燃煤雖然是造成霧霾的重要原因,但不是電廠的燃煤,而是大量的工業(yè)鍋爐、爐窯及生活散燒燃煤(以下非電燃煤)。我國煤電發(fā)展的清潔水平總體已達(dá)到世界先進(jìn)水平,清潔的煤電不僅不是霧霾的禍?zhǔn)?,而且還是霧霾的克星。
我們需要深思的是,為什么恰恰是在電力污染排放快速下降的同時,我國的霧霾卻越來越嚴(yán)重?
近年來,我國很多地區(qū)霧霾天氣頻發(fā)且有越來越嚴(yán)重之勢,已經(jīng)成為政治、經(jīng)濟(jì)、生活領(lǐng)域的重要事件。每當(dāng)霧霾侵襲,“燃煤大戶”的火電企業(yè)就一次次受到關(guān)注甚至被口誅筆伐。
從我國煤炭消費(fèi)來比例來看,一半為電力所用,而且從單一行業(yè)來看,電力燃煤是排放二氧化硫、煙塵、氮氧化物的最大污染源。那么,是不是就可以說電力行業(yè)就是霧霾產(chǎn)生的最大禍?zhǔn)??回答是否定的。我國煤電發(fā)展的清潔水平總體已達(dá)到世界先進(jìn)水平,清潔的煤電不僅不是霧霾的禍?zhǔn)?,而且還是霧霾的克星。
一、清潔煤電有利于治霾
研究表明,我國霧霾產(chǎn)生原因除了自然因素外,燃煤排放、機(jī)動車排放、建筑施工揚(yáng)塵等是重要原因。筆者認(rèn)為,燃煤雖然是造成霧霾的重要原因,但不是電廠的燃煤,而是大量的工業(yè)鍋爐、爐窯及生活散燒燃煤(以下非電燃煤)。
同時,因氣象條件、地理環(huán)境、地區(qū)功能、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等條件不同,各地霧霾成因也不同、各種污染因素在霾中所占的比重也不同,不能一概而論燃煤在霧霾影響中占了多少,從而“一刀切”地采取不合適的對策。
燃煤對霧霾的形成主要體現(xiàn)在三個污染物方面。
一是煤炭燃燒排放的煙塵細(xì)顆粒,包括細(xì)煤灰及沒有完全燃燒的炭粒等固態(tài)物質(zhì),這也是肉眼能看得到煙囪冒濃煙的原因。燃燒不完全煙氣中的炭粒多則煙色偏黑,如果燃燒完全則以煤灰為主煙色偏灰白,如果煤中水分含量過高時,煙囪冒出的是偏白色的水蒸氣煙霧,這也是人們常常誤把電廠冷卻塔蒸發(fā)的水蒸汽混同為煙囪排煙的原因。
二是燃煤排放的二氧化硫。二氧化硫是煤中的可燃硫燃燒后生成的,其產(chǎn)生量與煤的含硫量成正比。我國電煤含硫量平均為1.2%左右,高可達(dá)5%以上,低的可至0.3%以下。二氧化硫通常是無色、強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體,所以不能從煙囪是否冒煙,判斷出二氧化硫濃度的高低。
三是燃煤產(chǎn)生氮氧化物。氮氧化物不僅來源于煤中的含氮化合物,而且主要來源于空氣中的氮在高溫燃燒中形成。
電廠排放的氮氧化物99%左右是一氧化氮。一氧化氮無色、無味,但在空氣中很快被氧化成二氧化氮,二氧化氮具有刺激性。二氧化硫和氮氧化物都是形成細(xì)顆粒物的前體物質(zhì)?,F(xiàn)有的工程技術(shù)已可以把煙塵、二氧化硫、氮氧化物的排放控制在環(huán)境要求之內(nèi)。燃煤煙氣中含有微量的汞等重金屬,通過現(xiàn)有的除塵、脫硫設(shè)施可以脫除煙氣中一半以上有毒有害的汞。
燃煤電廠的污染控制水平達(dá)到了世界先進(jìn)水平,對環(huán)境質(zhì)量的影響不斷減少。我國煤電環(huán)保工作經(jīng)過幾十年的發(fā)展,尤其是近十年的發(fā)展污染控制水平有了顯著的提高。電站鍋爐采用的除塵器效率平均為99.5%左右。有脫硫裝置的機(jī)組2012年底比2005年底增長近13倍,全國脫硫機(jī)組占煤電機(jī)組比例接近100%,其中煙氣脫硫機(jī)組比例約為90%,脫硫效率在90%左右(美國還有20%多的機(jī)組未裝脫硫裝置)。
同時,近20多年來把設(shè)的燃煤電廠根據(jù)環(huán)評批復(fù)要求,除城市供熱電廠外,絕大部分純發(fā)電的建設(shè)在對環(huán)境影響相對較小的地方,且電廠屬于高架源(高煙囪)排放,加上煙氣抬升的高度,對近地面環(huán)境的影響較小。
