基于排放績效的浙江省火電行業NOx總量控制研究

徐繼先 倪吳忠 林陽春

(1.浙江省排污權交易中心，浙江 杭州 310015；2.浙江環境監測工程有限公司，浙江 杭州 310015)

基于排放績效的浙江省火電行業NOx總量控制研究

徐繼先1倪吳忠1林陽春2

(1.浙江省排污權交易中心，浙江 杭州 310015；2.浙江環境監測工程有限公司，浙江 杭州 310015)

從浙江省火電行業入手，根據NOx排放現狀，結合環境保護管理政策、行業排放水平及應用狀況綜合分析，探索適合浙江省火電行業的NOx排放績效，為火電行業NOx總量控制與初始排污權核定提供依據。

火電行業 排放績效NOx

根據《2014年浙江省環境狀況公報》，全省NOx排放量為68.79萬t，其中火電行業貢獻率約為30%[1]。火電行業仍舊是大氣污染物排放的第一大戶，其減排潛力居于首位，是實施主要污染物總量控制的重點領域。《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223—2011)[2]只對NOx排放濃度進行限定，而缺乏對NOx排放總量的約束，不利于加強火電行業的污染控制，也不利于激勵清潔能源的開發和使用。2014年12月，環境保護部印發《建設項目主要污染物排放總量指標審核及管理暫行辦法》[3]，明確了火電等行業的主要污染物排放總量指標采用績效方法核定。火電行業排放績效以火電廠單位發電量所排放的污染物作為基準[4-5]。此研究旨在探索適合浙江省火電行業的NOx排放績效，為管理部門制定相關政策提供必要的技術支撐，對進一步促進浙江省NOx總量減排和排污權交易[6]具有重要的理論和實踐意義。

1 浙江省火電行業NOx排放績效現狀分析

據統計，全國發電、供熱企業中以煤炭為燃料的鍋爐共511臺，涉及152家發電、供熱企業，裝機容量合計4 400萬kW。燃燒工藝主要涉及室燃(煤粉燃燒爐、油燃燒爐、氣燃燒爐)、層燃(手燒爐、機械燒爐)和沸騰燃燒(循環流化床、沸騰爐)3類。2010年實際發電、供熱量合計1 921.6億kW·h，NOx排放總量為47.24萬t[7]，折算成NOx排放績效為2.46g/(kW·h)。從不同裝機容量鍋爐的NOx排放績效看，鍋爐NOx排放績效介于1.50～3.83g/(kW·h)，其中裝機容量為20～<35MW的鍋爐排放績效最高，裝機容量≥750MW的鍋爐排放績效最低(見圖1)。

2 浙江省火電行業NOx排放績效測算

2.1 測算原則

火電行業排放績效標準的制定將主要遵從以下5個原則：(1)促進發電和污染物控制的技術進步，要鼓勵火電廠的技術革新；(2)以環境空氣質量改善為目標，并考慮現有的污染物排放總量控制要求，不同時期的火電廠排放績效標準與相應時期的NOx總量控制目標相對應[8]；(3)要充分考慮與濃度排放標準的結合，遵循“只能嚴于國家標準，不能松于國家標準”的原則；(4)充分考慮火電行業的遠期發展目標，目前火力發電的裝機容量和電力需求依然逐步增長，但同時又需要控制SO2和NOx的排放，即單位電力產出的污染物排放強度必須下降[9]；(5)表達形式簡潔，易于操作實施。

注：數據來源于文獻[7]。圖1 2010年NOx排放績效分布Fig.1 NOx emission performance distribution in 2010

2.2 測算方法

根據GB 13223—2011，浙江省火電行業中裝機容量≥45.5 MW的鍋爐(層燃爐，燃燒生物質、垃圾發電的鍋爐除外)實施100 mg/m3的NOx排放限值，按照該限值測算浙江省2016年火電行業NOx排放績效，具體設置如下：在95%的工況下，鍋爐正常運轉，煙氣中NOx排放穩定達標，最高排放質量濃度為100.00 mg/m3；在5%的工況下，煙氣中NOx排放質量濃度為排放限值的4倍，達到400.00 mg/m3。對于裝機容量≥300.0 MW的鍋爐，鍋爐正常運轉時仍需進行分類討論(60%的工況下，按照監測結果獲取NOx排放濃度；40%的工況下，NOx排放質量濃度取100.00 mg/m3)。NOx排放績效按照式(1)至式(3)計算。

GPSi=(ca×95%+cb×5%)×Qi/i×10-6

(1)

ca=cc×60%+cd×40% (i≥300 MW)

(2)

(3)

式中：GPSi為裝機容量為i的鍋爐的NOx排放績效，g/(kW·h)；ca為鍋爐正常運轉情況下NOx穩定達標質量濃度，mg/m3，對于裝機容量<300.0 MW的鍋爐，其ca取100.00 mg/m3，而裝機容量≥300.0 MW的鍋爐，其ca基于實測數據得出；cb為鍋爐NOx超標排放質量濃度，取400.00 mg/m3；Qi為裝機容量為i的鍋爐滿負荷運轉的廢氣排放量，m3/h；i為裝機容量，MW；cc為裝機容量為i(i≥300.0 MW)的鍋爐正常運轉情況下NOx實測平均質量濃度，mg/m3；cd為裝機容量為i(i≥300.0 MW)的鍋爐正常運轉情況下的最大達標質量濃度，取100.00 mg/m3；cc,j為第j臺裝機容量為i(i≥300.0 MW)的鍋爐正常運轉情況下NOx實測質量濃度，mg/m3；n為裝機容量為i(i≥300.0 MW)的鍋爐總數。

