特殊煤電“保衛(wèi)戰(zhàn)” “超低排放”技術還需節(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)廣泛熱議和爭議的話題。國內外并沒有公認的燃煤電廠大氣污染物“近零排放”的定義，實際行業(yè)內多種表述共存，如“近零排放”、“趨零排放”、“超低排放”、“超凈排放”、“超潔凈排放”、“低于燃機標準排放”等等。2014年9月，國家發(fā)改委、環(huán)保部、國家能源局聯(lián)合下達的《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)》中明確規(guī)定東部地區(qū)新建燃煤機組大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值(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)。
目前我國煤電廠執(zhí)行的大氣污染物排放標準已經(jīng)是“史上最嚴”、“世界最嚴”。奇怪的是，近期不少發(fā)電企業(yè)卻主動請纓、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，就動輒近億。而某些新建電廠已按“近零排放”進行建設，為數(shù)不少的現(xiàn)役燃煤機組已列入“近零排放”改造計劃，科研管理部門抓緊攻關、環(huán)保產(chǎn)業(yè)界緊緊跟進、媒體持續(xù)跟蹤、專家學者紛紛解讀、宏觀經(jīng)濟調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”主要有兩個背景：一是“霧霾”肆虐使得環(huán)境污染已經(jīng)成為舉國關注的社會問題，而燃燒產(chǎn)生的氮氧化物是霧霾的最大根源。近年來中國大面積霧霾的其中一個重要原因是巨量的煤炭消耗和長期積累的集中爆發(fā)。減少煤炭的大氣污染物排放顯然是治理霧霾的一個重要措施。由于資源稟賦的特點和能源成本的制約，以煤為主的能源結構相當長時間內難以改變，煤電在煤炭的消費中占比50%以上。因此，煤電的清潔化和高效化就成為中國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇和落腳點。對于電力企業(yè)來說，為火電爭取空間也是為自己的發(fā)展爭取空間。
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環(huán)境治理是不是真有必要、經(jīng)濟上是否劃算、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)電有限責任公司(簡稱外三)是國內首批國產(chǎn)百萬千瓦火力發(fā)電工程之一，項目可行性研究工作始于2002年，當時中國正處于經(jīng)濟快速發(fā)展期，上海電網(wǎng)的用電需求逐年持續(xù)攀升，電力供應嚴重短缺，同時中國火力發(fā)電技術還處于較落后的階段，機組多為較低參數(shù)的中、小機組，效率低下，污染排放較嚴重，環(huán)保標準落后。
外三的難能可貴之處是早在工程基建期間，在中國的火電裝機水平均較低，對節(jié)能減排還未如目前高度重視的時期，工程建設者就前瞻性地以“綠色、環(huán)保”為建設目標，秉承“節(jié)能就是環(huán)保”的設計理念，在全面消化引進國外先進發(fā)電技術的基礎上，瞄準世界最先進的火力發(fā)電技術，圍繞“節(jié)能減排”目標，提前研究和實施創(chuàng)新課題，對當代世界超超臨界火力發(fā)電技術進行了一系列的創(chuàng)新和優(yōu)化。工程建成投產(chǎn)當年(2008年)，就在平均負荷率75%的情況下，創(chuàng)造了平均運行供電耗287.44克/千瓦時的世界紀錄，在世界上豎起了新的標桿。它的成功，對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火電廠平均煤耗的82%，相當于電廠18%的發(fā)電量是“零能耗”和“零排放”。不僅緩解了中國經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)-上海2002年以來電力供應嚴重短缺的局面，為確保電網(wǎng)安全做出了貢獻，更重要的是它引領了中國火電機組節(jié)能減排的潮流，《華爾街日報》在2010年3月10日的報道中稱“世界最高效的燃煤發(fā)電廠在上海”。
外三一直堅持走一條有中國特色的節(jié)能型低成本環(huán)保之路。兩臺機組投產(chǎn)后，基于當時我國每年裝機總量達80GW-100GW，其中煤電比例高達75%，且國家環(huán)保標準(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，預計煤電的環(huán)保壓力會增大，提高環(huán)保標準是大趨勢。因此，外三將技術創(chuàng)新的重點轉向了環(huán)保方向。但是，由于傳統(tǒng)的環(huán)保技術存在著“三高”困局，即“高標準”對應“高投資、高能耗及高運行成本”，這并不符合綠色和可持續(xù)發(fā)展的理念，這也必然導致企業(yè)效益和社會效益的矛盾和沖突。為破解這一困局，外三總經(jīng)理馮偉忠獨創(chuàng)的節(jié)能和低成本型超低排放系列技術卻打破了這一規(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，并在機組投產(chǎn)后通過每年機組檢修的機會予以實施，從而使兩臺機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)時的世界最好水平的基礎上又下降了11克/千瓦時，這相當于在機組投產(chǎn)后所開展的一系列技術創(chuàng)新，又將其綜合技術水平在世界之巔再向前推進了一代!與此同時，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優(yōu)于號稱史上最嚴的新版國家標準，甚至優(yōu)于燃氣輪機的排放標準，遙遙領先于世界。與全國平均水平相比，機組投運4年，節(jié)標煤200多萬噸，等于節(jié)約了1臺1000MW級燃煤機組的全年煤量，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日外三被國家能源局授予全國唯一的“國家煤電節(jié)能減排示范基地”。2015年10月，外三被國際電力界權威雜志，美國《電力雜志》評為世界“頂級燃煤電廠”。
