中美燃煤火力发电厂环境保护政策对比研究及建议

闫蓉+彭笑艳

【摘 要】 煤炭作为火力发电厂的燃料，在我国仍然占有主导地位，在煤炭资源转换为电能的过程中，对环境的污染不可避免，且愈发严重。国家作为主管社会经济的主体，必须思考如何加强宏观调控，促进燃煤火力发电厂的绿色健康发展。本文的主要内容是对比我国与美国燃煤火力发电厂在能源消费结构、大气污染物排放标准、环保措施和环保政策等方面的不同，并进行研究分析，为我国燃煤火力发电厂的环境保护提供参考性意见。

【关键词】 燃煤火力发电厂 环境保护政策 对比 研究 建议

近年来我国环境污染问题日渐突出，促使我们不断思考如何协调环境保护和经济发展。我国地域广大、人口众多，耗电量大，燃煤火力发电厂煤炭利用率低，污染排放量大，带来严重的环境污染问题，且我国环保政策、法律等尚不够完善，要通过相关的环境政策防治污染，就要仿效或参考其他发达国家的先进经验，谨慎、科学地做出政策完善。

1 当代环保理念的发展对燃煤火力发电厂提出的新要求

1.1 国际日益严格的环保要求迫使燃煤火力发电厂不得不重视环境保护

自20世纪60年代末期，环境保护开始成为国际性的议题，全球开始对环境保护日益重视起来，并提出可持续发展的发展思路。截至目前，中国缔约或签署的国际环境公约已达50项。如《生物多样性公约》、《斯德哥尔摩公约》、《鹿特丹公约》、《巴塞尔公约》、《联合国气候变化框架公约》、《蒙特利尔议定书》、《生物安全议定书》和《京都议定书》等。在这些国际公约实施后受到冲击的产业中，以火力发电厂、钢铁和石化最大。

1.2 国内日益严格的环保标准敦促燃煤火力发电厂不断改进环保行为

我国开展环境保护标准制订工作已经有三十多年的历史，制定了1000多项各类环境保护法律法规和相关标准，环保思路已从80年代的末端治理转化为清洁生产和循环经济的全过程预防治理思路。《节能减排“十二五”规划》、《重点区域大气污染防治“十二五”规划》、《火电厂大气污染物排放标准》等一系列环保政策中，对燃煤火力发电厂的环境保护提出了严格的要求。随着国家环保标准的日益严格和准入门槛的抬高，对于不符合标准的生产设备和企业将会实施惩罚性措施，并将予以淘汰。这些均为电力行业提供了指引方向。

1.3 打造环保型企业，走可持续发展的道路也是燃煤火力发电厂自身生存的唯一选择

从资源角度讲，在未来相当长的时期内，我国以煤炭为主的能源格局不会改变，煤炭消耗量将持续增长。因此，努力实现电力工业的可持续发展具有十分重要的意义。为了控制火电厂污染，近年来我国采取了发展清洁生产技术、降低发电煤耗、淘汰落后产能、强化节能减排、关停小火电机组、推进结构调整等一系列措施，效果显著。但是，与国外发达国家还有一定差距。随着社会生产规模的不断扩大，对电力的需求日渐增大，火力发电厂要可持续发展，就不得不转型成环保型企业。企业不仅要研究燃料选择、脱硫除氮降尘的先进工艺、生产和生活污水控制措施、粉煤灰综合利用等，也要重视环境治理产生的成本控制，打造环保型绿色企业，也是燃煤火力发电厂今后生存发展的必由之路。

2 国内外燃煤火力发电厂环保政策对比

2.1 能源结构对比

由于资源禀赋条件对能源消费结构的决定作用，煤炭依然在中国一次能源消费量中占据绝对主导地位，煤炭资源消费的绝对消费量这十年来不断上升，在未来相当长时期内依然是国第一位的基础能源。以百万吨石油当量为计量单位，中国煤炭消费量由2002年728.4上升到2012年1873.3，增加了2.6倍。美国煤炭消费量由2002年552下降到2012年437.8，减少了20%。随着美国更多地清洁能源发电，使得煤炭消费量逐年降低。而中国自2008年开始从煤炭的出口国转变为煤炭的净进口国。事实上，中国在2002年仅占全球煤炭消费量的30%，到了2012年，已经占到全球煤炭消费量的50%。这彰显了中国能源消费结构的不合理。

