大气污染论文2000字范文标题：煤电减排对中国大气污染物排放控制的影响研究
引言
多煤、贫油、少气的资源禀赋决定了中国一次能源消费必须以煤炭为主。大规模煤炭利用带来了一系列的能效、环境污染和温室气体排放问题。其中，由煤炭直接燃烧引起的环境污染一直是社会广泛关注的焦点。煤在燃烧过程中产生大量的烟尘、二氧化硫（SO2 ）、氮氧化物（NO x ）和重金属等多种污染物，是形成细颗粒物污染的重要组成部分，也是近年来雾霾天气频发的原因之一 。煤炭消费的途径主要有燃煤发电、工业燃烧、化工原料以及供热用煤等，其中燃煤发电耗煤量占全国煤炭消费总量的50%以上。
（作者：李博 1,2 ，王卫良 1 ，姚宣 1,3 ，吕俊复 1 ，李政 1 ，倪维斗 1）
(1. 清华大学 热科学与动力工程教育部重点实验室，2. 电力规划设计总院，3. 北京国电龙源环保工程有限公司）
煤电在中国电源结构中占据主体地位，也是近年来全国大气污染治理的主要行业。自 20 世纪 70 年代中国首次提出针对燃煤电厂污染物排放控制标准以来，火电厂污染物排放标准已经过多次修订。随着 2014 年《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020 年）》出台 [7] ，燃煤电厂的“超低排放”技术理念被提出并达成一致共识，该技术理念是指在采用传统的除尘、脱硫和脱硝技术的基础上，通过对现有技术进行提效改进，或采用新技术，使烟尘、SO 2 和 NO x 分别达到 5 mg/m 3或 10 mg/m 3 、35 mg/m 3 和 50 mg/m 3 [8-20] （基准氧含量取 6%）的排放质量浓度。
本文对中国煤电行业污染物控制历程进行了系统梳理与讨论，包括历年来污染物排放标准的修订、污染物排放量/排放绩效的发展情况、污染物脱除设施的装机发展等，进一步分析了全国分行业污染物排放的变化趋势，阐述了煤电行业污染物排放控制在中国大气污染物排放控制中的作用。最后基于目前全国各个行业污染物排放情况，提出了中国大气污染物治理的建议。
1 中国燃煤发电污染物控制历程
1.1 二氧化硫（SO 2 ）排放控制
中国于 1996 年首次将 SO 2 排放浓度作为约束
性指标纳入大气污染物排放标准，并于 1997 年1 月 1 日实施。该标准要求新建、扩建和改建燃煤机组的 SO 2 排放质量浓度不得高于 1 200 mg/m 3 ，否则将不予批准环境影响报告书 [21] 。此后又经过2003 年和 2011 年两次修订，排放限制越来越严格 [22-23] 。2011 年 7 月修订的 SO 2 排放标准要求现役燃煤锅炉的 SO 2 排放质量浓度不得高于 200 mg/m 3 ，新 建 燃 煤 机 组 的 SO 2 排 放 质 量 浓 度 不 得 高 于100 mg/m 3 [23] （重点地区一律不超过 50 mg/m 3 ）。
2014 年出台的超低排放政策中，全国新建燃煤电厂 SO 2 排放质量浓度不得高于 35 mg/m 3 [24] 。
在越来越严格的标准约束下，全国燃煤电厂SO 2 排放控制取得了显著的成效。图 1 给出了2005 年以来全国燃煤发电机组烟气脱硫装置装机容量及装机比例的发展变化情况 [25-27] 。从图 1 中可以发现，随着燃煤发电机组的快速增长以及环保压力的增大，全国燃煤机组的烟气脱硫装置装机容量及装机比例在 2011 年之前经历了一个同步快速增长阶段。燃煤发电机组烟气脱硫装置装机容量由 2005 年的不足 50 GW 飞速增长至 2011 年的 631 GW；烟气脱硫装置装机比例也从 2005 年的 12% 左右大幅提升至 2011 年的 89%。2011 年以后烟气脱硫装置装机容量进一步提高，到 2016 年达到近 880 GW；烟气脱硫装置装机比例也进一步提高至近 93%。
