而海洋垃圾中又以塑料居多,改造产生的效益燃煤电厂进行超低排放改造

“减少煤炭使用是减排大气污染物的客观要求。”然而专家指出,我国今后相当长一段时期内,以煤为主的能源格局不会改变,煤炭消费在比例下降的同时还将保持较大的规模,故而,煤炭清洁高效利用潜力十足。“十三五”规划纲要发布后,“煤炭清洁高效利用”话题引起煤炭及相关行业广泛热议。纲要把“煤炭清洁高效利用”列为100项国家重大工程项目之一,并用专门章节加以阐述,以深加工及转化利用为依托的清洁高效利用,将成为“十三五”期间煤炭行业发展的关键。较长时间内,煤炭作为我国主体能源的地位仍无法改变。当前情况下,散烧煤和没有清洁的煤是造成中国城市雾霾或者东部雾霾的主要原因。业内专家一致认为,当前,工业燃煤已成为导致国内众多区域雾霾天气的重要原因。但是,这不是煤炭本身的问题,而是煤炭的利用环节不够清洁。因此,“十三五”期间,采用新技术建设我国现代能源体系,实现煤炭清洁高效利用,对我国经济社会发展具有十分重要的战略意义。“尽管国家对发展洁净煤技术态度非常明确,但目前洁净煤技术在推广过程中遇到许多困难。”不愿具名的业内人士透露,部分地区能源升级进度缓慢,而清洁能源带来的成本上升将导致企业间的成本差异,会造成“劣币驱逐良币”现象,不利于营造相对公平竞争环境同时推动产业升级。可以说,国家的大力推广与地方执行情况形成了鲜明对比。究其根源,煤炭市场鱼龙混杂,监管难度颇大,而尽管《新环保法》的规定由环保部门来牵头对环境进行监测管理,但对于这些煤炭企业来说,单凭环保部门的来管理,依旧有心无力。更多的是出于对现实的无奈妥协,许多地区型煤供应能力的建设还不足,如果加大力度取缔普通烟煤供应,社会的稳定无法保障,因此政府多采取睁一只眼闭一只眼的态度。“企业最关心的还是国家对率先使用煤炭清洁高效利用技术项目的政策和财政支持。”有企业主表示,在各产业产能过剩的背景下,企业技改欲望下降,资金链相对脆弱,加大投入能源转型升级或改造压力巨大,“如果国家能够加大对采用煤炭清洁高效利用技术项目的财政和政策支持,企业才能够更加有信心、及时行之有效地落实改造。”其实,清洁煤在环保主义者当中存在争议。一些人将其视为在维持或者提高世界70亿人可用的能源供应的同时减少排放的唯一方法。另一些人则认为,这会分流一些原本将投向更有希望的技术的资金,况且清洁煤技术迄今未能实现减排。从目前的能源结构来看,应该说未来相当长一段时间我们国家对于能源的消耗和依赖度仍然较高。也就是说如果还是使用过去那些相对比较落后的煤炭燃烧技术的话还会造成大的能源浪费,同时还会加剧污染,因此未来洁净煤技术提升的空间十足客观。

2015年12月2日召开的国务院常务会议决定,在2020年前,对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造,使所有现役电厂每千瓦时平均煤耗低于310克、新建电厂平均煤耗低于300克,对落后产能和不符合相关强制性标准要求的坚决淘汰关停,东、中部地区要提前至2017年和2018年达标。对超低排放和节能改造要加大政策激励,改造投入以企业为主。超低排放的概念对于超低排放,目前国内比较普遍的概念是指,燃煤电厂的污染物排放标准基本达到GB13223—2011标准中燃气轮机组排放限值(即在基准氧含量6%条件下,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50mg/m3),但在该标准中,天然气燃机与燃煤锅炉排放限值所对应的烟气氧含量分别为15%、6%,如果折算到相同氧含量条件时,天然气燃机排放限值实际上是燃煤机组限值的2.5倍,由此可见,完成超低排放改造后,燃煤机组的排放标准比燃气机组的还低。