從2009年開始-，“外三”先后進行大量投入研發(fā)并實施了包含“零能耗脫硫技術”，“節(jié)能型全天候脫硝技術”，“低氧燃燒及低NOX排放技術”,“電除塵器系統(tǒng)優(yōu)化技術”，等多項兼顧節(jié)能與環(huán)保的重大技術，并在“外三”的機組上先后投入使用。
2009年-2013年“外三”先后開發(fā)及實施的主要技術有：
1)零能耗脫硫技術
2)電除塵系統(tǒng)優(yōu)化技術
3)低氧燃燒及低NOX排放技術
4)節(jié)能型全天候脫硝技術
5)低排放高水分劣質煤摻燒技術
6)脫硫擴容增效技術
伴隨著以上一系列新的重要技術創(chuàng)新在“外三”機組上的分步實施，“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”的實際平均供電煤耗在2008年287克/千瓦時的基礎上持續(xù)大幅下降。2013年在負荷率78.15%的情況下，兩臺機組實際平均供電煤耗達到276.82克/千瓦時。外三2015年在年平均負荷率為72%的情況下，兩臺機組實際平均供電煤耗完成277.33克/千瓦時;SO2、NOx及粉塵的實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)保指標均由地方環(huán)保局24小時在線監(jiān)測，其綜合排放水平已趕超天然氣發(fā)電機組。
2014年初，上海市環(huán)境保護局緊急下發(fā)了“關于開展燃煤電廠污染物深度治理試點工作的通知(滬環(huán)？俒2014]162號)”，要求外三深入開發(fā)污染物深度治理潛力,在確保污染物達標排放的基礎上,消除石膏雨污染,開展技術研究和試點示范工作。
為響應環(huán)保局的號召，外三在目前的排放水平上進一步挖掘機組排放持續(xù)下降的空間。2014年至今外三正在執(zhí)行和實施的大氣污染物深度治理項目如下：
1)全新回熱式GGH“石膏雨”防治技術
2)中溫省煤器(低低溫電除塵)技術
3)除霧器優(yōu)化改造
外三始終堅持構建節(jié)能型低成本“超低排放”環(huán)保之路，至2015年年底，以上三項深化改造項目在#8機組上實施后，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，煙塵平均排放濃度控制在10mg/m³左右，環(huán)保指標在上海地區(qū)綜合排名第一，已經(jīng)遠優(yōu)于新的國家標準甚至達到和超過燃氣輪機的排放標準。
中國工程院院士倪維斗表示：“中國的能源結構決定著國家低碳綠色發(fā)展的重點，應當盡可能地將煤電的能耗和排放降低，外三有這樣的技術引領綠色煤電新的方向。”而國內其他推行“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)境保護部初步估算，對現(xiàn)役火電機組進行脫硫、脫硝和除塵改造的費用高達2000億-2500億元。但如果需要政府買單，或者通過銷售電價往下游消費者傳導，那這筆賬就很有必要謹慎地算清楚。因此，這種“高投入、高成本、高耗能”的改造方式引起了業(yè)界專家的質疑，中國電力企業(yè)聯(lián)合會秘書長王志軒在新近發(fā)表的《煤電近零排放不科學》一文中提出了不同的觀點，他指出“近零排放”不僅在技術上并沒有重大創(chuàng)新，在環(huán)境效益和經(jīng)濟效益的投入產(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”是針對二氧化硫、氮氧化物、煙塵等大氣污染物而言的，衡量標準是使得燃煤機組的二氧化碳排放量小于同等發(fā)電量下燃氣機組水平，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系是成立的，那從全球社會更長期的視角來看，低碳發(fā)展才是關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的指標是供電煤耗或機組凈效率，目前燃煤電廠的“近零排放”不僅不能對二氧化碳進行減排，而且與碳減排相反。事實上，今年7月1日起開始實施的國家環(huán)保新標準，已是世界上最嚴的。在這基礎上進一步達到燃氣輪機排放標準，環(huán)保邊際效益很小，且現(xiàn)在一般的“近零排放”沒有任何的技術突破，僅僅是常規(guī)環(huán)保設備的堆砌，需花費巨額的投資，增加更多的環(huán)保設備，使得發(fā)電機組廠用電率和等效能耗顯著上升，從而又進一步增加了二氧化碳的排放。真正的清潔煤炭減排技術，不能以能耗和碳排放為代價。
總的來說，不計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環(huán)境治理的必要性和經(jīng)濟可行性，并在經(jīng)濟效益上與其他治理方案進行綜合比較。因此，某些發(fā)電企業(yè)“主動”“近零排放”的主要原因并非是為了環(huán)保，而是為了企業(yè)自身的利益而進行的一場特殊的煤電“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施的一種競爭性戰(zhàn)術。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、不合理且不可持續(xù)的發(fā)展對全社會造成損失的做法是值得深思。
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