在對中國火電廠大氣污染物排放標準的發(fā)展歷程進行回顧與總結的基礎上，分析不同階段排放標準或要求對中國燃煤電廠大氣污染控制技術發(fā)展的推動作用及其產(chǎn)生的環(huán)境效果，特別是超低排放。目前中國火電行業(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處于國際領先水平，煙塵、so2、 nox 三大常規(guī)污染物排放濃度實現(xiàn)了燃煤發(fā)電與燃氣發(fā)電基本同等清潔。盡管如此，中國火電環(huán)保在 co2 控制、常規(guī)大氣污染物進一步減排、濕法脫硫對生態(tài)環(huán)境的影響、危險廢物廢棄脫硝催化劑的處置、非常規(guī)污染物的控制、煙氣治理設施的運行優(yōu)化等方面仍然面臨諸多挑戰(zhàn)，提出了需要研發(fā)的重點領域及相應目標。

0 引言

改革開放 40 年，中國電力工業(yè)得到了快速發(fā)展，發(fā)電裝機容量增長了 30 倍，其中火電裝機容量增長約 27 倍[1]，支撐了中國經(jīng)濟年均 9.5% 的增長率。伴隨著火電行業(yè)的快速發(fā)展，中國火電廠大氣污染物排放標準日益嚴格， 2011 年出臺了史上最嚴的燃煤發(fā)電排放標準，比發(fā)達國家的排放標準還要嚴，當時普遍認為是不可能實現(xiàn)的。通過幾年的努力，中國火電廠不僅能夠滿足 2011 年的火電廠大氣污染物排放標準的要求，而且到2017 年年底已有71% 的煤電機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，基本實現(xiàn)了燃煤電廠與燃氣電廠同等清潔的目標。

面對目前取得的如此巨大的成績，多數(shù)人認為火電行業(yè)的大氣污染防治已經(jīng)走在了世界及國內(nèi)各行業(yè)的前列，可以停一下前進的腳步了。作者在對中國火電廠大氣污染物排放標準的發(fā)展與國際比較、煙氣治理技術發(fā)展及減排效果分析的基礎上，從國際氣候變化的壓力、國內(nèi)大氣環(huán)境改善的動力、濕法脫硫對生態(tài)環(huán)境的影響、廢棄脫硝催化劑危險廢物的處置、非常規(guī)污染物控制技術的突破、煙氣治理設施運行優(yōu)化與節(jié)能等方面分析了中國火電大氣污染面臨的挑戰(zhàn)，提出中國火電大氣污染防治需關注的研發(fā)重點。

1 中國火電排放標準的發(fā)展與國際比較

中國電力始于 1882 年， 到 1949 年全國發(fā)電裝機容量僅 184.86 萬 kw， 1978 年改革開放之初，全國發(fā)電裝機容量為 5 712 萬 kw[ 3 ]。改革開放40 年，中國電力得到了快速發(fā)展，總裝機容量從1978 年的 5 712 萬 kw 發(fā)展到 2017 年的17.77億kw， 其 中 火 電 裝 機 容 量 從 3 984 萬 kw 發(fā) 展 到11.06 億 kw[4]。伴隨著火電的快速發(fā)展，中國火電廠大氣污染物排放標準日趨嚴格，目前已領先世界。

1.1 排放標準的發(fā)展

中國火電廠大氣污染物排放標準限值的演變經(jīng)歷了以下 7 個階段[5](詳見表 1)，不同階段制定和修訂的火電廠大氣污染物排放標準與當時的經(jīng)濟發(fā)展水平、污染治理技術水平以及人們對環(huán)境空氣質量的要求等密切相關。

第一階段為 1 8 8 2 — 1 9 7 2 年，當時中國經(jīng)濟落后，電力裝機容量少，處于無標準階段。

第二階段為 1973 年頒布的《工業(yè)“三廢” 排放標準(試行)》( gbj 4—1973)，火電廠大氣污染物排放指標僅涉及煙塵和 so2，對排放速率和煙囪高度有要求，但對排放濃度無要求。

