燃煤电厂稳定超低排放对策研究

薛建明，管一明，李忠华，董月红

(清洁高效燃煤发电与污染控制国家重点实验室(国电科学技术研究院)，江苏 南京 210023)

燃煤电厂稳定超低排放对策研究

薛建明，管一明，李忠华，董月红

(清洁高效燃煤发电与污染控制国家重点实验室(国电科学技术研究院)，江苏 南京 210023)

对电力行业燃煤电厂主要污染物排放现状和超低排放改造情况进行系统分析，针对燃煤电厂高效化、清洁化的发展要求，提出超低排放设施应按电厂主设备要求，统筹谋划，从环保管理、工程建设、运行维护和状态评价四个方面，构建燃煤电厂稳定超低排放的对策。提出建立健全管理体制机制，提升环保管理水平，消除环保隐患；强化工程减排，提高工程质量，建设好环保设施；深化管理减排，重视运行维护，提高运行水平；深入开展状况评价，查找问题和隐患，并持续改进和优化的闭环管理，运行好环保设施，确保燃煤电厂稳定、可靠、经济地实现超低排放。

燃煤电厂；超低排放；稳定运行；对策研究

0 引言

超低排放是指燃煤电厂在发电运行、末端治理等过程中，采用多种污染物高效协同脱除集成系统技术使其大气污染物排放浓度达到天然气燃气轮机组标准的排放限值，即烟尘不超过10mg/m3、二氧化硫不超过35mg/m3、氮氧化物不超过50mg/m3，比《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)中规定的燃煤锅炉重点地区特别排放限值分别下降75%、30%和50%，是燃煤发电机组清洁生产水平的新标杆。

我国能源资源的禀赋决定了以煤为主的能源结构和电力结构短期内不会发生根本性改变，全面实施燃煤电厂超低排放是改善我国大气质量的重要举措。2015年12月，第114次国务院常务会议提出2020年前对燃煤电厂全面实施超低排放和节能改造，为贯彻落实国务院常务会议精神，2015年12月11日，环保部、发改委、能源局联合印发了《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》，方案要求：东部地区11个省市的超低排放改造任务在2017年前总体完成，中部地区8个省力争在2018年前基本完成，西部地区12个省区市及新疆生产建设兵团在2020年前完成，并从2016年1月1日起对完成超低排放改造的燃煤发电企业给予上网电价补贴。2016年3月国务院政府工作报告明确提出：全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造，新修订的环境保护法必须严格执行，对超排偷排者必须严厉打击，对姑息纵容者必须严肃追究。

1 电力行业主要污染物排放现状

2016年，全国火电装机容量10.6亿kW，全国火电发电量42273亿(kW·h)。其中，煤电装机容量9.46亿kW，占火电装机比重92.5%。2016年全国燃煤机组累计完成超低排放改造4.4亿kW，占煤电总装机容量的47%，电力烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放量大幅下降，年排放量分别为35万t、170万t、155万t，较2015年分别下降了12.5%、15%和13.9%。电力行业燃煤超低排放的实施对全国大气质量的改善作出巨大贡献。

1.1 烟尘

2016年，全国电力烟尘年排放量约为35万t，比2010年的160万t下降了78%；2016年火电发电烟尘排放绩效约0.08g/(kW·h)，比2010年的排放绩效0.5g/(kW·h)下降了84%。

图1 烟尘排放现状

1.2 SO2

2015年，全国SO2排放量1859.1万t，比2010年2185.1万t下降了14.92%；电力SO2排放量约200万t，比2010年的926万t下降了78.4%。电力SO2排放下降幅度是全国的5.3倍。2015年电力SO2排放绩效约为0.47 g/(kW·h)，比2010年的2.7 g/(kW·h)下降了82.6%。

图2 SO2排放现状

1.3 NOx

2015年，全国NOx排放量1851.8万t，比2011年的2404.3万t(峰值)下降了22.98%；电力NOx排放约180万t，比2011年的1003万t(峰值)下降约82.1%。电力NOx排放下降幅度是全国的3.6倍。2015年火电NOx排放绩效0.43 g/(kW·h)，比2010年的2.5 g/(kW·h)下降了82.8%。

