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緊箍咒能管住工業(yè)鍋爐嗎？
關(guān)鍵詞： 燃煤工業(yè)鍋爐 水膜除塵器 年運行費用 優(yōu)化燃燒 控制標準體系
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用煤占總量35%，治理落后，監(jiān)管難度大
燃煤工業(yè)鍋爐約46萬臺，占鍋爐總量的85%左右，年煤耗量達到7.3億噸，顆粒物排放160萬噸/年、二氧化硫排放718萬噸/年、氮氧化物排放271萬噸/年。2007年汞在大氣中的排放量約為643噸，其中工業(yè)鍋爐的排放量占33%。
我國10蒸噸/時以下的工業(yè)鍋爐基本沒有脫硫，脫硫集中分布在20蒸噸/時以上的鍋爐，已有的脫硫設施多為脫硫除塵一體化的水浴除塵器、水膜除塵器，但是運行效果較差，平均效率在30~40%之間。工業(yè)鍋爐二氧化硫排放控制任務艱巨。
◆中國環(huán)境報記者陳湘靜
工業(yè)鍋爐排放標準日前完成第二次征求意見，近期將出臺實施。這是“大氣十條”行動框架下，我國污染物排放控制標準體系進一步完善的重要內(nèi)容。盡管用煤量低于燃煤電廠(火力發(fā)電用煤占總量的50%以上，工業(yè)鍋爐為35%)，但工業(yè)鍋爐煙氣治理落后、治理難度大、監(jiān)管困難，而且對城市環(huán)境影響更直接。在霧霾頻擾的今天，這是一個急需管住的污染源。
近年來，涉及大氣治理的各項規(guī)劃、政策都將工業(yè)鍋爐作為污染防控的重要內(nèi)容，提出了淘汰、改造、提升治理水平的一系列政策措施。此次標準修訂增加了燃煤工業(yè)鍋爐氮氧化物、汞排放標準限值及特別排放限值；取消按功能區(qū)和鍋爐容量執(zhí)行不同排放限值的規(guī)定；嚴格了各項污染物排放限值，為各地大氣污染防控工作提供了標準支撐和依據(jù)。
污染源更近問題更嚴重
平均容量小，燃煤品質(zhì)差，治理效率低，污染物排放強度較高
截至2011年，我國有各種容量的在用鍋爐61.06萬臺，總功率約351.29萬MW。根據(jù)2007年~2011年工業(yè)鍋爐的生產(chǎn)情況，可以判斷燃煤工業(yè)鍋爐約46萬臺，占總量的85%左右，年煤耗量7.3億噸，顆粒物排放160萬噸/年、二氧化硫排放718萬噸/年、氮氧化物排放271萬噸/年。
與火電行業(yè)日漸“退守”至城市邊緣相比，工業(yè)鍋爐分散在供熱、冶金、造紙、建材、化工等行業(yè)，主要集中在人口密集的居住區(qū)和工業(yè)區(qū)，排放高度低；同時，由于工業(yè)鍋爐的平均容量小，燃煤品質(zhì)差且差異大、治理效率低，污染物排放強度較高，因而對當?shù)氐沫h(huán)境空氣質(zhì)量影響大。
從設施狀況來看，與燃煤電廠不斷提升水平的機組相比，鍋爐熱效率較低，能耗大，設計經(jīng)濟運行熱效率為72~83%，實際運行效率60%~65%，遠低于設計水平和國際平均水平。相關(guān)統(tǒng)計顯示，我國工業(yè)鍋爐單臺容量小，平均容量8.09噸/臺。雖向大容量發(fā)展，但小噸位的燃煤工業(yè)鍋爐仍然大量存在。
多年來，國內(nèi)就中小型燃煤鍋爐進行了多次技術(shù)改進，由于技術(shù)、經(jīng)濟、操作、政策等多方面原因，達不到全面提高技術(shù)水平的效果，如對爐拱的改造技術(shù)、型煤燃燒技術(shù)、分層燃燒技術(shù)及小型脫硫除塵技術(shù)等，由于種種原因，進展緩慢。