第三階段為 1991 年頒布的《燃煤電廠大氣污染物排放標準》( gb 13223—1991)，首次對煙塵排放濃度提出限值要求，針對不同類型的除塵設施和相應燃煤灰分制定不同的排放標準限值。

第四階段為 1996 年頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》( 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。煙塵排放標準加嚴，新建、擴建和改建中高硫煤電廠要求增加脫硫設施。

第五階段為 2003 年頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》( gb 13223—2003)，污染物排放濃度限值進一步加嚴。對燃煤機組提出了全面進行脫硫的要求。

第六階段為 2011 年頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》( gb 13223—2011)，被稱為中國史上最嚴標準，燃煤電廠不僅要進行脫硫，還要進行煙氣脫硝，并對重點地區(qū)的電廠制定了更加嚴格的特別排放限值，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 月國務院辦公廳首次發(fā)文要求新建燃煤發(fā)電機組大氣污染物排放接近燃氣機組排放水平[6]。由此拉開了中國燃煤電廠超低排放的序幕。 2015 年 12 月，環(huán)境保護部、國家發(fā)改委等出臺了燃煤電廠在 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 年中國能源統(tǒng)計年鑒》 [7]，中國煤炭探明儲量占化石能源儲量的 94.2%，中國富煤、貧油、少氣的能源儲量特征決定了未來一段時間中國很難擺脫以煤炭為主要能源的發(fā)展模式。另外，從煤炭使用量來看，中國煤炭使用量逐 年 升 高 ， 2013 年 達 到 28.10 億 t 標 準 煤 ， 是1978 年 使 用 量 的 6.9 倍 ， 是 1998 年 使 用 量 的2.9 倍，近年來中國煤炭消耗量有所下降， 但 2017年中國煤炭消耗量仍達到 27.31 億 t。根據(jù)《 bp 世界能源統(tǒng)計年鑒》 [8]數(shù)據(jù)， 2014—2016 年中國煤炭消費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消耗的，由煤炭燃燒產(chǎn)生的大氣污染物對環(huán)境空氣質量的負面影響，尤其是對灰霾天氣的影響不容忽視。因此，為改善中國環(huán)境空氣質量，迫切需要實現(xiàn)煤炭的高效清潔利用，超低排放是實現(xiàn)煤炭清潔利用的重要手段[9]。

1.2.2 國家層面對超低排放的推動

2011 年，中國頒布了史上最嚴的《火電廠大氣污染物排放標準》( g b 1 3 2 2 3 — 2 0 1 1) [10]，規(guī)定了包括燃氣輪機組在內(nèi)的火電廠大氣污染物排放限值。因個別特大型城市禁止建設燃煤電廠，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到燃氣輪機組的大氣污染物排放限值是否可以建設” 的問題在上海市被提出來，進而有電力企業(yè)在現(xiàn)有煤電機組上進行了有益嘗試。

表 1 火電廠大氣污染物排放標準或要求發(fā)展歷程

2014 年 6 月國務院辦公廳印發(fā)《能源發(fā)展戰(zhàn)略 行 動 計 劃 ( 2 0 1 4 — 2 0 2 0 年 ) 》 ( 國 辦 發(fā)[2014]31 號)，首次提出“ 新建燃煤發(fā)電機組污染物排放接近燃氣機組排放水平” ，由此拉開了中國燃煤電廠“ 超低排放” 的序幕。同年 9 月，國家發(fā)改委、環(huán)境保護部、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃( 2 0 1 4 —2020 年)的通知》(發(fā)改能源[2014]2093 號)。