隨著我國對火電大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)不斷趨嚴(yán),新修訂的排放標(biāo)準(zhǔn)限值已比發(fā)達(dá)國家還要嚴(yán)格;在我國新環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)修改以來,以減少PM2.5排放為目的的煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)和各種環(huán)保要求全面趨嚴(yán),新一輪的電廠污染控制的技術(shù)改造正在進(jìn)行,燃煤電廠對環(huán)境的影響不斷減少。
同樣燃煤量條件下,燃煤電廠燃煤排放污染與散燒煤相比要小得多。如我國東部某電廠煤電裝機(jī)500萬千瓦,年用煤1200萬噸,每年排放的二氧化硫、煙塵總量分別約為2萬和1萬噸;如果這么多煤炭用于散燒,二氧化硫?qū)⑴欧帕考s20萬噸,煙塵排放量雖然與燃燒鍋爐的方式和除塵方式不同差別很大,但比電廠的排放量要高出數(shù)倍到數(shù)十倍。
再如,北京一個熱電廠燃煤占北京市的燃煤總量的4%,但排放的煙塵占全市排放量約為十萬分之五。更重要的是煤的散燒一般是在人群密集的地方且為低源排放,由于燃燒不完全,污染排放中的一氧化碳、炭黑要比電廠高得多,傾倒灰渣的污染也要大得多。
因此,不能簡單地說燃煤就排放多,排放多就影響大。從全國來看,2012年全國共燃煤39.3億噸,而電力行業(yè)消耗19.7億噸,其他工業(yè)和民用消耗近20億噸,全國大氣污染物排放總量和影響可想而知。但是在我國現(xiàn)在二氧化硫排放統(tǒng)計、核算中大量的散燒煤排放的污染物并不完全清楚,實(shí)際排放量應(yīng)遠(yuǎn)大于公布的數(shù)據(jù),不全面的數(shù)據(jù)放大了電力污染排放的占比,造成低估散燒煤排放對環(huán)境的影響。
我們需要深思的是,為什么恰恰是在電力污染排放快速下降的同時,我國的霧霾卻越來越嚴(yán)重?這不僅對我國大氣污染控制的方向、方法、政策提出的疑問,而且提醒我們?nèi)绻^續(xù)把煤電當(dāng)成霧霾的罪魁禍?zhǔn)?,不僅繼續(xù)迷失在對環(huán)境認(rèn)識的“霧霾”中,而且會又一次貽誤了加快恢復(fù)藍(lán)天的時機(jī)。
二、面對以煤為主的國情、面對霧霾何以解燃煤之憂?
1、充分認(rèn)識煤炭在中國能源中的地位。不論我們是否喜歡,中國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)和以煤電為主的電力結(jié)構(gòu)既是過去幾十年的寫照,雖然我們一直在努力改變這個現(xiàn)狀,尤其是近幾年幾乎是不計代價地發(fā)展可再生能源,但這種以煤為主的能源結(jié)構(gòu)仍然會持續(xù)到未來二三十年。
2、充分認(rèn)識能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的目的?,F(xiàn)實(shí)中往往是把能源結(jié)構(gòu)調(diào)整本身當(dāng)成了目的,人們只是記住了要調(diào)整結(jié)構(gòu),而往往忽略或忘記了為什么調(diào)整結(jié)構(gòu)。這種為了發(fā)展清潔能源而發(fā)展清潔能源,為禁煤而禁煤的做法,往往忽視了能源系統(tǒng)的復(fù)雜性,其結(jié)果產(chǎn)生了風(fēng)電棄風(fēng)、水電棄水、天燃?xì)舛倘?、污染物排放總量下降但環(huán)境質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。
3、以電力為核心優(yōu)化煤炭利用是解決燃煤霧霾污染的關(guān)鍵性措施。電力工業(yè)是能源加工行業(yè),是把低品位的能源轉(zhuǎn)換為高品位電能的能源轉(zhuǎn)換行業(yè),不是能源消耗行業(yè),應(yīng)該在全社會合理利用能源的角度和解決霧霾的角度重視煤電。
一是要提高“三個比重”,即煤炭轉(zhuǎn)換為電力的比重、電能在終端能源消費(fèi)中的比重、電力排放污染物的比重。
在化石能源為主尤其是煤炭為主的情況下,“三個比重”的高低,反映了環(huán)境清潔、社會發(fā)達(dá)的程度。發(fā)達(dá)國家煤炭90%以上大都轉(zhuǎn)換為電能,而我國長期以來只為50%多;電能在終端能源消費(fèi)中的比重雖然已經(jīng)與發(fā)達(dá)國家基本持平,但由于我國天然氣短缺,使終端能源消費(fèi)中天然氣比重低,提高電力比重仍有很大空間;電力行業(yè)二氧化硫排放占全國排放比例仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他國家。