随着燃煤机组烟气脱硫装置装机容量的不断增长以及装机比例的持续提高，全国燃煤发电行业的 SO 2 排放总量与排放绩效大幅下降。图 2 所示为 2005 年以来全国燃煤发电行业 SO 2 排放总量及排放绩效的发展情况 [25-27] 。“十一五”规划将SO 2 列入约束性减排指标，要求到 2010 年，全国SO 2 排放总量比 2005 年减少 10%，控制在 2 294.4万 t 以内，煤电行业 SO 2 排放量控制在 1 000 万 t以内，单位发电量 SO 2 排放强度比 2005 年降低50%。同时由于国家给出了脱硫补贴电价的优惠政策，煤电行业 SO 2 减排效果明显。进入“十二五”后，中国 SO 2 排放标准更加严格，但由于国内大部分火电机组都已安装脱硫装置，且每年装机容量还在增加，全国燃煤发电行业的 SO 2 排放总量下降缓慢，每年平均在 800 万 t 以上。然而，随着 2014 年超低排放政策的出台，煤电行业的SO 2 排放在 2014 年后出现陡然下降的现象。相比于 2014 年，2015 年煤电行业 SO 2 排放量下降约 68%。
到 2016 年，SO 2 排放量进一步降低至 170 万 t，仅为 2014 年 SO 2 排放量的 27% 左右。
1.2 氮氧化物（NO x ）排放控制中国燃煤电厂对 NO x 的控制开始于 1996 年出台的《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223—1996），规定新、扩、改建火电厂锅炉的 NO x 排放质量浓度在固态排渣和液态排渣情况下分别不超过 650 和 1 000 mg/m 3 [21] 。此后，该标准历经2003 年和 2011 年两次修订。在 2003 年标准中，对燃煤锅炉 NO x 的控制立足于低氮燃烧方式，并预留烟气脱硝装置空间，根据燃煤挥发分的含量不同，要求 NO x 排放的质量浓度限值为 450、650和 1 100 mg/m 3 [22] 。2009 年 6 月，环保部提出《火电厂大气污染物排放标准（征求意见稿）》，对NO x实施分地域控制，其中重点地区为 200 mg/m 3 ，其他地区为 400 mg/m 3 。在 2011 年标准中对 NO x 排放进行了进一步限制，要求自 2014 年 7 月 1 日起，现有火力发电锅炉 NO x 排放达到 100 mg/m 3以下，新建火力发电锅炉自 2012 年 7 月 1 日起执行该限值 [23] 。2014 年印发的《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020 年）》规定 NO x的超低排放是指在烟气含氧量 6% 的基准下，排放质量浓度不超过 50 mg/m 3 [24] 。
图 3 所示为 2005 年以来中国火电机组烟气脱硝装置装机容量及装机比例的发展变化情况 [25-27] 。
从图 3 中可以看出，2011 年之前全国安装烟气脱硝装置燃煤机组的装机容量及装机比例增长缓慢。彼时，除了部分新建机组安装了烟气脱硝装置之外，大部分机组并未安装。其主要原因是在“十一五”期间，中国重点控制 SO 2 污染物排放，尚未将 NO x 作为约束性减排指标，且彼时中国 NO x 排放标准限值虽然为 450 mg/m 3 ，但并未严格执行，导致大部分新建机组都未安装烟气脱硝装置。“十二五”规划首次将 NO x 作为约束性减排指标 [28] ，要求在“十二五”期间 NO x 排放量削减 10%，且 2011 年新修订的 NO x 排放标准中将NO x 排放限值降低至 100 mg/m 3 ，导致全国烟气脱硝装置装机容量和装机比例迅速增长。此外，2011 年国家发改委还出台了燃煤发电机组试行脱硝电价，对全国 14 个省（区、市）符合国家政策要求的燃煤发电机组，上网电价在现行基础上加价 0.008 元/(kW·h)，进一步促进了 2011 年后全国烟气脱硝装置装机容量的快速增长。截至 2016 年年底，全国燃煤发电机组烟气脱硝装置装机量已达到 910 GW，占燃煤发电总装机容量的 96%。
