大气污染源监测信息解读之一: 二氧化硫总量控制的潜力亟待发挥

大气污染源监测信息解读之一: 二氧化硫总量控制的潜力亟待发挥

磐石环境与能源研究所 赵昂

1.   背景

监测空气质量和企业污染排放水平,并将两类监测数据公之于众是实现清洁空气目标的重要步骤。当公众可以查看越来越多的城市空气质量指数时,企业污染物排放信息的公开也在进行当中。环保部2013年7月12日发布《关于加强污染源环境监管信息公开工作的通知》。从2014年1月1日起,《国家重点监控企业自行监测及信息公开办法》开始执行。各省市区环保部门已经或者正在建设重点污染控制企业 自行监测数据发布系统。按照环保部的要求,这些系统将对本地区国家重点污染监控企业的主要污染物的排放数据进行实时公示,公众可以依据这些数据了解污染物排放情况,也可以开展监督。本文对河北、北京和天津三省市在重点污染源监测信息公开方面的工作进行评述,并比较中国、美国和欧盟火电大气污染物排放标准,最后通过分析火电厂脱硫设备运行对控制二氧化硫的影响来看总量控制二氧化硫的潜力是否巨大。

2.   污染物排放信息公开平台的建设进展

京、津、冀都在各自的环保厅(局)网站上建立了污染源环境监管信息的专栏[2],在此基础上,三省市也启动了重点监控企业自行监测信息发布平台[3]。其中,河北省的平台建设在使用友好性、信息的丰富度、数据披露的及时性都是较好的。

北京从2013年伊始每季度报告废气国家重点监控企业(共十家)污染物监督性监测数据。监督性监测是抽选某一天在每一个企业进行污染物排放水平监测,2013年全年监督性监测达标率为100%,即监测的所有污染物排放水平都在排放标准之内。究竟监督性监测结果能否真实反应企业日常实际排放水平,仅根据现有的数据还难以回答这个问题。北京于2013年启动了重点监控企业自行监测信息的发布平台,报告是八家重点监控企业(七家热电企业和一家热力厂)的日均污染物排放值,没有每小时的污染物排放监测数据。最早可以查询的数据是2013年10月1日。数据包括日累积流量、烟气流速、监测污染物[4]、浓度折算日均值及排放标准。

天津的污染物排放信息公开平台的用户友好性较高,企业基本信息和排放数据展现得比较清晰。在线监测的重点企业共计30家,涉及热电、钢铁、石化、制盐等行业,超过三分之一都是发电、供热企业。所有热电企业都有每小时自动检测数据发布。其它类控制企业有的是通过手动填写的方式报告日均、或者每月、每季度、每年的监测数据。

河北省污染源自动监控系统允许公众通过访客登录的方式查看企业实时污染物排放数据。河北省的污染源自动监控系统用户友好性较高,一般可以查询到当天约一小时前的排放数据。系统提供的信息也比较完整。然而,河北的大量重点监控企业在线提供的污染源排放数据是否真实、准确,始终是公众关心的。2014年2月24日,环保部督查了河北石家庄、唐山、廊坊等三市的大气污染防治的情况[5],仍然发现了很多违规排放的情况。由此,公众对污染源自动监控系统所报告数据可信度的质疑更多了。

京、津、冀都搭建了重点污染源监测数据公布平台,在完善平台传播信息和数据功能的同时,如何确保数据的真实和准确,各级环境监管部门应当负起有效的监督责任。

3.   中国、欧盟和美国关于燃煤火电厂大气污染物排放标准三方比较

目前,中国和美国、欧盟在燃煤电厂大气污染物排放标准方面的差异不大。控制的主要污染物都是烟尘、二氧化硫和氮氧化物(以NO2计)。中国依据的是2011年7月29日公布的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)[6],与之前使用的2003年标准相比,新标准较大幅度地提升了排放要求。值得注意的是,汞及其化合物也列入了新标准的控制范围内,标准设定的限值为0.03mg/m3,与德国2004年修订的《大型燃烧装置法》(GFAVO)里的限值相同。

中国的最新标准要求所有燃煤发电机组自2014年7月1日起执行如下限值要求:

  • 烟尘:30mg/m3  (适用所有机组)
  • 二氧化硫:100mg/m3 (适用于新建燃煤锅炉);200mg/m3 (适用于现有燃煤发电锅炉)
  • 氮氧化物:100mg/m3 (适用于现有和新建燃煤发电锅炉)[7]

欧盟现行的《大型火电厂大气污染物排放限制指令》(2001/80/EC)规定的燃煤电厂污染物排放限值分别为:

  • 烟尘:30mg/m3 (热功率大于100MW的机组)
  • 二氧化硫:200mg/m3 (适用于热功率大于300MW的机组)
  • 氮氧化物:200 mg/m3 (适用于热功率大于300MW的机组)

