Technologies, standards, practices and philosophical thinking of "Near Zero Emission" of power station air pollutants
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摘要:
生态文明建设是一场涉及生产方式、生活方式、思维方式和价值观念的革命。总结了清洁煤电“近零排放”的提出背景、环保政策及排放标准的发展历程,分析了燃煤大气污染物烟尘、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)和汞等重金属排放控制技术发展现状以及燃煤机组实现“近零排放”的技术路线。选取不同区域典型燃煤机组进行案例分析,结果表明:典型机组烟尘、SO2及NOx排放浓度长期低于5、35、50 mg/m3,锦界三期、寿光电厂等机组低于1、10、20 mg/m3,舟山4号、三河4号机组实现“近零排放”后已稳定运行超过7年。研究“近零排放”煤电的经济性,分析“近零排放”的环境和社会效益,提出“近零排放”技术、标准和实践的哲学思考,展望清洁煤电绿色发展方向。燃煤发电“近零排放”技术和工程实践推动了我国环保标准的发展,标准提升促进了技术进步,基于我国国情持续推进煤炭清洁高效利用,不断提升环保标准,对保障我国的能源安全和可持续发展具有重要意义。
Abstract:The construction of ecological civilization is a revolution involving production methods, lifestyles, ways of thinking, and values. The background and the development of environmental policies and emission standards of "Near Zero Emission" (NZE) of clean coal combustion were summarized. The development status of pollutant emission control technologies regarding particulate matter, sulfur dioxide (SO2), nitrogen oxides (NOx) and heavy metals including mercury and the technical route of NZE of coal-fired units were discussed. Typical cases in different zones were analyzed in detail. The results indicated that the emission of particulate matter, SO2, NOx from typical units was lower than 5, 35, 50 mg/m3 for a long period, respectively. The emission level of pollutants in Jinjie Power Plant Phase Ⅲ, and Shouguang Power Plant was lower than 1, 10, 20 mg/m3, respectively. Moreover, Zhoushan Unit 4 and Sanhe Unit 4 had been in stable operation for more than seven years after achieving the NZE standard of clean coal combustion. The economy of the NZE was studied, the benefits of NZE of clean coal combustion in the views of economy, environment, and society were analyzed, the philosophical thinking on NZE technologies, standards, and practices were proposed, and the green development direction of clean electricity was projected. The NZE technologies and engineering practices promoted the development of environmental protection standards in China, while the standards promoted the advancement of related technologies. Based on China's national conditions, it was of great significance to continuously promote coal utilization in a clean and efficient way and continuously improve environmental protection standards, to guarantee energy security and sustainable development.
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Key words:
- energy security /
- air pollutant /
- emission standard /
- engineering practice /
- philosophical thinking
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表 1 《大气污染防治行动计划》出台后有关生态环境保护政策
Table 1. Relevant environmental protection policies after the release of Action Plan for Air Pollution Prevention and Control