图3 NOx排放现状

1.4 超低排放建设情况

截至2016年底，五大集团和国华电力完成超低排放改造机组容量2.83亿kW(详见图4)。其中：大唐集团完成88台机组超低排放改造，累计超低排放机组数量达到157台，容量6454.5万kW，占在役煤电机组容量67.8%，居五大发电集团第一；华能集团累计6921万kW机组完成超低排放改造，占煤电装机的59%；国电集团共121台、5221万kW燃煤机组实现超低排放，占在运燃煤机组总装机的52.6%；国家电投集团超低排放机组装机容量3557.8万kW，超低排放机组占煤电装机比例为52.25%；华电集团全年新增超低排放机组3418万kW，累计达4532万kW，占煤电装机的51%；国华电力共计47台燃煤机组实现超低排放，超低排放机组容量达2719万kW，占燃煤机组装机的75%。

图4 2016年底各电力集团超低排放机组

2 稳定超低排放对策研究

燃煤电厂超低排放是个复杂的系统工程，涉及到燃煤电厂的区域环境质量、机组特性、煤炭供应、锅炉燃烧、烟尘SO2、NOx、三大烟气污染物控制设施的耦合匹配、脱硫脱硝相关消耗性物料的品质、能源消耗、二次污染物，以及电力生产安全性、持续性、响应负荷变化特性等因素，为此，要长期稳定可靠地实现烟尘、SO2、NOx的超低排放，必须统筹“源头、过程和末端”三大控制环节，从环保管理、工程建设、运行维护和状态评价4个方面采取相应的对策，确保环保设施建设好、运行好，切实提高环保设施的运行水平，实现环保工作由被动应对转向统筹谋划、积极主动，由重视环保设施建设转向环保能力建设，由控制排放转向绿色、低碳、循环发展的全面环保理念的转变。

2.1 环保管理方面

2.1.1 建立健全超低排放管理体制机制

超低排放设施已成为燃煤电厂生产系统中必不可少的重要组成，为此，应严格按照电厂主设备的要求建立健全保障超低排放设施的系统集成、优化设计、工程建设、稳定可靠运行的管理体制机制，主要包括组织机构、制度、规程、事故预防和应急预案、人员培训、技术管理以及考核办法等；应按主设备的要求开展运行管理、检修管理、缺陷管理、可靠性管理等；按照“标准化、规范化、制度化、现代化”的原则，建立健全自身内部环境管理体制与机制，完善环境管理制度，加强自主环境管理，提升环境守法能力与水平，消除环境违法风险，以制度管人、按制度办事。

2.1.2 提升能力促进管理，减少隐患发生

随着环保要求越来越严格，环保政策的约束使环保设施对电厂具有“一票否决权”，环保不达标、环保设施安全性和可靠性低的电厂是不允许投入生产；环保电价已经成为售电价格的重要组成；对超标排放的处罚力度不断加大。电厂超标排放的成本已经达到经济上不可承受的地步。这从政策上要求电厂不断加强环保能力建设，提高环保管理水平。

同时，要求电厂从项目前期环评批复落实，项目竣工验收落实；电厂运营过程中年度环保治理工作和地方环保要求的落实，氨站、灰坝等重点隐患源管理，超低排放改造任务的进度，环保设施运行中的设备隐患、超标排放隐患和被通报处罚的隐患查找，水、气、声、固废、危废和煤场、灰场扬尘对周边生态和居民造成的影响和引起的纠纷的排查。

2.2 工程建设方面

2.2.1 强化工程减排的理念，重视工程建设

(1)要树立烟气污染物综合治理、协同控制、超低排放的理念，既考虑烟尘、SO2、NOx三大污染物，还考虑重金属、气溶胶、酸性气体以及脱硝、脱硫设施产生的次生物、冒白烟等。