美國1980年電力行業(yè)產(chǎn)生的二氧化硫占總排放量的65.4%,1988年上升為74.4%;1970年到1980年,德國全國排放的SO2總量由375萬噸下降到320萬噸,但電廠排放卻由191萬噸上升到215萬噸。近些年我國燃煤總量是不斷提高的,但電力二氧化硫的比重卻大幅降低,所以環(huán)境污染實(shí)際上是加重了。需要重點(diǎn)指出的是,提高電力污染物排放的比重,并不是要通過降低電力污染物的排放水平、增加電力污染物的排放總量來實(shí)現(xiàn),恰恰相反,是要通過用煤結(jié)構(gòu)的調(diào)整和不斷提高電力污染治理水平和減少電力污染物排放總量的約束下實(shí)現(xiàn)。
二是要提高清潔煤電發(fā)展水平。
第一,要加大煤炭的洗選力度,使大部分發(fā)電企業(yè)能夠獲得優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、保障可靠、穩(wěn)定的煤質(zhì),提高電廠綜合效益。
第二,洗選后的煤泥、煤矸石等也要通過循環(huán)流化床等清潔煤發(fā)電技術(shù)轉(zhuǎn)化為電能、熱能,而不能讓其流入到其他污染控制水平低的行業(yè)和居民使用;在全社會煤量一定的條件下,不宜強(qiáng)制或鼓勵電廠用優(yōu)質(zhì)煤而將劣質(zhì)煤“擠”到民間使用。
第三,在天然氣、電能等清潔能源還不能快速完全替代散燒煤的階段,要讓居民和其他企業(yè)使用優(yōu)質(zhì)、低硫、低灰分的洗煤和型煤以減輕對環(huán)境的污染,同時要改進(jìn)散燒設(shè)備和工業(yè)鍋爐、窯爐的燃燒效率,制訂合適的排放標(biāo)準(zhǔn)并嚴(yán)格監(jiān)管。不要試圖通過一味提高技術(shù)難支撐、經(jīng)濟(jì)不合算的強(qiáng)制性排放標(biāo)準(zhǔn)來控制污染,這不僅難以做到而且要付出更高社會成本。合適的排放標(biāo)準(zhǔn),嚴(yán)格的監(jiān)管,要比高標(biāo)準(zhǔn)但執(zhí)行不了要好得多。例如,日本大氣污染控制的經(jīng)驗是就是對小型的污染源采用的是染料替代的政策。
第四,繼續(xù)在城市鼓勵發(fā)展煤基熱電聯(lián)產(chǎn),在天然氣長期缺乏的形勢下,以熱電聯(lián)產(chǎn)的電廠替代供熱鍋爐仍是重要措施。
第五,電廠煤質(zhì)的穩(wěn)定性和負(fù)荷的穩(wěn)定性比起煤質(zhì)的優(yōu)劣更為重要,政府要完善煤炭供應(yīng)的市場機(jī)制,化解煤電矛盾,鼓勵和支持企業(yè)建立電煤煤配中心,加強(qiáng)配煤和煤質(zhì)管理。發(fā)電設(shè)備運(yùn)行在最佳狀態(tài)才能體現(xiàn)出優(yōu)良效率和污染控制的最好效果,要從電力系統(tǒng)基本全社會優(yōu)化的角度,調(diào)度運(yùn)行好燃煤發(fā)電設(shè)備。頻繁的大型燃煤機(jī)組調(diào)峰和長期低負(fù)荷運(yùn)行,不僅降低效率而且對污染控制設(shè)備尤其是脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此不能單純?yōu)榱丝稍偕茉吹恼{(diào)峰,使電力系統(tǒng)效率和環(huán)保效益降低而得不償失。應(yīng)當(dāng)建立和完善補(bǔ)償機(jī)制。
第六,優(yōu)先考慮坑口、路口電廠的建設(shè),避免煤炭全國大“旅行”,由于大型柴油運(yùn)輸車是產(chǎn)生PM2.5和重要污染源,要盡量減少電煤在公路上大“旅行”,既擠占道路資源形成大擁堵,又浪費(fèi)石油、更是促長了霧霾。
第七,因地制宜加快以電代煤,以電代油的力度。雖然由煤轉(zhuǎn)電損失了大約60%的煤炭能量,而且電力作為質(zhì)量最高的能源再轉(zhuǎn)回質(zhì)量低的熱能,從熱力學(xué)的角度看似乎不合算,但應(yīng)綜合考慮到電能的清潔性、可控性、方便性、安全性以對提高人們生活質(zhì)量的重大作用。
