生物質電廠SO2產排污系數核定的探討

高惠華

生物質電廠SO2產排污系數核定的探討

高惠華

（華電電力科學研究院中南分院，湖北武漢430062）

按照《工業污染源產污手冊》計算所得生物質電廠SO2預測排放濃度遠高于實際排放值。就此問題，對某集團的生物質電廠生物質灰渣特性進行了統計分析，對20臺生物質發電機組直排SO2進行預測與實測值對比。在計算SO2產生量時，借鑒燃煤電廠二氧化硫產排污計算方式，SO2的轉換系數按照生物質可燃硫比例計算，并考慮自脫硫效率，所得結果更接近于實際排放值。故對《工業污染源產污手冊》中界定產排污系數提出商榷建議。

生物質燃料；SO2；產排污系數

0 引言

《工業污染源產污手冊》[1]（以下簡稱《手冊》）規定：1）火力發電行業燃料為生物質類，采用燃料為垃圾的同“產品、原料、工藝、規模”條件下的產、排污系數；2）工業鍋爐燃料為生物質類，SO2產排污系數為17S（千克/噸-燃料），其中含硫量（S%）是指生物質收到基硫份。

這兩種SO2排放濃度計算方式一種把生物質燃料等同垃圾，一種把生物質燃料等同燃煤，根據生物質電廠實測案例，這兩種計算方式均沒有反應出生物質燃料固有特性：抑硫揮發的堿性氧化物高；不可燃硫占全硫比例高。

1 預測的生物質燃料S O2排放濃度

（1）查《手冊》火力發電行業燃料為垃圾產排污系數表：工業廢氣量6722Nm3/t-燃料，SO2排放系數2.67kg/t-燃料。

物料衡算法污染物濃度計算公式：

式中C—污染物的產生濃度，m g/Nm3；

Wf—工業廢氣量，Nm3/t；

G—污染源的產生量，m g/t。

SO2濃度計算如下：

C（SO2）=G（SO2）/V=2.67kg/6722m3=397.2m g/Nm3

（2）查《手冊》工業鍋爐（熱力生產和供應行業）產排污系數表：工業廢氣量6240.28N m3/t-燃料，SO2排放系數17S=1.7kg/t-燃料

SO2濃度計算如下：

C（SO2）=G（SO2）/V=1.7kg/6240.28m3=272.4m g/N m3

由計算可知，生物質發電機組直排SO2濃度397.2m g/N m3，生物質供熱機組工業鍋爐直排SO2濃度272.4m g/N m3（燃料中硫含量按0.1%計算）。

2 生物質電廠實測案例

圖1數據來自某新能源公司18臺生物質循環流化床機組SO2環評預測數據和20臺環保驗收監測數據。從圖1可看出，環評預測SO2排放濃度均高于200m g/N m3,而實測20臺機組有1臺機組SO2排放濃度超過200m g/N m3，6臺機組SO2排放濃度在100-200g/N m3間，其他13臺機組SO2排放濃度均低于100m g/N m3。

圖1 S O2環評預測及環保驗收監測數據對比

3 生物質燃料特性

表1是某新能源公司向某第三方實驗室送檢的33個生物質燃料樣品的分析數據摘錄，從該表數據可以得出：

（1）生物質燃料的低硫性

送檢樣品中分析基硫份最高0.18%，最低：0.012%，平均0.0879%。

（2）生物質燃原料中堿性氧化物含量高

送檢樣品中堿金屬及堿土金屬氧化物含量最高達到85.16%；最低達到4.81%；平均53.31%。

（3）生物質燃料可燃硫比例約50%

送檢樣品中，其中可燃硫（收到基）含量最高0.089%，最低0.003%，平均0.033%；可燃硫占全硫平均49.30%，即有50.70%的硫被灰渣所吸附，遠遠低于煤中可燃硫的比例（80%-90%）。

（4）生物質燃料的自脫硫特性

根據表1中33樣品的統計數據的平均值計算，一噸燃料含有全硫約0.879kg；含有CaO約23.5kg(7.42%× 31.70%×1000),燃料中自身鈣硫比可達到15%，本計算只考慮了CaO的含量，未計算其他堿性氧化物的含量。因此在生物質燃料燃燒過程中，具備自脫硫的特性。

4 生物質燃料S O2排放濃度新的預測方法

由于原《工業污染源產排污系數手冊》未考慮生物質自身特點，因此造成SO2排放濃度估算值遠高于實測值。

燃煤鍋爐的產排污系數是在對產污量和排污量進行大量實測基礎上，通過物料平衡提出的。燃煤鍋爐煙氣中的SO2含量與煤中的可燃硫有很好的相關性[3]，燃煤物料衡算中SO2的轉換系數和燃煤中可燃硫比例基本相同。生物質燃燒產生的二氧化硫量來源于生物質燃燒過程中含硫物質的析出，因此可考慮，在計算SO2產生量時，借鑒燃煤電廠二氧化硫產排污計算方式，物料平衡算中SO2的轉換系數按照生物質可燃硫比例計算應該更接近實際排放值[3]；爐型為循環流化床的鍋爐需考慮燃料的自脫硫特性[2]。

圖2在圖1的基礎上增加了新的SO2預測濃度；該濃度在計算中考慮了生物質燃料的可燃硫比例及自脫硫率，即

式中G（SO2）—SO2產生量，m g/N m3；

表1 生物質燃料硫及灰渣主要成分

B—燃料消耗量，t；

F—SO2轉換率（取生物質可燃硫比例50%）；

S—燃料本身的含硫量，%；

η—自脫硫效率（自脫硫效率按40%計算）。

圖2 S O2預測及環保驗收監測數據對比

從圖2中可以看出，采用此方法計算得到的SO2排放濃度與實測值更接近。

5 結語

借鑒燃煤電廠二氧化硫產排污計算方式，SO2的轉換系數按照生物質可燃硫比例計算，并考慮自脫硫效率，所得SO2排放濃度預測結果更接近與實際排放值。故對《工業污染源產污手冊》中界定產排污系數提出商榷建議。

[1]第一次全國污染源普查工業污染源產排污系數手冊（2010年修訂）[S].