从中美两国的发电构成来看，美国的火力发电占到47%，油电和气电也占的比例较大，两者之和占到45%。而中国仅煤电就占到80%，其次是水电为17%，其余加起来不到4%。

此外，近几年，中国采取了“上小压大”的结构调整战略，大量超临界和超超临界机组替代了煤耗高的小机组，中国的能耗状况得到很大改善。中国目前的煤耗水平处于世界先进水平，与美国相当。

2.2 大气污染物排放标准对比

科学制定污染物排放标准是治理污染问题的重要措施之一，中美分别制定了适合本国国情的污染物排放标准，并进行了多次修订。我国目前执行的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）是自1991年首次发布后，1996年、2003年两次修订后的第三次修订稿。自2012年1月1日起实施。

这个标准被称为“全世界最苛刻的火电厂污染物排放标准”。同时，该标准首次增加了汞及其化合物的排放限值，为的是促进火电大气汞污染控制技术的基础研究，也为未来中国与全球大气汞排放减排同步做好准备，并引导燃煤火电厂选择低汞煤。事实上，我国目前现有烟气净化装置具备脱汞效果，经过脱硫、脱硝、除尘协同控制后，汞的排放浓度能够满足限值要求。

美国国家环境保护局（US EPA）于1970年颁布了首个燃煤电厂新源大气污染物排放标准，于1977年和1997年进行了修订，目前执行的是2005年修订版。

由此可以看出，美国要求新建电厂的SO2不仅不得超过排放限值，同时要求所有电厂必须安装脱硫装置，且脱硫效率不得低于95%。现行标准规定的氮氧化物排放限值没有区分燃料的类型和性质，而是基于电能输出的排放浓度。新建机组氮氧化物排放限值为1.01b/M·Wh，相当于0.45g/kW·h，改建机组仍采用基于热输入的标准为1.01b/MMBtu，折合135mg/Nm3，改造机组为1.41b/MMBtu，折合185mg/Nm3。endprint

2011年12月16日，美国环保署发布了汞及其有毒有害气体排放限值标准，规定了自2004年1月30日以后新建燃煤电站锅炉汞排放限值。

中美标准存在的差异原因分析如下：一是我国环境形势与美国不同。目前火电行业对我国氮氧化物排放贡献率已经超过1/3，SO2占1/2，火电也是细颗粒物的重要来源。我国现有能源结构的现状决定了制定严格的排放标准是我国经济环境发展形势的必然要求。二是美国对污染物排放控制已经逐渐转向依据最佳可行技术实施动态控制，而我国管理制度、执法能力等条件决定了未来一段时期内将采用污染物排放标准这种静态控制方式。新标准是按照我国环保目标和当前可行的清洁生产、污染治理技术来修订排放控制要求，并不能机械地认为我国污染物排放标准比美国严格就不合适。

2.3 大气污染物控制措施对比

目前，对于烟尘的控制，中美两国主要采取的是高效除尘装置，包括静电除尘和布袋除尘器等，除尘效率达到99.9%。美国基本上燃煤电厂都安装了这种设备，国内300MW以上电厂基本配备静电除尘装置，中小型机组和工业锅炉多采用效率较低的水膜除尘、旋风器等技术。

对于SO2的控制，主要通过安装烟气脱硫设施，包括湿法、干法、半干法。湿法占80%左右，脱硫效率达80%以上。在美国的烟气脱硫装置中，湿法石灰石/石灰法占90%以上，其次是双碱法和碳酸钠法。美国曾研制成高效烟气脱硫洗涤器、高利用率新型吸附剂、荷电干式喷射烟气净化技术脱硫法等，但并未得到广泛应用。我国燃煤电厂92%安装了脱硫设施，基本上采用石灰石/石膏湿法脱硫工艺，有个别燃煤电厂使用循环流化床技术，脱硫效率可达95%。

