我國廢氣量減排及配套深度控制技術的管理機制探討

黃家玉，束韞，張凡，王紅梅，王洪昌，都基峻 ，譚玉玲，龍紅艷

中國環境科學研究院，北京 100012

近幾年來，頻繁出現的大面積灰霾現象已成為我國一些城市面臨的主要大氣環境污染問題，造成這一現象的主要原因是以PM2.5為代表的大氣復合污染尚未得到有效控制［1］。2010年，國務院轉發的《關于推進大氣污染聯防聯控工作改善區域空氣質量的指導意見》中明確提出，將灰霾等問題列為需重點解決的問題［2］。2012年《重點區域大氣污染防治“十二五”規劃》，明確提出在重點區域將PM2.5細顆粒物納入考核指標［3］。目前，我國各行業均加大了大氣污染控制力度，采用高效污染物控制技術，尤其是電力行業采取其他行業不可復制的趨零排放技術，對我國主要大氣污染物總量減排起到了重要作用，但其行業廢氣量僅占我國廢氣排放總量的31%左右［4］，仍不能解決全國PM2.5的污染問題。目前，探索適合中國國情的控制灰霾途徑已成為急需解決的首要環境問題。其中，廢氣量減排及配套的深度控制技術從源頭上阻斷或減少PM2.5源及PM2.5前體物的排放，能有效控制以PM2.5為代表的大氣復合污染，將成為未來大氣污染控制的重點方向。

廢氣量減排是指減少工業生產和居民生活過程中排出的含有污染物的氣體總量。目前，廢氣量減排可以通過廢氣的循環利用、梯度利用以及(降溫)減容等方式實現。廢氣量減排涵蓋范圍廣，涉及工業廠區內燃料燃燒及生產工藝過程、居民生活燃料燃燒產生廢氣量的減排控制。采用廢氣循環、梯度利用及(降溫)減容方式使廢氣量減排后，廢氣中污染物濃度和組分會相應增加，因而，需采用更加有效的深度控制技術。這種廢氣量減排后的廢氣深度控制，可通過配套多污染協同脫除及副產物資源化回收利用技術來實現。

目前，我國廢氣量減排及配套的深度控制技術尚處于起步階段，管理基礎薄弱，相關法律法規和技術導則缺乏。由于廢氣量減排和配套的深度控制技術應用是一項系統工程，涉及到能源調整，企業內部、行業間的結構優化調整及政府部門的環境管理，因而，為有效推動廢氣量減排及配套的深度控制技術應用，探索適合我國國情的管理機制顯得尤為重要。建立我國廢氣量減排及配套深度控制技術的管理機制將會極大推動我國廢氣量減排，促進各行業廢氣梯度利用及循環利用，深度控制我國工業廢氣污染物排放，對消除灰霾天氣，改善空氣環境質量具有重大意義，并有利企業生產工藝優化，降低能耗，減少污染治理成本，實現環境效益、經濟效益與社會效益多贏。

1 國內外廢氣量減排及配套管理現狀

目前，發達國家廢氣量減排主要依靠能源結構、產業結構調整，即通過提高清潔能源在能源結構中所占比例，減小第二產業在國民經濟中所占比例，減少廢氣排放量。以美國為例，國家能源結構中，天然氣、石油和可再生能源比例較高，三者之和接近80%，煤炭所占比例僅有21%;三大產業中第三產業所占比例接近79%，第二產業所占比例僅有19%［5］。與之相比，我國能源結構中，煤炭所占比例接近67%，其他能源比例僅為33%［6］;我國三大產業中第二產業所占比例接近48%，第三產業所占比例僅有42%［7-8］(圖1)?；谖覈茉唇Y構及產業結構現狀，大幅度提高清潔能源在能源結構中的比重，短期內很難實現;調整淘汰落后產能是我國目前正在推進的工作，但短期效果不明顯。因而，國內廢氣量減排逐漸從傳統的依靠能源結構、產業結構調整轉向結合工業生產工藝的廢氣量減排技術應用。

圖1 2012年中美能源結構及產業結構比較Fig.1 Comparison of energy consumption structure and industrial structure between China and the United States，2012

總體上，國內外廢氣量的減排技術應用均處于起步階段，主要涉及鋼鐵、水泥行業，已有應用案例不多［9-13］。已有案例主要基于節能的目的，并沒有對廢氣量減排產生的污染物減排效果進行系統分析，沒有對廢氣量的減排管理做強制規定。如鋼鐵行業中燒結機廢氣的循環利用技術及水泥行業中新型干法生產線窯頭窯尾廢氣的梯度利用，只在相應行業最佳污染防治技術指南中推薦采用，并未在行業污染物排放標準中強制推行。此外，其他行業的廢氣量減排工作開展很少。目前，我國廢氣量減排管理機制亟待建設和完善。國內外針對廢氣量減排后配套的深度控制技術研究鮮有報道。在此條件下，我國既無可借鑒更無可照搬的國外技術，與廢氣量減排配套的深度控制技術管理機制也有待探索建設。

