導(dǎo)讀：上海一直處于中國經(jīng)濟(jì)龍頭地位，由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展導(dǎo)致了電力供應(yīng)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(yán)重污染，成為制約上海經(jīng)濟(jì)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(jié)構(gòu)狀況和電力發(fā)展的基本趨勢基礎(chǔ)上，采用生命周期評價(Life Cycle Assessment)方法對上海地區(qū)能源鏈進(jìn)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(jìn)行了總體分析，提出了目前加強(qiáng)對上海地區(qū)火電廠SO2污染控制的對策與建議。

關(guān)鍵詞：上海，二氧化硫污染，火力發(fā)電廠，經(jīng)濟(jì)發(fā)展，LCA分析

一、引言：

上海一直處于中國經(jīng)濟(jì)龍頭地位，由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展導(dǎo)致了電力供應(yīng)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(yán)重污染，成為制約上海經(jīng)濟(jì)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(jié)構(gòu)狀況和電力發(fā)展的基本趨勢基礎(chǔ)上，采用生命周期評價(Life Cycle Assessment)方法對上海地區(qū)能源鏈進(jìn)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(jìn)行了總體分析，提出了目前加強(qiáng)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(shù)分析

我國SO2排放分布很不平衡，上海是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，火電裝機(jī)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(jī)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(shí)施的行業(yè)二氧化硫排放總量控制，是采取關(guān)停小火電機(jī)組、建設(shè)脫硫設(shè)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(shè)脫硫設(shè)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?yīng)當(dāng)全面實(shí)施排污許可證制度，研究制定并盡早組織實(shí)施控制和減排二氧化硫的經(jīng)濟(jì)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(fù)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(chǔ)，而在目前的狀況下，快速、準(zhǔn)確收集相關(guān)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(biāo)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(dǎo)，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(jìn)行比較和分析，以提出初步的結(jié)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(biāo)和范圍界定

對上海地區(qū)火力發(fā)電廠能源鏈進(jìn)行周期評價，其目標(biāo)在于評價上海目前與電力生產(chǎn)相關(guān)的煤能源的環(huán)境負(fù)荷。能源鏈應(yīng)當(dāng)包括所有與能源介質(zhì)及其轉(zhuǎn)化設(shè)施的生產(chǎn)過程相關(guān)過程，每一過程的輸入(所需物料、能源和服務(wù))和輸出(產(chǎn)品、污染物排放和環(huán)境負(fù)荷)關(guān)系。在本文中，因主要比較SO2的控制技術(shù)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(dāng)前火力發(fā)電的主力機(jī)組300 MW蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，每發(fā)電10 MWh，消耗4 t標(biāo)煤，向大氣排放CO210 t、SO2 80 kg、NO50kg、粉塵500 kg，以裝機(jī)容量為300 MW某電廠為例，脫硫裝置年運(yùn)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(shè)計運(yùn)行年限30年。

能源鏈生命周期評價分析作如下假設(shè)：

1)煤的運(yùn)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(jìn)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(shè)所產(chǎn)生的污染，不考慮電廠基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)所產(chǎn)生的污染

脫硫裝置的基本建設(shè)過程：

① 脫硫裝置基本建設(shè)能耗(所需鋼材、水泥、消耗的能耗)

對于發(fā)電廠老機(jī)組煙氣脫硫改造工程，國內(nèi)已有大量投入運(yùn)行及在建的項(xiàng)目。免費(fèi)。采用石灰石—石膏法脫硫技術(shù)的工程投資費(fèi)用，隨著一些進(jìn)口設(shè)備、材料的國產(chǎn)化替代。投資費(fèi)用明顯降低。結(jié)合采用的技術(shù)工藝方案，可初步設(shè)定為500元/kW，由此可估算項(xiàng)目的總投資費(fèi)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(yàn)估算：

鋼材費(fèi)用占到脫硫設(shè)備項(xiàng)目總投資的20-30%，水泥費(fèi)用占整個脫硫工程總投資的20%，

鋼材費(fèi)用為3750萬元

水泥費(fèi)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)煤，每噸水泥制造能耗為192.8kg標(biāo)準(zhǔn)煤，由此可知，該電廠建設(shè)所需的基本建材(僅考慮鋼材、水泥)的能耗為：

7500噸×1440kg標(biāo)準(zhǔn)煤/噸+75000噸×192.8kg標(biāo)準(zhǔn)煤/噸=2.526×107kg標(biāo)準(zhǔn)煤

② 脫硫裝置基本建設(shè)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(shè)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(yùn)行過程中的能耗及其對環(huán)境影響

脫硫裝置運(yùn)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(biāo)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(yùn)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(shè)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(shè)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(shè)過程以及其運(yùn)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(fèi)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(jì)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(jī)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(jì)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(dāng)嚴(yán)重，火電行業(yè)S02排放量隨電力裝機(jī)容量的增加而增加，受到上海經(jīng)濟(jì)發(fā)展、火電裝機(jī)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(diǎn)，需要實(shí)行更加嚴(yán)格的法規(guī)和政策，并實(shí)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(hù)的要求，上海目前需要加大國家政策的引導(dǎo)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(shù)。

參考文獻(xiàn)：

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