“超低排(pai)(pai)放(fang)”是指在《火電廠(chang)大(da)氣污染物排(pai)(pai)放(fang)標準》(GB13223—2011)的基礎上(shang)，燃煤電廠(chang)排(pai)(pai)放(fang)的二氧化(hua)硫(SO2)、氮氧化(hua)物(NOx)、煙(yan)塵濃度達到或接近該(gai)標準中規定的以(yi)天(tian)然氣為燃料的燃氣輪機組(zu)的大(da)氣污染物排(pai)(pai)放(fang)限(xian)值。目前(qian)，在浙江、廣(guang)東、江蘇、山東等省市，已建成或改造了一批達到(dao)“超(chao)低(di)排(pai)(pai)放”限值的燃(ran)煤電廠(chang)。本文從經濟和環(huan)境(jing)效益(yi)角度(du)，研究燃(ran)煤電廠(chang)達到(dao)“超(chao)低(di)排(pai)(pai)放”目標需要(yao)的投(tou)資、運行成本和由此減(jian)少污(wu)染物排(pai)(pai)放、改善環(huan)境(jing)空氣(qi)質量取(qu)得的環(huan)境(jing)效益(yi)，以期(qi)對推進“超(chao)低(di)排(pai)(pai)放”有所參(can)考(kao)。

　　 1 “超低排放”發展概況

　　 《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223—2011)于2011年7月29日發布，針對現有燃煤發電機組和新建機組，要求分別自2014年7月1日和2012年1月1日起，執行新的標準;重點地區執行特別排放限值，SO2和煙塵的控制濃度更低。近年來，電(dian)力企(qi)業紛紛提出(chu)按“超低(di)排放”設計或改(gai)造燃煤(mei)電(dian)廠。2014年3月24日，國家發改委、能源局和環保部聯合發布了《能源行業加強大氣污染防治工作方案》(發改能源[2014]506號)，提出“推廣應用達到燃氣機組排放標準的燃煤電廠大氣污染物超低排放技術”。2014年6月7日，國務院辦公廳印發《能源發展戰略行動計劃(2014—2020年)》(國辦發[2014]31號)，明確提出“提高煤電機組準入標準，新建燃煤發電機組供電煤耗低于每千瓦時300克標準煤，污染物排放接近燃氣機組排放水平”。2014年9月12日，國家發改委、環保部和能源局共同發布《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014—2020年)》(發改能源[2014]2093號)，明確指出新建機組基本達到燃氣輪機組排放限值，即在基準含氧量6%的情況下，煙塵、SO2和NOx分別達到10、35和50mg/m3。本文“超低排放”指標即按該限值執行。

　　2 “超低排放”技術路線

　　燃煤電(dian)廠(chang)二氧化(hua)硫和氮氧化(hua)物所占比例較高(gao)，是造成我國酸雨(yu)的重要原(yuan)因。針(zhen)對電(dian)廠(chang)污染(ran)，從20世紀(ji)90年代開始，我國環境治(zhi)理力(li)度顯著加(jia)強。截至2013年，全國已投運煙氣脫硫機組容量約7.15億kW，占全國煤電機組容量的91%，煙氣脫硝機組容量達到4.3億kW，煤電脫硝比例達到55%，所有煤電機組都配置高效除塵設施。2013年燃煤電廠煙塵排放總量約為1200萬t，SO2排放總量約為2000萬t，NOx排放總量約為2200萬t，其中電力行業對應排放量分別約為140萬t、820萬t、840萬t。

　　脫硫系統

　　我國脫硫系(xi)統主要引進自國外成熟技術，目前(qian)國內主要采用的方法(fa)包(bao)括濕法(fa)、半干(gan)法(fa)、干(gan)法(fa)、可再生工藝(yi)和聯合(he)脫SO2/NOx等。

