欧盟国家燃煤电厂环保政策及技术路线分析

陈牧

(中南电力设计院，湖北武汉 430071)

欧盟国家燃煤电厂环保政策及技术路线分析

陈牧

(中南电力设计院，湖北武汉 430071)

温室气体的排放控制作为全球性的环境问题受到了广泛关注。中国是火力发电的大国，其燃煤机组的温室气体排放总量巨大。《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223－2011)提高了我国燃煤电厂的烟气污染物排放的要求，对火电厂烟气处理的技术选择和投资都会产生重大影响。针对中国燃煤电厂环保面临的新形势，阐述了欧盟国家的环保政策重点，并对欧盟国家燃煤电厂污染物控制的相关标准进行了分析，同时简要介绍了欧盟国家燃煤电厂环保的主要技术路线，在一定程度上可作为中国燃煤电厂污染物控制的借鉴和参考。

欧盟;燃煤电厂;环保政策;环保标准;环保技术路线;借鉴

1 概况

欧盟即欧洲联盟，是根据1992年签署的《欧洲联盟条约》所建立的国际组织，现拥有27个会员国。欧盟在贸易、农业、金融等方面趋近于一个统一的联邦国家，而在内政、国防、外交等其他方面则类似一个独立国家所组成的同盟。欧盟国家是世界上经济最发达的地区之一。在环境政策方面欧盟各国步调一致，为保护环境制定了非常严格的大气排放标准，所有成员国必须严格遵循;在实现环保的技术路线方面，欧盟国家也具有较高的发展水平。

2 欧盟国家燃煤电厂环保政策及特点

2.1 与燃煤电厂相关的环保政策重点

目前全球气候变暖问题受到广泛关注，燃煤电厂是温室气体及有关污染物排放的重要来源，欧盟针对这一问题，提出了以下主要的政策重点:

(1)温室气体(主要是CO2)减排目标。为了控制温室气体的排放，欧盟电力工业计划在2013后全面实行碳交易系统(即Emission Trade System，简称ETS)，目标是CO2排放量到2020年时达到比1990年减少20%的目标，相当于比2005年减少14%。欧盟通过立法进行温室气体排放的限制。欧盟的温室气体排放目标见表1。

表1 欧盟国家CO2减排时间

(2)CO2的捕捉和存储。欧盟要求对于新建的300MW及其以上燃煤电站应进行以下评估:是否具有可行的CO2储存场地;CO2的输送及加装CO2捕促设施在技术和经济上的可行性。

(3)可再生能源利用。欧盟计划到2020年能源消耗当中20%来自可再生能源。欧盟各国在此构架下确定具体目标并制定相应的推动政策。

(4)其他污染物排放限制。欧盟制定法规对NOx，SO2，VOC和 NH3的排放进行限制。关于2020年的排放限额目前欧盟各国正在进行谈判。

(5)最佳可行技术(BAT)。“最佳可行技术”(Best Available Techniques，BAT)这一术语来自于“欧盟整合性污染预防与控制法令”(Integrated Pollution Prevention and Control，简称 IPPC)中，其本质是一个欧盟官方环境控制参考性文件。该文件提出相关环境控制的基本目标，并给出了实现这一目标在技术、经济上可行的措施。

2.2 燃煤电厂污染物排放控制标准

虽然欧盟是一个政治和经济趋向一体化的组织，但其本质上仍是由不同的国家组成的松散集合体，且各个国家的发展水平也有差异，因此，其环保的控制标准目前也存在多样性。欧洲有关燃煤电厂环境保护及排放的法规主要有三类文件，即简称所谓的BAT、ELV和IED。下面主要从燃煤电厂的NOx排放指标为例，介绍欧盟相关标准的内容。

2.2.1 BAT 文件

BAT即所谓的“最佳可行技术”文件，该法令本质上属于指导性的参考文件体系，其中针对火力发电厂的文件为《Reference Document on Best Available Techniques for Large Combustion Plants》，在这个文件中给出了火力发电厂污染物排放的有关指标。表2为其中NOx的排放指标，从表中可以看出，NOx的排放指标给出的是一个范围值，具体可根据各个欧盟国家发展水平、污染物总量分配情况及地域特点参考执行，同时给出了达到排放水平所采用的BAT技术。表中欧盟国家常规将褐煤作为一个特定的煤种对待;“一次脱氮”是指锅炉采用低氮燃烧器、合理配风、分级投放燃料、烟气再循环等燃烧组织的技术手段降低NOx的生成。

