生物质电厂SO2产排污系数核定的探讨

高惠华

生物质电厂SO2产排污系数核定的探讨

高惠华

（华电电力科学研究院中南分院，湖北武汉430062）

按照《工业污染源产污手册》计算所得生物质电厂SO2预测排放浓度远高于实际排放值。就此问题，对某集团的生物质电厂生物质灰渣特性进行了统计分析，对20台生物质发电机组直排SO2进行预测与实测值对比。在计算SO2产生量时，借鉴燃煤电厂二氧化硫产排污计算方式，SO2的转换系数按照生物质可燃硫比例计算，并考虑自脱硫效率，所得结果更接近于实际排放值。故对《工业污染源产污手册》中界定产排污系数提出商榷建议。

生物质燃料；SO2；产排污系数

0 引言

《工业污染源产污手册》[1]（以下简称《手册》）规定：1）火力发电行业燃料为生物质类，采用燃料为垃圾的同“产品、原料、工艺、规模”条件下的产、排污系数；2）工业锅炉燃料为生物质类，SO2产排污系数为17S（千克/吨-燃料），其中含硫量（S%）是指生物质收到基硫份。

这两种SO2排放浓度计算方式一种把生物质燃料等同垃圾，一种把生物质燃料等同燃煤，根据生物质电厂实测案例，这两种计算方式均没有反应出生物质燃料固有特性：抑硫挥发的碱性氧化物高；不可燃硫占全硫比例高。

1 预测的生物质燃料S O2排放浓度

（1）查《手册》火力发电行业燃料为垃圾产排污系数表：工业废气量6722Nm3/t-燃料，SO2排放系数2.67kg/t-燃料。

物料衡算法污染物浓度计算公式：

式中C—污染物的产生浓度，m g/Nm3；

Wf—工业废气量，Nm3/t；

G—污染源的产生量，m g/t。

SO2浓度计算如下：

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

（2）查《手册》工业锅炉（热力生产和供应行业）产排污系数表：工业废气量6240.28N m3/t-燃料，SO2排放系数17S=1.7kg/t-燃料

SO2浓度计算如下：

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

由计算可知，生物质发电机组直排SO2浓度397.2m g/N m3，生物质供热机组工业锅炉直排SO2浓度272.4m g/N m3（燃料中硫含量按0.1%计算）。

2 生物质电厂实测案例

图1数据来自某新能源公司18台生物质循环流化床机组SO2环评预测数据和20台环保验收监测数据。从图1可看出，环评预测SO2排放浓度均高于200m g/N m3,而实测20台机组有1台机组SO2排放浓度超过200m g/N m3，6台机组SO2排放浓度在100-200g/N m3间，其他13台机组SO2排放浓度均低于100m g/N m3。

图1 S O2环评预测及环保验收监测数据对比

3 生物质燃料特性

表1是某新能源公司向某第三方实验室送检的33个生物质燃料样品的分析数据摘录，从该表数据可以得出：

（1）生物质燃料的低硫性

送检样品中分析基硫份最高0.18%，最低：0.012%，平均0.0879%。

（2）生物质燃原料中碱性氧化物含量高

送检样品中碱金属及碱土金属氧化物含量最高达到85.16%；最低达到4.81%；平均53.31%。

（3）生物质燃料可燃硫比例约50%

送检样品中，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，远远低于煤中可燃硫的比例（80%-90%）。

（4）生物质燃料的自脱硫特性

根据表1中33样品的统计数据的平均值计算，一吨燃料含有全硫约0.879kg；含有CaO约23.5kg(7.42%× 31.70%×1000),燃料中自身钙硫比可达到15%，本计算只考虑了CaO的含量，未计算其他碱性氧化物的含量。因此在生物质燃料燃烧过程中，具备自脱硫的特性。

4 生物质燃料S O2排放浓度新的预测方法

由于原《工业污染源产排污系数手册》未考虑生物质自身特点，因此造成SO2排放浓度估算值远高于实测值。

燃煤锅炉的产排污系数是在对产污量和排污量进行大量实测基础上，通过物料平衡提出的。燃煤锅炉烟气中的SO2含量与煤中的可燃硫有很好的相关性[3]，燃煤物料衡算中SO2的转换系数和燃煤中可燃硫比例基本相同。生物质燃烧产生的二氧化硫量来源于生物质燃烧过程中含硫物质的析出，因此可考虑，在计算SO2产生量时，借鉴燃煤电厂二氧化硫产排污计算方式，物料平衡算中SO2的转换系数按照生物质可燃硫比例计算应该更接近实际排放值[3]；炉型为循环流化床的锅炉需考虑燃料的自脱硫特性[2]。