[2]王智微.循環流化床燃燒室內煤自脫硫效率的試驗研究[J].潔凈煤技術，2001，（02）：35-37，50.

[3]蘇麗清，李美芬，綦延波，等.煤中可燃硫與煙氣中SO2含量關系探討[J].煤質技術，2000，（02）：30-32.

修回日期：2016-12-27

歐美促進可再生能源消納多措并舉

全球可再生能源領域的投資正迅猛增加，研究表明，可再生能源發電大規模并網在技術上是可行的，如美國國家能源部可再生能源實驗室（NREL）近期發布的一個報告稱，到2050年，利用目前的可再生能源發電技術足以提供全美國所需電量的80%，可以滿足美國所有地區一小時所用電量。但目前，全球大多數國家可再生能源潛力仍沒有被完全開發，根據國際能源署的研究，市場機制設計不夠完善是這一現象的主要原因。目前，全球仍在不斷改進電力市場設計以更好地應用可再生能源電源。

電量偏差處罰與調峰機制

由于可再生能源大多屬于間歇性能源，預測其發電出力和實際出力總會有偏差。當系統偏差出現時，電力市場普遍會有相應的懲罰機制，為促進可再生能源電能的消納，國外電力市場在處理可再生能源產生的偏差上與常規發電機組有所不同。

以德州電力市場為例，在實時調度運行中，機組或電廠的實際出力是否偏離接受到的基點指令是對電廠考核的重要項目。對常規機組而言，其出力超過考慮輔助服務調用的基點指令值5%或5兆瓦（取二者中較小值）時，將受到偏差處罰。考慮到風電可控性差和市場對風電的接納程度，對風電場的基點指令偏差處罰標準要寬松一些，只在棄風狀態下風電場出力高于基點指令值10%以上時才予以處罰。

與德州電力市場不同，北歐電力市場要求參與市場競價的風電企業預測各自的出力，預測誤差將導致不平衡量，風電企業將為此受到懲罰。在平衡市場中，若不平衡量與系統不平衡量相反，則風電企業需要收到懲罰，按照目前現貨市場價格結算。若不平衡量與系統不平衡量相同，則企業免受懲罰，按平衡市場出清價格結算。

過剩的可再生能源發電將造成系統運行的問題，如線路過載、調節備用不足等，針對上述情況，國外的輸電運營商常采用實時限制發電的方式，給可再生能源發電機組減少出力的獎勵，彌補機組減少處理的損失。

愛爾蘭在電力供應過剩時，如果風電機組減少系統出力，風電機組將通過電力市場獲得獎勵，風電機組獲得的減少出力獎勵，能100%覆蓋該機組在電力市場的獲利。

骨干電網和跨國聯網并舉

為實現可再生能源在大范圍內的優化配置，國外也積極倡導電力的跨區跨國交易，加強骨干電網和跨國聯網的建設。

以西班牙為例，西班牙風能資源主要集中在北部和南部的沿海地區，風電場也是以成片開發的大中規模電場為主，但其電力負荷主要集中在中部的馬德里和東部的巴塞羅那地區。近年來，西班牙在電網建設方面主要以400千伏骨干電網架為主，按照規劃，2016年西班牙風電裝機容量達到3000萬千瓦，并網規模進一步擴大。為此，西班牙計劃繼續加大高壓等級輸電網的建設力度，據了解，2009年到2013年五年內西班牙累計投資40億歐元用于電網建設。

在加強國內電網建設的同時，西班牙還計劃進一步加強對法國、葡萄牙等周邊國家的聯網建設。目前西班牙REE已經與法國電網公司（RTE）簽署了合作協議，建設一條最大輸送功率為216萬千瓦的同塔雙回輸電線路，以加強與歐洲大陸電網的聯系，實現更大規模的風電送出和消納。（摘自“北極星電力網”）

Research on Pollutants Generation and Discharge Coefficient of SO2from Biomass Power Plant

GAO Hui-hua
（Huadian Electric Power Research Institute，Zhongnan Branch，Wuhan 430062，China）

Based on The m anualfor Production of Industrialpollution sources,the calculated value of SO2em ission w as m uch higher than the actualdischarge.In the research,the petrographic analysis of biom ass fuelwas show n,and the calculated value and actualdischarge ofSO2em ission from tw enty biom asspowergeneration unitsw ere com pared.R eference on the calculation of SO2em ission from coal-fired pow er plants,the conversion coefficient of SO2was selected as the proportion ofcom bustible sulfurin biom ass,with the desulfurization efficiency considered.The results were m ore close to the actualdischarge.Therefore,som e argum ents aboutpollutants generation and discharge coefficientin the m anualw ere put forward.

biom ass fuel；SO2；pollutants generation and discharge coefficient

TM 619

B

2095-3429（2017）01-0017-04

2016-11-09

高惠華（1968-），女，湖北浠水人，學士，高級工程師，主要從事電廠化學、環保工作的研究和管理工作。

D O I：10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.01.004