美国2005年颁布的火电设施污染物排放标准如下:

  • 烟尘:20mg/m3
  • 二氧化硫:184 mg/m3
  • 氮氧化物  135 mg/m3 (适合扩建和新建机组);184 mg/m3 (适合改建机组)

比较中国、欧盟和美国火电厂污染物排放标准,可以看出中国环境监管部门为解决空气污染问题而做出的努力。然而实现清洁空气目标,需要系统性的环境监管政策和法规。根据欧盟清洁空气立法的经验,空气质量和污染物排放总量控制好像一枚硬币的两面,在立法或者监管当中必须兼顾,缺一不可。本文暂且放下空气质量不谈,主要看污染物排放总量控制。实现总量控制,就是设定国家或者地区某种大气污染物排放总量最高值,及未来总量值逐年下降的目标。针对污染源或者生产企业实施日趋严格的污染物排放标准,也可以控制污染物排放。但是并不一定带来污染物排放总量的绝对减少。因为经济和能源消费的快增长带来的污染物排放净增量可能会超过实施更严格而导致的污染物排放的减少量。实现污染物总量控制,需要有具体有效的落实机制,美国的经验是在排污许可证机制的基础上实施排污权市场交易制度。中国至今没有实施总量控制的排污权市场交易制度,本报告将在第四篇分析文章中进一步讨论。

4.   二氧化硫排放总量控制的潜力巨大

解读大气污染源监测信息公开的政策,一般会关注监测数据本身的可信度,或者及国家强制污染物排放标准与其它国家相比是紧还是松。数据本身的可信度我们这里不作讨论,我们期待政府环保部门负起监管数据可信度的职责。上文已经比较了中国、美国和欧盟的标准,表面上看,三个同类标准基本在同一水平线上。但如果从标准执行的细则看,中国的标准与欧美,特别是与美国的标准之间仍有巨大的差距。

中国火电企业为了满足二氧化硫排放标准,通常会安装脱硫设备。下面从脱硫设施普及率所带来的效果与实际二氧化硫排放量的比较来分析,我们目前安装脱硫设施来控制二氧化硫的潜力是否全部实现了。

中国、欧盟和美国在控制二氧化硫总量排放方面采取了不同的政策方式。欧盟通过颁布指令,设定成员国二氧化硫排放限额及逐年减少的时间表,结合污染物排放标准指令和排污许可证制度,从而达到二氧化硫总量控制的目标。美国为控制酸雨,设定了二氧化硫总量排放目标,从上世纪90年代开始,先是在一部分主要的火电企业中开展二氧化硫排污权交易,随后逐步扩大覆盖范围,同时结合逐渐严格的排放标准,二氧化硫总量控制达到了实际减排超过目标的良好效果。美国二氧化硫的排放量从2004年的1030万吨减少到2009年570万吨。欧盟和美国在清洁空气立法中都实施了总量控制和排污许可证制度,所不同的是欧盟没有实施全欧盟区域范围内的排污权交易,而美国实施了排污权市场交易制度。中国目前在二氧化硫总量控制上采用行政干预的手段,从“十一五”开始在国民经济和社会发展五年计划中设定节能减排目标,其中包括主要污染物排放总量减少目标。中国在空气污染防治立法中确立总量控制的实施细则和操作办法。环保部与主要排放大户签订减排责任书,并通体负责监管减排任务的落实。根据中国国务院发布的“节能减排十二五规划”显示,到2015年,全国二氧化硫排放总量控制在2086.4万吨,比2010年的2267.8万吨减少8%。

火电厂减少二氧化硫排放主要通过加装脱硫设施来实现。以上世纪八十年代的德国[8]为例,1982年的德国几乎没有火电厂安装脱硫设备,但到了1988年,烟气脱硫设备的普及率达到了95%[9],火电厂的二氧化硫排放量从1982年的155万吨降低到1991年的20万吨,减少了87%。由此可以简单估算,火电厂安装并运行脱硫装置的情况下,二氧化硫排放将大幅减少。目前,石膏法烟气脱硫工艺可以达到95%的脱硫率。这里我们保守估计脱硫火电可以实现90%的脱硫率。假设每一亿千瓦无脱硫装置的火电装机对应二氧化硫排放是X万吨,那么有脱硫装置的火电装机对应的二氧化硫排放就是X的10%,那么根据2005年的对应数据,我们估算出每亿千瓦非脱硫火电装机对应388万吨二氧化硫排放,而有脱硫装置的一亿千瓦火电装机对应38.8万吨二氧化硫排放。这样算出2010年火电装机的二氧化硫总排放为698万吨,比政府公布的926万吨的数据要少228万吨。按照这样的估算方法,预计到2015年,脱硫火电占火电装机的比例达到95%,那么火电的二氧化碳排放将继续减少到521万吨。如果2015年二氧化硫总排放量仍是2086.4万吨,火电的排放占比仅有25%。