对于NOX的控制，一类是通过燃烧技术的改进（包括采用先进的低NOx燃烧器）降低NOx排放量，另一类是在锅炉尾部加装烟气脱硝装置，比如选择性催化还原法（SCR）选择性非催化还原技术（SNCR）等。其中，各种不同类型的低氮燃烧器NOX降低率一般为30%～60%。SCR法是根据工程实例监测数据，NOx脱除效率可维持在70%～90%。美国是当今世界上对燃煤电厂NOX排放控制最先进的国家，一般使用SCR烟气脱硝技术。SNCR脱硝效率大约30～50%，比较适合于中小型改造项目，有些只在夏季运行，其他季节不运行。国内投运的烟气脱硝装置并不多，大约15%燃煤电厂安装了脱硝装置，己投运的脱硝装置基本上采用SCR法。

对于汞的控制，欧盟《大型燃烧装置的最佳可行技术参考文件》建议汞的脱除优先考虑采用高效除尘、烟气脱硫和脱硝协同控制的技术路线。采用电除尘器或布袋除尘器后加装烟气脱硫装置，平均脱除效率在75%，若加上SCR装置可达90%。燃用褐煤时脱除效率在30～70%，能够满足标准要求。而单项脱汞技术主要包括煤基添加剂技术、炉膛喷射技术、吸附剂喷射技术、吸收塔稳定剂技术、脱硫废水络合剂技术等。目前，正在处于研究阶段。

2.4 环保政策对比

中美关于燃煤火力发电厂的环境保护政策详见表4和表5。

3 启示及建议

通过对比我国和美国能源结构、大气污染物排放标准、控制措施、环保政策，可以看出：我国燃煤火力发电厂污染物排放的情况与美国有一定的相似之处，但在能源结构、环保政策上有些不同，虽然排放标准严于美国标准，但还存在许多不完善和需要改进的地方。通过对比，我们可以在环境保护上学习和借鉴美国的先进经验，从中得到以下启示和建议：

3.1 优化能源消费结构

现阶段，能源供给和消费存在较为突出的结构性矛盾。煤炭对外依存度高，各种可再生能源所占比重都严重不足。与美国相比，中国能源消费结构不合理情况严重，能源消费总量居高不下。20世纪90年代以来我国火电行业的装机容量、发电量与煤耗量均呈不断增长的趋势。总体上我国污染物排放量随着火电行业的发展呈不断增长的趋势。

只有更换清洁燃料，甚至在更大层面上调整能源消费结构，才能从根本上解决燃煤火力发电厂带来的污染问题，真正地减少污染物排放。但是，也要结合我国“富煤、缺油、少气”的资源条件。我国应该严格控制煤电比例，大力发展绿色火电，提高煤炭的能源转换效率，推广煤炭利用清洁技术。为了实现2020年我国非化石能源比例达到15%的目标，应合理调整发电能源结构，在做好生态保护和移民安置的基础上继续发展水电，在确保安全的基础上发展核电，加快发展天然气，因地制宜大力发展风能、太阳能、生物质能、地热能等可再生能源，使得煤电比例稳步下降。

与此同时，国家层面要给予再生资源发电政策支持。由于可再生能源电价和费用分摊政策对美国可再生能源的发展起了巨大的推动作用，中国应当继续完善，还要解决可再生能源发电的并网问题，强化对可再生能源的补贴政策。中国可以参照美国的成功经验，加大经济激励及政策扶持力度，鼓励民营资本进入可再生能源行业。由此可以设立专项基金，加大对可再生能源技术研发、成果转化和产业化的投资支持力度。

3.2 依法加强管理，强化经济处罚手段

我国目前对燃煤火电厂排放的污染物主要采取的是命令控制型手段，如《大气污染防治法》、《火电厂大气污染物排放标准》，单个污染源的排放浓度比美国的标准还要严格。采取的经济手段主要是实施排污收费，如氮氧化物目前的收费标准是0.6元/污染当量，远低于治理成本。美国则是通过氮氧化物的排污权交易和对氮氧化物的拍卖，使得企业能够从治理氮氧化物中获得部分利益，调动企业的治理积极性。

