摘要：中國是中國治理燃煤大國，SO2排放量連續(xù)多年超過2000萬t，燃煤電廠鍋爐和燃煤工業(yè)鍋爐SO2排放量約占全國SO2排放量的鍋爐估70%。對“十五”期間中國燃煤鍋爐治理技術的煙氣市場需求、研究和應用現(xiàn)狀、技術行業(yè)發(fā)展狀況進行了綜述。求評從調整能源結構、中國治理合理利用天然氣，燃煤積極發(fā)展和實施潔凈煤技術，鍋爐估制定促進火電廠脫硫國產(chǎn)化的煙氣配套政策三方面對燃煤鍋爐煙氣污染治理提出了對策和建議。
關鍵詞：燃煤鍋爐 煙氣治理 需求與評估
中國是技術燃煤大國，燃煤占一次能源消費總量的求評75%左右。隨著經(jīng)濟發(fā)展，中國治理煤炭消費量增長，燃煤二氧化硫排放量不斷增加，鍋爐估已連續(xù)多年二氧化硫排放量超過2000萬t，居世界首位，致使我國酸雨和二氧化硫污染日趨嚴重。目前我國降水pH小于5.6的國土面積，已占總面積的30%左右，已有約60%的城市環(huán)境空氣中二氧化硫年平均濃度超過國家《環(huán)境空氣質量標準》的二級標準值或日均濃度超過三級標準值[1]。
據(jù)報道，到2000年底全國火電廠裝機容量和發(fā)電量分別達到3.19億kW和1.37萬億kW·h，每年耗用煤炭近5億t，排放二氧化硫約800萬t[2]；全國現(xiàn)有燃煤工業(yè)鍋爐50余萬臺，年耗用煤炭4億t，排放二氧化硫約640萬t[3]。上述兩種燃煤鍋爐二氧化硫排放量約占全國二氧化硫排放量的70%，是影響我國城市空氣環(huán)境質量和形成酸雨、二氧化硫污染的主要污染源。
1 中國燃煤鍋爐煙氣污染治理技術的需求
1.1 “十五”期間大氣污染的治理目標與任務
據(jù)“十五”規(guī)劃，2005年，二氧化硫、塵（煙塵及工業(yè)粉塵）等主要大氣污染物排放量將比2000年減少10%。二氧化硫排放量控制在1800萬t；塵（煙塵和工業(yè)粉塵）排放量控制在2000萬t。酸雨控制區(qū)和二氧化硫控制區(qū)二氧化硫排放量比2000年減少20%，排放量控制在1053萬t以內。工業(yè)二氧化硫排放量控制在1450萬t；煙塵排放量控制在850萬t；粉塵排放量控制在900萬t。保護城市環(huán)境，改善重點地區(qū)的環(huán)境質量，70%以上的城市空氣中二氧化硫濃度達到國家空氣環(huán)境質量二級標準；50%地級以上城市空氣質量達到國家二級標準。
1.2 “十五”期間大氣污染治理投資預測
中國以燃煤為主的能源構成決定了防治煙塵和二氧化硫污染是防治大氣污染的重點?！秶噎h(huán)境保護“十五”重點工程項目規(guī)劃》中重點工程項目約1137個，總投資為2620億元。其中，大氣項目182個，投資為974億元，占總投資的37.2%。目前大氣項目已完成投資197.5億元，占大氣項目總投資的20.3%。大氣項目中包括清潔能源替代項目84個，需投資482億元，占大氣項目投資的49.5%；集中供熱項目47個，需投資230億元，占大氣項目投資的23.6%；污染治理項目51個，需投資261.6億元，占大氣項目投資的26.9%。從大氣項目投資的地區(qū)分布來看，改善北京市大氣環(huán)境的項目25個，投資466億元，占全國總投資的47.8%；建設“兩控區(qū)”內37個燃煤電廠的脫硫工程，削減二氧化硫排放量能力105萬t/a，需投資120億元。
1.3 火電廠煙氣污染治理市場預測
按照國家環(huán)?？偩帧秲煽貐^(qū)酸雨和二氧化硫污染防治“十五”計劃》，采取的有關火電廠脫硫措施是：(1)嚴格控制新建火電廠二氧化硫排放。“十五”期間兩控區(qū)內將投產(chǎn)燃煤火電廠的裝機容量為36050 MW，其中計劃脫硫的機組裝機容量為11924 MW。(2)有效削減現(xiàn)有火電廠約3000萬kW機組二氧化硫排放，實現(xiàn)達標排放。“十五”期間，除采取換燒低硫煤和關停小火電機組外，預計約有1/4的機組需進行煙氣脫硫。
據(jù)此兩項估計需安裝脫硫設施的火電機組裝機容量，按照各種脫硫工藝單位造價平均為600元/kW計算，我國兩控區(qū)2001~2005年火電廠脫硫市場需求見表1[4]。