图 4 所示为全国煤电行业 NO x 排放总量及排放绩效的变化情况 [25-27] 。从图 4 中可以看出，在2005—2010 年期间，全国电力行业 NO x 排放总量并未明显下降。如前所述，其主要原因是全国电力装机持续增加及 NO x 排放控制措施并未全面实施。2011 年后，随着“十二五”规划中 NO x 减排约束性指标的提出、NO x 排放标准的进一步严格，以及一系列促进措施的提出，NO x 排放控制得到广泛重视，NO x 减排效果显著。相比于 2011年，2014 年 NO x 排放量降低了 33%。2015 年后，在超低排放政策的影响下，NO x 的排放量急剧下降，2016 年 NO x 排放量为 1.55 万 t，仅为 2011 年排放量的 17%。
1.3 烟尘排放控制
中国于 1973 年首次针对燃煤电厂烟尘排放制定了排放标准，即《工业“三废”排放试行标准》（GBJ 4—73） [29] ，但将燃煤电厂的大气污染物排放单独作为国家排放标准颁布的则始于1991 年 的 《 燃 煤 电 厂 大 气 污 染 物 排 放 标 准 》（GB 13223—91） [30] ，要求除尘效率大于 95%。
此后，该标准分别于 1996 年 [21] 、2003 年 [22] 和2011 年 [23] 经过 3 次修订。其中，前两次修订都是基于当时的环境保护要求、除尘技术发展及经济承受能力，针对不同机组的建设时间、区域、燃料等分别给出了有区别的排放浓度限值。2011 年7 月修订的烟尘排放标准取消了按机组、按投产时段划分标准的做法，要求所有燃煤机组烟尘排放质量浓度不超过 30 mg/m 3 （重点地区不超过20 mg/m 3 ）。2014 年，《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020 年）》出台，提出了烟尘超低排放要求，即在烟气含氧浓度 6% 的基准下，烟尘超低排放质量浓度不超过 10 mg/m 3 [24] 。
图 5 所示为全国燃煤电厂烟尘排放量及排放绩效发展情况 [25-27] 。随着烟尘排放标准的日益严格，在燃煤发电装机逐年增长的情况下，全国燃煤发电行业的烟尘排放在近十几年来大体经历了稳定维持、急速下降，到进一步逐年下降的过程。从图 5 中可以看出，自 2011 年所有燃煤电厂开始执行统一的更严格的排放标准后，烟尘排放量由 2010 年的 307 万 t 骤然下降至 155 万 t，下降幅度高达 50%；2014 年后，随着部分地区逐渐实行超低排放要求，2015 年和 2016 年的烟尘排放量进一步大幅下降至 40 万 t 和 35 万 t，燃煤发电行业的烟尘排放得到有效控制。
从以上对中国煤电行业 SO 2 、NO x 和烟尘的排放控制历程可以看出，近 40 年来，中国煤电行业在全国污染物排放控制方面做出了巨大的努力，取得了卓越的成绩。每一次新排放标准、新排放政策的出台，都带来了明显的污染物减排效果。
下面将结合中国污染物排放的总体情况，对煤电行业减排在全国污染物排放控制方面的影响做进一步研究。
2 煤电行业对中国大气污染物排放控制的影响
2.1 中国大气污染物排放的行业划分
根据环保部出台的环境统计年报 [31-32] ，将烟尘、SO 2 和 NO x 的排放量按电力/热力生产和供应业、黑色金属冶炼及延压加工、非金属矿物制品业、其他工业和生活 5 个大类进行划分和统计。
电力、热力生产和供应业是指利用煤炭、油、燃气等能源，通过锅炉等装置生产蒸汽和热水，或外购蒸汽、热水进行供应销售、供热设施的维护和管理的活动；热力生产和供应行业的产品主要包括蒸汽和热水。燃煤发电属于电力/热力生产和供应业的一个主要组成部分。黑色金属冶炼及延压加工业属于金属冶炼及延压加工业，主要包括炼铁、炼钢、钢延压加工和铁合金冶炼等。非金属矿物制品业以水泥为主，包括玻璃、陶瓷、石膏等产品在内的制造业。
2.2 中国 SO 2 历年排放分布情况分析