而從“原料”看，工業(yè)鍋爐還將以燃煤為主，而且“吃的幾乎全為粗糧”。我國工業(yè)鍋爐燃煤多為沒有經(jīng)過洗選的原煤，灰分硫分較高，且粒度較差，尤其是遇到炭供應緊張的局面時，煤炭供應多不能滿足工業(yè)鍋爐的設計要求，導致燃燒效率差，污染物排放水平較高。
而從治理水平看，大型城市和經(jīng)濟發(fā)達、環(huán)境污染較重的地區(qū)，鍋爐脫硫設施的比率較高，基本情況是部分企業(yè)利用工藝廢堿進行煙氣脫硫，其他鍋爐基本上沒有安裝專門的脫硫設施，僅依靠水膜除塵器在除塵過程中脫硫，脫硫效果很低，約15%～30%左右。“燃煤工業(yè)鍋爐控制二氧化硫的任務很重。”標準制定組的調(diào)研結(jié)論顯示。
我國非重點地區(qū)的工業(yè)鍋爐二氧化硫排放平均濃度700mg/m3左右，達到900mg/m3的占87%，達到1200mg/m3的占94%，達到400mg/m3的占25%左右。
標準“松緊”怎么定？
充分考慮經(jīng)濟技術(shù)可行性、大氣污染物排放控制力度強化等政策新要求
記者了解到，鍋爐大氣污染物排放標準的修訂準備工作自2006年就已開始。標準制定組對我國鍋爐生產(chǎn)、使用、污染治理、排放，地方排放標準的實施等情況先后開展了多次調(diào)研，并廣泛征求研究機構(gòu)、行業(yè)專家意見，在修訂過程中充分考慮到達標的技術(shù)經(jīng)濟可行性以及大氣污染物控制力度提升的政策新要求。
其中，標準對二氧化硫排放提出了四檔要求；考慮到改造難度，對在用鍋爐提出的氮氧化物排放限值保證九成以上可以達標；對汞排放則初步提出了統(tǒng)一要求。
二氧化硫
標準有四檔，煤炭硫分控制很重要
《標準》對工業(yè)鍋爐煙氣二氧化硫排放提出了四檔要求。其中，在用鍋爐考慮脫硫改造的技術(shù)可行性和經(jīng)濟可行性，脫硫效率以65~75%為宜，執(zhí)行400mg/m3的排放標準。新建鍋爐則從嚴要求，執(zhí)行經(jīng)濟可行的最佳環(huán)保技術(shù)，脫硫效率應達到75~85%，執(zhí)行300mg/m3的排放標準。
對國家確定的47個大氣污染防控重點區(qū)域，則執(zhí)行特別排放限值。限值的確定考慮了環(huán)境空氣質(zhì)量達標的問題，要求采取嚴格的、技術(shù)可行的治理技術(shù)，采用低硫煤和濕法脫硫工藝，執(zhí)行200mg/m3的排放標準。
對于廣西、重慶、四川和貴州等我國典型的高硫煤地區(qū)，考慮到在用鍋爐改造的空間問題和成本問題，將上述地區(qū)的在用鍋爐二氧化硫排放限值放寬到550mg/m3。
為實現(xiàn)標準的控制要求，總體的原則是需要對沒有脫硫設施的鍋爐建設脫硫設施，對有脫硫設施的進行改造和嚴格運行過程控制和監(jiān)管，可以達到排放標準的要求。
煤炭硫分對二氧化硫的控制非常重要。標準編制組建議應首先選用低硫煤，通過煤炭洗選和合理配煤，將煤炭的含硫量降低到1.5%以下。“否則，實現(xiàn)上述標準需要多種方式，包括安裝脫硫效率達到90%~95%的高效濕法脫硫裝置，或改燃清潔能源，或使用循環(huán)流化床鍋爐實施爐內(nèi)噴鈣技術(shù)加尾端濕法脫硫工藝?！?/p>