　　脫硝系統

　　煙氣中(zhong)(zhong)NOx的(de)(de)(de)來源(yuan)主要有：(1)熱(re)力型，空氣中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)N2在高溫下(xia)氧化生成NOx;(2)燃料(liao)型，燃料(liao)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)含氮(dan)化合物(wu)在燃燒過程中(zhong)(zhong)進行(xing)熱(re)分解，繼而進一步氧化而生成NOx;(3)快速型，燃燒時空氣中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)氮(dan)和燃料(liao)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)碳氫離子團等反(fan)應生成NOx。其中，燃煤電廠煙氣中的NOx主要為燃料型，為降低NOx的排放，采取的主要減排措施是控制燃燒過程中NOx的生成和對已生成的NOx進行處理。目前主要的處理方法包括低氮燃燒、選擇性催化還原法和選擇性非催化還原法脫硝等。

　　除塵系統

　　煙(yan)氣中的(de)煙(yan)塵主要(yao)來源于燃燒產生(sheng)的(de)灰分，目前采用的(de)除(chu)(chu)塵方式主要(yao)包括電(dian)除(chu)(chu)塵(含濕(shi)式電(dian)除(chu)(chu)塵)、袋式除(chu)(chu)塵和電(dian)袋復合除(chu)(chu)塵等。電除塵器是利用煙塵經過高壓電場時被電離，塵粒與負離子結合帶上負電后，趨向陽極表面放電而沉積進行除塵。電袋復合型除塵器是將電除塵與布袋除塵有機結合，在原有電除塵器的下游加一臺袋式除塵器，來捕集電除塵器未能捕集的微細煙塵，使排放濃度能滿足國家環保排放標準要求。

　　技術路線比較

　　為滿(man)足“超低排放(fang)”的要(yao)求，需要(yao)對煙氣處(chu)理系統進(jin)行改進(jin)：

　　 (1)一般地區

　　對于(yu)一般地區，采用常(chang)規煙氣治(zhi)理技術(shu)路線，低氮燃燒+SCR脫硝+電除塵器+石(shi)(shi)灰石(shi)(shi)-石(shi)(shi)膏濕法脫硫裝置(zhi)即(ji)可滿足要求。NOx的控制采用低氮燃燒技術+SCR脫硝設施，脫硝效率η>70%;除塵系統采用三室五電場靜電除塵器，除塵效率η>99.8%;脫硫系統采用常規石灰石-石膏濕法脫硫裝置，脫硫效率η>96%。

　 　(2)重點地區

　　在重(zhong)點地區，需要(yao)提高脫硫(liu)、除(chu)塵效(xiao)率，需要(yao)將常規(gui)電除(chu)塵器(qi)(qi)改(gai)為低(di)低(di)溫電除(chu)塵器(qi)(qi)或者旋轉電極式電除(chu)塵器(qi)(qi)，脫硫(liu)系統需要(yao)采用單塔雙循環(huan)(huan)、托盤技術、增(zeng)效(xiao)環(huan)(huan)技術等。NOx的控制措施采用低氮燃燒技術+SCR脫硝設施，脫硝效率η>70%;除塵系統采用低低溫三室五電場電除塵器，除塵效率η>99.9%;脫硫系統采用單塔雙循環石灰石-石膏濕法脫硫，脫硫效率η>98%。

　　(3)超低排放

　　 為(wei)達到“超低(di)排放”，需要提高(gao)脫硫(liu)系統(tong)的除塵能(neng)力，脫硝系統(tong)需增大催化劑(ji)的接(jie)觸面(mian)積，將(jiang)常規的2層(ceng)催化劑(ji)+1層(ceng)備(bei)用(yong)改為(wei)3層(ceng)催化劑(ji)+1層(ceng)備(bei)用(yong)。煙氣處理系統中脫硝系統采用低氮燃燒+SCR催化劑脫硝，采用3層催化劑+1層備用，η>85%;除塵系統采用低低溫三室五電場電除塵器，η>99.9%;脫硫系統采用單塔雙循環濕法脫硫，并提高除塵效率，η>98.5%。

