探索適宜的電力集團層面的脫硝戰略
21世紀以來,我國形成了廠網分離的電力工業體制,發電企業成為電力環保的核心。對電力集團來說,必須探索適宜的集團層面的脫硝戰略。
(1)在新電力工業體制下, 電力集團已成為 NOx 控制的責任主體和組織核心。為充分發揮市場配置資源的基礎性作用、建立與社會主義市場經濟體制相適應的電力體制, 2002年國務院頒布了《關于印發電力體制改革方案的通知》[國發( 2002) 5 號] ,重組國家電力公司管理的發電資產,按建立現代企業制度要求組建了5家獨立的發電企業。
經過重組,我國已形成以電力集團公司為核心的發電體制。各電力集團掌管的發電資產基本相當,電廠區域分布相對集中。電力集團已經成為發電廠的管理核心和區域發電布局的推動者,事實上已經成為相應區域內電力環境保護的責任人。無論集團內發電廠站的企業體制如何,集團對其全部發電資產的環境后果負有不可替代的責任和作用,同時其制定規劃、組織實施、控制投資項目的作用是不可替代的,應當建立集團層面的NOx 控制對策。
(2)積極適應國家脫硝政策,立足電力集團實際,明確集團層面的NOx 控制原則和目標。電力集團作為重要的國有控股企業,須嚴格遵守國家有關環境保護的規定,模范執行國家脫硝政策;同時,還應該承擔企業的社會責任,根據集團具體情況,探索有利于環保的技術措施,科學地確定集團內燃煤火電廠站NOx 排放現狀及其防治目標。
我國“十五”期間確定了SO2 以2000年為基準削減10%的總量控制目標,“十一五”仍然延續這種做法,確定了SO2 排放以2005年為基準削減10% 的目標。我國部分地區在NOx 污染防治領域借鑒了SO2 控制的削減做法(如粵港合作保護大氣環境計劃中確定了NOx 以1997年為基準削減20%的目標) 。但從全國來看,我國目前缺乏權威的燃煤火電廠NOx 排放資料,因此在“十五”、“十一五”期間都沒有把NOx 列入約束性削減指標。
燃煤火電廠煙氣脫硝控制應當確定NOx 削減控制目標。SO2 削減目標的確認,是以燃料為基礎的物料衡算和以連續在線監測為基礎的監測措施, 結合適當的監測技術規范和統計措施,確定排放總量并根據環境目標確定削減目標。該技術路線應用到火電廠NOx 排放防治領域有一定的困難:首先, SO2 與NOx 的發生機理不同, NOx 對燃燒過程的依賴使之與燃料的關系不像SO2 那么密切,影響污染物產生量的判斷和削減技術措施的應用;其次,連續在線監測巨大的成本和面臨的非正常運行的現狀可能會對NOx 排放監測結果產生巨大扭曲。
因此,在借鑒上述技術路線的同時,應當下大力氣探索通過NOx 排放績效指標確定控制目標的方案。近年來,我國電力和環保部門對燃煤火電廠 NOx 排放績效指標進行了一系列研究,取得了部分階段性成果。根據已經取得的NOx 排放績效數據分類核定電廠NOx 排放績效指標,選擇有代表性的電廠通過實測等措施對指標進行檢驗和修正。根據修正后的NOx 排放績效指標并按照發電量推算其排放量;根據推算確定燃煤火電廠NOx 排放的總量目標,按照我國及相應區域對環境保護目標的要求即可確定燃煤火電廠NOx 排放的削減目標。這種做法能夠保證一定的精確度(誤差率可以控制在± 10%以內)和實際的管理需要。
電力集團應當盡快采取技術和統計措施,摸清 NOx 的確切排放總量,在此基礎上確定火電廠NOx 排放的總量目標及其削減目標。集團的NOx 削減目標可以分三個層次: ①保證所有電廠能夠遵守國家的NOx 控制標準,確保其達標排放; ②按照不同電廠的績效要求,確定各自的排放要求,對不同技術和工藝規模的電廠實行分類控制; ③根據集團系統內部和區域最優的原則,積極通過工藝改革、技術進步和環境治理等手段,先行一步,確定有利于區域環境友好的綜合性NOx 削減指標方案。
(3)建立以電力集團為基礎、以降低NOx 總量為核心的環境友好目標和技術指標體系。在確定了燃煤火電廠NOx 排放削減目標后,建立并嚴格實施和NOx 排放相關的控制標準,并以該標準為依托建立系統的技術措施體系,應當是電力集團脫硝技術政策的核心內容。