2015 年 3 月， “ 兩會” 通過的政府工作報告中要求“加強煤炭清潔高效利用，推動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 月國務院常務會議決定，在 2020 年前，對燃煤機組全面實施超低排放和節(jié)能改造，東、中部地區(qū)提前至 2017 年和 2018 年完成。此后，國家發(fā)改委出臺了超低排放環(huán)保電價政策。同月，環(huán)境保護部、國家發(fā)改委、能源局聯(lián)合印發(fā)《全面實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)，將“燃煤電廠超低排放與節(jié)能改造” 提升為國家專項行動，即到 2020 年，全國所有具備改造條件的燃煤電廠力爭實現(xiàn)超低排放(即在基準含氧量 6% 條件 下 ， 煙 塵 、 so2、 nox 排 放 濃 度 分 別 不 高 于10、 35、 50 mg/m3)，全國有條件的新建燃煤發(fā)電機組達到超低排放水平。

1.2.3 地方政府對超低排放的積極響應

地方政府積極響應國家超低排放行動計劃，相繼出臺了超低排放相關政策，如在發(fā)改能源[2014]2093 號文之前，江蘇省、浙江省、廣州市、山西省等地就出臺相關政策，要求燃煤電廠參考燃氣輪機組污染物排放標準限值，即在基準含氧量 6% 條件下，煙塵、 so2、 nox 排放濃度分別不高于 5、 35、 50 mg/m3。

截至發(fā)稿時，已有 6 個省級政府發(fā)布或即將發(fā)布火電廠或燃煤電廠大氣污染物強制性地方標準[11]，將超低排放要求標準化，它們分別是河南、河北、上海、山東、浙江、天津，其中天津市 2018 年 2 月發(fā)布《火電廠大氣污染物排放標準》(征求意見稿)，浙江省于 2018 年 3 月 6 日召開了《燃煤電廠大氣污染物排放標準》聽證會，其他 4 個省份的地方標準均已發(fā)布。上海、山東、浙江對新建鍋爐或一定規(guī)模以上鍋爐的煙塵提出了 5 mg/m3 的燃氣標準限值要求，其他省份提出的標準限值與國家“超低排放” 限值基本一致，詳見表 2。另外，值得注意的是上海、浙江強制性地方標準中要求燃煤發(fā)電鍋爐應采取煙溫控制及其他有效措施消除石膏雨、有色煙雨等現(xiàn)象;浙江省還將排放績效控制要求寫入強制性地方標準中。

1.2.4 國有企業(yè)對超低排放的推動

在國家和地方政策引導下，國有電力企業(yè)投入資金實施超低排放改造和新建工程。 2012 年9 月 19 日上海漕涇電廠二期工程環(huán)境效益分析報告評審會上，首次提出燃煤電廠達到燃氣機組排放標準限值; 2013 年 4 月 16 日國電泰州二期工程成為國內(nèi)首臺按照超低排放進行環(huán)境影響評價的新建機組; 2014 年 5 月 30 日浙江嘉華 7、 8 號機組 成 為 國 內(nèi) 首 臺 改 造 投 運 的 超 低 排 放 機 組 ，2014 年 6 月 26 日國華舟山 4 號機組成為國內(nèi)首臺新建投運的超低排放機組。截至 2016 年年底， 約4.4 億 kw 燃煤機組完成超低排放改造，占全國煤電機組容量的 49%;截至 2017 年年底，全國已投運 超 低 排 放 機 組 容 量 占 煤 電 機 組 容 量 的 71%。

1.3 超低排放限值的國際比較

中國燃煤電廠超低排放限值與美國、歐盟燃煤電廠最嚴格的排放限值比較如表 3 所示[12-13]。

從表 3 可以看出，與美國《新建污染源的性能標準》( nsps， new source performance standard)中最嚴排放限值(適用于 2011 年 5 月 3 日以后新、擴建機組，美國排放標準中以單位發(fā)電量的污染物排放水平表示，為便于比較將其進行了折算)相比，中國超低排放限值更加嚴格，顆粒物

