為什么要實施超低排放?
實施超低排放有以下3方面原因:
一是能源安全需求。改革開放以來,我國經(jīng)濟得到了快速發(fā)展。與此同時,能源消費總量也持續(xù)增加,2015年中國能源消費總量43億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,其中煤炭占64%,水電、風(fēng)電、核電、天然氣等清潔能源占17.9%。2014年中國能源消費總量42.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,占全球能源消費總量的23%,凈增長量占全球增長量的61%,GDP總量占全球總量的13.4%。能源消費量排在第二位的美國2014年能源消費總量占全球的17.8%,但其GDP總量占全球的22.4%。
盡管我國能源消費總量世界第一,但人均能源消費量僅是美國的31%、俄羅斯的46%、德國的58%、日本的61%、南非的92%。我國人均電力消費量更低,約是日本、韓國的1/2,不到美國的1/3。我國仍是發(fā)展中國家,從長遠(yuǎn)考慮,經(jīng)濟仍需保持一定的增長,能源消費總量也會相應(yīng)增長。目前我國能源、電力產(chǎn)能相對過剩問題會隨著經(jīng)濟增長而解決。
與世界平均水平相比,我國煤炭消費量占比明顯偏高,是世界平均水平(2014年30.02%)的兩倍多。許多發(fā)達(dá)國家在解決煤炭燃燒帶來的污染問題時,選擇了燃料更換的方法,如英國“煤改氣”,法國限制煤炭使用并逐步關(guān)閉所有煤礦,這是簡單有效的方法。
我國2014年煤炭、石油、天然氣的探明儲量占世界總儲量的比例分別為12.8%、1.1%和1.8%,但我國人口占世界總數(shù)的18.7%,因此煤炭、石油、天然氣的人均儲量僅是世界平均水平的68.4%、5.9%和9.6%??梢?,我國嚴(yán)重缺少石油與天然氣資源。如果我國大量實施“煤改氣”、“煤改油”,將煤炭消費量占比降至20%,在進口量不變的情況下,我國石油、天然氣資源兩到三年就可開采完畢,顯然是不安全的。事實上,2014年我國石油進口依存度已突破60%,超過了50%的警戒線,天然氣進口依存度也高達(dá)32.7%。此外,受遠(yuǎn)洋自主運輸能力不足、地緣政治形勢等因素影響,我國難以形成穩(wěn)定可靠的油氣供應(yīng)來源,大量依賴進口直接影響能源安全,從而影響經(jīng)濟安全。
二是生態(tài)文明建設(shè)要求。盡管我國一直在調(diào)整能源結(jié)構(gòu),但能源資源稟賦的特點決定了我國在較長時間內(nèi)必須以煤作為基礎(chǔ)能源。美國95%以上的煤炭是用來發(fā)電的,而我國煤炭僅約50%用來發(fā)電。我國煤炭消費在東部強度更大,特別是京津冀魯豫、長三角和珠三角地區(qū)。根據(jù)測算,我國東部地區(qū)單位國土面積的煤炭消費量是德國平均水平的3倍多、日本平均水平的兩倍多。煤炭消費總量大,東部地區(qū)消費強度大,給中國東部地區(qū)帶來了嚴(yán)重的大氣污染問題。
根據(jù)國家生態(tài)文明建設(shè)的戰(zhàn)略要求,環(huán)境質(zhì)量只能改善不能惡化??紤]到我國的煤炭消費量還會增長,改善大氣環(huán)境除了依賴監(jiān)管等手段之外,還需實施超低排放,實現(xiàn)煤炭清潔利用。
三是中國電力“走出去”的要求。2006年,國內(nèi)第一個國產(chǎn)百萬千瓦超超臨界電站項目華能玉環(huán)電廠一號機組正式投入商業(yè)運行,標(biāo)志著我國煤電三大主機水平進入世界前列。2015年,世界首臺百萬千瓦超超臨界二次再熱燃煤發(fā)電機組國電泰州電廠二期工程3號機組正式投入運營,設(shè)計發(fā)電煤耗256.2克/千瓦時,比當(dāng)今世界最好水平低6克/千瓦時,標(biāo)志著中國煤電三大主機水平領(lǐng)先世界。
燃煤電廠的煙氣處理系統(tǒng)是煤電機組的組成部分,如果煙氣處理系統(tǒng)三大污染物(煙塵、二氧化硫、氮氧化物)環(huán)保指標(biāo)達(dá)不到世界先進水平,就不能理直氣壯地宣告中國煤電是世界一流。隨著“一帶一路”戰(zhàn)略的實施,我國煤電需要“走出去”,須全部指標(biāo)實現(xiàn)世界一流。因此,超低排放格外重要。
實施超低排放帶來哪些效益?