首先,電力集團應當探索基于排放績效指標的燃煤火電廠NOx 排放控制標準和環境友好指標。 NOx 排放績效指標( GPS) 也稱排放績效標準 (EPS) ,是20世紀90年代末期起源于美國的一項有別于濃度標準的火電廠污染物排放標準,它是以火電廠單位發電量所排放的污染物作為基準的新的火電廠污染物排放標準,通常以g/ ( kW·h)形式表示。該標準以電能的產出為基礎,從而使污染物的排放不僅和燃料緊密相連,而且還與生產工藝、生產效率等因素緊密相連,可以直觀地表示火電廠的排污狀況或者環境友好程度。與以往的根據總量控制要求,在現有排放量的基礎上按削減幅度等比例削減的做法相比,更為公平。
在該標準中設定參數F 作為簡單描述燃煤火電廠NOx 排放指標,即單位發電量所產生的污染量, F = r W i / ( kW·h) 。F可以作為環境友好的簡單指標,表示火電廠NOx 排放強度或者對環境的友好程度。發電量越大,排放的污染物總量越小,表明火電廠對環境越友好。根據我國國情,在火電廠土地涉及不同主體功能區的情況下,可以通過表明該地區環境權重經驗數值K來修正F 。即: F1 = K· r W i / kW·h。F ( F1) 將經濟發展與環境緊密結合,能夠兼顧火電行業NOx 排放的宏觀管理和火電廠的微觀控制。通過它們即可表示電廠的NOx 排污情況以及應該實現的控制要求。
電力集團應依據本集團的功能區位、發電廠的布局和狀況,選定煙氣脫硝GPS的計算方法、應用條件以及權重K的設定規則,并研究確定GPS排放標準對目前國家濃度標準的協調。這樣就可以建立一套簡明實用的NOx 排放防治實施指標。
其次,電力集團應借助GPS指標確立以績效和環境友好為核心的綜合管理措施。根據基于GPS的環境友好指標( NOx 排放強度標準) ,并考慮不同環境功能區的特點,統籌集團的全部燃煤火電廠,建立環境友好指標體系,并將其應用到中遠期電站發展規劃、電廠項目環境影響評價等過程中去。以發展規劃和環評為龍頭,按照單個電廠符合排污標準、集團整體削減NOx 最優的原則,協調解決燃煤火電廠布局以及新、老電廠的脫硝問題。
(4) 以電力集團為基礎,制定可行的NOx 削減控制規劃。根據NOx 排放及其削減目標,結合“十一五”規劃綱要確定的主體功能區建設思路及各區域社會經濟和環境的特點,按照建立區域環境友好與和諧發展的要求,制定電力集團燃煤火電廠NOx 削減控制規劃,使國家總體環境要求與企業和地方協調發展有效地統一起來。同時根據火電廠的布局和工藝特點,確定實現規劃目標的技術措施體系。
2004年國家發改委《關于燃煤電站項目規劃和建設的有關要求的通知》[發改能源( 2004 ) 864 號] ,要求燃煤電站統籌規劃,高度重視規劃布局合理性。電站規劃布局需要符合我國一次能源總體流向,綜合平衡煤源、水源、電力負荷、接入系統、交通運輸、環境保護等電站建設必要條例,統籌考慮輸煤與輸電問題。除要求提高機組效率、促進技術升級外,由于我國環境形勢嚴峻、環境容量有限,還特別強調要嚴格執行國家環保政策,所有燃煤電站均要同步建設排放物在線連續監測裝置。
首先,電力集團應確定對燃煤火電廠NOx 積極控制的規劃目標。電力集團通過綜合考慮功能區、環境、人口、生產力與火電廠布局等因素,確定電廠所在功能區適用的GPS系數,拓展地區性發展環境容量空間,兼顧地區經濟發展水平、人民的環境質量需求和地方社會經濟管理秩序,以規劃引導燃煤火電廠的布局和在役火電廠NOx 削減方略。
其次,電力集團應當確立適用的實現NOx 控制規劃目標的技術措施體系。新建、在役、不同裝機容量的火電廠具有不同的技術經濟特點,其NOx 排放及控制的技術要求各不相同,應在技術經濟實證分析的基礎上有針對性地確定技術措施。
對新建火電廠和裝機容量大的火電廠,應當適用比較高的環境友好指標,實行嚴格的全廠GPS指標。對這類電廠除要求采用低氮燃燒技術外,還必須采取尿素SCR和SNCR /SCR混合法等先進脫硝技術措施。在條件許可的情況下,電力集團或者其下屬企業還必須新、老兼顧,在新增火電機組時“以新帶老”推動在役火電廠的脫硝,從而提高全集團的NOx 排放績效指標和環境友好指標。
對在役火電廠,應當根據其不同的剩余設計服役年限實行不同的脫硝技術對策。對剩余設計服役年限不滿五年的火電機組,一般不再考慮上脫硝設施,但應嚴格執行國家的退役淘汰規定;對剩余設計服役年限五年以上的火電機組,一般應上經濟適用的低氮燃燒或采用尿素SNCR的脫硝設施。
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