2 我國廢氣量減排及配套深度控制技術的管理機制

參考我國現行環境法律法規與標準體系建立方法及國外碳交易監管機制［14-15］，從環境法律法規與標準、廢氣量排放許可及配額交易制度、經濟激勵機制、行業技術導則與規范、技術支持機制方面，探索制定我國廢氣量減排及深度控制技術的法律法規與政策管理手段;結合我國能源結構現狀，分別從能源消費結構、動力單元、生產單元、生活單元、結構減排管理方面探索制定具體的廢氣量減排管理措施。通過法律法規與政策管理手段結合具體的廢氣量減排管理措施，構建我國廢氣量減排及配套深度控制技術的管理機制，如圖2 所示。

圖2 廢氣量減排及配套深度控制技術的管理機制框架Fig.2 Frame diagram of management mechanism of exhaust emission volume reduction and its supporting advanced control technology

2.1 法律法規與政策管理手段

2.1.1 建立廢氣量減排相關法律、法規、標準

我國已制定的環境法規、標準內容涵蓋了大氣污染物排放濃度限值及部分大氣污染物總量的控制規定。目前，我國現行的大氣污染物排放總量控制制度中，并沒有引入廢氣排放總量控制的相關規定。為深度控制我國大氣污染物，仍需對廢氣排放總量進行規定，建立廢氣排放總量的強制性規定。如推動《中華人民共和國大氣污染防治法》修訂，引入我國廢氣量減排相關規定。推動廢氣量納入國家總量控制指標體系，實施國家總量控制，統一要求、統一考核。在現行大氣污染物排放總量控制制度中補充廢氣排放總量控制的規定，并針對廢氣量減排后的常規污染物總量控制政策進行修訂。環保部門應當按照國務院關于廢氣總量控制的規定，削減本行政區域的廢氣排放總量，并將廢氣排放總量控制指標分解落實到排污單位。排污單位要同時執行國家和地方廢氣排放總量控制要求。

環保部門制定關于廢氣總量控制的削減規定時，將廢氣排放總量控制工作納入環保規劃，新建產業園區規劃環評時需考慮廢氣量循環及梯度利用，合理規劃工業布局。國務院制定大氣污染防治規劃時，可依據地理特征、社會經濟發展水平、大氣污染程度、城市空間分布以及大氣污染物在區域內的輸送規律，劃分為廢氣總量重點控制區和一般控制區;依據不同行業的廢氣特性，劃分重點控制行業和一般控制行業，提出不同行業廢氣排放總量控制規定，實施差異化的控制要求。積極推動《重點區域大氣污染防治規劃》，對重點區域及重點控制行業廢氣排放總量實施減排控制。

針對跨行業采用廢氣梯度利用方式減排廢氣量的情形，制定跨行業廢氣量減排后的大氣污染物控制排放標準。由于不同行業廢氣中污染物產生及控制方式不同，可參考各行業原有的廢氣排放標準，制定跨行業廢氣量減排后新的大氣污染物排放標準。

參考各行業清潔生產標準中工業廢水重復利用率指標的規定，適時修訂各行業清潔生產標準，制定企業廢氣重復利用率指標。

2.1.2 推動廢氣量排放許可及配額交易制度制定

國家適時制定排污單位廢氣量配額交易制度，允許不同排污單位進行廢氣量配額交易。我國可參考國外碳交易監管機制［15］，建立國家廢氣量配額登記注冊系統，對廢氣量配額交易進行監管和登記，確保其合法性，保證其配額交易的唯一性。國家根據不同行業廢氣特性參數(如廢氣成分、風量、溫度、含氧量、熱值等)，建立廢氣量排放當量核算方法，制定廢氣量交易費用標準值。廢氣量接受單位參考國家廢氣量交易費用標準值，并結合企業廢氣凈化系統實際運行成本，對廢氣量轉移單位收取合理費用。如電石、焦炭、電解鋁等行業相關企業將廢氣引入電廠鍋爐作為助燃氣體串燒，最終通過電廠廢氣凈化系統處理后排放，該情形下，電廠可根據國家廢氣量配額交易制度收取電石、焦炭、電解鋁企業一定額度的排污費用。