表2 BAT要求的燃煤电厂NOx的排放指标

2.2.2 ELV 文件

ELV即Emission Limit Values的简写，是指欧盟一些给出了污染物排放限定值的环保规范或标准，目前在实施的有关火力发电厂的ELV主要有《Large Combustion Plants Directive》(2001)和《Waste Incineration Directive》，其中《Waste Incineration Directive》规定了垃圾焚烧电站的排放指标限定值。《Large Combustion Plants Directive》(2001)由欧盟于2001年颁布，其对火力发电厂污染物排放的控制根据相关条件的不同区别对待，主要原则是划分了2个时段。第1时段是针对2002-11-27以前通过政府建设批准且在2003-11-27前投运的火电机组(见表3);第2时段是指所有不满足第1时段要求的火电机组(见表4)。标准中有对主要污染物排放总量在各个时段中的上限要求及减排要求，还有各类污染物排放浓度的要求。

表3 LCPD标准第1时段燃煤电厂NOx排放指标

表4 LCPD标准第2时段燃煤电厂NOx排放指标

2.2.3 IED 文件

IED 即《Industrial Emissions Directive》，是欧盟在2012年生效的法规，其本质上也是属于ELV体系。该标准将替代前述的《Large Combustion Plants Directive》(2001)和《Waste Incineration Directive》。该标准也划分了2个时段，第1时段是针对2013-01-07以前通过政府建设批准且在2014-01-07前投运的火电机组(见表5);第2时段是指所有不满足第1时段要求的火电机组(见表6)。

表5 IED标准第1时段燃煤电厂NOx排放指标

表6 IED标准第2时段燃煤电厂NOx排放指标

2.3 欧盟国家燃煤电厂环保政策特点分析

2.3.1 欧盟国家环保政策重点分析

(1)认同温室气体理论。欧盟认同国际主流学术界提出的人类活动产生的温室气体是环境温度提高的重要原因这一理论，并以此理论作为依据制定相应的环保政策。

(2)量化污染物排放目标。欧盟针对主要的温室气体排放给出了总量控制目标和时间表，但在分解各成员国的具体排放指标时，合理考虑了各国现阶段技术、经济发展水平的不同阶段，在总体总量下降的同时也允许个别地区或国家的排放总量增加。

(3)从政策层面明确技术路线。欧盟在提出污染物排放的指标的同时，根据现阶段技术及产业的发展现状，给出合理的技术方案(BAT)。

2.3.2 燃煤电厂污染物排放控制标准特点分析

(1)现阶段标准的多样性。现阶段欧盟燃煤电厂污染物排放浓度的控制标准有多种，而且对于同样的污染物给出的指标也不一致，欧盟将实行新的统一标准(IED)，从而提高标准执行的有效性。

(2)根据具体的边界条件确定污染物控制指标。对于污染物排放浓度指标的控制，欧盟对新旧机组通过时段区分分别考虑;排放指标根据机组容量、燃料类型的不同而有不同要求。

(3)污染物浓度排放指标的技术经济合理性。对于污染物排放控制，欧盟专门提供了BAT文件，该文件在规定了排放指标的同时，给出了实现该指标技术经济上合理的方案，该方案应用的是现阶段成熟的技术，并且具备经济上的竞争力。

3 欧盟国家燃煤电厂环保技术路线及特点

3.1 欧盟燃煤电厂污染物控制技术

燃煤电厂的主要污染物通过烟气排放至大气，下面主要介绍欧盟国家燃煤电厂控制烟气污染物排放的技术路线情况。

(1)烟气除尘技术。目前欧洲常规燃煤电厂烟气除尘技术主要仍采用静电除尘器，部分项目也采用了袋式除尘器。由于欧洲燃煤市场化程度较高，燃煤的供应稳定且含灰量较低，典型的烟气含尘范围为5～20g/m3，因此在大多数情况下静电除尘器可以满足粉尘排放要求。

(2)烟气脱氮技术。烟气脱氮可分为炉内的脱氮技术及尾部烟气脱氮。炉内的脱氮技术有低氮燃烧器、分级配风和低过剩空气系数、烟气再循环、分级燃烧技术;尾部烟气脱氮技术主要有SNCR技术、SCR技术及SNCR/SCR混合技术。

(3)烟气脱硫技术。主要有湿法脱硫、干法脱硫和半干法脱硫三种工艺。湿法脱硫主要是常规的石灰石/石膏法湿法脱硫工艺;半干法脱硫技术主要有NID脱硫技术及旋转喷雾法脱硫技术;干法脱硫技术主要指国内所谓的CFB－FGD脱硫工艺。

(4)AD700技术。AD700技术即主蒸汽温度超过700℃的超超临界机组技术。AD700的目标是发电机组全厂效率超过50%，从而通过提高机组效率减少污染物的排放。欧盟从1998年开始实施该项研究并取得了一定进展。

(5)可再生能源利用。欧盟将可再生能源利用作为一个重要的温室气体减排手段，主要采用大型燃煤电厂掺烧生物质的方式，由于政府给予补贴，电力企业对于掺烧生物质积极性较高。