图 6 所示为 2001—2015 年全国 SO 2 排放的分布及发展情况 [33-34] ，其中，折线所示为中电联统计电力行业的 SO 2 排放及其发展情况 [26] （主要为燃煤发电的 SO 2 排放）。从图 6 中可以看出，电力/热力生产和供应业的 SO 2 排放量在 2010 年以前长期占据全国 SO 2 排放总量 50% 以上，是全国SO 2 排放量的主体。而自从 2006 以后，电力/热力生产和供应业的 SO 2 排放量持续快速下降，带动全国 SO 2 排放总量呈稳定下降的趋势。随着火电新 排 放 标 准 的 实 施 ， 电 力 /热 力 生 产 和 供 应 业SO 2 年排放量更是从 2010 年的 1 153 万 t 大幅下降至 2011 年的 901 万 t，年下降幅度达 22%。2011 年以后电力/热力生产和供应业的 SO 2 排放量进一步快速稳步下降，到 2015 年，电力/热力生产和供应业的 SO 2 排放量已逐渐降低至 500 万 t 左右，占全国排放总量的比例仅为 27% 左右。
煤电行业的 SO 2 排放长期作为电力/热力生产和供应业 SO 2 排放的主体，在 2006 年之前推动电力/热力生产和供应业及全国 SO 2 排放总量稳步上升。2006 年以后，随着更多的燃煤发电机组烟气脱硫装置的安装投运，燃煤发电行业开始带动电力/热力生产和供应业及全国的 SO 2 排放稳步下降。在 2011 年至 2013 年期间由于统计口径出入，出现电力行业年排放量超过电力/热力生产和供应业年排放总量的短暂“不合理”现象。随着燃煤发电行业超低排放在 2014 年后逐步推广，2015 年 燃 煤 发 电 行 业 的 SO 2 排 放 飞 速 下 降 至200 万 t 左右，达到与黑色金属冶炼及延压加工业和非金属矿物制品业等行业相当的水平，占电力/热力生产和供应业 SO 2 排放的 40% 左右，仅占全国 SO 2 排放总量的 12% 左右。由此，电力/热力生产和供应业中除燃煤发电以外其他工业锅炉的SO 2 排放已占全国 SO 2 排放总量的 16% 以上，逐渐凸显成为新的主要排放源。
2.3 中国 NO x 历年排放分布情况分析
图 7 所示为 2006—2015 年全国 NO x 排放的分布及发展情况 [33-34] ，其中，折线所示为中电联统计电力行业的 NO x 排放及其发展情况 [26] （主要为燃煤发电的 NO x 排放）。从图 7 可以看出，电力/热力生产和供应业的 NO x 排放量在 2010 年之前长期占据全国 NO x 排放总量 60% 以上，是中国NO x 排放量的主要构成。2011 以后电力/热力生产和 供 应 业 的 NO x 年 排 放 量 快 速 稳 步 下 降 ， 到2015 年，电力/热力生产和供应业的 NO x 排放量已降低至 500 万 t 以下，仅占全国 NO x 排放总量的27% 左右。
煤电行业的 NO x 排放在 2013 年之前一直是电力/热力生产和供应业 NO x 排放的主体。2014 年后，随着燃煤发电行业超低排放的逐步推广，煤电行业的 NO x 排放量快速下降，2015 年煤电行业的 NO x 排放量已下降至 180 万 t 左右，首次低于非金属矿物制品业等行业的排放水平，占电力/热力生产和供应业 NO x 年排放量的 36% 左右，仅占全国 NO x 年排放总量的 9.8% 左右。由此，电力/热力生产和供应业中除燃煤发电以外其他工业锅炉的 NO x 年排放已占全国排放总量比例的 17% 以上，也与 SO 2 排放一样被逐渐凸显成为工业领域新的主要排放源。
自 2011 年开始，机动车的 NO x 排放量与生活分开统计，但由于机动车的 NO x 排放长期占生活NO x 排放的 90% 以上，因此本文并未将机动车的数据与生活分开分析。从图 7 中可以看出，生活部分因调查边界调整，NO x 年排放量增加最为明显。从 2010 年的 387 万 t 突然增长到 2011 年的675 万 t，之后却保持基本稳定。截至 2015 年，生活引起的 NO x 年排放量达到 671 万 t，占全国NO x 年排放总量的 43.6%，已成为全国 NO x 排放的主要源头。
