中國燃煤電廠可凝結顆粒物排放世界領先

2013年1月有4次霧霾籠罩在中國大部分地區，京津冀、長三角、珠三角等地區都被霧霾籠罩，隨著“大氣十條”、“打贏藍天保衛戰”等政策的實施，大氣環境逐年好轉。但2020年的1月下旬在疫情期間，霧霾再次襲擊京津冀地區，引起人們廣泛思考。每次霧霾來襲，很多人都會想到電力行業對霧霾的貢獻，因為電力行業消耗了全國46.5%的煤炭。

電力行業常規污染物大幅下降

截至2018年年底，全國發電裝機容量190012萬千瓦，其中火電裝機容量114408萬千瓦，火電發電量49249億千瓦時，比未實施超低排放的2013年增長16%，但2018年全國火電煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放量比2013年分別下降了86%、87%、88%，為常規大氣污染物的總量減排做出了重要貢獻，得到廣泛認可。

根據華東地區3個火電大省99臺各種容量等級的超低排放煤電機組煙氣排放連續監測數據的統計，煙塵介于1~5毫克每立方米，平均2毫克每立方米，二氧化硫介于8~24毫克每立方米，平均16毫克每立方米，氮氧化物介于22~44毫克每立方米，平均33毫克每立方米，單位發電量的污染物當量數小于燃氣電廠。

我國煤電發電量約占火電發電量的91%，美國煤電發電量約占火電發電量的50%（其余為燃氣發電），在這種情況下，2015年以后我國單位火電發電量的煙塵、二氧化硫、氮氧化物的排放量，即排放績效全面低于美國，進一步說明我國燃煤電廠的低排放。

據生態環境部公布，截至2019年底，全國實現超低排放的煤電機組約8.9億千瓦。中國火電廠大氣污染物控制技術與管理水平已處于世界先進行列，大幅削減了常規大氣污染物排放，對改善大氣環境質量發揮了重要作用。

可凝結顆粒物排放世界領先

燃煤電廠排放的一次顆粒物實質上包括可過濾顆粒物(FPM)與可凝結顆粒物(CPM),目前我國燃煤電廠排放標準中的煙塵實際為FPM。美國環境署（EPA）對CPM的定義為:該物質在煙道溫度狀況下在采樣位置為氣態,離開煙道后在環境狀況下降溫數秒內凝結成為液態或固態,該類物質通常以冷凝核的形式存在,空氣動力學直徑小于1μm,屬于微細顆粒物。到目前為止，世界上尚無任何國家出臺燃煤電廠的可凝結顆粒物排放標準。

為了弄清超低排放后燃煤電廠煙氣中可凝結顆粒物的排放，清華大學、國電科學技術研究院有限公司等單位對京津冀地區的14座燃煤電廠煙氣中的CPM按照美國EPA規定的標準方法（Method202）進行了檢測，結果表明14座燃煤電廠石灰石-石膏濕法脫硫入口的CPM平均值為13.38毫克每立方米，脫硫出口為6.68毫克每立方米，對外排放的平均值為5.62毫克每立方米。沒有發現石灰石-石膏濕法脫硫大量產生CPM的現象，相反濕法脫硫對CPM有一定的脫除效果，平均脫除效率為50%。

通過整理上海市環境監測中心和中國環境科學研究院等單位對上海、陜西、山西、新疆、浙江等13臺超低排放燃煤機組CPM的監測結果，平均值為10.20毫克每立方米，最大值為19.86毫克每立方米。清華大學環境學院鄧建國等人對國內5座超低排放電廠可凝結顆粒物的測試，結果表明均小于2毫克每立方米。

美國EPA公布的188臺鍋爐煙氣中CPM的排放數據平均值為18.61毫克每立方米，最大值為197.43毫克每立方米，在CPM的成分中無機組分占82.46%，有機組分占17.54%。可見，不論是京津冀地區還是全國，中國燃煤電廠可凝結顆粒物的排放水平均是世界領先的，京津冀地區14座電廠煙氣中CPM平均值僅是美國相應平均值的30.2%。