(6)IGCC技术。欧盟在二十世纪末建设了几个IGCC示范电厂，实践表明IGCC电厂在空分环节和煤气净化环节耗能较大，造成全厂效率与超超临界机组相比没有优势，并且初投资较高、运行灵活性较差，在脱碳方面的技术优势目前尚未体现。现阶段欧盟暂无建设新IGCC电厂的规划，但仍在进行相关系统理论研究，同时欧盟在干法气化的物料输送、离子膜制氧技术和高等级燃气轮机等关键技术点方面进行技术研发;对于现存的IGCC机组，欧洲也做了利用生物质进行气化的尝试。

(7)CCS技术。CCS(Carbon Capture Storage)即CO2的捕集、输送和封存。CCS技术在学术界已提出多年，欧盟各国科研机构对该技术也在进行相关研究，基本结论是在目前条件下燃煤电厂应用CCS技术经济成本过高，并且在输送、封存环节存在各种风险和不确定因素。现阶段欧盟对该技术在燃煤电厂的应用基本处于观望阶段。

3.2 欧盟燃煤电厂污染物控制技术特点分析

(1)欧盟在锅炉尾部烟气污染物处理技术方面没有突破。在烟气除尘、脱氮和脱硫技术方面欧盟国家没有大的进展，基本与目前国内的应用处于同一水平，国内应用的一些较新的技术如电袋除尘器、旋转极板静电除尘器等在欧盟国家基本没有应用。

(2)欧盟国家近期的技术发展重点在于高参数机组和生物质掺烧。欧盟国家在AD700技术上已投入了大量资源，尤其在耐高温合金钢的研究上积累了很多经验，并取得了一定进展，该技术规划仍在有力推进中。燃煤电厂生物质掺烧也发展较快，由于欧盟国家制定政策从经济上给予补助，各电力公司对于掺烧生物质积极性较高，目前燃煤电厂可以达到10%～20%的生物质掺烧比例，欧盟电力行业希望未来能将此比例提高到～50%。

(3)对于前瞻性的环保技术，欧盟国家仍处于观望阶段。欧盟从二十世纪九十年代就开始建设IGCC示范电厂，至今投运也已有十几年，但由于技术指标、运行性能和经济性没有优势，目前处于停滞阶段，对于其中的空分制氧、煤气净化和整体系统优化等技术目前仍在研发，若取得相关技术突破，IGCC技术有可能进一步演进。

4 结语

欧盟国家燃煤发电技术处于世界领先水平，由于欧盟国家的总体经济发展水平较高，因此对于燃煤电厂环保要求也很高。我国是燃煤发电的大国，了解欧盟国家的相关环保政策及技术可为国内提供良好的借鉴。欧盟国家燃煤电厂在电网中所占的比例并不高，除了波兰、丹麦和德国外，其他国家的燃煤电厂比例基本在30%以下。我国燃煤发电在在电网中所占的比例约为74%，高于欧盟的总体水平，其对环境影响的敏感程度相对更高，环保部门进行严格控制是必然的趋势。但在具体的环保政策拟定过程中，也可参考和借鉴欧盟的一些做法，如根据区域、机组容量等条件给出不同限制指标;在限定排放值的同时制定类似BAT文件提供技术解决方案;环保技术方案具备技术经济上的合理性等，从而进一步发展我国的环保事业。

［1］GB 13223－2011，火电厂大气污染物排放标准［S］.

［2］European Commission.Reference Document on Best Available Techniques for Large Combustion Plants:Integrated Pollution Prevention and Control［S］.

［3］European Commission.On the Limitation of Emissions of Certain Pollutants into the Air from Large Combustion Plants(Directive 2001/80/EC of the European Parliament and of the Council of 23 October 2001)［S］.

［4］European Commission.On industrial emissions(integrated pollution prevention and control)(Directive 2010/75/EU of the European Parliament and of the Council of 24 November 2010)［S］.

Analysis of the European Union environmental protection policy and technology for coal－fired power plant

As a global environmental problem，greenhouse gas emissions control has attracted extensive attention.China has a large number of coal－ fired units and the total greenhouse gas emissions are huge.In recent，Chinese environmental protection department has issued the latest Emission Standard of Air Pollutants for Thermal Power Plants，which will raise the Chinese coal fired power plant flue gas emission requirements and have a significant impact on coal－ fired power plant flue gas treatment technology and investment.Aims at the new situation of Chinese coal fired power plant environmental protection，the EU countries＇emphasis of environment protection policy are explained，their coal－ fired power plant pollution control standards are analyzed and the EU countries＇main technology on coal－ fired power plant environmental protection are also introduced，which to a certain extent，can be used as references to Chinese coal fired power plant pollution control.

European Unior;coal－fired power plant;environmental protection policy;environmental protection standard;environmental protection technology;use for reference

X32

B

1674－8069(2012)02－007－04

2011-11-10;

2012-03-14

陈牧(1968-)，男，浙江宁波人，教授级高工，主要从事火力发电厂热机专业设计工作。E－mail:chenmu@csepdi.com