云南省水电铝产业环境现状分析及发展建议

王仁敏，杨逢乐，梅向阳，陈 潇

(云南省生态环境工程评估中心,云南 昆明 650032)

根据有色金属行业协会统计,2017年全国电解铝产量3226万吨,分布在19个省/自治区,见图1。云南省2017年电解铝产能为128万吨,位列全国第七位。另外根据百川盈孚统计的信息,2020年全国电解铝总产量达到3686万吨,主要分布在全国17个省、自治区和直辖市,其中云南省产能逐年增长,2020年已投产产能达到261万吨,总产量暂居全国第四[1],见图1。

图1 2017～2020年电解铝产能前十位分布变化图

1 云南省水电铝产业现状

2017年以前,我国电解铝产业主要集中在山东、新疆、河南、内蒙古等地,且大部分以煤供电,随着2017年《大气污染防治行动计划》的实施,国家加快调整能源结构,煤电铝产业模式的发展空间进一步压缩。利用水电生产铝,构建水电铝产业模式符合铝行业绿色、环保、低成本、可持续的发展现律和发展方向。 根据相关资料,与煤电铝相比,每生产1吨水电铝相当于减少4.8吨标准煤消耗,减少排放二氧化碳12吨、二氧化硫0.36吨[2]。在国家大力倡导绿色发展、循环发展、低炭发展的大背景下,将可再生的清洁能源-水电资源与铝工业发展相结合,构建水电铝结合的产业模式是今后我国铝工业实现产业结构优化转型升级和可持续发展的必由之路。

据云南省工信厅关于电解铝企业年度资源能源消耗情况的通报,2016年以前,全省纳入统计通报范围的电解铝生产企业7家,产能在92.6万吨～162万吨[3]。随着水电资源与电解铝产业的进一步整合,云南借助水电铝的形式将进一步推动全省电解铝产业的发展。

云南能源资源得天独厚,水能、煤炭等资源位居全国前列,既是能源生产大省,也是绿色能源大省。但长期以来云南省“重工靠资源、轻工靠烟草”,产业发展短板突出,能源产业和铝工业各自独立发展,导致水电清洁能源优势未能有效转化为经济优势。为改变清洁能源资源丰富、载能产业弱小的局面,加快能源优势向产业优势转化,云南省委、省政府旗帜鲜明地提出了打造世界一流“绿色能源牌”的目标[4]。

2020年云南省水力发电量完成2763.45亿千瓦时,省内水电消纳情况较好。随着绿色铝等项目的持续投产,全年全社会用电量2025.66亿千瓦时,增长11.8%。自2016年起,云南省依托优势的水电资源,通过产能置换,先后开工并建设了一批水电铝项目,全省现有及在建产能已突破600万吨,主要布局于文山州、大理州、昭通市、曲靖市、红河州以及昆明市等水电资源丰富、原料来源稳定、产业政策优厚、配套产业设施完善的地区。据百川盈孚预测,2021年,云南省水电铝产能将稳定保持全国第四位[5],详见图2。

图2 2021年中国水电铝产能预测分布图

云南省在推动水电铝一体化发展中,高度重视生态环境保护,在产业布局、清洁生产、污染治理、环境监管等方面均严格要求,推动水电铝绿色、低碳、可持续发展。将立足生态环境保护的各项要求,在工艺设备升级、资源能源消耗、污染物产排多个方面逐步向生产单位提出要求,进一步实现产业革新。

云南省现有及在建电解铝项目共有预焙阳极电解槽约5000个,电流范围为230～600 kA。云南省早期的铝电解槽主要为420 kA及以下预焙阳极电解槽。2016年以后多采用500 kA大型预焙阳极电解槽,部分企业建设有当前最先进的600 kA预焙阳极电解槽,现存云南省电解槽槽型分布图见图3。

图3 云南省电解槽槽型分布图

根据云南省工信厅发布的数据及项目环评资料,云南省水电铝项目主要资源及能源消耗水平见表1。

表1 云南省水电铝项目主要资源及能源消耗水平

近年来新建的水电铝项目,均对项目清洁生产提出了严格要求,主要资源及能源消耗水平均优于《铝行业规范条件》及《清洁生产标准电解铝业》(HJ/T187-2006)中的一级水平要求[6-7]。

因电解烟气存在烟气量大、二氧化硫浓度低的特点,电解烟气的脱硫技术不尽成熟[8-9],国家2018年以前相关的技术规范及标准中,仅对除尘和氟化物净化效率进行要求,如生态环境部标准《铝电解废气氟化物和粉尘治理工程技术规范》(HJ2033-2013)要求,粉尘的净化效率>98.5%、氟化物的净化效率>97.5%[10];国家标准《铝电解厂通风除尘与烟气净化规范》(GB51020-2014)提出粉尘的净化效率>99.8%、氟化物的净化效率>99.4%[11];《有色金属工业环境保护工程设计规范》(GB 50988-2014)要求铝电解槽必须设置烟气氟化物和粉尘治理设施,铝电解槽烟气净化应采用罩板密闭集气、氧化铝吸附干法净化技术,电解槽集气效率应高于98.5%,氟净化效率应高于99.2%,阳极组装及残极处理工段各产尘点应设置集气除尘设施[12]。因此,2018年以前,全国范围内的绝大部分电解铝企业的电解烟气通过氧化铝干法净化脱氟除尘后排放,未进行烟气脱硫处理。