燃煤電廠的煙氣治理技術國際公認

中國是發展中大國，燃煤電廠的煙氣治理技術經歷了引進、消化、吸收、創新、跨越式發展的過程，吸收了全世界煙氣治理的經驗，自主研發出世界領先的治理技術與工藝路線，如在國外石灰石-石膏濕法脫硫技術的基礎上，研發出高效的pH值分區脫硫技術（包括單塔雙pH值、雙塔雙pH值、單塔雙區等）和復合塔技術（包括旋匯耦合、沸騰泡沫、旋流鼓泡、雙托盤、湍流管柵等），不僅將脫硫效率從原來的95%提高到99.7%以上，更為重要的是在抑制可凝結顆粒物生成的同時，高效脫除可凝結顆粒物。國電環境保護研究院對山西某電廠的旋匯耦合濕法脫硫系統的測試表明，旋匯耦合的石灰石-石膏濕法脫硫對可凝結顆粒物中的主要成分三氧化硫的脫除效率高達87%。

大量的測試結果表明，用于超低排放的干式電除塵、濕法脫硫、濕式電除塵等對CPM都有一定的脫除效果，與早期的煙氣治理技術相比，CPM的綜合脫除效果可提高90%以上。近年來，我國燃煤電廠的超低排放技術及產品不僅在國內得到廣泛使用，而且出口美國、德國、日本、土耳其、印度等40多個國家，推動了清潔煤電技術的全球應用。不僅“一帶一路”沿線國家的新建燃煤電廠采用中國的煙氣治理技術，而且歐美等發達國家燃煤電廠的改造也采用中國的煙氣治理技術，且普遍采用濕煙氣排放。

濕煙氣排放是污染物低排放的通行做法

世界各國燃煤電廠普遍采用濕法脫硫，濕法脫硫后均是濕煙氣，是否需對濕煙氣進行加熱排放，主要取決于污染物排放及景觀要求。眾所周知，干煙氣抬升高度大，有利于大氣污染物在更大范圍內擴散，因此在沒有進行煙氣脫硝時，由于煙氣中氮氧化物排放濃度高、排放總量大，濕煙氣排放會造成氮氧化物地面濃度超標，必須對濕煙氣進行加熱后排放，這就是為什么早期的濕法脫硫都增加了煙氣加熱裝置，為減少能源消耗，用原煙氣加熱脫硫后的凈煙氣，俗稱GGH（GasGasHeater）。

安裝煙氣脫硝裝置后，煙氣中氮氧化物排放大幅下降，不需要借助煙氣抬升來對氮氧化物進行稀釋擴散，因此不需要對煙氣進行加熱，在煙氣安裝煙氣脫硝裝置的同時取消濕法脫硫系統中的GGH，這是世界各國的通行做法。如美國的燃煤電廠在安裝煙氣脫硝裝置后，一般都取消濕法脫硫系統的GGH。德國在安裝脫硝裝置后，一般將處理后的煙氣通過冷卻塔排放，我國的河北三河電廠、江蘇徐州電廠等數十座電廠也采用了該種方法，即超低排放后的煙氣通過冷卻塔排放。實踐證明取消GGH后，濕煙氣通過煙囪或冷卻塔排放都沒有引起局地污染物地面濃度超標，相反由于取消了GGH，脫硫系統故障率與能耗明顯下降，在節能的同時，減少了污染物的排放。

只有所有污染物都低的煙氣才能采取濕煙氣排放，否則必然會引起某種或某些污染物局地濃度超標，項目環境影響評價不可能獲得批復。

濕煙氣“消白”減少污染物是得不償失

盡管中國燃煤電廠煙氣中CPM處于世界領先水平，京津冀地區燃煤電廠煙氣中CPM的排放平均值為5.62毫克每立方米，僅是美國相應平均值的30.2%，但依然有人將其與超低排放限值中的煙塵排放限值10毫克每立方米相比較，以說明深度治理CPM的必要性，如果這么容易確定是否需要進行深度治理也太簡單、太容易了。治理必須明確治理對象、排放標準、可行技術及實施環境效果，事實上現在有些地方政府除了要求燃煤電廠消除白色煙羽的視覺污染外，對治理的污染物、排放標準、環境效果等是一無所知。

依法決策應是各級政府必須遵守的準繩，《中華人民共和國大氣污染防治法》第九條明確規定：“國務院生態環境主管部門或者省、自治區、直轄市人民政府制定大氣污染物排放標準，應當以大氣環境質量標準和國家經濟、技術條件為依據”。因此，是否進行煙氣“消白”，應至少弄清煙氣“消白”污染物的減排效果、對環境的改善效果、經濟投入與運行費用、技術可行性及運行可靠性與穩定性等相關問題。