從表1可以看出，2001~2005年間，我國火電廠需安裝脫硫設施的火電機組容量19424 MW左右，市場需求總規(guī)模約116.5億元，平均每年達23.3億元。如果以2000年全國要求脫硫機組容量11000 MW為基數(shù)，則2001~2005年需要安裝脫硫設施的火電廠容量平均每年增長22.6%。
電除塵器是治理燃煤鍋爐煙氣中粉塵的主導設備。據(jù)測算，“十五”期間，全國對電除塵器的需求總重量為107萬t。按9700元/t計，總產(chǎn)值將達到103億元。其中到2005年，我國火電廠裝機容量將達到2.86億kW。從2000年至2005年新增火電廠裝機容量為4846萬kW，所需電除塵器總重量為32萬t，對舊有機組改造還需18.2萬t，共計50.2萬t，此時其總產(chǎn)值為48.7億元。
表1 2001-2005年兩控區(qū)內火電廠脫硫市場預測
| 2001~2005年新建、擴建和改建火電機組 | 現(xiàn)有超標排放火電廠機組 | 合 計 | |
| 裝機總容量（MW）計劃或需安裝脫硫裝置的裝機容量（MW） | 3605011924 | 300007500 | 6605019424 |
| 脫硫單位造價（元/kW） | 600 | — | |
| 脫硫市場需求（億元） | 71.5 | 45.0 | 116.5 |
2 中國燃煤鍋爐煙氣脫硫技術研究和應用發(fā)展趨勢
早在20世紀70年代我國就開始了火電廠和工業(yè)鍋爐脫硫技術的研究，先后開展了10多項不同工藝和不同規(guī)模的試驗研究。主要有：含碘活性炭吸附脫硫技術、旋轉噴霧干燥脫硫技術、磷胺復合肥料脫硫技術、爐內噴鈣增濕活化脫硫技術、濕式脫硫除塵一體化技術等，取得了階段性研究成果，有的技術已得到工業(yè)性應用，積累了寶貴的經(jīng)驗。在此同時，還引進了一批工藝成熟、技術先進的脫硫工藝和裝置，詳見表2[4]。
我國控制火電廠二氧化硫排放工作起步較晚，到2000年底，全國投運和在建脫硫機組規(guī)模超過1000萬kW。1998~2000年審批的大型火電建設項目中，有839萬kW機組要求配套脫硫裝置，到2000年底，已投入運行的火電廠脫硫工程容量達501.5萬kW，占火電廠裝機總容量的2.1%，具體包括：在6個火電廠的7臺機組（共105萬kW）建設了6種不同工藝的脫硫示范工程，在9個火電廠的16臺機組（共396.5萬kW）建設了商業(yè)化脫硫設施，估計每年可削減二氧化硫20萬t以上。在501.5萬kW投入運行的機組中，國電公司所屬電廠約占70%。我國火電廠6個煙氣脫硫示范工程見表3[5]。
目前，我國火電廠二氧化硫治理技術仍處于對各種工藝的工程示范階段。經(jīng)過10多年的研究開發(fā)和工程示范，我國對世界上現(xiàn)有的煙氣脫硫技術的一些主要類型都進行過研究和試驗。主要技術有：循環(huán)流化床煙氣脫硫技術、爐內噴鈣尾部增濕活化脫硫技術、旋轉噴霧干燥煙氣脫硫技術、氨法煙氣脫硫技術及濕式脫硫除塵技術等。重點發(fā)展燃燒高硫煤機組或裝機容量大于200 MW機組，脫硫效率大于90%的濕式石灰石-石膏法脫硫工藝，以及適用于燃燒含硫量小于2%，裝機容量小于200 MW，脫硫效率大于75%的半干法和其他費用較低的成熟工藝。適當發(fā)展適用產(chǎn)熱量大于14 MW的工業(yè)鍋爐和爐窯，脫硫效率大于70%，低成本、使用壽命和可靠性較好的濕式脫硫除塵一體化設備。發(fā)展低氮燃燒技術、等離子體法煙氣脫硫脫硝技術及工程配套設備、石灰石（石灰）-石膏法、爐內噴鈣和各種簡易濕法脫硫技術[5]。
表2 引進的脫硫工藝和裝置部分情況匯總
| 引進單位 | 工藝流程 | 規(guī)模 | 脫硫劑 | 效率/% | 運行時間 | 技術提供方 | |
| 煙氣量（m3·h-1） | 鍋爐 | ||||||
| 勝利油田南化工廠 | 氨-硫銨法 | 2100000 | NH3 | 90 | 1979 | 日本東洋公司 | |