占美國排放標準的 81.3%; so2 僅占美國排放標準的 25%， nox 限值占美國排放標準的 52%。與歐盟 2010/75/eu《工業(yè)排放綜合污染預防與控制指令》( directive on industrial emissions( integratedpollution prevention and control))中最嚴排放限值(適用于 300 mw 以上新建機組)相比，中國煙塵 10 mg/m3 的超低排放限值與之相當，但部分省市新建機組和一定規(guī)模以上機組執(zhí)行 5 mg/m3，僅為歐盟最嚴排放標準限值的 50%; so2 僅占歐盟排放標準的 23%， nox 占歐盟排放標準的 33%。

可見，中國目前實施的超低排放限值明顯嚴于美國、歐盟現(xiàn)行排放標準限值。但更值得關注的是，中國超低排放限值符合率的評判標準為小時濃度，而美國排放標準限值的評判標準為 30 天滾動平均值，歐盟排放標準限值的評判標準為日歷月均值。因此，從符合率評判方法來說，中國短期內(nèi)要求符合的超低排放限值比美國和歐盟長時間段內(nèi)平均濃度要求符合的標準限值嚴格得多。

2 煙氣治理技術發(fā)展應用及減排效果

隨著中國大氣污染物排放標準的不斷趨嚴，以及超低排放國家專項行動的實施，中國火電廠大氣污染防治技術發(fā)展迅速，目前已處于國際領先水平。為了加強和規(guī)范火電廠污染防治，推動火電行業(yè)污染防治措施升級改造與技術進步，環(huán)保部科技標準司組織編制了《火電廠污染防治可行技術指南》( h j 2 3 0 1 — 2 0 1 7)，于 2017 年5 月正式以標準形式發(fā)布[14]。

2.1 除塵技術發(fā)展與應用

自 gb 13223—1996 標準頒布實施后，電力工業(yè)原先普遍應用的旋風除塵器、文丘里水膜除塵器、斜棒柵除塵器等，因其除塵效率低，無法達到排放標準而遭到淘汰，取而代之的是高效電除塵器，從此電除塵技術得到普及。 “ 十一五”至“十二五” 期間，中國燃煤電廠煙塵排放限值經(jīng)歷了從 50 mg/m3 到 30 mg/m3 再到 10 mg/m3 的三級跳，電除塵技術方面高頻電源、脈沖電源、旋轉電極、低低溫電除塵、濕式電除塵等新技術應運而生并得到大規(guī)模應用，同時電袋復合除塵和袋式除塵技術不斷取得突破，相應裝機容量份額逐漸提高，另外濕法脫硫協(xié)同除塵技術和效果也逐步提高[15]?？梢?，隨著火電行業(yè)大氣污染物排放標準的日益嚴格，能夠長期保證低濃度排放的先進除塵技術進入了快速規(guī)?；瘧脮r期，而國外除塵新技術研究與應用處于相對停滯狀態(tài)。隨著中國火電廠煙塵排放標準日益趨嚴，中國火電行業(yè)除塵技術發(fā)展情況如圖 1 所示。

目前，中國火電行業(yè)除塵技術已形成了以高效電除塵器、電袋復合除塵器和袋式除塵器為主的格局，安裝袋式或電袋復合除塵器的機組比重有所提高。 2016 年火電廠安裝電除塵器、袋式除塵器、電袋復合除塵器的機組容量分別占全國煤電機組容量的 68.3%、 8.4%( 0.78 億 kw)、 23.3%( 2.19 億 kw)。

2.2 脫硫技術發(fā)展與應用

隨著 gb 13223—2003 標準的修訂出臺，各時段建設的燃煤機組全面納入 so2 濃度限值控制，從此，中國火電行業(yè)煙氣脫硫進入了快速發(fā)展階段，石灰石-石膏濕法脫硫技術快速發(fā)展并得到普及。 2011 年 g b 1 3 2 2 3 — 2 0 1 1 標準修訂頒布，中國 so2 排放限值進一步趨嚴，嚴于美、歐等發(fā)達國家和地區(qū)，成為世界最嚴的標準，該階段火電行業(yè)通過進一步提高脫硫技術水平和運行管理水平，從而提高綜合脫硫效率。