2.4 中国烟尘历年排放分布情况分析
图 8 所示为 2005—2015 年全国烟尘排放的分布及发展情况 [33-34] ，其中，折线所示为中电联统计电力行业的烟尘排放及其发展情况 [26] （主要为燃煤发电的烟尘排放）。从图 8 可以看出，电力/ 热 力 生 产 和 供 应 业 的 烟 尘 排 放 量 在 2 0 1 0年之前长期占据全国烟尘排放总量的 40% 以上，是中国烟尘排放的主要源头。2011 年的烟尘、粉尘合并的调查，对电力/热力生产和供应业的烟（粉）尘排放量并无影响，可见电力行业排放的粉尘量很少，主要为小颗粒的烟尘。“十一五”期间，虽然工业领域各个行业的烟尘排放都稳步下降，但电力/热力生产和供应业的烟尘的减排力度最明显，5 年时间减排幅度达 53%，减排量占工业烟尘减排总量的 65%。“十二五”期间，电力/热力生产和供应业的烟尘排放维持基本稳定。
煤电行业的烟尘排放在 2012 年之前一直作为电力/热力生产和供应业的排放主体。随着超低排放的逐步推广，煤电行业的烟尘排放快速下降，2015 年的烟尘年排放量已降低至 40 万 t 左右，占电力/热力生产和供应业烟尘年排放的 18% 左右，仅占全国烟尘排放总量的 3% 左右，而电力/热力生产和供应业中除燃煤发电以外其他工业锅炉的烟尘年排放量则为 188 万 t 左右，也被逐渐凸显成为工业烟尘排放的主要源头之一。
工业烟尘排放受环保部统计方法调整影响较大，以 2015 年最新统计数据为参考，烟尘排放最严重的是以钢铁为主的黑色金属冶炼及延压加工业，年排放总量达到 357 万 t，占全国烟尘总排放的 23%。其次是以水泥为代表的非金属矿物制品业，年排放总量约 240 万 t，占全国烟尘总排放的16%。以热力生产为代表的工业锅炉则以年排放量 188 万 t 居于工业领域烟尘排放的第三，占比12% 左右。其他工业和生活的烟尘年排放则分别以 407 万 t 和 305 万 t 占全国排放比例的 27% 和20%。
2.5 中国污染物排放的总体发展情况
从以上分析可以看出，近年来，中国煤电行业为全国污染物控制做出了巨大贡献。从 1979 年至 2016 年，火电发电量增长 17.5 倍，烟尘排放量比峰值 600 万 t 下降了 94%，SO 2 排放量比峰值下降了 87%，NO x 排放量比峰值下降了 85%。燃煤电厂的大气污染物已不是影响环境质量的主要因素。
相比煤电行业污染物持续减排，非电行业对全国污染物排放总量的影响显得越来越突出。中国钢铁产量占世界总产量的 50%，水泥产量占世界总产量的 60%，平板玻璃产量占世界总产量的50%，电解铝产量占世界总产量的 65%，这些行业是高能耗、高排放的重点行业。城中村、城乡结合部和农村的采暖用煤数量庞大，亦是污染排放的主要来源。非电行业大气污染物排放量占全国总排放量的比例目前逐渐增加，SO 2 、NO x 、烟尘的排放量已占全国 3/4 以上，而其对污染物排放的控制标准、管理能力等与电力行业相比还有很大的差距。
3 结论
本文对中国煤电行业 SO 2 、NO x 和烟尘大气污染物控制的发展历程进行了研究，系统分析了煤电机组不同污染物控制设施的装机容量、排放绩效及污染物排放量的发展情况，进一步结合全国污染物排放的总体情况，研究了煤电行业减排对全国污染物排放控制方面的影响，得出如下结论和建议。
（1）近四十年来，中国煤电行业在污染物控制方面开展了大量工作，排放标准越来越严，排放绩效越来越低。
（2）近十年来，煤电行业的污染物排放总量大幅下降，是推动全国污染物排放总量下降的主要原因。
（3）当前，煤电行业的大气污染物排放量占全国排放总量的比例越来越小，已不再是大气污染物排放大户。
（4）相比煤电行业，非电行业中的热力、钢铁、水泥等高能耗行业已逐渐成为大气污染物的主要排放源头，而这些行业当前的排放标准较低，建议参照电力行业排放标准协同制定排放标准，集中解决大气污染的主要矛盾。
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