图2在图1的基础上增加了新的SO2预测浓度；该浓度在计算中考虑了生物质燃料的可燃硫比例及自脱硫率，即

式中G（SO2）—SO2产生量，m g/N m3；

表1 生物质燃料硫及灰渣主要成分

B—燃料消耗量，t；

F—SO2转换率（取生物质可燃硫比例50%）；

S—燃料本身的含硫量，%；

η—自脱硫效率（自脱硫效率按40%计算）。

图2 S O2预测及环保验收监测数据对比

从图2中可以看出，采用此方法计算得到的SO2排放浓度与实测值更接近。

5 结语

借鉴燃煤电厂二氧化硫产排污计算方式，SO2的转换系数按照生物质可燃硫比例计算，并考虑自脱硫效率，所得SO2排放浓度预测结果更接近与实际排放值。故对《工业污染源产污手册》中界定产排污系数提出商榷建议。

[1]第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数手册（2010年修订）[S].

[2]王智微.循环流化床燃烧室内煤自脱硫效率的试验研究[J].洁净煤技术，2001，（02）：35-37，50.

[3]苏丽清，李美芬，綦延波，等.煤中可燃硫与烟气中SO2含量关系探讨[J].煤质技术，2000，（02）：30-32.

修回日期：2016-12-27

欧美促进可再生能源消纳多措并举

全球可再生能源领域的投资正迅猛增加，研究表明，可再生能源发电大规模并网在技术上是可行的，如美国国家能源部可再生能源实验室（NREL）近期发布的一个报告称，到2050年，利用目前的可再生能源发电技术足以提供全美国所需电量的80%，可以满足美国所有地区一小时所用电量。但目前，全球大多数国家可再生能源潜力仍没有被完全开发，根据国际能源署的研究，市场机制设计不够完善是这一现象的主要原因。目前，全球仍在不断改进电力市场设计以更好地应用可再生能源电源。

电量偏差处罚与调峰机制

由于可再生能源大多属于间歇性能源，预测其发电出力和实际出力总会有偏差。当系统偏差出现时，电力市场普遍会有相应的惩罚机制，为促进可再生能源电能的消纳，国外电力市场在处理可再生能源产生的偏差上与常规发电机组有所不同。

以德州电力市场为例，在实时调度运行中，机组或电厂的实际出力是否偏离接受到的基点指令是对电厂考核的重要项目。对常规机组而言，其出力超过考虑辅助服务调用的基点指令值5%或5兆瓦（取二者中较小值）时，将受到偏差处罚。考虑到风电可控性差和市场对风电的接纳程度，对风电场的基点指令偏差处罚标准要宽松一些，只在弃风状态下风电场出力高于基点指令值10%以上时才予以处罚。

与德州电力市场不同，北欧电力市场要求参与市场竞价的风电企业预测各自的出力，预测误差将导致不平衡量，风电企业将为此受到惩罚。在平衡市场中，若不平衡量与系统不平衡量相反，则风电企业需要收到惩罚，按照目前现货市场价格结算。若不平衡量与系统不平衡量相同，则企业免受惩罚，按平衡市场出清价格结算。

过剩的可再生能源发电将造成系统运行的问题，如线路过载、调节备用不足等，针对上述情况，国外的输电运营商常采用实时限制发电的方式，给可再生能源发电机组减少出力的奖励，弥补机组减少处理的损失。

爱尔兰在电力供应过剩时，如果风电机组减少系统出力，风电机组将通过电力市场获得奖励，风电机组获得的减少出力奖励，能100%覆盖该机组在电力市场的获利。

骨干电网和跨国联网并举

为实现可再生能源在大范围内的优化配置，国外也积极倡导电力的跨区跨国交易，加强骨干电网和跨国联网的建设。

以西班牙为例，西班牙风能资源主要集中在北部和南部的沿海地区，风电场也是以成片开发的大中规模电场为主，但其电力负荷主要集中在中部的马德里和东部的巴塞罗那地区。近年来，西班牙在电网建设方面主要以400千伏骨干电网架为主，按照规划，2016年西班牙风电装机容量达到3000万千瓦，并网规模进一步扩大。为此，西班牙计划继续加大高压等级输电网的建设力度，据了解，2009年到2013年五年内西班牙累计投资40亿欧元用于电网建设。

在加强国内电网建设的同时，西班牙还计划进一步加强对法国、葡萄牙等周边国家的联网建设。目前西班牙REE已经与法国电网公司（RTE）签署了合作协议，建设一条最大输送功率为216万千瓦的同塔双回输电线路，以加强与欧洲大陆电网的联系，实现更大规模的风电送出和消纳。（摘自“北极星电力网”）

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

高惠华（1968-），女，湖北浠水人，学士，高级工程师，主要从事电厂化学、环保工作的研究和管理工作。

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