改造技术路线脱硝技术路线目前被燃煤电厂广泛采用的脱硝技术主要为“低氮燃烧器+选择性催化还原法”,低氮燃烧技术主要是通过调整二次风和燃尽风的配比,增加燃尽风的比例,大幅减少燃尽风区域产生的NOX,目前最新的低氮燃烧技术可将锅炉出口烟气中的氮氧化物浓度控制在200mg/m3左右,烟气进入脱硝反应器后烟气中的氮氧化物和氨气进一步反应,将烟气中的氮氧化物浓度降低至100mg/m3以下。要达到超低排放标准,主要通过两条途径来实现,一种是增加脱硝反应器中催化剂面积,增加喷氨量提高脱硝效率来降低氮氧化物的排放浓度;另一种是对锅炉的燃烧器进行低氮燃烧改造(对燃烧器已改造过的锅炉只能采取前一种)。目前在各大电厂超低排放改造中基本将两种途径结合起来进行实施,先对燃烧器进行低氮改造,尔后再适当增加脱硝催化剂面积,尤其在对四角切圆燃烧方式的锅炉被广泛采用。对于对冲布置的旋流燃烧器的锅炉,一般多采用只增加脱硝催化剂的面积,增加喷氨量实现降低氮氧化物的浓度。脱硫技术路线现役燃煤机组在2014年7月1日开始执行《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—2011)标准中的二氧化硫达标改造中,一般通过增加吸收塔的高度、增加吸收塔石灰石浆液的喷淋层等工艺来实现。在进行超低排放改造中,脱硫系统主要采用以下几种方法:一是脱硫除尘一体化技术。单塔一体化脱硫除尘深度净化技术可在一个吸收塔内同时实现脱硫效率99%以上,除尘效率90%以上,满足二氧化硫排放35mg/m3、烟尘5mg/m3的超净排放要求。脱硫除尘一体化装置是旋汇耦合装置、高效节能喷淋装置、管束式除尘装置三套系统优化结合的一体化设备,应用于湿法脱硫塔二氧化硫去除。如图1所示。二是单塔双分区高效脱硫除尘技术。使用一个吸收塔,浆液采用双分区浆液池设计,将浆液池分隔成上下两层(上层低PH值区和下层高PH值区),上层主要负责氧化,下层主要负责吸收,同时通过安装提效环、喷淋层加层、多孔分布器等措施明显提高脱硫效果,并在原烟道处设置喷雾除尘系统可以有效提高除尘效果。三是双托盘技术。双托盘脱硫系统在原有单层托盘的基础上新增一层合金托盘,双托盘比单托盘多了一层液膜,气液相交换更为充分,从而起到脱硫增效的作用。该技术在脱硫效率高于98%或煤种高含硫量时优势更为明显。四是双塔双循环技术。双塔双循环技术其实是将辅助罐体升级为吸收塔,利用双循环技术,同时设置喷淋层和除雾器,使双循环的脱硫和除尘效果进一步增强。但是占地很大,不适合布置比较紧凑的电厂,且辅机增设较多,运营成本高。除尘技术路线现役燃煤机组为达到《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—2011)标准中烟尘的排放标准,对除尘器多采用高频电源改造、加装低低温省煤器、增加除尘器电场、末电场小分区供电等被广泛应用。在进行超低排放改造中,除尘系统主要采用以下几种方法:一是湿式电除尘。湿式电除尘器收尘原理与干式电除尘器相同,其主要处理含水较高乃至饱和的湿气体。能有效去除烟气中的尘、酸雾、水滴、PM2.5等有害物质,除尘效率高,运行也较可靠。二是电袋复合除尘。电袋复合式除尘器是有机结合了静电除尘和布袋除尘的特点,通过前级电场的预收尘、荷电作用和后级滤袋区过滤除尘的一种高效除尘器,具有效率高、稳定性强的优点。但是存在布袋寿命较短、维护费用高等缺点。