高惠華

生物質(zhì)電廠SO2產(chǎn)排污系數(shù)核定的探討

高惠華

（華電電力科學研究院中南分院，湖北武漢430062）

按照《工業(yè)污染源產(chǎn)污手冊》計算所得生物質(zhì)電廠SO2預測排放濃度遠高于實際排放值。就此問題，對某集團的生物質(zhì)電廠生物質(zhì)灰渣特性進行了統(tǒng)計分析，對20臺生物質(zhì)發(fā)電機組直排SO2進行預測與實測值對比。在計算SO2產(chǎn)生量時，借鑒燃煤電廠二氧化硫產(chǎn)排污計算方式，SO2的轉(zhuǎn)換系數(shù)按照生物質(zhì)可燃硫比例計算，并考慮自脫硫效率，所得結(jié)果更接近于實際排放值。故對《工業(yè)污染源產(chǎn)污手冊》中界定產(chǎn)排污系數(shù)提出商榷建議。

生物質(zhì)燃料；SO2；產(chǎn)排污系數(shù)

0 引言

《工業(yè)污染源產(chǎn)污手冊》[1]（以下簡稱《手冊》）規(guī)定：1）火力發(fā)電行業(yè)燃料為生物質(zhì)類，采用燃料為垃圾的同“產(chǎn)品、原料、工藝、規(guī)?！睏l件下的產(chǎn)、排污系數(shù)；2）工業(yè)鍋爐燃料為生物質(zhì)類，SO2產(chǎn)排污系數(shù)為17S（千克/噸-燃料），其中含硫量（S%）是指生物質(zhì)收到基硫份。

這兩種SO2排放濃度計算方式一種把生物質(zhì)燃料等同垃圾，一種把生物質(zhì)燃料等同燃煤，根據(jù)生物質(zhì)電廠實測案例，這兩種計算方式均沒有反應出生物質(zhì)燃料固有特性：抑硫揮發(fā)的堿性氧化物高；不可燃硫占全硫比例高。

1 預測的生物質(zhì)燃料S O2排放濃度

（1）查《手冊》火力發(fā)電行業(yè)燃料為垃圾產(chǎn)排污系數(shù)表：工業(yè)廢氣量6722Nm3/t-燃料，SO2排放系數(shù)2.67kg/t-燃料。

物料衡算法污染物濃度計算公式：

式中C—污染物的產(chǎn)生濃度，m g/Nm3；

Wf—工業(yè)廢氣量，Nm3/t；

G—污染源的產(chǎn)生量，m g/t。

SO2濃度計算如下：

C（SO2）=G（SO2）/V=2.67kg/6722m3=397.2m g/Nm3

（2）查《手冊》工業(yè)鍋爐（熱力生產(chǎn)和供應行業(yè)）產(chǎn)排污系數(shù)表：工業(yè)廢氣量6240.28N m3/t-燃料，SO2排放系數(shù)17S=1.7kg/t-燃料

SO2濃度計算如下：

C（SO2）=G（SO2）/V=1.7kg/6240.28m3=272.4m g/N m3

由計算可知，生物質(zhì)發(fā)電機組直排SO2濃度397.2m g/N m3，生物質(zhì)供熱機組工業(yè)鍋爐直排SO2濃度272.4m g/N m3（燃料中硫含量按0.1%計算）。

2 生物質(zhì)電廠實測案例

圖1數(shù)據(jù)來自某新能源公司18臺生物質(zhì)循環(huán)流化床機組SO2環(huán)評預測數(shù)據(jù)和20臺環(huán)保驗收監(jiān)測數(shù)據(jù)。從圖1可看出，環(huán)評預測SO2排放濃度均高于200m g/N m3,而實測20臺機組有1臺機組SO2排放濃度超過200m g/N m3，6臺機組SO2排放濃度在100-200g/N m3間，其他13臺機組SO2排放濃度均低于100m g/N m3。

圖1 S O2環(huán)評預測及環(huán)保驗收監(jiān)測數(shù)據(jù)對比

3 生物質(zhì)燃料特性

表1是某新能源公司向某第三方實驗室送檢的33個生物質(zhì)燃料樣品的分析數(shù)據(jù)摘錄，從該表數(shù)據(jù)可以得出：

（1）生物質(zhì)燃料的低硫性

送檢樣品中分析基硫份最高0.18%，最低：0.012%，平均0.0879%。

（2）生物質(zhì)燃原料中堿性氧化物含量高

送檢樣品中堿金屬及堿土金屬氧化物含量最高達到85.16%；最低達到4.81%；平均53.31%。

（3）生物質(zhì)燃料可燃硫比例約50%

送檢樣品中，其中可燃硫（收到基）含量最高0.089%，最低0.003%，平均0.033%；可燃硫占全硫平均49.30%，即有50.70%的硫被灰渣所吸附，遠遠低于煤中可燃硫的比例（80%-90%）。