表1:脱硫火电装机与二氧化硫减排量[10]

燃煤火电装机(亿千瓦) 脱硫火电装机(亿千瓦) 脱硫火电占燃煤火电的比例 全国二氧化硫排放量(万吨) 火电二氧化硫排放量(万吨) 火电二氧化硫排放量占总排放量的比例
2005 3.9 0.47 12% 2549.4 1350 53%
2010 7.0 5.78 82.6% 2185.1 926 42%
2015 9.28 8.82 95% 2086.4 521 25%

根据上面的分析,2010年的二氧化硫实际排放量为926万吨,而估算值为698万吨,两者相差高达228万吨。造成这样的结果可能有两个原因。第一,脱硫火电的年均利用小时明显低于无脱硫的火电,即无脱硫装置的火电厂发电更多;第二,脱硫装置并没有正常运行,即发电机组运转时,脱硫设备并非总是开启。由于我们缺乏脱硫和非脱硫火电年均利用小时数的数据,第一个原因难以进行量化评价。而企业在环保监管部门督查中被发现违规排放或脱硫设置没有正常原转,正说明第二个原因是显然存在的。

提高现有脱硫装置的运行效率,并继续提高脱硫火电装机在火电总装机中的比例,都可以继续发挥利用成熟的技术手段来达到减少污染物排放数量的目标。当然,欧美的经验也说明,实施排污权交易制度也是发挥减排潜力的重要机制。因此,我们认为中国在控制二氧化硫方面仍有巨大潜力可挖。

5.   小结

本文评述了京、津、冀三地重点污染源污染物排放信息平台建设的进展,并比较了中国、欧盟、美国在燃煤火电厂大气污染物排放标准上的差异,最后以控制二氧化硫排放为例,讨论了目前总量控制潜力仍未全面发挥。本文认为,在总量控制上没有更有效的监管或者立法手段,公开企业的污染物排放信息仍是不够的。根据本文在第三部分的估计,二氧化硫排放量没有达到理论计算的水平,多半是因为企业没有有效运行脱硫设施的结果。如果中国采纳在欧美行之有效的总量控制和排污权交易/排污许可证制度,二氧化硫减排的效果可能会更好。

脚注:

[1] 重点监控企业包括废水、废气、重金属排放,以及污水处理和畜禽养殖污染物排放等五大类,本系列分析仅讨论废气国家重点监控的企业。下文将不再说明。

[2] 北京市环保局污染源环境监管信息网页链接:http://www.bjepb.gov.cn/bjepb/324138/325816/325834/index.html

天津市环保局污染源环境监管信息网页链接:http://www.tjhb.gov.cn/tabid/633/Default.aspx

河北省污染源环境监管信息网页链接:http://www.hebhb.gov.cn/ztbd/wryhjjg.

[3] 北京:http://58.30.229.115/PublicGKDayDataWebSite/index.aspx

天津:http://jiance.tianjinep.com/plus/list.php?tid=107

河北:http://110.249.223.91/hbhb/ .

[4] 只有二氧化硫和氮氧化物,而没有烟尘的排放数据。

[5] 环境保护部通报河北石家庄、唐山、廊坊大气污染治理督查行动情况. 链接如下:http://www.mep.gov.cn/gkml/hbb/qt/201402/t20140224_268231.htm. (获取时间:2014年2月25日)

[6] 此标准可从环保部网站获得,链接如下:http://kjs.mep.gov.cn/hjbhbz/bzwb/dqhjbh/dqgdwrywrwpfbz/201109/W020130125407916122018.pdf. (获取时间:2014年2月24日)

[7] 二氧化硫和氮氧化物的排放限值都有些特例,具体可参见标准中表1的注释,这里不再赘述。

[8]当时称为联邦德国。

[9] “火电厂大气污染物排放标准”编制说明(二次征求意见稿)2011年1月. 链接:http://www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/bgth/201101/W020110120352208669465.pdf(获取时间:2014年2月25日)

[10] 数据来源:

1. “燃煤电厂新排放标准及污染控制方案选择” 王圣.国电环境保护研究院. 2012年5月. 链接:http://www.cenews.com.cn/ztbd1/dlhylt/201205/P020120530347378438217.pdf(获取时间:2014年2月25日);

2. “火电厂大气污染物排放标准”编制说明(二次征求意见稿)2011年1月. 链接:http://www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/bgth/201101/W020110120352208669465.pdf(获取时间:2014年2月25日)

3. 2010年主要污染物总量减排工作情况综述. 环保部. 链接:http://zls.mep.gov.cn/zhxx/201106/t20110603_211658.htm(获取时间:2014年2月25日)

4. 节能减排十二五规划. 链接:http://www.gov.cn/zwgk/2012-08/21/content_2207867.htm(获取时间:2014年2月25日)

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