| 南京鋼鐵廠 | 堿式硫酸鋁法 | 51800 | H2SO4 | 1981 | 日本同和公司 | ||
| Al2(SO4)3 | 95 | ||||||
| Al(OH)3 | 1990 | ||||||
| 沈陽黎明公司 | 噴霧干燥法 | 50000 | 石灰 | 85 | 1992 | 丹麥NIRO公司 | |
| 重慶珞磺電廠 | 濕石灰石-石膏法 | 1087000 | 石灰石漿 | 95 | 1993 | 日本三菱公司 | |
| 1087000 | 95 | 1995 | |||||
| 山東德州電廠 | 荷電干吸收劑噴射法 | 75t/h | Ca(OH)2 | 60-70 | 1995 | 美國ALANCO公司 | |
| 重慶長壽化工廠 | JBR噴射鼓泡法 | 61000 | 電石渣 | 70 | 1995 | 日本千代田公司 | |
| 山東濰坊化工廠 | 簡易石灰石膏法 | 100000 | 消石灰漿 | 70 | 1995 | 日本三菱公司 | |
| 山東黃島電廠 | 簡易噴霧干燥法 | 300000 | 生石灰，煤灰 | 70 | 1995 | 日本三菱公司 | |
| 太原發(fā)電廠 | 小型高速平流式 | 600000 | 石灰石 | 80 | 1996 | 日本日立公司 | |
| 廣西南寧化工廠 | 簡易石灰石石膏法 | 50000 | Ca(OH)2 | 70 | 1996 | 日本川崎公司 | |
| 南京下關電廠 | 爐內噴鈣增濕活化法 | 795000 | 石灰石 | 75 | 1997 | 芬蘭IVO公司 | |
| 成都熱電廠 | 電子束法 | 300000 | NH3 | 80 | 1997 | 日本茬原制作所 | |
| 深圳西部電廠 | 海水脫硫 | 1100000 | 海水 | 90 | 1998 | 瑞典ABB公司 | |
| 衢州化工廠 | 增濕灰循環(huán)脫硫 | 300000 | 電石渣 | 80 | 2000 | 瑞典ABB公司 |
表3 我國火電廠煙氣脫硫示范工程
| 項目 | 重慶珞璜電廠一期 | 太原第一熱電廠 | 山東黃島電廠 | 南京下關電廠 | 深圳西部電廠 | 成都熱電廠 |
| 機組（MW） | 2×360 | 200 | 100 | 2×125 | 200 | 200 |
| 鍋爐（t/h） | —— | 1035 | 670 | 410 | 670 | 670 |
| 工藝 | 石灰石石膏 | 簡易石灰石 | 旋轉噴霧干燥法（SDA） | 爐內噴鈣尾部增濕活化（LIFAC） | 海水洗滌法 | 電子束法（EBA） |
| 合作方 | 日本三菱重工 | 日本EPDC | 日本EPDC | 芬蘭IVO | 瑞典ABB | 日本荏原 |
| 投資額（萬元） | 26600 | 13100 | 7406 | 12352 | 21500 | 9430 |
| 單位造價（元/kW） | 320* | 650 | 889 | 494 | 717 | 1050 |
| 脫硫成本（元/kg） | 0.945 | 1.27 | 4.486 | 1.844 | / | 1.0 |
| 脫硫率(%) | >95 | >80 | 70 | 60-85 | 92-95 | 82 |
| 建造-完工年份 | 1988-1994 | 1994-2000 | 1992-1999 | 1993-2000 | 1996-1999 | 1995-1998 |
*其中外匯部分按1993年外匯匯率計算
目前已具備了一定的脫硫設備制造和配套能力。如石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)中，除GGH、采樣與檢測元件及控制系統(tǒng)等專用設備外，大多數(shù)通用設備及常規(guī)電器設備國內均能制造。部分引進國外技術生產(chǎn)的產(chǎn)品，其質量與國外標準接近，而價格則大幅度降低。從總體上來說，我國與發(fā)達國家比較，差距比較明顯。脫硫設備大多從國外進口，致使脫硫投資大大增加，制約了脫硫技術在國內火電廠的推廣使用[5]。
