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》（HJ2301—2017），于2017年5月正式以標準形式發(fā)布。
1除塵技術發(fā)展與應用
自GB13223—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50mg/m3到30mg/m3再到10mg/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?？梢?，隨著火力行業(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)。隨著我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)展情況見圖1。
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脫硫技術發(fā)展與應用
隨著GB13223—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GB13223—2011標準修訂頒布，中國SO2排放限值進一步趨嚴，嚴于美、日等發(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pH值分區(qū)技術（包括單塔雙pH值、雙塔雙pH值、單塔雙區(qū)等）。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)展情況見圖2。
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2.58%、煙氣循環(huán)流化床脫硫1.80%、氨法脫硫1.81%，其他占0.93%。
3低氮燃燒與脫硝技術的發(fā)展與應用
隨著GB13223—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》(GB13223—2011)的頒布，循環(huán)流化床鍋爐（CFB鍋爐）NOx排放濃度限值200mg/m3，原有CFB鍋爐通過爐內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100mg/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）煙氣脫硝技術在我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。隨著NOx排放標準日益趨嚴，中國火電行業(yè)脫硝技術發(fā)展情況見圖3。
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。
4火電行業(yè)大氣污染物減排效果
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GB13223—2003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GB13223—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。
4.2SO2減排效果
2006年之前隨著火力發(fā)電量增加，火電行業(yè)二氧化硫排放量呈增長趨勢，2006年達到峰值1320萬t。由于中國火電廠大氣污染物排放標準GB13223—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GB13223—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GB13223—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年我國火電行業(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。
4.3NOx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1107萬t。2011年開始隨著GB13223—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。
1除塵技術發(fā)展與應用
自GB13223—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50mg/m3到30mg/m3再到10mg/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?？梢?，隨著火力行業(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)。隨著我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)展情況見圖1。
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）。
火電行業(yè)煙塵控制技術發(fā)展與現(xiàn)狀
2脫硫技術發(fā)展與應用
隨著GB13223—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GB13223—2011標準修訂頒布，中國SO2排放限值進一步趨嚴，嚴于美、日等發(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pH值分區(qū)技術（包括單塔雙pH值、雙塔雙pH值、單塔雙區(qū)等）。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)展情況見圖2。
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2.58%、煙氣循環(huán)流化床脫硫1.80%、氨法脫硫1.81%，其他占0.93%。
3低氮燃燒與脫硝技術的發(fā)展與應用
隨著GB13223—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》(GB13223—2011)的頒布，循環(huán)流化床鍋爐（CFB鍋爐）NOx排放濃度限值200mg/m3，原有CFB鍋爐通過爐內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100mg/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）煙氣脫硝技術在我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。隨著NOx排放標準日益趨嚴，中國火電行業(yè)脫硝技術發(fā)展情況見圖3。
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。
火電行業(yè)NOX控制技術發(fā)展與現(xiàn)狀
4火電行業(yè)大氣污染物減排效果
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GB13223—2003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GB13223—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。
4.2SO2減排效果
2006年之前隨著火力發(fā)電量增加，火電行業(yè)二氧化硫排放量呈增長趨勢，2006年達到峰值1320萬t。由于中國火電廠大氣污染物排放標準GB13223—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GB13223—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GB13223—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年我國火電行業(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。
4.3NOx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1107萬t。2011年開始隨著GB13223—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。
火電行業(yè)大氣污染物排放量變化趨勢