隨著發(fā)改能源[2014]2093 號文及各地方超低排放要求的相繼出臺，脫硫技術的發(fā)展步入了超低排放階段，國內(nèi)在引進消化吸收及自主創(chuàng)新的基礎上形成了多種新型高效脫硫工藝，如石灰石-石膏法的傳統(tǒng)空塔噴淋提效技術、復合塔技術(包括旋匯耦合、沸騰泡沫、旋流鼓泡、雙托盤、湍流 管 柵 等 ) 和 p h 值 分 區(qū) 技 術 ( 包 括 單 塔 雙ph 值、雙塔雙 ph 值、單塔雙區(qū)等) [15]。隨著中國火電廠 so2 排放標準日益趨嚴，中國火電行業(yè)脫硫技術發(fā)展情況如圖 2 所示。

目前，中國火電行業(yè)脫硫技術已形成了以石灰石-石膏濕法脫硫為主，其他脫硫方法為輔的格局。截至 2016 年年底，全國已投運火電廠煙氣脫硫機組容量約 8.8 億 kw，占全國煤電機組容量的93.0%，如果考慮具有脫硫作用的循環(huán)流化床鍋爐，全國脫硫機組占煤電機組比例接近 100%。

2015 年全國火電行業(yè)脫硫工藝以石灰石-石膏法為主， 占 92.87%(含電石渣法等)，海水脫硫占 2.58%、煙 氣 循 環(huán) 流 化 床 脫 硫 占 1 . 8 0 %、 氨 法 脫 硫 占1.81%，其他占 0.93%。

2.3 低氮燃燒與脫硝技術的發(fā)展與應用

隨著 gb 13223—2003 標準的修訂出臺，中國燃煤發(fā)電鍋爐低氮燃燒技術得到普及，成為燃煤電廠 nox 控制的首選技術，經(jīng)過近十幾年的發(fā)展，現(xiàn)行的先進低氮燃燒技術 nox 減排率可達50%~60%。

隨 著 《 火 電 廠 大 氣 污 染 排 放 標 準 》 ( g b1 3 2 2 3 — 2 0 1 1 ) 的 頒 布 ， 循 環(huán) 流 化 床 鍋 爐( cfb 鍋爐) nox 排放濃度限值 200 mg/m3，原有 cfb 鍋爐通過爐內(nèi)低氮燃燒已無法滿足要求。由于選擇性非催化還原法( sncr)脫硝技術系統(tǒng)設備簡單，造價相對低， 且 cfb 鍋爐爐膛溫度正好處于 sncr 最佳反應溫度窗，因此 sncr 脫硝技術成為 cfb 鍋爐脫硝改造的首選技術，近年來在中國得到迅速發(fā)展。煤粉爐機組 nox 排放濃度限值要達到 100 mg/m3，僅依靠低氮燃燒技術已無法滿足日益嚴格的排放要求，自此選擇性催化還原法( scr)煙氣脫硝技術在中國燃煤電廠 得 到 普 及 ， 催 化 劑 多 采 用 “ 2+1” 配 置 方 式( 2 層運行， 1 層預留備用)，脫硝效率大多控制在 60%~80%。

隨著超低排放的實施，燃煤機組普遍采用增加催化劑層數(shù)的方法實現(xiàn) nox 超低排放，同時，新型催化劑、全負荷脫硝等技術也應運而生，并得到不同程度的技術突破[15]。中國火電行業(yè)脫硝技術發(fā)展情況如圖 3 所示。