（4）生物質(zhì)燃料的自脫硫特性

根據(jù)表1中33樣品的統(tǒng)計數(shù)據(jù)的平均值計算，一噸燃料含有全硫約0.879kg；含有CaO約23.5kg(7.42%× 31.70%×1000),燃料中自身鈣硫比可達到15%，本計算只考慮了CaO的含量，未計算其他堿性氧化物的含量。因此在生物質(zhì)燃料燃燒過程中，具備自脫硫的特性。

4 生物質(zhì)燃料S O2排放濃度新的預測方法

由于原《工業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊》未考慮生物質(zhì)自身特點，因此造成SO2排放濃度估算值遠高于實測值。

燃煤鍋爐的產(chǎn)排污系數(shù)是在對產(chǎn)污量和排污量進行大量實測基礎(chǔ)上，通過物料平衡提出的。燃煤鍋爐煙氣中的SO2含量與煤中的可燃硫有很好的相關(guān)性[3]，燃煤物料衡算中SO2的轉(zhuǎn)換系數(shù)和燃煤中可燃硫比例基本相同。生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的二氧化硫量來源于生物質(zhì)燃燒過程中含硫物質(zhì)的析出，因此可考慮，在計算SO2產(chǎn)生量時，借鑒燃煤電廠二氧化硫產(chǎn)排污計算方式，物料平衡算中SO2的轉(zhuǎn)換系數(shù)按照生物質(zhì)可燃硫比例計算應該更接近實際排放值[3]；爐型為循環(huán)流化床的鍋爐需考慮燃料的自脫硫特性[2]。

圖2在圖1的基礎(chǔ)上增加了新的SO2預測濃度；該濃度在計算中考慮了生物質(zhì)燃料的可燃硫比例及自脫硫率，即

式中G（SO2）—SO2產(chǎn)生量，m g/N m3；

表1 生物質(zhì)燃料硫及灰渣主要成分

B—燃料消耗量，t；

F—SO2轉(zhuǎn)換率（取生物質(zhì)可燃硫比例50%）；

S—燃料本身的含硫量，%；

η—自脫硫效率（自脫硫效率按40%計算）。

圖2 S O2預測及環(huán)保驗收監(jiān)測數(shù)據(jù)對比

從圖2中可以看出，采用此方法計算得到的SO2排放濃度與實測值更接近。

5 結(jié)語

借鑒燃煤電廠二氧化硫產(chǎn)排污計算方式，SO2的轉(zhuǎn)換系數(shù)按照生物質(zhì)可燃硫比例計算，并考慮自脫硫效率，所得SO2排放濃度預測結(jié)果更接近與實際排放值。故對《工業(yè)污染源產(chǎn)污手冊》中界定產(chǎn)排污系數(shù)提出商榷建議。

[1]第一次全國污染源普查工業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊（2010年修訂）[S].

[2]王智微.循環(huán)流化床燃燒室內(nèi)煤自脫硫效率的試驗研究[J].潔凈煤技術(shù)，2001，（02）：35-37，50.

[3]蘇麗清，李美芬，綦延波，等.煤中可燃硫與煙氣中SO2含量關(guān)系探討[J].煤質(zhì)技術(shù)，2000，（02）：30-32.

修回日期：2016-12-27

歐美促進可再生能源消納多措并舉

全球可再生能源領(lǐng)域的投資正迅猛增加，研究表明，可再生能源發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng)在技術(shù)上是可行的，如美國國家能源部可再生能源實驗室（NREL）近期發(fā)布的一個報告稱，到2050年，利用目前的可再生能源發(fā)電技術(shù)足以提供全美國所需電量的80%，可以滿足美國所有地區(qū)一小時所用電量。但目前，全球大多數(shù)國家可再生能源潛力仍沒有被完全開發(fā)，根據(jù)國際能源署的研究，市場機制設計不夠完善是這一現(xiàn)象的主要原因。目前，全球仍在不斷改進電力市場設計以更好地應用可再生能源電源。

電量偏差處罰與調(diào)峰機制

由于可再生能源大多屬于間歇性能源，預測其發(fā)電出力和實際出力總會有偏差。當系統(tǒng)偏差出現(xiàn)時，電力市場普遍會有相應的懲罰機制，為促進可再生能源電能的消納，國外電力市場在處理可再生能源產(chǎn)生的偏差上與常規(guī)發(fā)電機組有所不同。