在近两年的超低排放改造中,往往是将以上几种技术路线组合后用于对现役机组的改造,主要有以下几种:脱硫除尘一体化+脱硝催化剂加层+高频电源。单机投资5000万-1亿,同时运行维护成本低,停机工期最短可以控制在40天以内,属于近两年的新型技术,运行可靠性有待检验;脱硫除尘一体化+脱硝催化剂加层+高频电源改造+MGGH。性能稳妥、投资和运维成本相对较低。单台机投资大约1-1.5亿,停机工期40天,同时能够解决“白烟”和烟囱腐蚀问题;脱硫除尘一体化+脱硝催化剂加层+高频电源改造+湿电除尘。单台机投资约1-1.3亿,停机工期50天,终端除尘效果会更明显,但是无法消除“白烟”和解决烟囱腐蚀问题;单塔双分区脱硫除尘技术+脱硝催化剂加层+高频电源改造+MGGH。投资与路线与(1)接近,停机工期50天,该技术既能达到超低排放要求,还能够消除“白烟”和解决烟囱腐蚀问题,但除尘效果相对较差。技术路线的选择自2014年开始,国内燃煤电厂已陆续实施超低排放改造,从已完成改造的电厂来看,选用的超低排放改造技术主要仍以电袋除尘器、湿法脱硫技术、选择性催化还原技术为主,随着超低排放改造工作的全面推进,新型的超低排放技术将快速发展,结合现场使用实践中积累的经验对超低排放改造技术不断完善和优化,超低排放技术将会越来越成熟,同时改造成本也会逐渐降低。以“十一五”末投产的某电厂为例,该电厂单机容量为600MW,锅炉为前后墙对冲燃烧方式,采用低氮燃烧技术,同步建设脱硫设施,按照环评批复该电厂烟气中主要污染物排放执行《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—2003)第3时段限值(即在基准氧含量6%条件下,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于50、400、450mg/m3)。2011年7月《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—2011)颁布后,该电厂在2012年至2014年期间投资约1.6亿元增设了烟气脱硝系统,对电除尘实施了“高频电源+低低温省煤器”改造(该机组脱硫设计富余量相对较大未做改造),通过达标改造后该电厂烟气中三项主要污染物烟尘、二氧化硫、氮氧化物2015年的平均排放浓度分别为18、65、60mg/m3。超低排放改造工作启动后,该电厂选派技术人员对改造技术路线进行了详细考察,结合现场设备系统情况,改扩建空间小等实际情况,并依据目前该机组三项污染物的排放浓度进行综合分析得出,在降低氮氧化物方面只需增加备用层催化剂即可满足排放要求,重点对降低烟尘、二氧化硫的改造技术路线要结合实际进行选择,通过对以上改造技术路线的比较,“脱硫除尘一体化+脱硝催化剂加备用层+吸收塔扩容”具有改造资金投资少、停机施工期短、占地小等优点,被该电厂确定为本次改造的技术路线。根据测算单台机组完成改造投资约0.6亿元,完成改造后烟气中三项主要污染物烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别可达6、25、35mg/m3以下,可满足超低排放的要求。改造产生的效益燃煤电厂进行超低排放改造,对电厂本身产生不了经济效益,但是,改造产生的环境效益非常明显,对改善区域环境空气质量意义重大。经济效益以上述电厂为例,1台600MW机组实施超低排放改造需投入资金约0.6亿元。