众所周知,人类开发利用煤炭的历史十分悠久,但早期仅限于照明和提供热量,应该说无论是使用范围还是依赖程度都很低。直至18世纪60年代——第一次工业革命时期,随着英国人瓦特发明了蒸汽机,才正式拉开了人类大规模开发利用煤炭能源的历史序幕。1831年,著名物理学家法拉第发现了电磁感应现象,从此人类社会进入“电气时代”。而煤电在电力生产领域中处于主导地位,因此电能发现与利用又将煤炭推向了一个新的发展高峰。人类对煤炭的开发利用史就是一部工业发展史与社会文明史,因此煤炭被人们誉为“工业的粮食”、“黑色的金子”。
从工业文明到“谈煤色变”
煤炭长期作为全球主要一次能源,为人类社会带来了巨大的物质财富,工业烟囱、火电厂也一度被视为国家和城市工业现代化的象征。但是由于长期以来,人类对煤炭资源的粗放式利用和爆发式需求增长,导致环境污染问题日益突出。以2012年污染物排放数据为例,由于分散低效燃煤锅炉的大量存在和过度排放,造成了煤炭污染排放效应。全国烟尘排放量的70%、二氧化硫排放量的90%、氮氧化物的67%、二氧化碳70%都来自于低效燃煤锅炉排放。尤其是近年来雾霾天气频发,社会舆论纷纷把矛头指向燃煤,关于煤电污染问题再次被推上风口浪尖。一时间公众“谈煤色变”,对所有燃煤项目唯恐避之不及,盲目加以抵制。
煤炭在我国能源结构中主体地位在短期内不会改变
尽管燃煤污染问题屡遭诟病,但是煤炭在我国能源结构中仍处于主体地位。原因有二:一是由我国能源资源禀赋特征决定。众所周知,我国能源资源特点是“贫油少气富煤”,煤炭资源丰富,储量居世界首位。据统计,我国2012年一次能源消费比例为石油占17.7%、天然气占4.7%、煤占68.5%。而我国天然气资源则相对匮乏,大量依赖国外进口,进口价格较高,气源缺口较大。因此无论是从经济可行性角度,还是基于能源安全角度考虑,天然气发电大规模替代煤电都不具备可操作性。二是核能、风能、太阳能、生物质能等其他能源虽发展迅猛,但在能源结构中仍处于从属辅助地位,暂时无法全面替代煤炭而成为主导能源。所以寻求煤炭清洁利用方式将是我国经济实现可持续健康发展,同时兼顾能源供应与环境生态的一条重要出路。
火电排放标准升级
推动煤炭清洁利用是解决我国当前煤电污染问题的有效措施。在国家政府层面上,主要是通过制定出台相关排放标准及产业政策来规范和限制煤电企业排放。2011年7月29日,国家环保部发布号称“史上最严”的《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223-2011)(以下简称“新标准”)。 新标准规定,自2014年7月1日起,现有火力发电锅炉污染物排放将执行新标准,而此前火电厂大气污染排放主要依据《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2003)。与《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2003)相比,新标准对烟尘、二氧化硫、氮氧化物等污染物排放限值作了更为严格的要求。即使与欧盟等发达国家地区现行标准相比,新标准也更加严格。新标准的实施在某种程度上形成了一种环境治理倒逼机制,从而促使煤电企业加大环保投入,为改善生态环境奠定可控基础。新标准实施将大大地降低我国火电厂二氧化硫、氮氧化物等污染物排放量,预计到2015年,火电行业可减排二氧化硫618万吨、氮氧化物580万吨。
“近零排放”概念的提出到实现
“近零排放”是指通过技术革新,使火电各项大气污染物排放指标达到或低于燃气机组排放限值。通俗地说,就是燃煤机组能做到比燃气机组更清洁。可以说“近零排放”一旦实现,将真正达到煤炭清洁利用的目标。
随着环保技术进步和工艺升级,燃煤机组“近零排放”已经成为现实。据新华社《经济参考报》2014年6月30日报道, 2014年6月25日,神华国华舟山发电公司4号35万千瓦国产超临界燃煤发电机组顺利完成168小时试运,正式移交生产。这标志着国内首台“近零排放”燃煤发电机组顺利投入商业运行。运行期间主要污染物排放浓度为:烟尘2.5mg/N m3、二氧化硫2.8mg/N m3、氮氧化物20.5mg/N m3,甚至低于“新标准”规定的燃气机组排放限值(即烟尘为5mg/N m3、二氧化硫为35mg/N m3、氮氧化物为50mg/N m3)。据了解,“为实现‘近零排放’的目标,国华舟山电厂4号燃煤机组在项目设计阶段便确立了建设‘低碳环保、技术领先,世界一流数字化电站’理念,通过设计优化,加大采用新材料、新工艺、新设备、新技术、新布置。特别是在节能环保上,制定了多项有效措施,例如烟气除尘器采用高频电源、旋转电极技术,大幅提高电除尘器供电效率、节约电能,并提高除尘效率;烟气脱硝采用低氮燃烧器+SCR催化还原脱硝技术,脱硝效率达80%;烟气脱硫利用沿海电厂的有利条件,采用海水脱硫技术,脱硫效率达到97%;湿式电除尘则利用喷水雾化对放电极和集尘极连续冲洗,使放电极和集尘极始终保持清洁,有效消除反电晕现象的发生,提高单位面积的集尘效率,在相同条件下可达到更低的排放浓度,从而实现了‘近零排放’的目标。”
国华舟山电厂4号燃煤机组“近零排放”是煤炭清洁利用技术的重大突破,具有重要的里程碑意义,有助于公众彻底走出“谈煤色变”的心理阴影。更为重要的是,它将会带动整个燃煤发电行业的升级与发展,促进能源高效利用和强化国家能源安全,实现党的十八大提出的“努力建设美丽中国,实现中华民族永续发展”的生态文明建设目标。