2.1.3 推動不同行業廢氣量減排技術導則及規范的制定

加強對重點行業廢氣量減排技術的宣傳和推廣應用，推動將可行的廢氣量減排技術列入國家先進污染防治示范技術名錄，適時制定技術導則和規范。由于我國第二產業在國民經濟中比重大，工業種類多，廢氣總量大，成分復雜。因而，編制不同行業廢氣量減排技術導則及規范需結合我國工業不同行業的具體情況，評估分析其可梯度利用及循環利用廢氣的總量和技術經濟性。通過對已有工業廢氣量減排實例的提煉與解析，對國內已有的行業技術導則的借鑒與分析，根據不同工業廢氣的特性參數，并結合相關工業生產工藝特點，編制不同行業廢氣量減排的系列實用技術導則與規范。此外，在不同行業污染防治最佳可行技術指南(BAT)中補充先進的廢氣量減排技術，建議推廣應用。為便于企業選擇廢氣量減排后的污染物控制技術，可編制系統性的廢氣量減排后配套的深度控制技術指南。

2.1.4 建立經濟激勵機制

建立財稅補貼等經濟激勵機制，積極推動廢氣量減排潛力大的排污企業實行廢氣循環利用及梯度利用技術。對廢氣量減排的企業，根據減排比例，給予稅收優惠政策。加大重點行業廢氣量減排技術示范工程資金支持力度。鼓勵企業間的廢氣量減排，對綜合利用其他企業廢氣減排的企業，除給予稅收優惠外，適當給予財政補貼，如電力行業梯度利用其他行業(電石、焦炭、電解鋁等)廢氣，可給予電力企業電價補貼政策。鼓勵企業利用廢氣循環或梯度利用方式減排廢氣后，采用配套的深度控制技術實現多污染同時控制及副產物資源化回收利用，對符合該類型的企業給予適當稅收優惠政策。

2.1.5 建立技術支持機制

國家設立專項研究基金，鼓勵研究單位與企業聯合參與廢氣量減排及配套深度控制技術研發與工程示范推廣，為推動我國廢氣量減排及配套深度控制技術的應用提供技術支持。

2.2 具體管理措施

我國廢氣產生的途徑主要來源于動力單元、生產單元、生活單元。2012年，我國動力單元(電力生產單元)產生的廢氣(主要是煙氣)量約為2.0 ×1013m3，生產單元(各工業生產單元)約為4.3 ×1013m3，生活單元(居民生活單元)約為2.2 × 1012m3［4］。各單元產生的廢氣量所占比例如圖3 所示。因而，結合我國能源結構現狀，分別從能源消費結構、動力單元、生產單元、生活單元、結構減排管理方面制定具體的廢氣量減排管理措施，更具有指導意義。

圖3 我國動力單元、生產單元及生活單元廢氣量所占比例Fig.3 The percentage of exhaust emission volume from power unit，production unit and living unit in China

2.2.1 能源消費結構管理

促進洗煤利用及洗煤副產物資源化回收機制。洗煤可以降低原煤灰分50% ～80%和60% ～85%的黃鐵礦硫，減少燃煤對大氣的污染［16］。為推動洗煤的可持續進行，需促進洗煤副產物(包括洗混煤和尾煤等)的資源化回收。

促進清潔能源用于民用和商業的管理機制。推動民用和商業使用天然氣或電等清潔能源，對居民和商業使用天然氣及電等清潔能源給予一定的價格優惠政策。

完善生物質能源清潔利用管理機制。我國生物質的總體利用率不高，如秸稈的綜合利用率大約只有50%，大量的秸稈被浪費或就地焚燒，這不僅造成了環境污染，還嚴重影響了公路、民航等的交通安全，同時也是一種對資源的巨大浪費。推動生物質的能源化利用，可采用壓縮成固體燃料直燃、生物質氣化、生物質制沼氣、生物質制取醇類等方式加以利用［17］。

2.2.2 動力單元管理

建立電站鍋爐與高能耗高污染行業聯產促進機制，解決廢氣量、污染物減排問題。電力行業是目前我國大氣污染控制最嚴的行業，常規污染物濃度排放達到國際先進水平。推動電力行業與其他工業實行聯產，梯度利用其他生產單元的廢氣，引入電廠燃煤鍋爐燃燒，利用電廠完善的大氣污染凈化系統一次性脫除污染物并能產生附帶的節能效果。目前我國動力單元每年約產生2.0 ×1013m3廢氣，可以完全接納高耗能、高污染行業(如電解鋁、電石、焦炭、化工制藥等)產生的廢氣作為助燃空氣。初步估計，我國電力行業梯度利用其他高能耗、高污染行業的廢氣，可至少減少我國生產單元約15%的廢氣排放量，減排煙粉塵約9 ×104t、SO2約21 ×104t、NOx約12 ×104t。