颁布年份 颁布部门 政策 重要内容或意义 2013 国务院 《大气污染防治行动计划》 明确到2017年全国地级及以上城市可吸入颗粒物浓度,以及京津冀、长三角、珠三角等区域细颗粒物浓度控制目标 原环境保护部、国家发展和改革委员会、工业和信息化部、财政部、住房和城乡建设部、国家能源局 《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》 明确2017年京津冀及周边地区细颗粒物浓度控制目标 2014 全国人民代表大会常务委员会 《中华人民共和国环境保护法》 完善环境保护基本制度,推进生态文明建设 2015 中共中央、国务院 《关于加快推进生态文明建设的意见》 强调将各类开发活动限制在资源环境承载能力之内 全国人民代表大会常务委员会 《中华人民共和国大气污染防治法》 防治大气污染,促进经济社会可持续发展 2016 财政部、原环境保护部 《大气污染防治资金管理办法》 确定专项资金支持大气污染治理领域和任务 国务院办公厅 《控制污染物排放许可制实施方案》 建立控制污染物排放许可制,实现“一证式”管理 国务院 《“十三五”节能减排综合工作方案》 大气污染治理目标相比“十二五”大幅提高 2017 原环境保护部 《火电厂污染防治技术政策》 指出燃煤电厂大气污染防治以全面实施超低排放为目标 原环境保护部 《城市环境空气质量变化程度排名方案》 推动地方政府开展大气污染防治工作 2018 全国人民代表大会常务委员会 《中华人民共和国环境保护税法》 排污企业的治污投入可有效降低企业污染排放和环保税支出 国务院 《打赢蓝天保卫战三年行动计划》 明确大气污染防治工作的总体思路、基本目标、主要任务和保障措施及计划进程 2019 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、交通运输部 《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》 火电厂超低排放经验跨行业推广,推动了钢铁行业环保需求的提升 2020 中共中央办公厅、国务院办公厅 《关于构建现代环境治理体系的指导意见》 提出加快提高环保产业技术装备水平,鼓励企业参与绿色“一带一路”建设,为烟气治理企业进行海外项目拓展提供发展空间 2021 生态环境部 《2021—2022年秋冬季大气污染综合治理攻坚方案》 为“十四五”深入打好蓝天保卫战开好局、起好步 中共中央、国务院 《关于深入打好污染防治攻坚战的意见》 提出到2025年生态环境持续改善,主要污染物排放总量持续下降 2022 国务院 《“十四五”节能减排综合工作方案》 综合考虑地区差异、环境质量状况等,因地制宜确定各地减排任务 表 2 “蓝天保卫战”与“大气十条”主要指标对比
Table 2. Comparison of main indicators between Blue Sky Protection Campaign and Action Plan for Air Pollution Prevention and Control
指标 “大气十条”(2017年) 蓝天保卫战(2018年) PM2.5 比2012年下降10%以上 比2015年下降18%以上
(未达标城市)SO2 无明确指标规定 比2015年下降15%以上 NOx 无明确指标规定 比2015年下降15%以上 地级及以上城市空气
质量优良天数优良天数逐年提高 达到80% 地级及以上城市空气
质量重污染天数无明确指标规定 比2015年下降25% 表 3 中国与部分国家/地区燃煤电厂和天然气燃气轮机组大气污染物排放浓度限值比较
Table 3. Comparison of emission limits of air pollutants from coal-fired power plants and natural gas turbine units in China and some other countries
mg/m3 国家/地区 烟尘 SO2 NOx(以NO2计) 燃煤锅炉 天然气燃气轮机组 燃煤锅炉 天然气燃气轮机组 燃煤锅炉 天然气燃气轮机组 中国 30 5 100~400 35 100~200 50 美国 12 130~182 91~143 30 欧盟 10~30 150~400 150~300 50 日本 40 70 172 200 印尼 350 800 1 000 印度 30~100 100~600 100~300 注:燃煤锅炉基准氧含量执行6%;天然气燃气轮机组基准氧含量执行15%。 表 4 1990—2021年部分国家大气中PM2.5浓度
Table 4. Concentrations of PM2.5 in the atmosphere of some countries in the world from 1990 to 2021
μg/m3 国家 1990年 2000年 2010年 2020年 2021年 中国 39 44 54 34.7 32.6 美国 16 15 12 9.6 10.3 日本 19 18 17 9.8 9.1 德国 30 18 16 10.1 10.6 印度 30 34 43 51.9 58.1 表 5 燃煤机组“近零排放”指标统计
Table 5. Index statistics of NZE for coal-fired units
电厂 机组 容量/MW 污染物排放指标/(mg/m3) 第三方检测情况 投产时间(年-月) 烟尘 SO2 NOx 检测单位 检测时间(年-月) 锦界 5号 660 0.5 7 19 西安热工研究院 2021-11 2020-12 6号 660 0.4 6.3 19.7 2021-11 2020-12 寿光 1号 1 000 <1 2 18 山东省环境监测中心站 2016-10 2016-07 2号 1 000 <1 <2 16 2017-01 2016-11 九江 1号 1 000 1.8 9.17 22.44 杭州天量检测科技有限公司 2017-07 2017-07 2号 1 000 1.5 8.68 27.77 2018-06 2018-06 永州 1号 1 000 1.2 11 17 湖南湘健环保科技有限公司 2021-11 2021-10 2号 1 000 1.4 13 39 2022-01 2021-11 -
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