生物質(zhì)發(fā)電排放并非“冰清玉潔”
2021-04-09
生物質(zhì)發(fā)電排放并非“冰清玉潔”
在我們印象中，生物質(zhì)等可再生能源發(fā)電和傳統(tǒng)化石能源燃煤發(fā)電相比，頭頂著“循環(huán)利用”“低碳清潔”的光環(huán)，其煙囪排放更為潔凈。
近日，北京師范大學(xué)教授田賀忠團(tuán)隊(duì)發(fā)表在《整體環(huán)境科學(xué)》上的論文顯示，常規(guī)生物質(zhì)直燃發(fā)電廠煙囪排放并非我們想象的那樣“冰清玉潔”，部分污染物排放濃度甚至超過改造后的燃煤電廠。
此消彼長
2013年，我國發(fā)布《關(guān)于執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告》，規(guī)定火電行業(yè)燃煤機(jī)組自2014年7月1日起，執(zhí)行煙塵特別排放限值（超低排放）。此后，各燃煤電廠紛紛安裝或升級(jí)污染控制設(shè)備，使有害空氣污染物（HAPs）排放量顯著下降。
“燃煤電廠超低排放限值的推行，促使我國建成了全球最大的清潔煤發(fā)電體系。”田賀忠對《中國科學(xué)報(bào)》說，“此后，逐漸呈現(xiàn)此消彼長的勢頭，以前更清潔的生物質(zhì)發(fā)電相對來說變得‘不那么清潔’了，部分排放污染物濃度甚至超過超低排放的燃煤發(fā)電。”
我國是農(nóng)業(yè)大國，秸稈、蔗渣等農(nóng)林廢棄物發(fā)電能有效解決秸稈露天焚燒難題、促使生物質(zhì)綜合利用，有助于實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和，能起到多重效果。
《可再生能源法》的實(shí)施，更促進(jìn)了中東部地區(qū)生物質(zhì)直燃發(fā)電行業(yè)的快速發(fā)展。近年來，我國火電廠的結(jié)構(gòu)已發(fā)生很大變化，生物質(zhì)等可再生能源電廠的裝機(jī)容量和發(fā)電量顯著增長，占比不斷增加。
排放清單
“以往關(guān)于火電廠排放清單的研究，大多重點(diǎn)關(guān)注燃煤發(fā)電廠。近年來快速發(fā)展的生物質(zhì)電廠排放及其可能的環(huán)境影響尚未得到足夠關(guān)注。”田賀忠說。
研究人員基于我國生物質(zhì)發(fā)電廠的分布和發(fā)展趨勢，建立了精細(xì)化的活動(dòng)水平數(shù)據(jù)集，結(jié)合相關(guān)測試和在線監(jiān)測結(jié)果，構(gòu)建了本地化的排放因子，詳細(xì)評(píng)估分析了我國生物質(zhì)發(fā)電廠常規(guī)大氣污染物和非常規(guī)大氣污染物（重金屬等）的排放變化趨勢、地區(qū)分布特征及未來發(fā)展情景。
“由于大部分生物質(zhì)電廠并未實(shí)施超低排放改造，2017年全國生物質(zhì)發(fā)電廠煙氣排放的污染物中，可吸入顆粒物、二氧化硫和氮氧化物的平均排放績效分別約為0.103g/kWh, 0.357g/kWh和0.742g/kWh,與實(shí)施超低排放改造后的燃煤電廠（分別約為0.028g/kWh, 0.165g/kWh 和0.239g/kWh）相比高出數(shù)倍，其中顆粒物排放相對更為突出。”田賀忠說，“此外，部分地區(qū)由于土壤污染導(dǎo)致作物秸稈等生物質(zhì)燃料中的砷、鎘等有害元素含量偏高，因此，燃燒這類秸稈的生物質(zhì)電廠排放煙氣中的有害元素污染也不容忽視。”
超低排放
目前，我國生物質(zhì)發(fā)電廠的技術(shù)裝備和運(yùn)行維護(hù)管理水平差異較大，不同地區(qū)生物質(zhì)直燃電廠的有害空氣污染物排放分布不均勻。排放問題主要集中在生物質(zhì)發(fā)電發(fā)展較快的中國東部、東北和中部地區(qū)。研究表明，近5年來，山東、黑龍江和安徽位列有害空氣污染物排放量和裝機(jī)容量前3位。在生物質(zhì)燃料的特性分布方面，安徽、江蘇、湖南等地以稻草為主要燃料，受土壤重金屬在稻草中累積的影響，砷、鎘等重金屬排放量較高，應(yīng)予以關(guān)注。
該研究建議，充分借鑒過去7年來燃煤電廠超低排放改造中，經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的先進(jìn)污染治理技術(shù)組合工藝，同時(shí)結(jié)合生物質(zhì)燃料及發(fā)電鍋爐的實(shí)際情況，對生物質(zhì)電廠排放治理設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，促進(jìn)我國生物質(zhì)電廠的健康發(fā)展。
“循環(huán)流化床燃燒將主導(dǎo)未來生物質(zhì)直燃發(fā)電，相應(yīng)的爐內(nèi)污染控制技術(shù)也將成為削減煙氣污染物排放的優(yōu)先選擇。未來，兼具同時(shí)脫除多種污染物（顆粒物、二氧化硫、氮氧化物及重金屬等）的一體化干法煙氣凈化技術(shù)可能成為生物質(zhì)發(fā)電廠污染物減排的發(fā)展趨勢。”田賀忠說，“目前生物質(zhì)發(fā)電廠的排放水平與超低排放限值相比還有一定差距。隨著我國提出在2030前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，預(yù)期生物質(zhì)發(fā)電將迎來新一輪的發(fā)展熱潮，作為未來污染控制的目標(biāo)，超低排放將成為生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)減排的必然要求。”
隨著國家和地方政府對大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，我國空氣質(zhì)量逐步改善。
“2020年全國環(huán)境空氣PM2.5年平均濃度預(yù)計(jì)將低于35ug/m3，達(dá)到WHO推薦的第一階段目標(biāo)。未來，我國污染排放標(biāo)準(zhǔn)和涉及的指標(biāo)限值將逐步過渡到以保障公眾健康為導(dǎo)向，重金屬等非常規(guī)大氣污染物排放會(huì)更受關(guān)注。因此，這種新的集成常規(guī)和非常規(guī)有害空氣污染物的綜合排放清單，將為制定減排策略提供不可或缺的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。也能讓各地根據(jù)具體情況，制定不同地區(qū)、不同階段的減排目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)超低排放。”田賀忠說。