(2)采用系统化考虑、差异化设计和精细化管理的模式，建设好超低排放设施。

2.2.2 精细化管理，提高工程质量

(1)合理选择工艺路线，优化设施设计。重点关注工艺选择的合理性、可靠性和先进性；边界参数选取的准确性，各环保设施的边界条件的有机统一；工艺参数设计的先进性，系统布置的合理性和完整性；系统的安全可靠性，以及设计组织、进度和质量；环保设施建设的前期工作，特别是流场、温度场、浓度场等的模拟实验。

(2)精细化管理，建设优质环保工程。重点关注配置设备(材料)的先进性、成熟性、可靠性，配置设备的裕度以及相互之间的协调性；主要设备运行、检修、维护的方便性，接口设备与现有设备的整体性；施工组织的完整性，施工期间的安全、质量、进度以及质量验收评定；调试组织的完整性、调试的系统性和质量评定及168h试运质量；超低排放污染物的在线监测装备。

(3)优化工程调试，提高设施的经济性。重点关注超低排放设施稳定、可靠达标运行可能的内外部约束条件，制定切合实际的优化调控机制；深入研究燃煤、负荷、烟气条件和超低排放设施运行参数间的关系，建立适合具体机组不同工况下的可靠运行方式、经济运行方式；超低排放设施竣工环境保护验收及其批复情况；第三方进行的性能试验结果；工程总投资及其设计、设备(材料)采购、安装、调试等各阶段费用的合理性。

2.3 运行维护方面

2.3.1 深化管理减排，重视设施运行

(1)考虑各环保设施对某一污染物控制的主体作用和对其他污染物控制的协同作用。

(2)考虑各环保设施可能产生的次生物和相互间的抑制或促进作用，运行要求更高、更细致，应按电厂主设备要求，运行好超低排放设施，确保稳定可靠地实现超低排放要求。

2.3.2 强化运行管理，提高运行水平

(1)细化环保制度，做好绩效考核。重点关注超低排放管理体系，组织管理的完整性和执行状况。强化监督管理，针对超低排放设施的具体特点，建立健全运行、维护和检修的岗位考核制度，包括考核指标、绩效考核办法、奖惩办法等。

(2)规范运行管理，提高设施可靠性。重点关注超低排放指标的小时排放浓度均值和排放总量；超低排放设施的效率、系统投运率、可靠性、能源消耗、脱硫脱硝所需的物料消耗；响应机组负荷的变化特性，以及对电力生产安全性、持续性的影响。

(3)精细化管理，提高设施经济性。重点关注超低排放设施检修维护的及时性、消缺率和恢复性，各污染物控制设施耦合匹配的优化和改进，在稳定可靠前提下的经济运行能力，污染物控制的年运行成本、脱除污染物单位质量的运行成本和单位发电量运行成本。

2.4 状态评价方面

2.4.1 开展状况评价，查找问题隐患

在环保设施投入生产运行后，应参照《火力发电厂环保设施运行状况评价技术规范》(DL/T362-2016)、《火电厂烟气治理设施运行管理技术规范》(HJ2040-2014)等规定，本着“科学、客观、实事求是”的原则，对环保设施的运行状态定期开展评价工作，评价内容应包括全厂性环保管理体系和污染物排放水平，脱硫、脱硝、除尘、废水处理、污染物在线监测等各个环保设施的运行状况、性能、影响因素及其健康水平等。电厂环保设施全面评价的工作每年宜不少于一次，根据环保设施的健康状况，也可开展环保设施的单项评价。

2.4.2 规范评价行为，实现闭环管理

(1)细化评价工作。评价工作开展前，细化评价各环节的管理，开展相应的前期准备工作，包括跟踪污染物监控平台上的污染物排放实时数据和达标情况；收集分析各类反馈的问题；认真开展环保设施的评价工作，也可邀请业内专家进行评价，通过踏勘现场、查阅历史资料、技术交流、技术质询，并进行仪器标定、数据比对、现场试验、计算分析等措施，对照标准要求客观、公正地进行评价。