實施超低排放,將在能源、環(huán)保等方面帶來諸多效益。
一是保障能源安全。大量的煤電機組超低排放工程現(xiàn)場實測與在線監(jiān)測數(shù)據(jù)表明,煙氣污染物排放低于燃?xì)鈾C組的排放水平,實現(xiàn)了煤炭的清潔高效集中利用。根據(jù)測算,假定標(biāo)準(zhǔn)煤炭價格以600元/噸計,燃煤發(fā)電超低排放后的電價成本為0.466元/千瓦時;燃?xì)鈨r格以3.6元/立方米(標(biāo)況)計,9F燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電成本為0.932元/千瓦時,燃?xì)忮仩t發(fā)電成本則為1.0836元/千瓦時。用煤發(fā)電實現(xiàn)超低排放的成本遠(yuǎn)低于燃?xì)獍l(fā)電成本。霾源于煤,而止于電,是世界主要用煤國家的共識,大幅度提高煤炭用于發(fā)電的比例,在其他領(lǐng)域與行業(yè)實施“以電代煤”,可以改善環(huán)境,還可以減少天然氣進口。
二是為大氣環(huán)境改善指明方向。根據(jù)全國環(huán)境統(tǒng)計公報,2010年我國廢氣二氧化硫排放量2185.1萬噸,較2005年的2549.3萬噸下降了364.2萬噸,其中電力行業(yè)(包括熱力供應(yīng))二氧化硫排放量從1277.2萬噸下降到984.4萬噸,下降了292.8萬噸,占全國下降量的80.4%。可見,電力行業(yè)煙氣脫硫為“十一五”期間全國二氧化硫減排任務(wù)完成做出了不小貢獻。
根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會統(tǒng)計數(shù)據(jù),“十二五”期間電力行業(yè)二氧化硫和氮氧化物的絕對減排量分別達(dá)626萬噸與700萬噸,主要依靠的是煙氣脫硫、脫硝,超低排放起到關(guān)鍵作用。
2015年全國城市空氣質(zhì)量狀況顯示,實施新空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的74個城市主要污染物濃度同比下降,PM2.5平均濃度為55微克/立方米,同比下降14.1%;PM10平均濃度為93微克/立方米,同比下降11.4%;SO2平均濃度為25微克/立方米,同比下降21.9%;NO2平均濃度為39微克/立方米,同比下降7.1%。美國NASA衛(wèi)星也觀測到中國的東部和中部地區(qū)實現(xiàn)了顆粒物的濃度降低,這與目前實施的燃煤電廠超低排放工程全部集中在東部和中部地區(qū)非常吻合??梢?,超低排放為大氣環(huán)境改善指明了方向。當(dāng)然,不僅是電力行業(yè)要實施超低排放,鋼鐵、有色、石化、建材等行業(yè)也需大力推行節(jié)能減排升級與改造行動,減少污染物排放。
此外,大幅度降低城市終端能源的煤炭消費比例,是改善城市環(huán)境的重要途徑。如東京、巴黎、米蘭終端能源中均沒有煤炭消費,其中東京以電力消費為主,占40%,其次為天然氣和油品;巴黎以油品消費為主,占45%,其次是電力和天然氣;米蘭以電力消費為主,占46%,其次是天然氣和油品。
三是促進電力行業(yè)發(fā)展。2015年全國火電裝機容量9.90億千瓦,是2000年火電裝機容量2.38億千瓦的4.2倍。2015年火電機組發(fā)電量4.21萬億千瓦時,是2000年火電發(fā)電量1.08萬億千瓦時的3.9倍。但我國2015年電力行業(yè)煙塵、二氧化硫、氮氧化物等三大污染物的排放量全部低于2000年的排放水平,特別是近兩年來污染物排放量大幅下降,為電力行業(yè)的發(fā)展贏得了空間。同時,電力行業(yè)供電煤耗持續(xù)下降,從改革開放之初1978年的471克/千瓦時降至2014年的318克/千瓦時,低于美國的供電煤耗359克/千瓦時。這些成績的取得不僅得益于發(fā)電技術(shù)的進步,更得益于我國實施的“上大壓小”、“以新帶老”、“超低排放”等政策。
當(dāng)然,煤電實現(xiàn)超低排放并不意味著燃煤電廠可以無限制建設(shè)。一方面我國煤炭資源有限,另一方面即使實現(xiàn)超低排放仍有污染物排放,對環(huán)境仍然存在一定的影響。因此,用清潔能源(包括清潔煤電)替代傳統(tǒng)能源,用可再生能源替代化石能源,實現(xiàn)人與自然、人與環(huán)境的和諧發(fā)展是我們長期追求的目標(biāo)。
超低排放前景如何?
