上海地区火力发电厂SO2排放调研及LCA分析

论文导读：上海一直处于中国经济龙头地位，由于经济的快速发展导致了电力供应日趋紧张。我国是以煤炭为主要能源的国家。火电厂是煤炭消耗大户，上海地区燃煤电厂二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物、TSP等大气污染物的排放对大气环境造成了严重污染，成为制约上海经济和环境协调发展的重要原因。 本文在调研分析上海地区能源结构状况和电力发展的基本趋势基础上，采用生命周期评价(Life Cycle Assessment)方法对上海地区能源链进行了评价，对上海地区SO2排放现状和未来发展的趋势进行了总体分析，提出了目前加强对上海地区火电厂SO2污染控制的对策与建议。
关键词：上海，二氧化硫污染，火力发电厂，经济发展，LCA分析

　　一、引言：
　　上海一直处于中国经济龙头地位，由于经济的快速发展导致了电力供应日趋紧张。我国是以煤炭为主要能源的国家。火电厂是煤炭消耗大户，上海地区燃煤电厂二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物、TSP等大气污染物的排放对大气环境造成了严重污染，成为制约上海经济和环境协调发展的重要原因。 本文在调研分析上海地区能源结构状况和电力发展的基本趋势基础上，采用生命周期评价(Life Cycle Assessment)方法对上海地区能源链进行了评价，对上海地区SO2排放现状和未来发展的趋势进行了总体分析，提出了目前加强对上海地区火电厂SO2污染控制的对策与建议。
　　二、上海地区SO2排放总量和控制技术分析
　　我国SO2排放分布很不平衡，上海是我国经济发达地区，火电装机规模较大，SO2排放量较高，是目前我国SO2排放密度最大的城市之一。从电力行业来看，SO2尚未能得到有效的控制，电力系统二氧化硫的排放仍然随装机容量和发电量的增加而成上升趋势。我国火力发电厂目前实施的行业二氧化硫排放总量控制，是采取关停小火电机组、建设脱硫设施、换烧低硫煤三种方式，而三种减排策略分别占削减规划的13.6%、66.6%和19.8%。可见，建设脱硫设施是最主要的，却又因成本巨大企业的主动性一般都不高。环保总局应当全面实施排污许可证制度，研究制定并尽早组织实施控制和减排二氧化硫的经济政策。
　　三、上海地区能源链的生命周期评价
　　生命周期评价（LCA）是一种定量评价产品、工艺等总体环境负荷的方法，一个完整的生命周期评价需要庞大的数据量作为基础，而在目前的状况下，快速、准确收集相关数据是非常困难的，一个完整的产品生命周期评价包括目标和范围定义，编目分析，环境影响评估和环境解释。本文对上海地区火力发电厂煤能源链的LCA分析，并未包括上述完整的四个部分。我们工作的基本框架是：以LCA的思想为指导，系统分析上海地区火力发电厂SO2污染物的排放情况，并以此进行比较和分析，以提出初步的结论和建议。
　　3.1 上海地区火力发电厂能源链生命周期评价的目标和范围界定
　　对上海地区火力发电厂能源链进行周期评价，其目标在于评价上海目前与电力生产相关的煤能源的环境负荷。能源链应当包括所有与能源介质及其转化设施的生产过程相关过程，每一过程的输入（所需物料、能源和服务）和输出（产品、污染物排放和环境负荷）关系。在本文中，因主要比较SO2的控制技术以及上海煤电发展布局，所以煤炭开采过程不考虑。
　　3.2 上海地区火力发电厂能源链生命用电两周期评价分析
　　我国当前火力发电的主力机组300 MW蒸汽轮机发电机组，每发电10 MWh，消耗4 t标煤，向大气排放CO210 t、SO2 80 kg、NO50kg、粉尘500 kg，以装机容量为300 MW某电厂为例，脱硫装置年运行时间6000小时，产生烟气量101.93万Nm3/h，入口SO2浓度1560mg/m3，脱硫效率≥95%，每小时脱除SO21.51t/h，设计运行年限30年。
　　能源链生命周期评价分析作如下假设：
　　1）煤的运输损失率为1.5%
　　2）高压电损失率为6%
　　3）仅限于对SO2排放进行分析