鼓勵多污染協同脫除及副產物資源化回收利用新工藝，解決目前工藝不可持續和我國硫資源短缺問題。我國硫資源短缺和現有脫硫技術面臨石灰石來源趨緊、生態破壞及脫硫石膏處置難度加大問題;脫硝技術消耗大量氨，面臨環保與農業不協調問題。針對廢氣量減排后，采用該深度控制工藝，可以有效回收硫硝資源，解決現有技術不可持續和高運行費問題。

建立加快粉煤灰綜合利用技術開發鼓勵機制，解決粉煤灰積存影響電力與其他行業聯產的可持續發展問題。我國粉煤灰的歷年積存量大，仍在持續增加，造成灰場建設費和運行費高，貯灰占用大量的土地資源，污染環境。據預測“十二五”末粉煤灰年產量將達到5.7 ×108t，發展和改革委員會環境資源司公開數據顯示，2011年中國粉煤灰的年平均利用率達68%［18］。建立加快粉煤灰綜合利用技術，開發鼓勵機制，能有效推動我國電站鍋爐與高能耗高污染行業聯產機制，大幅度削減我國廢氣量。

2.2.3 生產單元管理

針對高濃度污染源，建立同時采用廢氣量減排與配套深度控制技術的獎勵機制。對高濃度污染生產企業，鼓勵并資金支持企業采用廢氣量減排技術，促進廢氣量減排，鼓勵廢氣量減排后采用多污染協同脫除及副產物資源化回收利用技術。

針對廢氣的特性參數(如含氧量、熱值、溫度、廢氣成分等)建立廢氣量減排鼓勵機制。如廢氣中含氧量與空氣接近時，可作為助燃空氣;廢氣中含氧量較低，可作為熱解氣源;廢氣成分含有一定熱值，可作為助燃氣體;廢氣具有一定余溫，可用于發電及物料烘干。如在全國冶金、水泥等行業全部采用廢氣量減排技術，每年可至少減排生產單元約30%的廢氣量，減排粉塵約250 ×104t/a、SO2約103 ×104t/a、NOx約191 ×104t/a。

建立企業間廢氣梯度利用鼓勵機制。針對不同企業廢氣特點，鼓勵企業間廢氣梯度利用，并對廢氣梯度利用后續整體生產工藝不會造成明顯不利影響。

2.2.4 生活單元管理

提高生活單元清潔能源替代率，鼓勵居民生活使用天然氣或電等清潔能源。對居民使用天然氣及電給與一定的價格優惠政策。目前，我國每年居民生活消耗約2.2 ×108t 標準煤，這部分煤炭燃燒所產生的廢氣量約為3%，盡管所占比例較小，但該廢氣為無組織排放，未經處理直接排入大氣，對大氣環境的影響不可忽略。如全部采用電清潔能源取代這部分煤炭，以2012年為例，我國可減少全部生活單元產生的廢氣量約2.2 ×1012m3/a，減排煙粉塵約62 ×104t/a、SO2約251 ×104t/a、NOx約39 ×104t/a［19］。

2.2.5 結構減排管理

通過優化調整企業生產結構，合理規劃布局企業生產設備，建立企業生產設備內部廢氣量減排機制，企業內部廢氣量結構減排機制，建立企業間廢氣量結構減排機制。

2.3 廢氣量減排的環境效益分析

表1 為通過建立完善的廢氣量減排管理機制，我國各單元可產生的環境效益。由表1 可見，通過采取有效技術及相應管理措施，我國廢氣量具有很大的減排潛力，至少可在現在排放量的基礎上減少約33%，并可大大減少廢氣污染物(SO2、NOx、煙粉塵等)的排放，具有明顯的環境效益。

表1 我國各單元廢氣量減排的環境效益Table 1 The environmental benefit of exhaust emission volume reduction with power unit，production unit and living unit in China

3 結論

廢氣量減排及配套的深度控制技術將是我國今后灰霾控制的重要途徑之一。目前，廢氣量減排及配套的深度控制技術尚處于起步階段，國內外相關管理機制亟待建設和完善。我國既無可借鑒更無可照搬的國外經驗，因此探索建設符合我國國情的廢氣量減排及配套的深度控制技術管理機制，有利于推動我國廢氣量減排工作，逐步消除大氣灰霾重污染天氣，明顯改善全國空氣質量。我國廢氣量減排潛力大，通過制定廢氣量減排的法律法規與政策管理手段，結合具體的廢氣量減排管理措施，構建符合我國國情的廢氣量減排及配套深度控制技術的管理機制，可產生明顯的環境效益。

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