目前，中國火電行業(yè)脫硝技術已形成了煤粉爐以低氮燃燒+scr 煙氣脫硝技術為主，循環(huán)流化床鍋爐以低氮燃燒+sncr 技術為主的格局。截至 2016 年年底，全國已投運火電廠煙氣脫硝機組容量約 9.1 億 kw，占全國煤電機組容量的 96.2%，其中采用 scr 脫硝技術的機組占比約 95% 以上。

2.4 火電行業(yè)大氣污染物減排效果

2.4.1 煙塵減排效果

2006 年之前隨著火力發(fā)電量增加，火電行業(yè)煙塵排放量呈緩慢增長趨勢， 2006 年達到峰值約370 萬 t;隨著 g b 1 3 2 2 3 — 2 0 0 3 標準的頒布實施，現(xiàn)有燃煤機組 2006 年基本完成第一次環(huán)保技術改造(主要是除塵與濕法脫硫)， 2007 年開始火電行業(yè)煙塵排放量出現(xiàn)拐點，并逐年下降;隨著 gb 13223—2011 史上最嚴標準和超低排放限值的實施，煙塵排放量繼續(xù)下降， 2016 年中國火電行業(yè)煙塵排放量約 35 萬 t，不足 2006 年峰值的10%。 2000—2016 年中國火電行業(yè)煙塵排放量變化趨勢如圖 4 所示。

2.4.2 so2 減排效果

2006 年之前隨著火力發(fā)電量增加，火電行業(yè)so2 排放量呈增長趨勢， 2006 年達到峰值 1 320 萬 t。由于中國火電廠大氣污染物排放標準 gb 13223—2003 開始對 so2 進行全面的控制，因此 2006 年之前 so2 排放量增長速率和排放量明顯大于煙塵。隨后 gb 13223—2003 對現(xiàn)有機組的 so2 控制作用逐漸顯現(xiàn)， 2007 年開始 so2 排放量開始回落，隨著 gb 13223—2011 史上最嚴標準以及 2014 年超低排放要求的實施， 2015 年年底現(xiàn)有燃煤機組完成了脫硫設施的升級改造，提高了運行管理水平， 2015 年 so2 排放量迅速由 2014 年的 620 萬 t回落至 200 萬 t，下降了約 68%。 2016 年中國火電行業(yè) so2 排放量約 170 萬 t，僅占 2006 年峰值的13%。 2000—2016 年中國火電行業(yè) so2 排放量變化趨勢如圖 4 所示。

2.4.3 nox 減排效果

2011 年之前中國火電行業(yè)大氣污染物排放標準對 nox 控制要求相對較松， nox 排放量隨火力發(fā)電量增加而明顯增加， 2011 年達到峰值 1 107萬 t。 2011 年開始隨著 gb 13223—2011 史上最嚴標 準 以 及 超 低 排 放 要 求 的 實 施 ， 2012 年 開 始nox 排放量出現(xiàn)拐點開始迅速回落，隨著中國煙氣脫硝機組容量的逐年升高， 2015 年 nox 排放量在 2014 年基數(shù)上下降了 71%。 2016 年中國火電行業(yè) nox 排 放 量 約 155 萬 t， 僅 占 2011 年 峰 值 的14%。 2000—2016 年中國火電行業(yè) nox 排放量變化趨勢如圖 4 所示。

2.4.4 污染物排放績效

中國火電行業(yè)隨著大氣污染物排放標準的不斷趨嚴，單位火力發(fā)電量煙塵、 so2、 nox 排放量(排放績效)均逐年下降， 2016 年全國單位火力發(fā) 電 量 煙 塵 、 s o 2、 n o x 排 放 量 分 別 為 0 . 0 8、0.39、 0.36 g/(kw˙h)。 從 2015 年開始中國火電行業(yè)污染物排放績效水平領先于美國。但值得注意的是， 2015 年中國火力發(fā)電量中約 93% 為煤電，而美國火力發(fā)電量中煤電僅占 49%，充分說明中國煤電煙塵、 so2 和 nox 的排放績效與燃氣電廠基本相當。 2005—2015 年中美火電大氣污染物排放績效比較如圖 5 所示。

