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摘 要：该文在问卷调查和资料查阅的基础上，针对二氧化硫对南京市电力行业进行活动水平调研，采用“自下而上”的方法建立了南京市2014年电力行业二氧化硫排放清单。结果表明，2014年南京市电力行业二氧化硫排放总量为27 735.20t，该结果与2014年环境统计资料结果较吻合，证明该清单编制方法具有较强的可操作性和可信性。根据本研究所建立的二氧化硫排放清单，从改变能源结构、优化发电设备、优化脱硫设备、加强煤炭脱硫工作等方面提出了二氧化硫减排建议。
关键词：电厂；大气污染物排放清单；二氧化硫
中图分类号 X322 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）06-106-03
Development of Sulfur Dioxide Emission Inventory and Emission Reduction Analysis for Electric Power Industry in Nanjing City
Zheng Xinmei et al.
（Nanjing Academy of Environmental Science，Nanjing 210013，China）
Abstract：Activity level of electric power industry in Nanjing was obtained by questionnaire survey and references consulting aimed at SO2. A“bottom-up”approach was adopted to build the SO2 emission inventory for the electric power industry of Nanjing in 2014. Results showed that the SO2 emission of the electric power industry was 27735.20 tons，and it was consistent with the data of environmental statistics in 2014. It was proved that the emission inventory establishment method was greatly operability and credibility.According to the results，pollution reduction measures of SO2 were put forward from the following aspects such as energy structure changes，power generation equipment optimization，desulfurization equipment optimization and coal desulfurization.
Key words：Power plant；Atmospheric pollutant emission inventory；Sulfur dioxide
1 引言
当前我国空气污染仍以煤烟型为主，主要污染物是烟尘和SO2，燃煤电厂是排放SO2等气态致酸物质的主要污染源，是我国目前控制区域酸沉降的重点[1]。南京市是江苏省省会和东部重要的工业城市，第二产业发达。有研究表明，2011年南京市工业煤耗量、二氧化硫排放量在江苏省13个省辖市和全国15个副省级城市中均排名前3位，环境保护形势严峻。电力行业是南京市重要的支柱行业，电厂燃煤占全市燃煤的比例高达60%以上，历年环境统计显示，电力行业的硫氮尘排放量极高，在工业企业中排名靠前。因此，建立电力行业清单，实现电力行业污染物控制是南京市大气污染减排的重要内容。本研究采用问卷调查的方法调研了南京市的电力行业状况，结合2014年环境统计资料，根据环保部推荐的大气污染物排放清单制定指南，建立了2014年电力行业SO2污染物排放清单，对于SO2减排政策的制定具有较高的参考价值。
2 研究方法
2.1 数据来源 以2014年为基准年，根据电厂排污特点，对南京市所有火电厂设计并发放了调查问卷，内容包括电力企业锅炉燃烧方式、年燃料消耗量、发电量、煤炭含硫率、烟气除尘设施和除硫效率等。由于企业填报SO2去除效率普遍偏高，因此该数值采用2014年环境统计中的对应数值进行计算。
2.2 计算方法 本研究主要采用“自下而上”的方法，根据单台燃烧设施的燃料类型、燃料消费量、技术类型及末端治理技术等信息计算污染物排放量E，公式如下：
E=A×EF×（1-η） （1）
式中：A为电厂锅炉燃料消耗量；EF为污染物产生系数；η为污染控制措施对污染物的去除效率。
对于燃煤电厂，SO2的排放系数采用物料衡算法，其计算公式如下：
