“近零排放”技术、标准、实践与哲学思考

王树民; 张翼; 朱江涛; 王强; 陈云峰; 余学海; 顾永正; 张永生; 唐宏

doi:10.12153/j.issn.1674-991X.20230036

“近零排放”技术、标准、实践与哲学思考

doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230036

1.
国家能源投资集团有限责任公司
2.
国电电力发展股份有限公司
3.
国能国华(北京)电力研究院有限公司
4.
华北电力大学能源动力与机械工程学院
5.
东北电力大学自动化工程学院

基金项目: 国家能源集团科技创新项目(GJNY-19-56)

详细信息

作者简介:
王树民(1962—)，男，教授级高级工程师，博士，主要从事电力生产技术管理、燃煤电站污染物控制技术及应用研究，16010005@ceic.com

中图分类号: X701
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出版历程
- 收稿日期: 2023-01-12
- 录用日期: 2023-03-31
- 修回日期: 2023-03-19

Technologies, standards, practices and philosophical thinking of "Near Zero Emission" of power station air pollutants

1.
China Energy Investment Group Co., Ltd.
2.
Guodian Power Development Co., Ltd.
3.
Guoneng Guohua (Beijing) Eletric Power Research Institute Co., Ltd.
4.
School of Energy, Power and Mechanical Engineering, North China Electric Power University
5.
School of Automation Engineering, Northeast Electric Power University

摘要

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（NO_x）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NO_x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。
- 能源安全 /
- 大气污染物 /
- 排放标准 /
- 工程实践 /
- 哲学思考
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 (NO_x) 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, NO_x 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.
- energy security /
- air pollutant /
- emission standard /
- engineering practice /
- philosophical thinking

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图 1 燃煤电厂大气污染物“近零排放”原则性技术路线

Figure 1. Principle technical route of NZE of air pollutants in coal-fired power plants

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图 2 舟山电厂技术路线

Figure 2. Technical route of Zhoushan Power Plant

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图 3 三河电厂技术路线

Figure 3. Technical route of Sanhe Power Plant

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图 4 舟山电厂4号机组CEMS实时监测数据

Figure 4. CEMS real-time monitoring data of Unit 4 of Zhoushan Power Plant

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图 5 三河电厂4号机组CEMS实时监测数据

Figure 5. CEMS real-time monitoring data of Unit 4 of Sanhe Power Plant

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图 6 锦界5号机组CEMS实时监测数据

Figure 6. CEMS real-time monitoring data of Unit 5 of Jinjie Power Plant

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图 7 锦界6号机组CEMS实时监测数据

Figure 7. CEMS real-time monitoring data of Unit 6 of Jinjie Power Plant

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图 8 寿光1号机组CEMS实时监测数据

Figure 8. CEMS real-time monitoring data of Unit 1 of Shouguang Power Plant

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图 9 寿光2号机组CEMS实时监测数据

Figure 9. CEMS real-time monitoring data of Unit 2 of Shouguang Power Plant

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图 10 九江1号机组CEMS实时监测数据

Figure 10. CEMS real-time monitoring data of Unit 1 of Jiujiang Power Plant

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图 11 九江2号机组CEMS实时监测数据

Figure 11. CEMS real-time monitoring data of Unit 2 of Jiujiang Power Plant

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图 12 永州1号机组CEMS实时监测数据

Figure 12. CEMS real-time monitoring data of Unit 1 of Yongzhou Power Plant

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图 13 永州2号机组CEMS实时监测数据

Figure 13. CEMS real-time monitoring data of Unit 2 of Yongzhou Power Plant

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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
2013	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
2015	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
2017	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
2018	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
2021	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

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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）
PM_2.5	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
NO_x	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%

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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		NO_x（以NO₂计）
国家/地区	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%。

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表 4 1990—2021年部分国家大气中PM_2.5浓度

Table 4. Concentrations of PM_2.5 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

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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）
电厂	机组	容量/MW	烟尘	SO₂	NO_x	检测单位	检测时间（年-月）	投产时间（年-月）
锦界	5号	660	0.5	7	19	西安热工研究院	2021-11	2020-12
锦界	6号	660	0.4	6.3	19.7	西安热工研究院	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
寿光	2号	1 000	<1	<2	16	山东省环境监测中心站	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
九江	2号	1 000	1.5	8.68	27.77	杭州天量检测科技有限公司	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
永州	2号	1 000	1.4	13	39	湖南湘健环保科技有限公司	2022-01	2021-11

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参考文献(51)

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