設施是最主要的，卻又因成本巨大企業(yè)的主動性一般都不高。環(huán)？偩謶斎鎸嵤┡盼墼S可證制度，研究制定并盡早組織實施控制和減排二氧化硫的經(jīng)濟政策。
三、上海地區(qū)能源鏈的生命周期評價
生命周期評價(LCA)是一種定量評價產(chǎn)品、工藝等總體環(huán)境負荷的方法，一個完整的生命周期評價需要龐大的數(shù)據(jù)量作為基礎，而在目前的狀況下，快速、準確收集相關數(shù)據(jù)是非常困難的，一個完整的產(chǎn)品生命周期評價包括目標和范圍定義，編目分析，環(huán)境影響評估和環(huán)境解釋。本文對上海地區(qū)火力發(fā)電廠煤能源鏈的LCA分析，并未包括上述完整的四個部分。我們工作的基本框架是：以LCA的思想為指導，系統(tǒng)分析上海地區(qū)火力發(fā)電廠SO2污染物的排放情況，并以此進行比較和分析，以提出初步的結論和建議。
3.1 上海地區(qū)火力發(fā)電廠能源鏈生命周期評價的目標和范圍界定
對上海地區(qū)火力發(fā)電廠能源鏈進行周期評價，其目標在于評價上海目前與電力生產(chǎn)相關的煤能源的環(huán)境負荷。能源鏈應當包括所有與能源介質(zhì)及其轉化設施的生產(chǎn)過程相關過程，每一過程的輸入(所需物料、能源和服務)和輸出(產(chǎn)品、污染物排放和環(huán)境負荷)關系。在本文中，因主要比較SO2的控制技術以及上海煤電發(fā)展布局，所以煤炭開采過程不考慮。
3.2 上海地區(qū)火力發(fā)電廠能源鏈生命用電兩周期評價分析
我國當前火力發(fā)電的主力機組300 MW蒸汽輪機發(fā)電機組，每發(fā)電10 MWh，消耗4 t標煤，向大氣排放CO210 t、SO2 80 kg、NO50kg、粉塵500 kg，以裝機容量為300 MW某電廠為例，脫硫裝置年運行時間6000小時，產(chǎn)生煙氣量101.93萬Nm3/h，入口SO2濃度1560mg/m3，脫硫效率≥95%，每小時脫除SO21.51t/h，設計運行年限30年。
能源鏈生命周期評價分析作如下假設：
1)煤的運輸損失率為1.5%
2)高壓電損失率為6%
3)僅限于對SO2排放進行分析
4)僅限于脫硫裝置對火力發(fā)電廠的SO2排放影響的比較分析
5)僅考慮脫硫裝置建設所產(chǎn)生的污染，不考慮電廠基礎設施建設所產(chǎn)生的污染
脫硫裝置的基本建設過程：
① 脫硫裝置基本建設能耗(所需鋼材、水泥、消耗的能耗)
對于發(fā)電廠老機組煙氣脫硫改造工程，國內(nèi)已有大量投入運行及在建的項目。免費。采用石灰石—石膏法脫硫技術的工程投資費用，隨著一些進口設備、材料的國產(chǎn)化替代。投資費用明顯降低。結合采用的技術工藝方案，可初步設定為500元/kW，由此可估算項目的總投資費用為15000萬元
根據(jù)現(xiàn)在各火力發(fā)電廠上脫硫裝置的經(jīng)驗估算：
鋼材費用占到脫硫設備項目總投資的20-30%，水泥費用占整個脫硫工程總投資的20%，
鋼材費用為3750萬元
水泥費用為3000萬元
按照鋼材5000元/噸、水泥400元/噸計算，可計算得：
建造一個30萬KW裝機容量的脫硫裝置需要鋼材7500噸，需要水泥75000噸。
已知每噸鋼材的是造能耗為1440kg標準煤，每噸水泥制造能耗為192.8kg標準煤，由此可知，該電廠建設所需的基本建材(僅考慮鋼材、水泥)的能耗為：
7500噸×1440kg標準煤/噸+75000噸×192.8kg標準煤/噸=2.526×107kg標準煤
② 脫硫裝置基本建設過程及其對環(huán)境影響
混凝土在基建中能耗量最大。網(wǎng)。在水泥生產(chǎn)過程中，石灰石的煅燒產(chǎn)生大量的CO2，另外，鋼材的冶煉過程產(chǎn)生SO2、煙塵、粉塵。因此，在電站基本建設的過程中污染物的排放有：建筑用的鋼材冶煉產(chǎn)生的SO2、煙塵、粉塵和水泥生產(chǎn)過程產(chǎn)生的CO2等4種主要污染物。生產(chǎn)1t鋼材將排放9.66kg SO2、4.34kg煙塵和10.4kg粉塵，生產(chǎn)1t水泥將排放285.7kg的CO2。
根據(jù)電廠基建所用的材料，電廠基建過程中將產(chǎn)生的污染物如下：
21427.5tCO2、32.6t煙塵、78.0t粉塵和72.45t SO2。
③ 脫硫裝置運行過程中的能耗及其對環(huán)境影響
脫硫裝置運行過程中的能耗以1.5%來計算：
則每發(fā)電10 MWh，脫硫裝置將消耗60 kg標煤，向大氣排放CO2 150 kg、SO2 1.2 kg、NO 0.75 kg、粉塵7.5 kg，產(chǎn)生煙氣量1.529Nm3/h，運行年限為30年，則每天要向大氣排放CO2 108 t、SO2 864 kg、NO 540 kg、粉塵5.4 t。
④火力發(fā)電廠脫硫裝置的環(huán)境效益的比較分析
以300MW火力發(fā)電廠為例，設脫硫率為90%
分析含硫量為2%的高硫煤：
未上脫硫裝置以前：
一年耗煤：4t×(300MWh÷10 MWh)×6000h=720000 t
設煤燃燒后灰分中的硫忽略不計，則一年向大氣排放SO2 28800 t
在它上脫硫裝置以后：一年向大氣排放SO22880 t，扣除電廠脫硫裝置基本建設過程以及其運行過程中對環(huán)境排放的SO2=28800t×1.5%+72.45t=504.45 t，一年將向大氣少排放SO226424.5 t。免費網(wǎng)。
根據(jù)分析含硫量>2%的高硫煤上脫硫裝置將會帶來很大的環(huán)境經(jīng)濟效益，會大大降低電廠燃煤所產(chǎn)生的SO2 對環(huán)境所造成的影響。
四、上海地區(qū)火電廠SO2污染控制對策分析和建議
1、我國是一個以煤炭為主要能源的國家，火電裝機容量中以煤電為主，如何有效控制電煤燃燒產(chǎn)生的S02對大氣的污染，是能否保持上海經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的重要問題。
2、上海目前S02的排放量已經(jīng)相當嚴重，火電行業(yè)S02排放量隨電力裝機容量的增加而增加，受到上海經(jīng)濟發(fā)展、火電裝機規(guī)模、燃煤質(zhì)量的等因素的影響，S02排放的控制是改善上海大氣環(huán)境質(zhì)量的重點，需要實行更加嚴格的法規(guī)和政策，并實施有針對性的對策和措施。
3、針對電力工業(yè)發(fā)展的需要和環(huán)境保護的要求，上海目前需要加大國家政策的引導力度，采取有效的S02宏觀調(diào)控措施，積極推行煙氣脫硫和潔凈煤燃燒技術。
參考文獻：
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