EFSO2=2×S×（1-sr）（1-η） （2）
式中：S为平均燃煤收到的基硫分；sr为硫分进入底灰的比例。
对于燃气和燃油污染物排放，则使用排放系数法，该系数来自于环保部清单编制指南。
根据南京市存在的相关电厂类型，研究中所使用的相关因子和系数如表1所示：
3 南京市电力行业基本情况分析
2014年，南京市电力行业燃煤、燃气和余热电厂的比例为14∶5∶6。由于余热锅炉不存在污染物排放，因此只对燃煤和燃气电厂进行分析。
3.1 燃煤电厂基本情况分析 2014年，南京市共有燃煤电厂14家，按照全年燃煤量大小分别标号1～14。以下是其相对应的燃煤量和全年发电量。由图1和图2可以看出，南京市电厂发电量基本随燃煤量增大而增大，第5、7、9、12这4家相对发电量低主要是由于该4家电厂除发电外，还向外供应大量的热能。
煤炭含硫率直接影响二氧化硫的产生量，图3给出了14家电厂的平均含硫率。由图3可以看出，第13家电厂煤炭含硫率为1%，与其他电厂相差较大，其他电厂含硫率0.43%～0.69%。由于第13家电厂燃煤量消耗较大，其二氧化硫产生量将大大高于其他电厂。
燃煤电厂中装机容量小于100MW的小机组与装机容量大于300的大型机组的比例为73∶27，无中等装机容量的机组。14家燃煤电厂的锅炉燃烧方式分为煤粉炉、层燃炉和循环流化床炉3种，三者的比例为9∶2∶3。煤粉炉燃烧是最主要的燃烧方式。
燃煤电厂的除硫设施分为3种，分别为氨法脱硫、石灰石/石灰石-石膏法脱硫和烟气循环流化床+炉内喷钙法。其中前2种为湿法脱硫，根据我国目前国内烟气脱硫技术研究成果，湿法脱硫效率在75%～95%，其中石灰石/石灰—石膏法技术最为成熟，运行状况最稳定，脱硫效率在90%以上。炉内喷钙脱硫属于干法脱硫，目前国内干法脱硫效率在60%～95%[2]。目前南京市电厂脱硫以石灰/石灰石-石膏法脱硫为主，占比64%。表2给出3种脱硫方式的电厂占比和脱硫效率区间，由表2可知，石灰/石灰石-石膏法脱硫效率大多在90%以上，仅一家脱硫效率70%，氨法脱硫效率普遍较低。
流化床+炉内喷钙法＼&2＼&92＼&]
3.2 燃气电厂情况 2014年，南京市燃气电厂5家，其中4家电厂使用天然气燃料，2家电厂使用高炉煤气焦炉煤气。燃气电厂机组构成为装机容量≤100、100<装机容量<300和装机容量≥300的比例为13∶2∶2，小机组同样占有较大比例。所有燃气电厂均无脱氮除硫设施。
4 电力行业二氧化硫清单结果
经计算得到南京市19家火电厂年SO2排放总量为27 735.20t，如表3所示，1～14家燃煤电厂标号与前文一致，标号15～19家电厂为燃气电厂。将该结果与环境统计资料进行比对分析，除第8家电厂的数值呈现出2倍关系外，其他电厂SO2排放量数值相差不大，由此可见，使用该方法建立的电力行业SO2排放清单具有很强的实用性，与实际情况相符。
5 南京市火电行业锅炉SO2减排的对策建议
目前南京市燃煤电厂全部实现烟气脱硫，未来SO2减排可以从以下3个方面进行改进：
5.1 改善能源结构 由前文分析可以看出，燃气电厂的SO2排放量均显著低于燃煤电厂，甚至可以忽略不计，因此电厂煤改气将是SO2污染减排最重要的措施。天然气是目前公认的绿色能源。研究表明，采用燃煤发电的SO2排放量在4～11g/（kW·h）；但采用天然气发电，SO2排放量可降为0～0.25g/（kW·h），排放浓度25mg/m3左右[3]，因此火力发电应优先选用天然气作为能源。
5.2 优化发电设备 由于年代已久的发电设备存在能耗大、发电效率低的问题，因此需定期检查，逐步淘汰。2014年南京市燃煤电厂以煤粉炉燃烧方式为主，且大部分均为小型机组。循环流化床炉占比较低。层燃炉热效率一般为75%～85%，适用于中小锅炉，但燃烧不充分；煤粉炉锅炉效率一般可以达到90%～92%，能燃烧各种煤且燃烧完全；循环流化床则是近年来在国际上发展起来的新一代高效、低污染清洁燃烧技术，属于低温燃烧，可实现燃烧中直接脱硫[4]。因此，循环流化床燃烧方式对于SO2排放控制更为有利，目前南京市电厂中层燃炉可以逐步向循环流化床燃烧方式过渡。
5.3 优化脱硫设施，加强煤炭脱硫工作 由调查来看，目前使用氨法脱硫的4家电厂，其脱硫效率相对较低，因此，改氨法脱硫为另外2种脱硫方式将会对SO2排放量产生较大影响。第13家电厂存在煤炭含硫率高的问题，但由于其脱硫设施除硫效率较高，因此SO2排放量尚在可接受范围内。从进一步实现电力行业SO2减排的角度看，该电厂可以加强煤炭脱硫工作，提高品质。
参考文献
[1]谢咏梅.我国燃煤电厂二氧化硫排放总量控制分析[D].吉林：吉林大学，2012.
[2]张杨帆，李定龙，王晋.我国烟气脱硫技术的发展现状与趋势[J].环境科学与管理，2006，31（4）：124-127.
[3]黄.燃煤改燃气发电项目的经济效益分析[J].经济管理与环保安全，2010，30（9）：110-112.
[4]钟辉，王晓严.循环流化床燃烧技术的发展[J].发电设备，2012，2：130. （责编：张宏民）