生物質直燃發電排放并非“冰清玉潔”

在我們印象中，生物質等可再生能源發電和傳統化石能源燃煤發電相比，頭頂著“循環利用”“低碳清潔”的光環，其煙囪排放更為潔凈。

近日，北京師范大學教授田賀忠團隊發表在《整體環境科學》上的論文顯示，常規生物質直燃發電廠煙囪排放并非我們想象的那樣“冰清玉潔”，部分污染物排放濃度甚至超過改造后的燃煤電廠。

此消彼長

2013年，我國發布《關于執行大氣污染物特別排放限值的公告》，規定火電行業燃煤機組自2014年7月1日起，執行煙塵特別排放限值（超低排放）。此后，各燃煤電廠紛紛安裝或升級污染控制設備，使有害空氣污染物（HAPs）排放量顯著下降。

“燃煤電廠超低排放限值的推行，促使我國建成了全球最大的清潔煤發電體系。”田賀忠對《中國科學報》說，“此后，逐漸呈現此消彼長的勢頭，以前更清潔的生物質發電相對來說變得‘不那么清潔’了，部分排放污染物濃度甚至超過超低排放的燃煤發電。”

我國是農業大國，秸稈、蔗渣等農林廢棄物發電能有效解決秸稈露天焚燒難題、促使生物質綜合利用，有助于實現碳達峰和碳中和，能起到多重效果。

《可再生能源法》的實施，更促進了中東部地區生物質直燃發電行業的快速發展。近年來，我國火電廠的結構已發生很大變化，生物質等可再生能源電廠的裝機容量和發電量顯著增長，占比不斷增加。

排放清單

“以往關于火電廠排放清單的研究，大多重點關注燃煤發電廠。近年來快速發展的生物質電廠排放及其可能的環境影響尚未得到足夠關注。”田賀忠說。

研究人員基于我國生物質發電廠的分布和發展趨勢，建立了精細化的活動水平數據集，結合相關測試和在線監測結果，構建了本地化的排放因子，詳細評估分析了我國生物質發電廠常規大氣污染物和非常規大氣污染物（重金屬等）的排放變化趨勢、地區分布特征及未來發展情景。

“由于大部分生物質電廠并未實施超低排放改造，2017年全國生物質發電廠煙氣排放的污染物中，可吸入顆粒物、二氧化硫和氮氧化物的平均排放績效分別約為0.103g/kWh, 0.357g/kWh和0.742g/kWh,與實施超低排放改造后的燃煤電廠（分別約為0.028g/kWh, 0.165g/kWh 和0.239g/kWh）相比高出數倍，其中顆粒物排放相對更為突出。”田賀忠說，“此外，部分地區由于土壤污染導致作物秸稈等生物質燃料中的砷、鎘等有害元素含量偏高，因此，燃燒這類秸稈的生物質電廠排放煙氣中的有害元素污染也不容忽視。”

超低排放

目前，我國生物質發電廠的技術裝備和運行維護管理水平差異較大，不同地區生物質直燃電廠的有害空氣污染物排放分布不均勻。排放問題主要集中在生物質發電發展較快的中國東部、東北和中部地區。研究表明，近5年來，山東、黑龍江和安徽位列有害空氣污染物排放量和裝機容量前3位。在生物質燃料的特性分布方面，安徽、江蘇、湖南等地以稻草為主要燃料，受土壤重金屬在稻草中累積的影響，砷、鎘等重金屬排放量較高，應予以關注。

該研究建議，充分借鑒過去7年來燃煤電廠超低排放改造中，經過實踐驗證的先進污染治理技術組合工藝，同時結合生物質燃料及發電鍋爐的實際情況，對生物質電廠排放治理設施進行優化升級，促進我國生物質電廠的健康發展。

“循環流化床燃燒將主導未來生物質直燃發電，相應的爐內污染控制技術也將成為削減煙氣污染物排放的優先選擇。未來，兼具同時脫除多種污染物（顆粒物、二氧化硫、氮氧化物及重金屬等）的一體化干法煙氣凈化技術可能成為生物質發電廠污染物減排的發展趨勢。”田賀忠說，“目前生物質發電廠的排放水平與超低排放限值相比還有一定差距。隨著我國提出在2030前實現碳達峰和2060年前實現碳中和，預期生物質發電將迎來新一輪的發展熱潮，作為未來污染控制的目標，超低排放將成為生物質發電行業減排的必然要求。”

隨著國家和地方政府對大氣污染物排放標準不斷提高，我國空氣質量逐步改善。

“2020年全國環境空氣PM2.5年平均濃度預計將低于35ug/m3，達到WHO推薦的第一階段目標。未來，我國污染排放標準和涉及的指標限值將逐步過渡到以保障公眾健康為導向，重金屬等非常規大氣污染物排放會更受關注。因此，這種新的集成常規和非常規有害空氣污染物的綜合排放清單，將為制定減排策略提供不可或缺的基礎數據和科學依據。也能讓各地根據具體情況，制定不同地區、不同階段的減排目標，從而實現超低排放。”田賀忠說。