　　3 “超低排放”經濟效益

　　在計算“超低排放(fang)”時，假(jia)定(ding)煤質(zhi)資料如表(biao)1(略)所示(shi)，分析采用不(bu)同排放(fang)方案時的(de)經濟效益(yi)。

　　目前(qian)燃煤電(dian)廠(chang)主要機組包括1000MW級(ji)、600MW級(ji)和(he)300MW級(ji)3種(zhong)，本文考慮兩臺機組，分3個方案進行比較(jiao)。燃煤機組在設計時即滿足《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223—2011)，加裝脫硝裝置和除塵裝置，分別以一般地區和重點地區排放標準作為基礎，計算“超低排放”經濟效益。

　　采用(yong)(yong)“超低排放”設(she)計后，增加的(de)投資(zi)成(cheng)本主要(yao)包括(kuo)基礎(chu)投資(zi)和運(yun)(yun)(yun)行(xing)費(fei)用(yong)(yong)兩部分(fen)。其中(zhong)，基礎(chu)投資(zi)包括(kuo)設(she)備的(de)采購(gou)和安(an)裝;運(yun)(yun)(yun)行(xing)費(fei)用(yong)(yong)主要(yao)包括(kuo)燃料費(fei)用(yong)(yong)、運(yun)(yun)(yun)行(xing)電耗(hao)費(fei)用(yong)(yong)、水(shui)耗(hao)費(fei)用(yong)(yong)、液(ye)氨費(fei)用(yong)(yong)、石(shi)灰石(shi)粉費(fei)用(yong)(yong)、堿耗(hao)費(fei)用(yong)(yong)和年(nian)運(yun)(yun)(yun)行(xing)維護費(fei)用(yong)(yong)，按(an)(an)10年(nian)固定資(zi)產折舊，年(nian)利用(yong)(yong)小時數(shu)按(an)(an)5000h計，各項消耗(hao)品單價(jia)(jia)暫(zan)按(an)(an)如下：標煤(mei)價(jia)(jia)900元(yuan)/t、廠用(yong)(yong)電價(jia)(jia)0.4元(yuan)/(kW˙h)、水(shui)價(jia)(jia)0.5元(yuan)/t、液(ye)氨價(jia)(jia)格3000元(yuan)/t、石(shi)灰石(shi)粉價(jia)(jia)100元(yuan)/t。

　　(1)2×1000MW新建機組

　　以目前國內百萬千瓦新建超超臨界燃煤機組為例，煙氣治理措施采用上文提供的方案，一般地區(qu)采用“超低排(pai)放(fang)(fang)(fang)”設(she)計(ji)后，總投資(zi)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)1.6億元(yuan)(yuan)(yuan)，其中設(she)備購置增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)1.4億元(yuan)(yuan)(yuan)、建筑安裝增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)2000萬元(yuan)(yuan)(yuan);年運行(xing)費(fei)用增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)8000萬元(yuan)(yuan)(yuan);污染物(wu)排(pai)放(fang)(fang)(fang)共減少0.7t/h，排(pai)污費(fei)減少200萬元(yuan)(yuan)(yuan)，為達(da)到“超低排(pai)放(fang)(fang)(fang)”限(xian)值處理(li)污染物(wu)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)的運行(xing)成本為23元(yuan)(yuan)(yuan)/kg。