超低排放具有必要性和重大意義,同時也具有可行性。
首先,黨中央國務(wù)院對此高度重視并作出系列部署。在全國尚無燃煤電廠超低排放工程正式投運之前,2014年6月,國務(wù)院辦公廳就印發(fā)了《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014~2020年)》,明確提出提高煤電機組準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn),新建燃煤發(fā)電機組污染物排放接近燃?xì)鈾C組排放水平。2014年6月,中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會議再次提出,提高煤電機組準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn),對達(dá)不到節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)役機組限期實施改造升級。2015年3月,政府工作報告明確提出,全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造。2015年12月,國務(wù)院召開常務(wù)會議決定,在2020年前,對燃煤機組全面實施超低排放和節(jié)能改造。
為落實黨中央國務(wù)院的要求,2014年9月,國家發(fā)展和改革委員會、環(huán)境保護部和國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014~2020年)》。2015年12月,環(huán)境保護部、國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》,地方政府也相繼出臺了相關(guān)的超低排放與節(jié)能改造計劃或方案。
其次,超低排放技術(shù)出現(xiàn)重大突破。2011年,業(yè)界還在為如何實現(xiàn)燃煤電廠達(dá)標(biāo)排放而發(fā)愁,當(dāng)時沒有成熟可靠的技術(shù)可以采用。在探索現(xiàn)有燃煤機組達(dá)標(biāo)改造的過程中,2012年我國首次在燃煤電廠實施了濕式靜電除塵。檢測結(jié)果表明,不僅可以實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放,而且遠(yuǎn)低于排放限值要求。此后,低溫電除塵、旋轉(zhuǎn)電極電除塵、高頻電源供電電除塵、超凈電袋復(fù)合除塵等技術(shù)得到快速發(fā)展與應(yīng)用。脫硫技術(shù)在傳統(tǒng)空塔提效技術(shù)的基礎(chǔ)上,又出現(xiàn)了雙pH值循環(huán)脫硫工藝、非空塔脫硫除塵一體化技術(shù),并得到廣泛應(yīng)用。
在不到兩年的時間里,我國燃煤電廠超低排放機組從無到有。目前投運的超低排放機組容量已超過1.5億千瓦,并且在高灰分煤、高硫煤以及煤質(zhì)變化幅度大的機組上實現(xiàn)了污染物超低排放。與國外煙氣脫硫、脫硝普遍具有旁路相比,我國燃煤電廠煙氣治理設(shè)施普遍不設(shè)旁路。許多電廠在超低排放改造的過程中,實現(xiàn)了節(jié)能與減排雙贏。
第三,國家和地方政府在經(jīng)濟上予以支持。為了推動超低排放,國家和地方層面都出臺了一系列政策,在經(jīng)濟上予以支持。如國家發(fā)展和改革委員會、環(huán)境保護部、國家能源局2015年12月發(fā)布《關(guān)于實行燃煤電廠超低排放電價支持政策有關(guān)問題的通知》;2014年9月,江蘇省物價局出臺《關(guān)于明確燃煤發(fā)電機組超低排放環(huán)保電價的通知》;2014年5月,浙江省經(jīng)信委、省環(huán)保廳發(fā)布《浙江省統(tǒng)調(diào)燃煤發(fā)電機組新一輪脫硫脫硝及除塵改造管理考核辦法》;2014年8月,山西省政府辦公廳發(fā)布《關(guān)于推進全省燃煤發(fā)電機組超低排放的實施意見》等。
國家及各省對超低排放的支持主要體現(xiàn)在建設(shè)資金支持、環(huán)保電價、電量獎勵、排污費征收、新建機組準(zhǔn)入與總量指標(biāo)等方面,這些政策的出臺對于推動超低排放發(fā)揮了重要作用。
Sdust-110型超低排放粉塵儀
Sdust-110超低粉塵儀連續(xù)煙塵濃度監(jiān)測系統(tǒng)具有極高的靈敏度,配合煙氣預(yù)處理模塊,能可靠測量濕煙氣中的煙塵(顆粒物)濃度。