(2)实施评价闭环管理。通过评价，指出存在问题，提出整改意见，形成“五位一体”，即状态评价明现状、分析诊断找差距、优化调整挖潜力、技术改进提性能、监督管理形体系的全过程闭环管理，消除环保隐患，确保环保设施长期稳定可靠地达到超低排放要求。

3 结语

我国能源资源的禀赋决定了以煤为主的能源结构和电力结构短期内不会发生根本性改变，全面实施燃煤电厂超低排放是改善我国大气质量的重要举措。2016年全国燃煤机组已累计完成4.4亿kW的超低排放改造，随着燃煤超低排放的大面积推广，如何确保长期稳定地实现超低排放已引起各方的高度关注，为此，作者根据近年来的技术研究、调研分析，提出超低排放设施应按照电厂主设备的要求，统筹谋划，从环保管理、工程建设、运行维护和状态评价四个方面，构建燃煤电厂稳定超低排放的对策。提出建立健全超低排放管理体制机制，切实提升环保管理水平，消除环保隐患，避免环保事件的发生；强化工程减排理念，重视工程建设的各个环节，切实提高工程质量，建设好环保设施；深化管理减排，重视环保设施的运行维护管理，切实提高环保设施的运行水平；深入开展运行状况评价，查找问题和隐患，并持续改进和优化环保设施的闭环管理，运行好环保设施，确保燃煤电厂稳定、可靠、经济地实现超低排放。

[1]中国电力企业联合会.2017中国电力行业年度发展报告[M]. 北京: 中国市场出版社,2017.

[2]国电力企业联合会. 2016中国电力行业年度发展报告[M]. 北京:中国市场出版社,2016.

[3]五大发电及国华电力2016年主要经济技术指标解读[N].中国电力报,2017-02-20.

[4]薛建明,柏 源,管一明,等.燃煤电厂超低排放综合技术路线[J].电力科技与环保,2016,32(3):12-15.

[5]姜维才,刘 涛,董月红.火电厂环保设施纳入主设备管理的探讨[J].电力科技与环保,2016,32(4):19-21.

[6]柏 源,周启宏,李启良,等.燃煤电厂应对新标准湿法脱硫提效策略研究[J].电力科技与环保,2012,28(6):19-21.

Study on countermeasures for stabilizing ultra-low emission of coal-fired power plants

Thispaperanalyzesthecurrentsituationofmajorpollutantemissionandultra-lowemissionretrofittingofcoal-firedpowerplantsinChinaelectricpowerindustry.Accordingtohighefficientandcleangenerationdevelopmentrequirementsofcoal-firedpowerplants,countermeasuresconcerningenvironmentalmanagement,projectconstruction,operationandmaintenance，conditionevaluationfouraspects,arestudiedforthestableandultra-lowemissionofcoal-firedpowerplants.Itisproposedtoestablishandimprovemanagementsystemandmechanismtoenhancethelevelofenvironmentalmanagementandeliminatepotentialrisk.Tostrengthentheprojectofemissionreductionandimproveprojectqualityofenvironmentalprotectionfacilities;todeepenthemanagementofemissionreductionandlaystressonoperationandmaintenancetoimprovetheoperationlevel;tocarryoutthefacilityevaluationandfindtheproblemsandriskstoimproveandoptimizetheclosed-loopmanagementcontinuously.Runningwellofenvironmentalprotectionfacilitiestoensurestable,reliableandeconomicalrealizationofultra-lowemissionincoal-firedpowerplants.

coal-firedpowerplant;ultra-lowemissions;stableoperation;countermeasureresearch

X701

B

1674-8069(2017)06-006-04

江苏省重点科研项目“燃煤锅炉烟气污染物超低排放技术示范工程”(SJC2014090288)

2017-08-21；

2017-09-26

薛建明(1965-)，男，江苏常熟人，研究员级高级工程师，长期从事火电厂环保及多污染物控制技术工作的研究工作。E-mail:xjm_gdhb@126.com