摘要：中國是燃煤大國，SO2排放量連續多年超過2000萬t，電廠鍋爐和燃煤工業鍋爐SO2排放量約占全國SO2排放量的70%。對“十五”期間中國燃煤鍋爐治理技術的市場需求、研究和應用現狀、行業發展狀況進行了綜述。從調整能源結構、合理利用天然氣，積極發展和實施潔凈煤技術，制定促進火電廠脫硫國產化的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 　　中國是燃煤大國，燃煤占一次能源消費總量的75%左右。隨著經濟發展，煤炭消費量增長，二氧化硫排放量不斷增加，已連續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%的城市環境空氣中二氧化硫年平均濃度超過國家《環境空氣質量標準》的二級標準值或日均濃度超過三級標準值[1]。 　　據報道，到2000年底全國火電廠裝機容量和發電量分別達到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]；全國現有燃煤工業鍋爐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“十五”規劃，2005年，二氧化硫、塵（煙塵及工業粉塵）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（煙塵和工業粉塵）排放量控制在2000萬t。酸雨控制區和二氧化硫控制區二氧化硫排放量比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。保護城市環境，改善重點地區的環境質量，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境保護“十五”重點工程項目規劃》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分布來看，改善北京市大氣環境的項目25個，投資466億元，占全國總投資的47.8%；建設“兩控區”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?？偩帧秲煽貐^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”期間兩控區內將投產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)有效削減現有火電廠約3000萬kW機組二氧化硫排放，實現達標排放?！笆濉逼陂g，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，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，此時其總產值為48.7億元。 　　表1 2001-2005年兩控區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展趨勢 　　早在20世紀70年代我國就開始了火電廠和工業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性應用，積累了寶貴的經驗。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。經過10多年的研究開發和工程示范，我國對世界上現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。適當發展適用產熱量大于14 MW的工業鍋爐和爐窯，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-石膏濕法脫硫系統中，除GGH熱交換器、采樣與檢測元件及控制系統等專用設備外，大多數通用設備及常規電器設備國內均能制造。部分引進國外技術生產的產品，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]。 3 中國電除塵行業的發展現狀 　　到目前為止，我國電除塵行業已生產近萬臺板臥式電除塵器，已投入運行的電除塵器單機容量達424 m2，主要用戶為電力工業（約占65%～70%）、建材工業（約占16%～18%），其次為鋼鐵工業、有色冶金工業、化學工業、輕工業等。在電力行業，80年代中期以后200 MW以上機組幾乎全部配備了電除塵器，老的100 MW和50 MW機組也有一些將原來的水膜除塵器或文丘里洗滌器改成了電除塵器。建材工業中應用電除塵器最多的是水泥行業，其中用于水泥回轉窯的有200多臺，熟料冷卻機、烘干機、原料磨、水泥磨使用電除塵也有400余臺，至于星羅棋布的小水泥廠則更多地使用立管式或簡易式電除塵器 [5]。 　　目前，我國電除塵行業供大于求。據初步統計，中國電除塵器生產企業已達240多家，50家本體生產企業的生產能力已達28萬t左右，年產值超過20億元。相應的電源廠也有近40家，電除塵設備本體的關鍵生產線－極板軋制機，按目前市場規模，全國有10套軋機生產線就能滿足市場需求，但實際上已建成了39條生產線[5]。因此，依靠技術進步，調整產業結構，開發有特色的品種，提高產品質量，減輕重量，降低成本，開拓國際市場是電除塵器今后一段時間的發展方向。 　　我國電除塵技術一直跟蹤國際先進目標，并自主開發出一批具有特色的電除塵器新型結構，如透鏡式電除塵器、屋頂電除塵器、帶鋼刷清灰電除塵器、立板式電除塵器、管極式電除塵器、橫向極板電除塵器、雙區電除塵器等，豐富了電除塵器的規格品種，拓展了應用范圍。 　　進入90年代，我國電除塵器本體技術水平基本上接近或者部分達到了國際先進水平。