從 單 位 煤 電 發(fā) 電 量 排 放 績 效 來 比 較 ， 從2011 年開始中國單位煤電發(fā)電量 so2 排放量已經(jīng)領先于美國煤電， 從 2015 年開始中國單位煤電發(fā)電 量 煙 塵 、 nox 排 放 量 已 經(jīng) 領 先 于 美 國 煤 電 。

2009—2015 年中美煤電大氣污染物排放績效比較如圖 6 所示。

3 火電大氣污染面臨的挑戰(zhàn)與對策

盡管中國燃煤發(fā)電大氣污染物控制技術處于世界領先水平，常規(guī)三大污染物(煙塵、 so2、nox)實現(xiàn)了燃煤電廠與燃氣電廠同等清潔，但未來火電發(fā)展仍然面臨挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在以下6 個方面。

3.1 溫室氣體排放量巨大

燃煤發(fā)電機組單位發(fā)電量產(chǎn)生的 co2 排放量0.76~0.92 g/(kw˙h)，而燃氣發(fā)電單位發(fā)電量產(chǎn)生的 co2 排放量僅占燃煤發(fā)電的 45%~66%。中國燃煤發(fā)電量占火力發(fā)電量的 93%，產(chǎn)生的溫室氣體排放量巨大。盡管溫室氣體 co2 是不是污染物存在疑義，但中國是《巴黎協(xié)定》的堅定支持者，將繼續(xù)履行對國際社會的承諾，因此，未來應通過技術研發(fā)進一步減少燃煤發(fā)電煤耗，如國家正在安徽淮北平山實施“ 251 工程” (即新建燃煤機組供電煤耗小于 251 g/(kw˙h)，比目前全國平均供電煤耗 310 g/(kw˙h) 要低 19%，但單位發(fā)電量的 co2 排放量比燃氣機組仍高出 25% 左右。因此，中國需要進一步降低供電煤耗，同時大力發(fā)展可再生能源，以滿足《巴黎協(xié)定》的要求，此外，也需在 co2 貯存和利用方面開展研究與示范。

3.2 環(huán)境改善需要進一步削減火電大氣污染物

2017 年盡管全國環(huán)境空氣質量得到進一步改善，重污染天氣明顯減少，全面實現(xiàn)了大氣污染防治行動計劃確定的目標，京津冀、長三角、珠三角地區(qū) pm2.5 年均濃度分別下降至 64、 44、 34μg/m3，但與發(fā)達國家和世界衛(wèi)生組織制定的環(huán)境空氣質量標準要求還有很大差距。

中國煤炭用于發(fā)電(含熱電聯(lián)產(chǎn))的比例近期難以下降， 從 1980 年的 20.6% 增加到 2013 年的51.3%，發(fā)電耗煤量從 1980 年的 1.26 億 t 增長到2013 年的 21.8 億 t，但煤炭用于發(fā)電的比例遠低于美國、德國等發(fā)達國家，為了進一步改善環(huán)境空氣質量，未來應加大燃煤清潔利用，進一步增大燃煤用于發(fā)電的比例。

國際能源署根據(jù)當前的技術發(fā)展情況，制定了 2020 年 與 2030 年 的 燃 煤 電 廠 污 染 物 排 放 目標， 2020 年目標：煙塵為 1~2 mg/m3， so2 為 25mg/m3， nox 為 30 mg/m3; 2030 年目標：煙塵< 1mg/m3， so2< 10 mg/m3， nox< 10 mg/m3。目前，中國已有部分電廠穩(wěn)定實現(xiàn)了國際能源署 2020 年的目標，但與 2030 年的目標尚存在差距?？梢姡袊济喊l(fā)電大氣污染物控制還有很長的路要走，需要在技術上繼續(xù)突破，進一步減少火電大氣污染物的排放。