直至2019年,生态环境部、国家发展和改革委员会、工业和信息化部、财政部等四部委联合印发《工业炉窑大气污染综合治理方案》,要求电解槽应配备袋式等高效除尘设施,京津冀及周边地区等重点区域配备石灰石石膏法等高效脱硫设施[13]。

在达到行业相关技术规范及达标排放的基础上,云南省电解铝企业积极采用先进治理技术,进一步提高污染治理水平。云铝集团曾开展过电解烟气脱硫技术研究及试点,但最终未能得到推广应用。

2018年,自文山马塘电解铝项目起,电解烟气除氧化铝干法脱氟及布袋除尘外,均增设了电解烟气脱硫设施,对低浓度二氧化硫进行治理,二氧化硫、氟化物排放浓度远低于《铝工业污染物排放标准》(GB25465-2010)[14]排放限值要求。当前云南省最优的电解烟气收集及净化措施下,吨铝二氧化硫(有组织)排放水平约2.2千克;吨铝氟化物(有组织)排放量约为0.05千克。

电解铝生产过程中主要危险废物有大修渣、碳渣、铝灰,云南省早期的处置途径以送危险废物填埋场安全填埋为主,随着近年来电解铝行业危险废物处置利用技术的发展,省内建设了一批相应类别危险废物利用企业对上述危险废物进行综合利用。

受电解烟气氟化物的影响,电解铝厂外环境空气可能会存在氟化物超标的情况,根据电解铝厂总图布置及区域气象条件等因素,我省各电解铝厂均以电解车间外设置不低于500 m的卫生防护距离,对卫生防护距离内的居民点全部进行搬迁,以最大程度的降低铝厂生产对人群的影响。

当前,云南省电解铝企业厂外大宗物料运输主要以铁路运输为主,公路运输为辅。主要通过封闭运输控制无组织扬尘。自《环境影响评价技术导则大气环境》(HJ2.2-2018)[15]实施后,各项目环评编制过程中,均按导则分析调查了受项目物料及产品运输影响新增的交通运输移动源,包括运输方式、新增交通流量、排放污染物及排放量。

根据《中共云南省委关于制定云南省国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》,我省绿色能源具有明显优势,要倍加珍惜,集中资源持之以恒培育,全力打造世界一流“绿色能源牌”,全面推动绿色低碳发展,实现能源资源配置更加合理,生产生活方式绿色转型成效显著[4]。省委经济工作会议也明确了2021年“打造世界一流‘绿色能源牌’”,持续巩固和扩大清洁能源优势,优化供电结构,深入推进绿色能源战略与绿色先进制造业深度融合”的奋斗目标。

2 对云南省水电铝产业发展的建议

优布局，红线条件为必须进入合规园区。按《云南省推动长江经济带发展领导小组办公室关于印发<云南省长江经济带发展负面清单指南实施细则(试行)>的通知》(云发改基础〔2019〕 924号)“禁止在合规园区外新建、扩建钢铁、化工、焦化、建材、有色等高污染项目”的要求,云南省新增水电铝项目必须布局于合规园区内,综合考虑能源和项目所在地的环境要求落地,且应在《中共云南省委云南省人民政府关于印发<云南省各类开发区优化提升总体方案>的通知》(云委〔2020〕287号)中保留的64个产业园区内布局。

电解铝企业属于大气高排放项目,在进入合规园区的基础上,应结合我省“三线一单”研究成果,避开大气环境布局敏感区及大气弱扩散区,重点考虑区域环境承载能力进行布局。

此外,坚持走“产业集聚、资源集约、土地节约、绿色发展”的路子,布局规划兼顾电力资源情况、交通运输条件现状及规划等情况展开。

调结构,产业体系方面,根据《中共云南省委关于制定云南省国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》[9],要丰富延伸八大重点产业内涵外延,打造先进制造等万亿级产业和绿色能源等千亿级产业。推动绿色制造强省建设,建设世界一流“中国铝谷”,培育壮大高端钛合金、铝合金、稀贵金属等一批战略性新材料。我省16年以来批复及建设的电解铝企业主要以铝锭为产品,下一步应以建设世界一流的“中国铝谷”为目标,持续推进绿色能源战略与绿色先进制造业深度融合,进一步延伸水电铝产业链。

因电解铝生产涉及较大规模的物料运输,下一步应进一步优化运输结构。进出铝厂的氧化铝、炭素、石油焦等大宗物料和产品应优先采用铁路、管道等清洁运输方式;达不到的,汽车运输部分应全部采用新能源汽车或达到国六排放标准的汽车;鼓励修建铁路专用线。

控规模,新布局的水电铝项目严格执行产能置换要求。充分考虑项目所在区域环境容量,综合整合水电资源,整体调控,全面考虑,根据区域环境承载能力合理确定承接产能。

严排放,继续对标国际先进水平,新布局项目污染防治和生态环境保护要求不应低于原有项目。未脱硫项目加快脱硫改造进度。

守底线,严守生态保护红线、环境质量底线和资源利用上线,严格执行环境保护法律法规和相关政策要求,项目建设不得触碰生态保护红线,不得超过区域环境承载能力。

防风险,通过严把环境准入关、强化源头控制、加严污染治理措施及区域减排等措施,最大程度降低水电铝项目建设可能带来的环境风险及社会风险。