即使全國燃煤電廠煙氣中CPM的平均排放水平按10毫克每立方米考慮，全國燃煤電廠每年排放的CPM總量大約只有12萬噸，占全國PM2.5的總量不及1%，因此即使燃煤電廠的CPM實現零排放，區域性霧霾也不會有所改善。針對具體的電廠而言，無論通過什么樣的大氣模式，10毫克每立方米的CPM排放對地面PM2.5的影響都是微不足道的。可見，對于排放白色煙羽的超低排放電廠進行煙氣“消白”對大氣環境改善毫無意義。

煙氣“消白”可以采用直接加熱或者煙氣冷凝再加熱的方式，直接加熱不減少任何污染物的排放，相反由于煙氣加熱增加能源消耗，反而增加污染物排放。煙氣冷凝再加熱，冷凝過程中會有部分CPM溶入冷凝水中而脫除，但由于總的CPM排放濃度很低，即使較高的脫除效率，脫除的總量依然很小。煙氣加熱及煙氣“消白”過程中的阻力增加一般會提高供電煤耗1-3克每千瓦時。即使在超低排放條件下，也會使相應排放的總PM2.5濃度提高0.6-1.8毫克每立方米。多個實施煙氣“消白”的燃煤電廠測試結果表明，超低排放后燃煤電廠的煙氣“消白”，邊際成本很高，得不償失。

煙氣“消白”單位千瓦的投資一般在70元左右，全國燃煤電廠進行煙氣“消白”約需700億元，每年的運行費用大約在200億元左右，另外每年還會增加標煤消耗400-1200萬噸。

根據多個完成煙氣“消白”的電廠調研，煙氣“消白”治理工藝和設備穩定性差，且對生產設備和系統造成多方面影響。如采用漿液冷凝技術存在影響脫硫系統水平衡問題、換熱器易沖刷磨損造成泄漏問題、泄漏后消除故障難度大工期長問題，影響脫硫系統設備正常運行進而影響脫硫效率問題等，采用管式煙氣換熱器時，存在管束磨損、積灰、腐蝕等問題。

可見，煙氣直接加熱“消白”增加大氣污染物排放，煙氣冷凝再加熱“消白”，基本不減少大氣污染物排放，但投資與運行費用均不低，治理的邊際成本太高，從環境保護角度來看，真是勞民傷財。

需要強調的是，個別三氧化硫排放濃度較高，在晴天煙氣呈現藍色的電廠，煙氣是應該深度治理的，如河北某電廠的“藍色煙羽”治理，要求治理后三氧化硫排放濃度小于5毫克每立方米，其環境效果就較為明顯。

點贊生態環境部

生態環境部在委托生態環境部環境工程評估中心等單位對多個電廠進行現場實測、綜合評估的基礎上，收集了國內所有權威單位對超低排放電廠非常規污染物的監測結果，通過多次論證，以監測結果和實際調研結果為依據，進行環境、經濟、技術綜合決策，勇于擔當，在生態環境部牽頭印發的《京津冀及周邊地區2019-2020年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動方案》（簡稱“行動方案”）中明確規定：對穩定達到超低排放要求的電廠，不得強制要求治理“白色煙羽”。值得點贊。

毫無疑問，這一“行動方案”嚴重影響了“白色煙羽”治理企業的經濟效益，召來一些人的非議，不足為怪。期待地方各級政府能夠按照“行動方案”的要求，推行大氣污染綜合治理，而不能病急亂投醫，受騙上當，讓燃煤電廠無故買單。更希望有能力的地方政府，委托國內外權威單位深入系統地研究，按照《大氣污染防治法》的要求，以大氣環境質量標準和國家經濟、技術條件為依據，進行科學地綜合決策。

綜上所述，中國燃煤電廠污染物排放全面領先，煙氣超低排放技術、CPM抑制與脫除技術國際公認，建成了世界上最大的清潔煤電供應體系，為霧霾治理做出了重要貢獻。濕煙氣排放是污染物低排放的通行做法，濕煙氣“消白”減少污染物排放得不償失、勞民傷財，生態環境部明確“對穩定達到超低排放要求的電廠，不得強制要求治理‘白色煙羽’”是有擔當的科學決策。燃煤電廠應繼續努力，保障煙氣治理系統高效、安全、穩定運行，為大氣環境改善持續作出應有的貢獻。

作者簡介，朱法華：國電環境保護研究院院長，國家環境保護大氣物理模擬與污染控制重點實驗室主任，研究員級高工，博士生導師，國務院政府特殊津貼專家，從事電力環保工作30年。