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(jié)的基礎(chǔ)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(shù)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(shù)處于國際領(lǐng)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?qū)ι鷳B(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(shè)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(lǐng)域及相應(yīng)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(shù)發(fā)展及減排效果分析的基礎(chǔ)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?qū)ι鷳B(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(shù)的突破、煙氣治理設(shè)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(guān)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(lǐng)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(shù)水平以及人們對環(huán)境空氣質(zhì)量的要求等密切相關(guān)。

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(shè)施和相應(yīng)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(shè)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(wù)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(zhì)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(zhì)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(shè)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(shè)” 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(wù)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(wù)院常務(wù)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。