Sdust-110超低粉塵儀由發(fā)射、 接收單元、煙氣預(yù)處理模塊組成,通過對恒溫測量池內(nèi)煙氣的測量, 間接得到煙氣中粉塵濃度,煙氣預(yù)處理模塊由采樣探頭、射流泵、加熱單元、壓力、溫度控制單元、恒溫測量池等部分組成,它完成將樣氣從煙道中抽出,并經(jīng)加熱裝置使煙氣溫度達(dá)到煙氣露點溫度之上,然后送入恒溫測量池進行測量。
預(yù)處理模塊尾氣經(jīng)采樣探頭重新返回?zé)煹馈K枭淞鳉?、吹掃氣均由潔凈風(fēng)機單元產(chǎn)生,吹掃氣 用于清潔煙塵儀的光學(xué)部件,確保系統(tǒng)長期可靠工作。
二、規(guī)格參數(shù):
工作原理 | 激光前向散射測量 |
測定對象 | 工業(yè)廢氣、煙塵(濕煙氣) |
機械特性 | 外殼 尺寸 重量 防護等級 | 全金屬外殼 1600×610×400 mm (H×W×D) 約100Kg 系統(tǒng)IP54,電子部件IP65 |
光學(xué)特性 | 工作波長 | (650±20)nm |
測量性能 | 測量范圍 零點漂移 量程漂移 示值誤差 檢出限 煙道直徑 | 最小:(0 ~ 5)mg/m3 最大:(0 ~ 200)mg/m3 ±2%F.S./24h ±2%F.S./24h ±2%F.S. ±0.01mg/m3 (0.7 ~ 20)米 |
測量條件 | 煙氣流速 煙氣壓力 煙氣濕度 煙氣溫度 防堵反吹 | (0 ~ 30)m/s -5Kpa ~ +5 Kpa ≤ 30g/m3 (含水量) 最大300° 自動,反吹時間間隔可設(shè)置 |
供電要求 | 電壓 功率 | 220V ≤ 3KW |
環(huán)境工作條件 | 工作溫度 | -20oC ~ +50oC |
接口特性 | 模擬輸出 數(shù)字接口 | (4 ~ 20)mA RS485 |
三、測量原理
Sdust-110型超低粉塵儀采用前散射原理測試顆粒的散射光強度,通過特定的算法輸出煙塵的濃度。內(nèi)嵌的高穩(wěn)定激光信號源穿越恒溫測量池,照射煙塵粒子,被照射的煙塵粒子反射激光信號,反射光強度與煙塵濃度成正比。接收單元與發(fā)射單元以特定的前散射角接收煙塵信號,獲得極高的檢測靈敏度。
四、系統(tǒng)特點
◆ 超低量程,最小量程(0 ~ 5) mg/m3,超高靈敏度,最低檢出限0.05 mg/ m3。
◆ 儀器采用多種先進技術(shù)。包括:相關(guān)噪聲對消技術(shù)、激光發(fā)射功率穩(wěn)定技術(shù)、極低噪聲TIA、干擾控制與信號完整性設(shè)計、抗惡劣環(huán)境設(shè)計技術(shù),提供快速、可靠和準(zhǔn)確的定量煙塵排放數(shù)據(jù)。
◆ 獨有自動校準(zhǔn)專利技術(shù),實現(xiàn)零點和滿量程自動校準(zhǔn)。
◆ 采用射流技術(shù)從煙道中抽取部分煙氣,結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡單、抗雷擊、抗惡劣環(huán)境、成本低、維護量小。
◆ 煙氣傳輸過程進行連續(xù)加熱恒溫,防止傳輸過程濕煙氣冷凝產(chǎn)生的測量偏差。
◆ 采用智能控制技術(shù),實時顯示測量結(jié)果和系統(tǒng)運行狀態(tài)參數(shù)。
◆ 通過內(nèi)置的流速測量裝置,可實現(xiàn)對濕煙氣的等速采樣。
五、行業(yè)應(yīng)用
適合工業(yè)鍋爐超清排放監(jiān)測。包括火電、鋼鐵、冶金、水泥、鋁業(yè)、石化、陶瓷工業(yè)等。
◆ 環(huán)保污染源煙粉塵排放監(jiān)測(CEMS)
◆ 除塵設(shè)備效率監(jiān)測
◆ 燃燒效率監(jiān)測
◆ 工業(yè)制造過程中粉塵濃度的測量
◆ 工礦企業(yè)職業(yè)健康保護粉塵監(jiān)測
◆ 生產(chǎn)車間、廠房的粉塵負(fù)荷監(jiān)控
◆ 科學(xué)研究、實驗現(xiàn)場測試
六、安裝準(zhǔn)備
請參照HJ/T 76-2007標(biāo)準(zhǔn)文件第6條要求。
◆ 開孔:測量探頭安裝點開孔直徑需大于56 mm,且孔位距離平臺地面不高于400mm。
◆ 預(yù)埋法蘭:其通徑需大于50mm。測量探頭的法蘭片螺栓孔心距130mm。(廠商預(yù)埋法蘭規(guī)格為DN65,可根據(jù)需要選配。)
◆ 焊接預(yù)埋法蘭:在安裝預(yù)埋法蘭時需要將其下傾與水平面保持15°
◆ 平臺寬度:主機開門半徑600mm
◆ 供電:主機需要至少3.5KW