　　重點地(di)區采用(yong)“超(chao)低排(pai)(pai)放”后，總投(tou)資增(zeng)加(jia)(jia)6000萬(wan)元(yuan)(yuan)，其中設備購(gou)置(zhi)增(zeng)加(jia)(jia)5000萬(wan)元(yuan)(yuan)、建(jian)筑安裝增(zeng)加(jia)(jia)1000萬(wan)元(yuan)(yuan);年運行(xing)費用(yong)增(zeng)加(jia)(jia)2500萬(wan)元(yuan)(yuan);污(wu)(wu)染物(wu)共(gong)減少(shao)0.4t/h，排(pai)(pai)污(wu)(wu)費減少(shao)120萬(wan)元(yuan)(yuan)，達到“超(chao)低排(pai)(pai)放”處理污(wu)(wu)染物(wu)增(zeng)加(jia)(jia)的(de)運行(xing)成本為13元(yuan)(yuan)/kg。

　　 (2)2×600MW新建機組

　　計算兩臺新建60萬千瓦機組采用“超低排放”設計后的經濟效益，煙氣治理措施同上，一般地區(qu)總投資增(zeng)加1.2億元(yuan)(yuan)，其中(zhong)設備費(fei)用為(wei)(wei)1.1億元(yuan)(yuan)、建筑安裝(zhuang)增(zeng)加1000萬元(yuan)(yuan);年運行(xing)費(fei)用增(zeng)加6000萬元(yuan)(yuan);污(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)排放速率減(jian)少0.5t/h，排污(wu)(wu)費(fei)減(jian)少140萬元(yuan)(yuan)，達(da)到(dao)“超低排放”處理污(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)增(zeng)加的運行(xing)成本(ben)為(wei)(wei)26元(yuan)(yuan)/kg。

　　重點地區總(zong)投資(zi)增加7000萬(wan)元(yuan)，其(qi)中設(she)備費(fei)(fei)用為6500萬(wan)元(yuan)、建筑安裝費(fei)(fei)用500萬(wan)元(yuan);年(nian)運(yun)行費(fei)(fei)用增加2700萬(wan)元(yuan);污染物(wu)削(xue)減量(liang)為0.3t/h，排污費(fei)(fei)減少100萬(wan)元(yuan)，達到“超低排放(fang)”處理(li)污染物(wu)增加的運(yun)行成本為21元(yuan)/kg。

　　(3)2×300MW改造機組

　　兩臺30萬千瓦改造機組為達到“超低排放”限值，采用上文所述煙氣處理措施后，在一般地區總投資需(xu)要增(zeng)加(jia)5000萬(wan)元(yuan)，其(qi)中設(she)備費用增(zeng)加(jia)4000萬(wan)元(yuan)、建筑安裝費用增(zeng)加(jia)1000萬(wan)元(yuan);年運(yun)行費用增(zeng)加(jia)2500萬(wan)元(yuan);污(wu)(wu)染(ran)物排(pai)放削減(jian)0.3t/h，排(pai)污(wu)(wu)費減(jian)少100萬(wan)元(yuan)，達到“超(chao)低(di)排(pai)放”處(chu)理污(wu)(wu)染(ran)物增(zeng)加(jia)的(de)運(yun)行成本為17元(yuan)/kg。

　　在重點地(di)區總投資增(zeng)加(jia)(jia)1500萬(wan)元，其中設備費增(zeng)加(jia)(jia)1000萬(wan)元、建筑安裝費增(zeng)加(jia)(jia)500萬(wan)元;年運行(xing)(xing)費用增(zeng)加(jia)(jia)500萬(wan)元;污(wu)染物排(pai)放(fang)降(jiang)低0.2t/h，排(pai)污(wu)費減(jian)少50萬(wan)元，達到“超(chao)低排(pai)放(fang)”處理(li)污(wu)染物增(zeng)加(jia)(jia)的運行(xing)(xing)成本為5元/kg。