按照对典型的燃煤电厂项目进行测算(按20年运行周期),进行超低排放改造后,典型的600MW等级机组运营成本增加约1.08分/kWh,因此,进行超低排放改造不仅要投入大量的资金,而且增加了电厂的运营成本,对电厂产生的经济效益是负值。环境效益根据有关资料统计,按照2014年全国燃煤电厂燃煤量、煤质为基准,以单机容量600MW的机组参数为参照,经初步测算,与达标排放限值相比,达到超低排放情况下,全国燃煤电厂每年烟尘、SO2、NOX三项污染物排放量可以再削减132万吨左右,其中烟尘量可下降10万吨左右。以某电厂单机容量为600MW为例,该电厂目前机组运行期间污染物排放情况(以环保部门最近一次的监督性监测数据为例)如表1所示。将该电厂监督性监测数据与正在编制的《可研报告》中预测的数据进行比较,三项主要污染物烟尘、二氧化硫、氮氧化物的排放浓度、减排量见表2。由此看出,该电厂完成超低排放改造后,一台600MW机组按设计利用小时计每年可减排三项污染物1088.7吨,污染物排放量下降约55%;按照当地2015燃煤发电机组实际平均利用小时3502小时计,实际每年减排三项污染物693.2吨,减排效果非常显著,有效改善区域的环境空气质量,尤其烟尘的减排比例高达68.4%,对降低区域空气中的PM2.5贡献重大,将产生良好的环境效益。“十三五”是我国环保工作的关键时期,环保工作将面临很大的挑战。超低排放改造加大了电厂的运营成本,影响了电厂效益,但是,做为排污主体责任的企业有义务、有责任对排放的污染物进行治理,我们要不计成本打造绿色环保企业,为使天更蓝、水更绿的生态文明建设贡献力量。

中日可在海洋垃圾治理等领域创造新的合作契合点
海洋垃圾治理是全球海洋治理的重要内容,而海洋垃圾中又以塑料居多,海面漂浮垃圾主要为塑料袋、漂浮木块、浮标和塑料瓶等,而统计结果表明,塑料类垃圾数量最多,占41%,其次为聚苯乙烯塑料泡沫类和木制品类垃圾;海滩垃圾主要为塑料袋、聚苯乙烯塑料泡沫快餐盒等,而其中塑料类垃圾最多,占66%;海底垃圾主要为玻璃瓶、塑料袋、饮料罐和渔网等,其中塑料类垃圾的数量最大,占41%。这些数据说明了一点,所谓海洋垃圾,其实主要就是塑料垃圾。塑料进入海洋生态系统,如果不加以治理,长期下去,受损的终将是人类。
中日作为同处于太平洋地区的海洋国家,都面临着日趋严峻的海洋垃圾问题,治理海洋垃圾问题,不是一国单独能解决得了的,需要中日两国携手合作,并联合亚太地区其他国家共商海洋垃圾治理之策。
令人可喜的是,近年来,中日已就海洋垃圾治理问题举行了有关研讨会。2019年2月27日,由中国石油和化学工业联合会主办,中国塑料加工工业协会与日本塑料工业联盟协办的中日海洋塑料污染应对座谈会在北京举行,来自中日两国政府、塑料相关行业协会和企业的代表对海洋塑料垃圾污染应对进行了讨论。双方决定在技术、标准、产业发展及社会宣传方面,进一步加强交流与合作,共同推动海洋塑料垃圾污染问题的解决。
治理海洋垃圾的治本措施在于从源头上控制陆地塑料流入海洋。对于从源头上控制陆地垃圾进入海洋,日本已经有了一些好的经验与做法。日本从上世纪90年代起向日本塑料工业联盟内的企业印发防止树脂颗粒泄漏教程,介绍基本防治方法,并通过官方网站向全社会公开。目前,日本塑料企业在生产环节控制上较为完善,企业执行较好。在海洋塑料污染防治方面,日本塑料工业联盟正在进一步修改教程,并向社会推广。日本塑料工业联盟正在组织日本企业,开展解决海洋塑料问题宣言活动,促成企业开发不易变为海洋垃圾的材料,讨论创新型的销售方法,并通过组织各种活动,向员工和社会宣传环保理念,促使企业和团体自主减少和防止海洋垃圾。日本塑料回收率已达到86%,垃圾分类措施相对完善,社会参与度较高,为塑料行业开展污染防治打下了良好基础。