2.3 NOx排放績效計算結果

根據式(1)至式(3)，2015年鍋爐NOx排放績效的各參數見表1。

由表1可以看出，鍋爐NOx排放績效與裝機容量存在一定關聯。裝機容量為600.0～1 000.0 MW的鍋爐，其NOx排放績效為0.31～0.32 g/(kW·h)；裝機容量為125.0～330.0 MW的鍋爐，其NOx排放績效為0.38～0.43 g/(kW·h)；裝機容量為44.5～90.0 MW的鍋爐，其NOx排放績效為0.50～0.51 g/(kW·h)。選取每個裝機容量分段內的鍋爐NOx排放績效最大值，得到火電行業裝機容量≥45.5 MW的鍋爐的NOx排放績效參考標準值。對于裝機容量小于45.5 MW的鍋爐，由于目前尚未出臺排放標準，其NOx排放績效參考標準值與裝機容量45.5 ～<125.0 MW的鍋爐合并。綜合以上分析，對浙江省火電行業2016年NOx排放績效提出參考標準值，結果如表2所示。由表2可以看出，2016年浙江省火電行業NOx排放績效參考標準值為0.32～0.51 g/(kW·h)。根據《浙江省2014—2017年大型燃煤機組清潔排放實施計劃》，全省所有燃煤鍋爐將于2017年完成超低排放改造[10]。在滿足火電行業NOx排放績效參考標準值的前提下，開展燃煤鍋爐超低排放改造具有更強的可操作性[11]。

表1 2015年鍋爐NOx排放績效計算結果

表2 2016年火電行業NOx排放績效參考標準值

3 結論與展望

(1) 2016年浙江省火電行業NOx排放績效參考標準值為0.32～0.51 g/(kW·h)。

(2) 未來有望在其他供電環節引入排放績效標準，一方面配合現行污染物總量控制管理，另一方面可促進電力市場的清潔化，逐步建立綠色電力市場。

[1] 浙江省環境保護廳.2014年浙江省環境狀況公報[EB/OL].[2016-03-24].http://www.zjepb.gov.cn/root14/hbt/lcyxxc/201506/t20150603_341124.html.

[2] GB 13223—2011,火電廠大氣污染物排放標準[S].

[3] 環境保護部.建設項目主要污染物排放總量指標審核及管理暫行辦法[EB/OL].[2016-03-24].http://www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/bwj/201501/t20150106_293856.htm.

[4] 周磊,周洋毅,吳建.浙江省火電行業主要污染物減排環境效益研究[J].中國環境管理,2015,7(5):89-95.

[5] 張瑋,白金.排放績效在火電行業大氣污染物排放總量核定中的應用分析[J].環境與發展,2015,27(2):11-14.

[6] 張震,宋國君. 排放控制績效標準，工業水點源管理核心？——排污許可證管理的美國經驗之二[J].環境經濟,2015(11):15-16.

[7] 環境保護部,國家統計局，農業部. 第一次全國污染源普查公報[EB/OL].[2016-03-28].http://www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/bgg/201002/t20100210_185698.htm.

[8] 王圣,王慧敏,朱法華,等.火電廠氮氧化物排放量動態更新方法研究[J].長江流域資源與環境,2012,21(12):1549-1554.

[9] 許艷玲,楊金田,蔣春來,等.排放績效在火電行業大氣污染物排放總量分配中的應用[J].安全與環境學報,2013,13(6):108-111.

[10] 浙江省人民政府辦公廳.浙江省2014—2017年大型燃煤機組清潔排放實施計劃[EB/OL].[2016-04-02]. http://www.zj.gov.cn/art/2015/1/16/art_12461_194104.html.

[11] 秦鋒,黃輝,馬政宇.燃煤發電超低排放技術及其潛在影響分析[J].煤氣與熱力,2015,35(2):35-39.

ResearchonNOxtotalemissioncontrolinthermalpowerindustryinZhejiangProvincebasedonemissionperformance

XUJixian1,NIWuzhong1,LINYangchun2.

(1.EmissionTradingCenterofZhejiang,HangzhouZhejiang310015;2.ZhejiangEnvironmentalMonitoringProjectCo.,Ltd.,HangzhouZhejiang310015)

According to the thermal power industry NOxemission status,the NOxemissions performance in Zhejiang Province was assessed. A comprehensive analysis was used in this study,which based on the environmental management policy,industry emission levels and application status. The result was benifical to the development of the NOxtotal emission control and initial pollution emission permit of the thermal power industry in Zhejiang Province.

thermal power industry; emission performance; NOx

徐繼先，男，1981年生，碩士，高級工程師，研究方向為排污權交易。

10.15985/j.cnki.1001-3865.2017.06.023

2016-04-24)