　　4）仅限于脱硫装置对火力发电厂的SO2排放影响的比较分析
　　5）仅考虑脱硫装置建设所产生的污染，不考虑电厂基础设施建设所产生的污染
　　脱硫装置的基本建设过程：
　　① 脱硫装置基本建设能耗（所需钢材、水泥、消耗的能耗）
　　对于发电厂老机组烟气脱硫改造工程，国内已有大量投入运行及在建的项目。免费论文网。采用石灰石—石膏法脱硫技术的工程投资费用，随着一些进口设备、材料的国产化替代。投资费用明显降低。结合采用的技术工艺方案，可初步设定为500元/kW，由此可估算项目的总投资费用为15000万元
　　根据现在各火力发电厂上脱硫装置的经验估算：
　　钢材费用占到脱硫设备项目总投资的20-30％，水泥费用占整个脱硫工程总投资的20％，
　　钢材费用为3750万元
　　水泥费用为3000万元
　　按照钢材5000元/吨、水泥400元/吨计算，可计算得：
　　建造一个30万KW装机容量的脱硫装置需要钢材7500吨，需要水泥75000吨。
　　已知每吨钢材的是造能耗为1440kg标准煤，每吨水泥制造能耗为192.8kg标准煤，由此可知，该电厂建设所需的基本建材（仅考虑钢材、水泥）的能耗为：
　　7500吨×1440kg标准煤/吨+75000吨×192.8kg标准煤/吨=2.526×107kg标准煤
　　② 脱硫装置基本建设过程及其对环境影响
　　混凝土在基建中能耗量最大。免费论文网。在水泥生产过程中，石灰石的煅烧产生大量的CO2，另外，钢材的冶炼过程产生SO2、烟尘、粉尘。因此，在电站基本建设的过程中污染物的排放有：建筑用的钢材冶炼产生的SO2、烟尘、粉尘和水泥生产过程产生的CO2等4种主要污染物。生产1t钢材将排放9.66kg SO2、4.34kg烟尘和10.4kg粉尘，生产1t水泥将排放285.7kg的CO2。
　　根据电厂基建所用的材料，电厂基建过程中将产生的污染物如下：
　　21427.5tCO2、32.6t烟尘、78.0t粉尘和72.45t SO2。
　　③ 脱硫装置运行过程中的能耗及其对环境影响
　　脱硫装置运行过程中的能耗以1.5％来计算：
　　则每发电10 MWh，脱硫装置将消耗60 kg标煤，向大气排放CO2 150 kg、SO2 1.2 kg、NO 0.75 kg、粉尘7.5 kg，产生烟气量1.529Nm3/h，运行年限为30年，则每天要向大气排放CO2 108 t、SO2 864 kg、NO 540 kg、粉尘5.4 t。
　　④火力发电厂脱硫装置的环境效益的比较分析
　　以300MW火力发电厂为例，设脱硫率为90％
　　分析含硫量为2％的高硫煤：
　　　　未上脱硫装置以前：
　　一年耗煤：4t×（300MWh÷10 MWh）×6000h＝720000 t
　　设煤燃烧后灰分中的硫忽略不计，则一年向大气排放SO2 28800 t
　　在它上脱硫装置以后：一年向大气排放SO22880 t，扣除电厂脱硫装置基本建设过程以及其运行过程中对环境排放的SO2＝28800t×1.5％＋72.45t＝504.45 t，一年将向大气少排放SO226424.5 t。免费论文网。
　　根据分析含硫量>2%的高硫煤上脱硫装置将会带来很大的环境经济效益，会大大降低电厂燃煤所产生的SO2 对环境所造成的影响。
　　四、上海地区火电厂SO2污染控制对策分析和建议
　　1、我国是一个以煤炭为主要能源的国家，火电装机容量中以煤电为主，如何有效控制电煤燃烧产生的S02对大气的污染，是能否保持上海经济持续稳定发展的重要问题。
　　2、上海目前S02的排放量已经相当严重，火电行业S02排放量随电力装机容量的增加而增加，受到上海经济发展、火电装机规模、燃煤质量的等因素的影响，S02排放的控制是改善上海大气环境质量的重点，需要实行更加严格的法规和政策，并实施有针对性的对策和措施。
　　3、针对电力工业发展的需要和环境保护的要求，上海目前需要加大国家政策的引导力度，采取有效的S02宏观调控措施，积极推行烟气脱硫和洁净煤燃烧技术。

参考文献：
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