节能环保是功在当代、利在千秋的伟业,但节能环保能真正完全付诸实践并完全融入普通民众生活,又是一件耗资与耗时巨大的长期活动。日本在节能、开发新能源与环境保护(包括海洋环境治理)等领域起步较早,已经积累了卓有成效的经验并掌握了先进的技术。他山之石、可以攻玉。积极借鉴、吸收和引进日本的良好经验与先进技术,可以加速提升改进中国在节能环保领域技术创新的速度与质量,从而使我国成为节能环保先进强国。不仅如此,如能从节能环保领域切入,深挖合作潜力,拓展合作空间,节能环保亦可成为中日深化合作的又一座桥梁。
海洋垃圾治理是全球海洋治理的重要内容,而海洋垃圾中又以塑料居多,海面漂浮垃圾主要为塑料袋、漂浮木块、浮标和塑料瓶等,而统计结果表明,塑料类垃圾数量最多,占41%,其次为聚苯乙烯塑料泡沫类和木制品类垃圾;海滩垃圾主要为塑料袋、聚苯乙烯塑料泡沫快餐盒等,而其中塑料类垃圾最多,占66%;海底垃圾主要为玻璃瓶、塑料袋、饮料罐和渔网等,其中塑料类垃圾的数量最大,占41%。这些数据说明了一点,所谓海洋垃圾,其实主要就是塑料垃圾。塑料进入海洋生态系统,如果不加以治理,长期下去,受损的终将是人类。
中日作为同处于太平洋地区的海洋国家,都面临着日趋严峻的海洋垃圾问题,治理海洋垃圾问题,不是一国单独能解决得了的,需要中日两国携手合作,并联合亚太地区其他国家共商海洋垃圾治理之策。
令人可喜的是,近年来,中日已就海洋垃圾治理问题举行了有关研讨会。2019年2月27日,由中国石油和化学工业联合会主办,中国塑料加工工业协会与日本塑料工业联盟协办的中日海洋塑料污染应对座谈会在北京举行,来自中日两国政府、塑料相关行业协会和企业的代表对海洋塑料垃圾污染应对进行了讨论。双方决定在技术、标准、产业发展及社会宣传方面,进一步加强交流与合作,共同推动海洋塑料垃圾污染问题的解决。
治理海洋垃圾的治本措施在于从源头上控制陆地塑料流入海洋。对于从源头上控制陆地垃圾进入海洋,日本已经有了一些好的经验与做法。日本从上世纪90年代起向日本塑料工业联盟内的企业印发防止树脂颗粒泄漏教程,介绍基本防治方法,并通过官方网站向全社会公开。目前,日本塑料企业在生产环节控制上较为完善,企业执行较好。在海洋塑料污染防治方面,日本塑料工业联盟正在进一步修改教程,并向社会推广。日本塑料工业联盟正在组织日本企业,开展解决海洋塑料问题宣言活动,促成企业开发不易变为海洋垃圾的材料,讨论创新型的销售方法,并通过组织各种活动,向员工和社会宣传环保理念,促使企业和团体自主减少和防止海洋垃圾。日本塑料回收率已达到86%,垃圾分类措施相对完善,社会参与度较高,为塑料行业开展污染防治打下了良好基础。
节能环保是功在当代、利在千秋的伟业,但节能环保能真正完全付诸实践并完全融入普通民众生活,又是一件耗资与耗时巨大的长期活动。日本在节能、开发新能源与环境保护(包括海洋环境治理)等领域起步较早,已经积累了卓有成效的经验并掌握了先进的技术。他山之石、可以攻玉。积极借鉴、吸收和引进日本的良好经验与先进技术,可以加速提升改进中国在节能环保领域技术创新的速度与质量,从而使我国成为节能环保先进强国。不仅如此,如能从节能环保领域切入,深挖合作潜力,拓展合作空间,节能环保亦可成为中日深化合作的又一座桥梁。
(作者系中国社科院日本研究所副研究员 庞中鹏)

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