生物质直燃发电排放并非“冰清玉洁”

  在人们的印象中，和传统化石能源燃煤发电相比，生物质等可再次生产的能源发电头顶“循环利用”“低碳清洁”的光环，其排放更为洁净。

  但事实可能并非如此。近日，北京师范大学教授田贺忠团队在《整体环境科学》上发表论文指出，常规生物质直燃发电厂烟囱排放并非想象的那样“冰清玉洁”，部分污染物排放浓度甚至超过改造后的燃煤电厂。

  我国是农业大国，秸秆、蔗渣等农林废弃物发电能有效解决秸秆露天焚烧难题、促使生物质综合利用，有助于实现碳达峰和碳中和。《可再次生产的能源法》的实施，更促进了中东部地区生物质直燃发电行业的快速发展。近年来，我国火电厂的结构已发生很大变化，生物质等可再生能源电厂的装机容量和发电量明显地增长，占比不断增加。

  “以往关于火电厂排放清单的研究，大多着重关注燃煤发电厂。近年来加快速度进行发展的生物质电厂排放及其可能的环境影响尚未得到足够关注。”田贺忠说。

  2013年，我国发布《关于执行大气污染物特别排放限值的公告》，规定火电行业燃煤机组自2014年7月1日起，执行烟尘特别排放限值（超低排放）。此后，各燃煤电厂纷纷安装或升级污染控制设备，使有害空气污染物排放量显著下降。

  “燃煤电厂超低排放限值的推行，促使我国建成了全球最大的清洁煤发电体系。”田贺忠告诉《中国科学报》，“以前更清洁的生物质发电相对来说变得不那么清洁了，部分排放污染物浓度甚至超过超低排放的燃煤发电。”

  研究人员基于我国生物质发电厂的分布和发展的新趋势，建立了精细化的活动水平数据集，结合相关测试和在线监测结果，构建了本地化的排放因子，详细评估分析了我国生物质发电厂常规大气污染物和非常规大气污染物（重金属等）的排放变化趋势、地区分布特征及未来发展情景。

  “由于大部分生物质电厂未实施超低排放改造，2017年全国生物质发电厂烟气排放的污染物中，可吸入颗粒物、二氧化硫和氮氧化物的平均排放绩效分别约为0.103g/kWh、0.357g/kWh和0.742g/kWh，与实施超低排放改造后的燃煤电厂（分别约为0.028g/kWh、0.165g/kWh和0.239g/kWh）相比高出数倍，其中颗粒物排放相对更为突出。”田贺忠说，“此外，部分地区由于土壤污染，导致作物秸秆等生物质燃料中的砷、镉等有害元素含量偏高，因此，燃烧这类秸秆的生物质电厂排放的有害元素污染也不容忽视。”

  目前，我国生物质发电厂的技术装备和运行维护管理上的水准差异较大，不一样的地区生物质直燃电厂的有害空气污染物排放分布不均匀。排放问题大多分布在在生物质发电发展较快的东部、东北和中部地区。

  研究表明，近5年来，山东、黑龙江和安徽位列有害空气污染物排放量和装机容量前3位。在生物质燃料的特性分布方面，安徽、江苏、湖南等地以稻草为主要燃料，受土壤重金属在稻草中累积的影响，砷、镉等重金属排放量较高。

  该研究建议，充分借鉴在过去7年燃煤电厂超低排放改造中经过实践验证的污染治理技术组合工艺，同时结合生物质燃料及发电锅炉的真实的情况，对生物质电厂排放治理设施来优化升级，促进我国生物质电厂的健康发展。

  “循环流化床燃烧将主导未来生物质直燃发电，相应的，炉内污染控制技术也将成为削减烟气污染物排放的优先选择。未来，同时脱除多种污染物（颗粒物、二氧化硫、氮氧化物及重金属等）的一体化干法烟气净化技术可能成为生物质发电厂污染物减排的发展的新趋势。”田贺忠说。

  随着我国提出在2030年前实现碳达峰和2060年前实现碳中和，生物质发电预计将迎来新一轮的发展热潮。“目前生物质发电厂的排放水平与超低排放限值相比还有一定差距。”田贺忠说，“作为未来污染控制的目标，超低排放将成为生物质发电行业减排的必然要求。”