我国应继续完善排污许可证制度和排污收费制度，制定有利于火电厂污染物减排的经济政策，使得实施烟气脱硫、烟气脱硝的电厂有积极性，同时对超标排放的企业进行严厉处罚，甚至综合采用拘留、监禁等多种法律手段，使燃煤电厂对污染的控制由被动转化为主动。因为我国的排污基数大，所以还应对污染物实施总量控制，制订科学、合理的中长期总量控制计划，既满足不断提高的环境保护要求，又能满足不断增长的电力发展需求。此外，燃煤电厂的大气污染物具有区域性特征，某地区排放的污染物可通过复杂的大气化学反应生成其他污染物，然后再通过长距离输送对周边地区环境造成污染。因此，必须在区域尺度上进行污染物排放削减，加强地区间的合作与协调，才能经济有效地治理污染物排放造成的环境污染问题。endprint

3.3 加大对多污染物协同控制技术研究投入，加快设备国产化的步伐，抓紧研究PM2.5和汞排放控制问题

除了有选择的引进国外的先进技术、设备，国家应加大对多污染物协同控制研究的投入，积极扶持行业内的龙头企业，帮助国内企业引进、消化吸收国外先进技术，通过示范工程形成具有自主知识产权的工艺技术，逐步达到国际先进水平。加快设备国产化的步伐，应根据我国燃煤电厂烟气治理的实际情况，综合比较国内外多污染物协同治理的新技术，结合我国不同区域资源、环境条件，充分考虑烟气中多种大气污染物之间的相互关联、相互影响的因素，研究开发出符合我国国情的燃煤电厂多污染物协同控制技术路线。

从美国最新发布的汞及其有毒有害气体排放标准中可以看到，汞的污染及其控制已经成为目前必须考虑和解决的问题。我国应注重掌握不同行业汞的产排情况，包括燃煤量、煤种含汞量、地域分布等情况，研究产排、转化规律，为确定重点排污行业污染区域提供基础，同时，研发燃煤汞治理的最佳实用技术，并全面考虑整个生成排放周期的汞的捕集，国家应考虑对电厂实施汞污染治理的电价补偿方案，研发汞监测装备系统。在研究汞污染治理的成本的同时，也要综合考虑治理后的环境、健康等社会效益。

同时，随着我国区域性大气问题日趋明显，如何控制PM2.5成为焦点。在这样的背景下，火电行业PM2.5的控制工作将会在“十二·五”期间进一步得到重视。因此，应尽早提出细颗粒物的准入要求；开展相关研究工作，并建立示范性工程。

综上所述，只有我国不断优化能源消费结构，依法加强管理，并加大污染物治理科技研发投入，我国的燃煤火力发电厂就能够朝着绿色、环保、可持续发展的方向迈进。

参考文献：

[1]国务院.《国务院关于印发节能减排“十二五”规划的通知》，国发[2012]40号.2012年8月6日.

[2]刘丽娟，王灵梅，杨春，王锐刚.燃煤火电厂持续有效实施清洁生产研究及建议.能源与环境，2012年.

[3]郝新东.中美能源消费结构问题研究.2013年03月.

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[9]云雅如，王淑兰，胡君，张静巧，段菁春，柴发合，高健.中国与欧美大气污染控制特点比较分析.环境与可持续发展，2012年第4期.

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[11]环境保护部、国家质量监督检验检疫总局.《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011），2011年7月29日.

[12]许月阳，薛建明，王宏亮，管一明，王小明.火电厂汞污染控制对策探讨.节能与环保，第46卷第3期.2013年3月.

[13]陶伟强，韩富春.国内外燃煤电厂脱硫技术的综述.电力学报.第16卷第3期.2001年.