從地方實踐來看，指標具備實踐基礎(chǔ)。如天津市2003年實施地方排放標準，燃煤鍋爐煙塵執(zhí)行200mg/m3排放限值。2013年1~6月，對90家企業(yè)共133臺10噸以上鍋爐進行監(jiān)測，二氧化硫排放＜150mg/m3的占55.3%，≤200mg/m3占百分之百。
氮氧化物
尾端治理不適宜，低氮燃燒是關(guān)鍵
目前，我國在用工業(yè)鍋爐氮氧化物沒有采取控制措施，技術(shù)改造難度、空間和成本較大?？紤]到在用鍋爐的改造難度，標準提出的氮氧化物排放限值保證90%以上的鍋爐達標，執(zhí)行400mg/m3，基本不需要對現(xiàn)有鍋爐進行改造。
新建鍋爐的排放限值也只是在現(xiàn)
有鍋爐排放平均水平的基礎(chǔ)上稍微嚴格，只要在鍋爐設計和運行的時候采取一定的控制措施，就能滿足要求。新建鍋爐擁有最佳使用技術(shù)支持，采用低氮燃燒技術(shù)，氮氧化物的產(chǎn)生濃度可以削減30%，達到300 mg/m3，不需要進行尾端治理，運行良好的新建鍋爐都能達到這一限值。
標準對重點地區(qū)的新建鍋爐則有嚴格要求，在用鍋爐則得以“豁免”。從嚴要求的目的是在重點地區(qū)建設燃煤鍋爐，就是要建設高效清潔環(huán)保鍋爐，至少是國內(nèi)最先進的。在鍋爐設計、制造和運行上采取低氮燃燒技術(shù)，氮氧化物削減達到40~50%，執(zhí)行200mg/m3的排放限值。
標準編制組經(jīng)過廣泛調(diào)研得出結(jié)論，燃煤鍋爐氮氧化物控制首選的是優(yōu)化燃燒、煙氣再燃、優(yōu)化爐膛設計等方案，不宜采用尾端治理技術(shù)。
中國環(huán)科院相關(guān)專家在2007年曾實測了86臺65蒸噸/時以下燃煤鍋爐氮氧化物排放情況，所測的數(shù)據(jù)中有8臺鍋爐的NOX排放濃度低于200mg/m3，占9.3%。因此，重點地區(qū)新建燃煤鍋爐要達到氮氧化物排放限值，還需要指引鍋爐設計、制造、安裝和使用部門集中力量解決工業(yè)鍋爐低氮燃燒技術(shù)。
從已有的地方實踐來看，氮氧化物控制達到“底線”并無困難。2013年，相關(guān)機構(gòu)曾對天津市133臺工業(yè)鍋爐進行監(jiān)測，氮氧化物平均排放濃度196mg/m3，排放濃度低于200mg/m3的鍋爐占55.6%，低于300mg/m3的達到87.9%，百分之百低于400mg/m3。
汞
限值“一視同仁”，協(xié)同處置可達標
此次修訂意見稿首次增加了汞排放限值，統(tǒng)一提出了0.05mg/m3的要求。目前，汞的排放控制主要宜采取與脫硫除塵的協(xié)同控制。
一般而言，靜電除塵器可脫除30%的汞，布袋除塵器可脫除70%的汞，濕法脫硫裝置可脫除90%的汞。在極個別的情況下煙氣中汞的含量達到0.1mg/m3時，鍋爐尾端采用除塵、濕法脫硫等措施后，基本能達到0.05mg/m3的限值要求。如果采用協(xié)同控制仍不能滿足0.05mg/m3的排放限值，則需要采用活性炭噴入脫汞技術(shù)進行控制。
顆粒物
特別限值達到國際嚴格水平；超過3成鍋爐需改造
與國外標準對比分析，修訂后的標準中，在用鍋爐顆粒物達到國際較一般水平，執(zhí)行80mg/m3；新建鍋爐達到國際較嚴格水平，執(zhí)行50mg/m3；特別排放限值則達到了國際嚴格水平，執(zhí)行30mg/m3。