目前,在城鄉(xiāng)居民家庭中已經(jīng)有大量電力用于供熱和炊事,這是人們自由選擇的結(jié)果,相信也是居民經(jīng)過綜合比選后的結(jié)果。政府及電力部門應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步通過完善峰谷電價和階梯電價,提供條件和提高服務(wù)質(zhì)量促進(jìn)以電煤。電動汽車的大力發(fā)展是解決城市環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵性甚至是根本性措施,雖然煤電也要消耗化石能源和排放污染物,但對我國而言用煤代油更有現(xiàn)實(shí)和戰(zhàn)略意義,而且煤炭的污染可以控制,并可以通過電站的布局進(jìn)一步改善城市的人群眾密集地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量。
4、科學(xué)合理制定燃煤電廠的污染控制水平。要有合理的排放標(biāo)準(zhǔn),過寬則對環(huán)境造成污染,過嚴(yán)則成本—效益遞減,使全社會成本增加,得不償失。不論從科學(xué)發(fā)展的角度看,還是從發(fā)達(dá)國家成功控制燃煤電廠污染的經(jīng)驗看,都應(yīng)當(dāng)采用“最佳可行技術(shù)”即BAT技術(shù)來確定污染排放標(biāo)準(zhǔn),并堅持新建電廠從嚴(yán)、環(huán)境敏感的地方從嚴(yán)、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)從嚴(yán)的總原則。
5、用天然氣替代煤炭要科學(xué)有序。我國天然氣非常缺乏非常珍貴,應(yīng)優(yōu)先用到最需要的地方。天然氣的首要使命是替代民用散燒、供熱鍋爐及工業(yè)鍋爐燃煤,其次為了燃?xì)庹{(diào)峰和民用經(jīng)濟(jì)性建設(shè)燃?xì)獍l(fā)電,再次是用于建設(shè)燃?xì)夤犭姀S,最后是用于發(fā)電調(diào)峰。應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)階段限制甚至禁止用天然氣供熱替代燃煤供熱電廠。只有當(dāng)天然氣民用不足的矛盾逐步得到緩解時,再加大用燃?xì)鈾C(jī)組替代煤電機(jī)組的力度,使燃?xì)鈾C(jī)組替換煤電成為電力調(diào)峰的主力。
6、完善考核機(jī)制,轉(zhuǎn)變監(jiān)管方式,促進(jìn)煤炭的優(yōu)化利用。
一是在環(huán)??己藱C(jī)制上,要建立以可監(jiān)測的環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)為依據(jù)的考核機(jī)制。污染物總量控制、能源消費(fèi)總量控制都是以“標(biāo)”為的,不是以“本”為的,且由于我國的污染物排放總量基本上是“算”出來的,導(dǎo)致了人為因素和助長了“上有政策,下有對策”人盡皆知的現(xiàn)象。
體現(xiàn)在具體措施上往往不是以是否有利于環(huán)境質(zhì)量改善為目的制訂措施,而是以是否完成減排數(shù)字為導(dǎo)向采取措施,這也就不難理解為什么減排往往在排放量大但對環(huán)境質(zhì)量影響小電力行業(yè),為什么除塵、脫硫設(shè)備短期內(nèi)頻繁改造,為什么政府部門與央企、國企直接簽減排責(zé)任狀,為什么在2010年未在部分地區(qū)節(jié)能減排目標(biāo)完成不了時讓電廠停止發(fā)電而出現(xiàn)缺電促使柴油機(jī)發(fā)電大增的情況。如果考核機(jī)制不改變的這樣的情況還會發(fā)生的。
二是在污染控制措施的管理上要轉(zhuǎn)變方式。霧霾、PM2.5產(chǎn)生的重要原因并有電力企業(yè)這樣污染控制水平先進(jìn)且達(dá)標(biāo)排放的“大戶”的作用,更重要是上億輛機(jī)動車、千百萬不達(dá)標(biāo)甚至是不采取任何治理措施的小污染源匯集以農(nóng)用秸稈燃燒等污染的作用。因此,應(yīng)把環(huán)境監(jiān)管從重在電廠高架電源的“點(diǎn)源”的監(jiān)管上,向縱橫交錯的“線源”(機(jī)動車)和無數(shù)個小排放源的“面源”轉(zhuǎn)變。