[14]潘荔.《“十二五”中国电力行业氮氧化物控制规划研究》，2011年12月.endprint

3.3 加大对多污染物协同控制技术研究投入，加快设备国产化的步伐，抓紧研究PM2.5和汞排放控制问题

除了有选择的引进国外的先进技术、设备，国家应加大对多污染物协同控制研究的投入，积极扶持行业内的龙头企业，帮助国内企业引进、消化吸收国外先进技术，通过示范工程形成具有自主知识产权的工艺技术，逐步达到国际先进水平。加快设备国产化的步伐，应根据我国燃煤电厂烟气治理的实际情况，综合比较国内外多污染物协同治理的新技术，结合我国不同区域资源、环境条件，充分考虑烟气中多种大气污染物之间的相互关联、相互影响的因素，研究开发出符合我国国情的燃煤电厂多污染物协同控制技术路线。

从美国最新发布的汞及其有毒有害气体排放标准中可以看到，汞的污染及其控制已经成为目前必须考虑和解决的问题。我国应注重掌握不同行业汞的产排情况，包括燃煤量、煤种含汞量、地域分布等情况，研究产排、转化规律，为确定重点排污行业污染区域提供基础，同时，研发燃煤汞治理的最佳实用技术，并全面考虑整个生成排放周期的汞的捕集，国家应考虑对电厂实施汞污染治理的电价补偿方案，研发汞监测装备系统。在研究汞污染治理的成本的同时，也要综合考虑治理后的环境、健康等社会效益。

同时，随着我国区域性大气问题日趋明显，如何控制PM2.5成为焦点。在这样的背景下，火电行业PM2.5的控制工作将会在“十二·五”期间进一步得到重视。因此，应尽早提出细颗粒物的准入要求；开展相关研究工作，并建立示范性工程。

综上所述，只有我国不断优化能源消费结构，依法加强管理，并加大污染物治理科技研发投入，我国的燃煤火力发电厂就能够朝着绿色、环保、可持续发展的方向迈进。

参考文献：

[1]国务院.《国务院关于印发节能减排“十二五”规划的通知》，国发[2012]40号.2012年8月6日.

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[13]陶伟强，韩富春.国内外燃煤电厂脱硫技术的综述.电力学报.第16卷第3期.2001年.

[14]潘荔.《“十二五”中国电力行业氮氧化物控制规划研究》，2011年12月.endprint

3.3 加大对多污染物协同控制技术研究投入，加快设备国产化的步伐，抓紧研究PM2.5和汞排放控制问题

除了有选择的引进国外的先进技术、设备，国家应加大对多污染物协同控制研究的投入，积极扶持行业内的龙头企业，帮助国内企业引进、消化吸收国外先进技术，通过示范工程形成具有自主知识产权的工艺技术，逐步达到国际先进水平。加快设备国产化的步伐，应根据我国燃煤电厂烟气治理的实际情况，综合比较国内外多污染物协同治理的新技术，结合我国不同区域资源、环境条件，充分考虑烟气中多种大气污染物之间的相互关联、相互影响的因素，研究开发出符合我国国情的燃煤电厂多污染物协同控制技术路线。

从美国最新发布的汞及其有毒有害气体排放标准中可以看到，汞的污染及其控制已经成为目前必须考虑和解决的问题。我国应注重掌握不同行业汞的产排情况，包括燃煤量、煤种含汞量、地域分布等情况，研究产排、转化规律，为确定重点排污行业污染区域提供基础，同时，研发燃煤汞治理的最佳实用技术，并全面考虑整个生成排放周期的汞的捕集，国家应考虑对电厂实施汞污染治理的电价补偿方案，研发汞监测装备系统。在研究汞污染治理的成本的同时，也要综合考虑治理后的环境、健康等社会效益。

同时，随着我国区域性大气问题日趋明显，如何控制PM2.5成为焦点。在这样的背景下，火电行业PM2.5的控制工作将会在“十二·五”期间进一步得到重视。因此，应尽早提出细颗粒物的准入要求；开展相关研究工作，并建立示范性工程。

综上所述，只有我国不断优化能源消费结构，依法加强管理，并加大污染物治理科技研发投入，我国的燃煤火力发电厂就能够朝着绿色、环保、可持续发展的方向迈进。

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[12]许月阳，薛建明，王宏亮，管一明，王小明.火电厂汞污染控制对策探讨.节能与环保，第46卷第3期.2013年3月.

[13]陶伟强，韩富春.国内外燃煤电厂脱硫技术的综述.电力学报.第16卷第3期.2001年.

[14]潘荔.《“十二五”中国电力行业氮氧化物控制规划研究》，2011年12月.endprint