以德州電力市場為例，在實時調(diào)度運行中，機組或電廠的實際出力是否偏離接受到的基點指令是對電廠考核的重要項目。對常規(guī)機組而言，其出力超過考慮輔助服務調(diào)用的基點指令值5%或5兆瓦（取二者中較小值）時，將受到偏差處罰?？紤]到風電可控性差和市場對風電的接納程度，對風電場的基點指令偏差處罰標準要寬松一些，只在棄風狀態(tài)下風電場出力高于基點指令值10%以上時才予以處罰。

與德州電力市場不同，北歐電力市場要求參與市場競價的風電企業(yè)預測各自的出力，預測誤差將導致不平衡量，風電企業(yè)將為此受到懲罰。在平衡市場中，若不平衡量與系統(tǒng)不平衡量相反，則風電企業(yè)需要收到懲罰，按照目前現(xiàn)貨市場價格結(jié)算。若不平衡量與系統(tǒng)不平衡量相同，則企業(yè)免受懲罰，按平衡市場出清價格結(jié)算。

過剩的可再生能源發(fā)電將造成系統(tǒng)運行的問題，如線路過載、調(diào)節(jié)備用不足等，針對上述情況，國外的輸電運營商常采用實時限制發(fā)電的方式，給可再生能源發(fā)電機組減少出力的獎勵，彌補機組減少處理的損失。

愛爾蘭在電力供應過剩時，如果風電機組減少系統(tǒng)出力，風電機組將通過電力市場獲得獎勵，風電機組獲得的減少出力獎勵，能100%覆蓋該機組在電力市場的獲利。

骨干電網(wǎng)和跨國聯(lián)網(wǎng)并舉

為實現(xiàn)可再生能源在大范圍內(nèi)的優(yōu)化配置，國外也積極倡導電力的跨區(qū)跨國交易，加強骨干電網(wǎng)和跨國聯(lián)網(wǎng)的建設。

以西班牙為例，西班牙風能資源主要集中在北部和南部的沿海地區(qū)，風電場也是以成片開發(fā)的大中規(guī)模電場為主，但其電力負荷主要集中在中部的馬德里和東部的巴塞羅那地區(qū)。近年來，西班牙在電網(wǎng)建設方面主要以400千伏骨干電網(wǎng)架為主，按照規(guī)劃，2016年西班牙風電裝機容量達到3000萬千瓦，并網(wǎng)規(guī)模進一步擴大。為此，西班牙計劃繼續(xù)加大高壓等級輸電網(wǎng)的建設力度，據(jù)了解，2009年到2013年五年內(nèi)西班牙累計投資40億歐元用于電網(wǎng)建設。

在加強國內(nèi)電網(wǎng)建設的同時，西班牙還計劃進一步加強對法國、葡萄牙等周邊國家的聯(lián)網(wǎng)建設。目前西班牙REE已經(jīng)與法國電網(wǎng)公司（RTE）簽署了合作協(xié)議，建設一條最大輸送功率為216萬千瓦的同塔雙回輸電線路，以加強與歐洲大陸電網(wǎng)的聯(lián)系，實現(xiàn)更大規(guī)模的風電送出和消納。（摘自“北極星電力網(wǎng)”）

Research on Pollutants Generation and Discharge Coefficient of SO2from Biomass Power Plant

GAO Hui-hua
（Huadian Electric Power Research Institute，Zhongnan Branch，Wuhan 430062，China）

Based on The m anualfor Production of Industrialpollution sources,the calculated value of SO2em ission w as m uch higher than the actualdischarge.In the research,the petrographic analysis of biom ass fuelwas show n,and the calculated value and actualdischarge ofSO2em ission from tw enty biom asspowergeneration unitsw ere com pared.R eference on the calculation of SO2em ission from coal-fired pow er plants,the conversion coefficient of SO2was selected as the proportion ofcom bustible sulfurin biom ass,with the desulfurization efficiency considered.The results were m ore close to the actualdischarge.Therefore,som e argum ents aboutpollutants generation and discharge coefficientin the m anualw ere put forward.

biom ass fuel；SO2；pollutants generation and discharge coefficient

TM 619

B

2095-3429（2017）01-0017-04

2016-11-09

高惠華（1968-），女，湖北浠水人，學士，高級工程師，主要從事電廠化學、環(huán)保工作的研究和管理工作。

D O I：10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.01.004