而工業(yè)鍋爐尾端采用與除塵、脫硫協(xié)同控制的技術(shù)，基本都能夠達到排放要求。中國環(huán)科院相關(guān)專家實測了95臺燃煤鍋爐，其中85臺鍋爐安裝了除塵凈化裝置，96%的除塵裝置凈化效率大于80%，采取的除塵方法以濕法為主，如麻石水膜除塵器、沖擊式或水浴式脫硫除塵器，少量鍋爐采用機械式除塵如多管旋風除塵器。從實測結(jié)果來看，22%的鍋爐排放低于80mg/m3，80%低于200mg/m3。
針對調(diào)研情況來看，非重點地區(qū)工業(yè)鍋爐除塵效率集中在85%左右，以機械除塵為主，平均濃度250mg/m3左右，滿足現(xiàn)有標準200mg/m3的占70%左右，達到80mg/m3的左右30%。30%超過200mg/m3的鍋爐，即使不執(zhí)行本標準也必須改造。
算算減排、投入兩筆賬
執(zhí)行新標準后，煙塵削減66萬噸，二氧化硫削減314萬噸，相關(guān)的環(huán)保投資需3700億元～4500億元，年運行費用約需33.5億元～47.5億元
近年來，國家出臺的多項政策、規(guī)劃包括大氣治理行動計劃，都對工業(yè)鍋爐煙氣治理改造提出了要求。而通過標準制定組的研究測算，大概的投入產(chǎn)出比如下：執(zhí)行新標準后，煙塵削減66萬噸，二氧化硫削減314萬噸，相關(guān)的環(huán)保投資需3700億元～4500億元，年運行費用約需33.5億元～47.5億元。
其中，對于10蒸噸/時以下的燃煤鍋爐，已經(jīng)不具備環(huán)保治理的條件。有條件的要改為燃油和燃氣鍋爐，人口密集、鍋爐量大的城鎮(zhèn)、城市近郊，要結(jié)合舊城改造、城鎮(zhèn)化進程改造為集中供熱或并網(wǎng)，不具備改燃清潔能源和集中供熱并網(wǎng)的，要發(fā)展優(yōu)質(zhì)型煤鍋爐和生物質(zhì)成型燃料鍋爐。
通過實施改造方案，顆粒物可減排19萬噸~20.1萬噸，二氧化硫可減排76.3~ 81.7萬噸，費用約為1680億元～2000億元。
而我國擁有10蒸噸/時以上燃煤工業(yè)鍋爐13.8萬臺（240萬MW），燃煤量5.6億噸。根據(jù)調(diào)研情況來看，顆粒物排放有70%不能達到80mg/m3，二氧化硫有1/3污染治理設施達不到排放要求，有1/3沒有治理設施，需要改造的占75%以上，即10～35蒸噸/時鍋爐的80%、35蒸噸/時以上鍋爐的60%需要改造。
據(jù)初步統(tǒng)計，10蒸噸/時以上燃煤工業(yè)鍋爐中的10.4萬臺（160萬MW）需要進行脫硫除塵改造。改造后預期減排顆粒物37.5萬噸，減排二氧化硫144.6萬噸。估算費用約為1608億元~2067.4億元。
在新增鍋爐方面，我國預計年新增鍋爐8萬～10萬噸，其中燃煤鍋爐占80%，執(zhí)行新標準比現(xiàn)行標準減排顆粒物2.5萬噸/年，減排二氧化硫10.3萬噸/年，減排氮氧化物2.1萬噸/年，預計總環(huán)保投資80億元左右。
對于執(zhí)行特別排放限值的地區(qū)，需采取的治理措施為高效除塵+濕法脫硫+除塵的技術(shù)，單位環(huán)保投資10～14萬元/噸，合計總的環(huán)保投資360億元。當然減排效益也較為明顯。根據(jù)天津、西安、蘭州、沈陽等地的調(diào)研情況，估算到2012年底，47個重點城市工業(yè)鍋爐兩萬臺，總?cè)萘?0萬蒸噸/時。在用鍋爐，顆粒物就可削減6.2萬噸。