　　進行“超低排放”改造后總投資、年(nian)運行費用增加(jia)較(jiao)多，排污費略有(you)減少。

　　4 “超低排放”環境效益

　　環(huan)境(jing)空氣(qi)(qi)影響(xiang)預測(ce)采用《環(huan)境(jing)影響(xiang)評(ping)價技術導(dao)則大(da)氣(qi)(qi)環(huan)境(jing)》(HJ2.2—2008)中推薦(jian)的(de)AERMOD模式(shi)，預測(ce)污染物落地濃度(du)(du)。不(bu)同機(ji)組的(de)煙氣(qi)(qi)參數如表(biao)2(略(lve))所示，選取了(le)山區、平原(yuan)兩個(ge)有代表(biao)性的(de)地形進行(xing)濃度(du)(du)預測(ce)。以SO2為例，分別計算(suan)出不(bu)同機(ji)組采用“超低(di)排放”之后落地濃度(du)(du)的(de)變化情(qing)況。

　　平原地區濃度預測

　　平原地(di)(di)區(qu)SO2落(luo)地(di)(di)濃(nong)度在一般地(di)(di)區(qu)兩臺百萬千(qian)瓦(wa)機(ji)組采(cai)用(yong)“超低(di)排放(fang)”限(xian)值后，占(zhan)(zhan)標(biao)率從(cong)8.0%降(jiang)至(zhi)2.8%，降(jiang)低(di)了5.2%;兩臺60萬千(qian)瓦(wa)機(ji)組落(luo)地(di)(di)濃(nong)度占(zhan)(zhan)標(biao)率從(cong)5.2%降(jiang)低(di)至(zhi)1.8%，降(jiang)低(di)了3.4%;兩臺30萬千(qian)瓦(wa)機(ji)組落(luo)地(di)(di)濃(nong)度占(zhan)(zhan)標(biao)率從(cong)6.6%降(jiang)至(zhi)2.4%，降(jiang)低(di)了4.2%。重點地(di)(di)區(qu)兩臺百萬千(qian)瓦(wa)機(ji)組采(cai)用(yong)“超低(di)排放(fang)”限(xian)值后，落(luo)地(di)(di)濃(nong)度占(zhan)(zhan)標(biao)率從(cong)4.0%下降(jiang)至(zhi)2.8%，降(jiang)低(di)了1.2%;60萬千(qian)瓦(wa)機(ji)組從(cong)2.6%下降(jiang)至(zhi)1.8%，降(jiang)低(di)了0.8%;30萬千(qian)瓦(wa)機(ji)組從(cong)3.4%降(jiang)至(zhi)2.4%，降(jiang)低(di)了1.0%。

　　 一(yi)般地(di)(di)區采用“超低(di)排(pai)放”后(hou)，SO2落(luo)(luo)地(di)(di)濃(nong)度占(zhan)標率下降了3.4%～5.2%，而在重點地(di)(di)區，落(luo)(luo)地(di)(di)濃(nong)度占(zhan)標率僅下降了0.8%～1.2%，改(gai)變幅度很小。

       山區濃度預測

       山區(qu)SO2落地(di)(di)濃(nong)度(du)采(cai)(cai)(cai)用AERMOD預測(ce)時(shi)容(rong)易(yi)發生煙流撞山現(xian)象，在此(ci)情(qing)景(jing)下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia)，一般(ban)地(di)(di)區(qu)兩(liang)臺(tai)百萬(wan)(wan)千(qian)(qian)瓦(wa)(wa)(wa)機(ji)組(zu)采(cai)(cai)(cai)用“超(chao)低(di)排放”限值(zhi)后，占標(biao)率(lv)從(cong)(cong)21.2%降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至7.4%，下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)了(le)13.8%;兩(liang)臺(tai)60萬(wan)(wan)千(qian)(qian)瓦(wa)(wa)(wa)機(ji)組(zu)落地(di)(di)濃(nong)度(du)占標(biao)率(lv)從(cong)(cong)14.0%降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)低(di)至4.8%，下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)了(le)9.2%;兩(liang)臺(tai)30萬(wan)(wan)千(qian)(qian)瓦(wa)(wa)(wa)機(ji)組(zu)落地(di)(di)濃(nong)度(du)疊加值(zhi)占標(biao)率(lv)從(cong)(cong)25.8%降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至9.2%，下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)了(le)16.6%。重(zhong)點地(di)(di)區(qu)兩(liang)臺(tai)百萬(wan)(wan)千(qian)(qian)瓦(wa)(wa)(wa)機(ji)組(zu)采(cai)(cai)(cai)用“超(chao)低(di)排放”，落地(di)(di)濃(nong)度(du)占標(biao)率(lv)從(cong)(cong)10.6%下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至7.4%，下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)了(le)3.2%;60萬(wan)(wan)千(qian)(qian)瓦(wa)(wa)(wa)機(ji)組(zu)從(cong)(cong)7.0%下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至4.8%，下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)了(le)2.2%;30萬(wan)(wan)千(qian)(qian)瓦(wa)(wa)(wa)機(ji)組(zu)從(cong)(cong)13.0%降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至9.2%，下(xia)(xia)(xia)(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)了(le)3.8%。