主要的標志是：(1) 常規電除塵器的主要性能能夠滿足國內外不同用戶要求，能與國外主要廠家參與國際項目的招標和競爭，有部分產品出口創匯。(2) 我國80年代到90年代初，從國外引進的部分電除塵設備達不到使用要求，如北侖電廠600 MW機組（美國GE公司），寶鋼450 m2電除塵器（日立造船公司），但經過國內廠家改造，性能大大改善，超過了原設備。(3) 我國主要的電除塵生產企業已經采用了國外先進的設計方法，包括計算機程序選型和強度計算，CAD設計等[5]。 　　據統計，1998年電除塵器出口產值達1100萬美元。其產品總體水平和國外先進水平相比，還存在一些差距。主要表現在：(1)應用領域尚待進一步開拓，如適用于高濃度（>100 g/m3）、高溫（>350 ℃）、高比電阻（>1013 Ω·cm）煙塵和含有腐蝕性氣體等場合的電除塵器還不普遍；(2)配套的檢測儀器和裝備比較落后；(3)電除塵器所需的型材不論是規格和品種，還有待改進；(4)本體重量近年來有較大的降低，但比鋼耗（kg/m2）仍普遍高于國外先進水平；(5)選型是電除塵應用中的一個技術關鍵，我國的選型技術還不夠成熟，計算機選型在準確性方面有待進一步提高[5]。 　　4 控制燃煤鍋爐煙氣污染的對策建議 　　（1）調整能源結構，合理利用天然氣。 　　我國長期以來能源構成以煤為主，在一次能源消費中煤炭約占70%以上，每年排放SO2和煙塵約為2000萬t和1200萬t，是世界上排放量最大的國家。隨著人民生活水平和大中城市對大氣環境保護的要求的提高，對優質一次能源的需求必然會不斷擴大，特別是天然氣的利用，由于有很好的環境效果而受到多方關注。 　　在天然氣開發和“西氣東輸”工程的帶動下，近期我國不少地區規劃了天然氣電廠，如新疆和田電站50 MW、陜西靖邊電廠2×300 MW和蘭州燃氣電廠一期工程600 MW已開始籌建。另外，華東地區已有8個燃氣電廠和河南省鄭州燃氣電廠等項目通過初步可行性審查，總裝機容量達到5300 MW。北京高井電廠、湖北武昌熱電廠、沙市熱電廠等裝機容量為1250 MW的10臺機組將由燃煤或然油改為燃氣。福建、廣東、廣西等?。▍^）擬新建或改建7020 MW容量的燃氣機組。 　　僅根據上述不完全統計，在近3～5年內全國將會有14820 MW燃氣發電機組先后投入運行，年耗天然氣量將達到280億～300億m3（折合3440萬～3680萬t標煤），相當于2000年全國天然氣的年產量，約占2005年全國天然氣預測產氣量的50%以上。由于天然氣發電是一項技術和資金密集型的項目，而目前我國在技術裝備、管理經驗，資金籌措和發電成本的消納等方面有許多實際問題需要解決。因此，在起步階段對天然氣發電項目的規模應適當控制。另外，天然氣是一種高品位的優質能源，把它用于發電燃料時，不能單純的將現有燃煤鍋爐改為燃氣鍋爐，而應在鍋爐前增設燃氣輪機，做功后的尾氣再進鍋爐，提高整個發電機組的效率，增加發電量，以消納一部分因燃料價格不同而造成的發電成本的增加，減輕用戶的負擔。 　　采用天然氣發電后，其環保效益從減少排放總量來說，煙塵和二氧化硫的排放量將大幅度減少，氮氧化物的排放量也會有不同程度地減少。其效果是十分顯著的。就其對城市大氣環境質量的影響來看，由于電廠大多建在城區外圍，又是高煙囪排放，有利于擴散，加之污染治理設施較為完善，其影響程度可得到有效控制。因此，在發展天然氣發電時，因根據不同地區的環境要求、天然氣來源及其價格、發電廠所處的地理位置等諸多方面因素進行合理性分析，以取得全社會環境效益事半功倍的效果。 　?。?）積極發展和實施潔凈煤技術 　　據了解1999年全國煤炭消費量為12.64億t，其中約84%煤炭作為動力煤用于直接燃燒。預計在今后相當長的一段時間內，煤炭仍是我國的主要一次能源。發展和實施潔凈煤工程是保證能源持續發展戰略和控制燃煤污染的現實選擇?！笆濉眹窠洕蜕鐣l展計劃中已將潔凈煤技術列為能源建設的重要內容，為此建議： 　?、僭谌珖⒁慌詣恿γ旱南催x、配煤、型煤、水煤漿等綜合加工配送工程，按燃煤用戶的需要，提供質量優良的加工產品。 　?、诮Y合電力、工業和民用燃煤設備的規模和特點，通過技術和經濟分析、分期、分區域對燃煤設備進行技術改造和設備更新，尤其應強化對中小型燃煤設備的技術改造和更新工程，推廣應用低硫煤和層燃燃煤設備燃用篩選塊煤等節能減污技術。 　?、墼谝延兴簼{技術成果的基礎上，為完成“十五”期間的節油目標，應進一步完善水煤漿代油技術，通過工程示范，積累經驗，為大型燃煤設備的應用創造條件。 　?。?）制定促進火電廠脫硫國產化的配套政策[6] 　　為促進火電廠煙氣脫硫國產化，必須研究制定相配套的鼓勵政策，如向承擔建設火電廠煙氣脫硫國產化的企業和承包火電廠煙氣脫硫工程的工程公司提供長期低息優惠貸款政策；對進口煙氣脫硫成套設備分階段合理征稅，引導和鼓勵企業使用國產煙氣脫硫設備的政策；鼓勵煙氣脫硫國產化依托工程所在的電廠多發電，提高其經濟效益的政策等等。政策是否配套，影響到規劃目標能否如期實現。國家有關部門應研究制定火電廠煙氣脫硫關鍵技術和設備國產化的政策，逐步形成促進火電廠煙氣脫硫國產化和產業化的配套政策體系。 　　參考文獻 　　1 中國環境科學研究院標準所.大氣污染達標技術指南，1997 　　2 中國21世紀議程管理中心《中國環?？萍技爱a業研究》課題組.中國環?？萍技爱a業研究.2000 　　3 郝吉名,王書肖,陸永琪.燃煤二氧化硫污染控制技術手冊. 北京：化學工業出版社，2001 　　4 中國工程院、中國科技院先進環保技術領域咨詢項目組.《燃煤鍋爐脫硫技術裝備》重點專題咨詢研究報告. 2000 　　5 中國環境保護產業協會.中國環境保護產業技術裝備水平評價. 北京：中國環境科學出版社，2000 　　6 國家經濟貿易委員會文件.關于印發《火電廠煙氣脫硫關鍵技術與設備國產化規劃要點》的通知. 2000