全国能源信息平台 超低排放成就清洁煤电——燃煤发电正在从黑走向白( 二 )
图｜福岛核事故发生后 ， 日本煤电建设连续数年增长 。
日本煤电高占比的原因是一次历史性突发事件 。 早在2010年时 ， 日本经济产业省就计划减少燃煤发电量 ， 计划到2030年将煤电份额减少一半以上 ， 用核电弥补这一空缺 ， 将核电比例提升至50% 。 然而 ， 2011年发生的福岛核事故不仅大大削弱了日本电力的“清洁度” ， 更引爆了公众多年来都无法缓和的“反核”情绪 。 为弥补关停核电带来的电力缺口 ， 日本启动了很多煤电项目 。 不过 ， 日本较好地处理了煤电产能扩大和污染治理之间的矛盾 ， 原因是日本在煤电污染控制技术上有底气 。
日本自上世纪七八十年代以来 ， 在燃煤发电诸多环节研发了大量先进技术 ， 并投入使用 ， 其中一些技术出口国外（包括中国） 。 在烟气污染防治技术方面 ， 日本应用的以低低温电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线中 ， 湿法脱硫的协同除尘效率可达 70%~90% 。 再如资源化脱硫技术中的活性焦脱硫技术 ， 是通过移动床利用活性焦吸附解吸二氧化硫 ， 利用硫酸生产工艺制备硫酸 ， 集脱硫和收集工业原材料于一体 。 该技术在日本等国的大型电厂中投入应用 ， 日本的新矶子电厂已有 2×600兆瓦机组的应用业绩 。
在低氮燃烧方面 ， 日本的三菱、日立公司等在低氮氧化物燃烧器开发与应用上均有良好表现 。 在低氮燃烧技术相关专利申请方面 ， 全球相关专利申请企业排名前10位中 ， 日本占有6家 ， 美国有3家 。 但好消息是 ， 近几年来我国在这方面的专利数量正迅速增加 。
2015年6月 ， 日本成立由政产学各界组成的“促进新一代火力发电技术协会” ， 开始举全国之力推动下一代火力发电清洁高效利用技术的开发 。 日本内阁于2018年7月批准第五个战略能源计划 ， 推动日本向高效和下一代燃煤发电转变 ， 以逐步淘汰低效煤炭使用 。 今年7月 ， 日本经济产业大臣梶山弘志表示 ， 日本将在2030年前逐渐淘汰低效燃煤发电厂 ， 这是其战略能源计划的一部分 ， 日本经济产业省官员开始制定更为有效的新框架 ， 以确保逐步淘汰低效燃煤发电厂 。
美国：煤电发电量最大的发达国家
全球能源监测机构发布的数据显示 ， 2019年全球燃煤电站发电总量排名前十的国家由高到低依次为：中国、印度、美国、日本、韩国、南非、德国、俄罗斯、印度尼西亚、澳大利亚 。 在新建燃煤电站方面 ， 2019年这10国中仅有美国、德国、澳大利亚3个国家没有新建燃煤电站投运 ， 且美国2019年关闭的燃煤电站容量位居10国之首 。 但如今的美国仍然是煤电发电量最大的发达国家 ， 燃煤电厂对美国空气污染带来的影响（包括PM2.5、臭氧和酸雨等）也不容忽视 。 在美国 ， 燃煤电厂每年消耗的煤炭占煤炭消费总量的90%以上 ， 燃煤电厂排放的二氧化硫约占全美国排放总量的一半 ， 排放的氮氧化物占10% 。
图｜美国亚拉巴马州的寡妇溪燃煤电厂停运后 ， 美国谷歌公司2018年开始动工 ， 将其改造成一个使用可再生能源的数据中心 。
在美国 ， 大多数燃煤电厂采用湿法烟气脱硫系统（WFGD）来控制二氧化硫排放 ， 用低氮燃烧器、燃尽风和选择性催化还原系统（SCR）来控制氮氧化物排放 ， 用静电除尘器（ESP）来控制颗粒物（PM） 。 大约有一半的燃煤电厂还会使用带有袋式除尘器的活性碳喷射系统（ACI）来控制汞排放 。 美国在低氮燃烧领域较为擅长 。 美国有公司开发了旋转对冲燃尽风技术（ROFA） ， 从锅炉二次风中抽取30%左右的风量 ， 通过不对称安放的喷嘴 ， 以高速射流方式射入炉膛上部 ， 形成涡流 ， 从而改善炉内的物料混合和温度分布 ， 从而大幅降低氮氧化物生成 。 目前 ， 该技术在欧美发达国家有良好的应用 。
全球每年排放到大气中的汞总量约为5000吨 ， 而燃煤过程中汞排放占相当大的比重 。 从上世纪末开始 ， 汞污染治理一直是美国燃煤电厂的防治重点之一 。 美国环境保护署（EPA）称 ， 在1990年 ， 下列三个工业部门的汞排放总量约占美国的2/3：医疗废物焚化炉、市政垃圾焚烧厂和燃煤发电厂 。 前两个行业已受到排放标准的约束 ， 但燃煤电厂的汞污染还有待治理 。
图｜2018年11月 ， 美国北卡莱罗纳州的诺曼湖上热气蒸腾 ， 附近的马歇尔电厂向湖中排放了大量温度较高的废水 。
本世纪以来 ， 美国燃煤电厂根据“清洁天空计划”的要求 ， 开始重点解决排汞控制问题 ， 美国能源部为此选择了8项新的排汞控制技术试验项目进行投资 。 美国电力科学研究院的专利排汞控制技术作为试验项目的一部分 ， 在6个项目中进行试验 。 此外 ， 美国能源部计划长期大规模地对富有发展前景的排汞控制技术进行试验 ， 尤其是在燃烧褐煤和装有较小型静电除尘器的燃煤电厂展开试验 。
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