       一般地區采用“超(chao)低(di)排放(fang)”后，SO2落地濃(nong)度下降了9.2%～16.6%，而在重點地區，采用“超(chao)低(di)排放(fang)”后，落地濃(nong)度削減幅度僅(jin)為2.2%～3.8%，改變幅度相對(dui)于一般地區較小。

　　5 總結

　　總體(ti)而言，對于不同機組，在進行“超低排放”設計后(hou)，一般地(di)區和重點(dian)地(di)區的污染物地(di)面(mian)落(luo)(luo)地(di)濃度(du)均有所(suo)下(xia)降，重點(dian)地(di)區采用“超低排放”限值后(hou)落(luo)(luo)地(di)濃度(du)疊加(jia)值變化幅度(du)較(jiao)小。一般地區污染物削減邊際成本為17～26元/kg;而在重點地區，邊際成本為5～21元/kg，與全社會平均污染物治理成本1.26元/kg相比較高。因此，為達到“超低排放”，將導致污染物處理成本迅速增加，經濟效益較差。

　　電(dian)廠采用(yong)環保(bao)(bao)設施的(de)經濟效益(yi)主要(yao)來自于(yu)排(pai)污費的(de)減少和環保(bao)(bao)電(dian)價(jia)的(de)補貼，目(mu)前脫硫、脫硝(xiao)和除塵的(de)電(dian)價(jia)補貼分別(bie)為1.5分/(kW˙h)、1分/(k˙Wh)和0.2分/(k˙Wh)。滿足一般排(pai)放標準時即可獲得環保(bao)(bao)電(dian)價(jia)補貼，因而達到(dao)“超低排(pai)放”在經濟上并沒(mei)有較大收益(yi)。

　　 “超低(di)排放”在目(mu)前的(de)技術條件(jian)下可以實現(xian)，但需(xu)要增加的(de)系統較(jiao)為復(fu)雜，耗(hao)費材料較(jiao)多，尚(shang)未取得(de)新興技術重大突破;在經濟(ji)上(shang)投(tou)入(ru)增加較(jiao)多，環(huan)境收(shou)益卻相(xiang)對較(jiao)弱。為實現(xian)“超低(di)排放”，改(gai)善環(huan)境質量(liang)，宜進(jin)一步加大在煙(yan)氣(qi)處理技術上(shang)的(de)科研投(tou)入(ru);或采用集中(zhong)供(gong)熱(re)，以提(ti)供(gong)蒸汽來替代環(huan)保措施(shi)落(luo)后的(de)鍋爐;甚(shen)至可另辟新的(de)社會(hui)補償機制，將“超低(di)排放”的(de)改(gai)造資金投(tou)入(ru)現(xian)有污(wu)染源或其(qi)他行業的(de)削減中(zhong)，從區(qu)域聯防聯控著手，社會(hui)效益會(hui)更為明(ming)顯。

        （作者簡介：石睿，王佩華，楊倩，趙恒，中國電力工程顧問集團中南電力設計院。）