3.3 濕法脫硫對生態(tài)環(huán)境的影響

中國火電行業(yè)煙氣脫硫方法以石灰石–石膏濕法脫硫為主，據(jù)統(tǒng)計 2016 年火電行業(yè)采用石灰石–石膏濕法脫硫的裝機容量占比 93%，每年石灰石消耗量 5 000 萬 t 左右，石灰石開采對生態(tài)環(huán)境會產(chǎn)生一定的負面影響。石灰石–石膏濕法脫硫的脫硫副產(chǎn)物石膏的利用率隨著建筑業(yè)的萎縮在逐漸減少，廢棄石膏的堆存處置也會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的負面影響。因此未來應加大對資源化脫硫新工藝、新方法的研發(fā)與示范。

3.4 廢棄脫硝催化劑危險廢物處置難

中國火電行業(yè)煙氣脫硝方法以 scr 為主，據(jù)統(tǒng)計， 2016 年火電行業(yè)采用 scr 的裝機容量占比95% 以上，由此產(chǎn)生大量的廢棄脫硝催化劑，屬于危險廢物，如何處理與處置廢棄脫硝催化劑是火電行業(yè)面臨的重大挑戰(zhàn)。應積極開發(fā)廢棄脫硝催化劑的回收及其資源化利用技術的研發(fā)。

3.5 非常規(guī)污染物的控制需要新的技術突破

2017 年京津冀地區(qū) pm2.5 年均濃度下降至 64μg/m3，全面完成了大氣污染防治行動計劃的目標，舉國振奮，但必須清醒地看到， 64 μg/m3 與環(huán)境空氣質量標準 35 μg/m3 的要求還有很大的差距，與世界衛(wèi)生組織確定的環(huán)境空氣質量過渡時期目標 2( it-2) 25 μg/m3、過渡時期目標 3( it-3) 15 μg/m3、空氣質量準則值( aqg) 10 μg/m3要求差距更大。隨著人們對環(huán)境空氣質量要求的不斷提高，不僅要控制好燃煤電廠煙氣中的常規(guī)污 染 物 ， 而 且 需 要 控 制 hg 及 其 化 合 物 等 重 金屬、 so3 等可凝結顆粒物、濕煙氣液態(tài)水中的溶解鹽顆粒物等，以及環(huán)境敏感地區(qū)、嚴重缺水地區(qū)濕煙氣中氣態(tài)水的回收利用(同時可消除“白色煙羽” )。需要研發(fā)非常規(guī)污染物控制技術并進行工程示范。

3.6 煙氣治理設施的優(yōu)化與節(jié)能

燃煤電廠的煙氣治理設施是一個復雜的系統(tǒng)工程，鍋爐的負荷波動與低氮燃燒、煙氣脫硝、除塵、脫硫、深度凈化等裝置之間，既相互獨立，又相互聯(lián)系。目前各裝置之間基本處于獨立的運行狀態(tài)，由不同專業(yè)的運行人員在運行，沒有體現(xiàn)各裝置之間的聯(lián)系性，煙氣治理設施的潛能沒有得到充分發(fā)揮，特別是節(jié)能潛力。需要培養(yǎng)煙氣污染物控制的全面人才，加強電廠煙氣治理設施的統(tǒng)籌協(xié)同，利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術手段優(yōu)化煙氣治理設施的運行管理，實現(xiàn)節(jié)能減排雙贏。

4 結語

中國火電廠大氣污染物排放標準經(jīng)歷了 7 個發(fā)展階段，日益嚴格的排放限值不斷推動治理技術的進步，目前的煙氣治理水平已領先世界，實現(xiàn)了燃煤電廠常規(guī)污染物排放與燃氣發(fā)電基本同等清潔，為中國空氣質量改善做出了巨大貢獻。但中國火電大氣污染仍然面臨諸多挑戰(zhàn)，需要在相關領域加強技術研發(fā)與工程示范。