中国燃煤电厂大气汞排放控制成本效果分析

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1、中国燃煤电厂大气汞排放控制成本效果分析(申请清华大学工学哲学博士学位论文)培养单位:环境学院学科:环境工程研究生:玛莉雅指导教师:郝吉明教授副指导教师:王书肖教授二○一五年六月Cost-effectivenessanalysisofatmosphericmercuryemissioncontrolforthecoal-firedpowersectorinChinaDissertationsubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofDoctorofPhilosophyinEnvi

2、ronmentalScienceandEngineeringByMariaPiaAncoraDissertationSupervisor:ProfessorHaoJimingAssociateSupervisor:ProfessorWangShuxiaoJune2015中文摘要中文摘要燃煤电厂是全球和中国大气汞污染的主要来源之一。大气汞能对环境造成污染，并能进入食物链从而对人体健康造成严重影响。一项新的国际公约《水俣汞公约》指出汞及其化合物作为有毒物质的重要性，要求控制并在可行条件下减少汞的排放和释放，燃煤电厂也在重点管控源之列。随着汞公约的通过，中国和世界其他地区的政策制定者正在加快制定

3、相应政策法规来控制燃煤电厂的汞排放。本研究开发了一种汞排放控制技术的成本效果分析工具，在企业层面和行业层面对中国燃煤电厂的协同脱汞技术和专门脱汞技术进行成本效果分析。该方法的一个重点是使用污染物当量法将协同控制技术的成本分配到多种污染物的减排。结果显示，只有不到15%的协同控制技术成本用于大气汞的减排。本研究表明，对于600MW的燃煤电厂，布袋除尘器与湿法脱硫系统的技术组合（FF+WFGD）是最经济有效的协同控制技术，600MW机组将是中国电力行业未来的主流规模。FF+WFGD的协同脱汞成本为8,698元人民币/kg汞。在选择性催化还原脱硝系统（SCR）、静电除尘器（ESP）和湿法脱硫系统

4、（WFGD）的技术组合之前进行卤素添加（HI），是一种经济有效且具有市场前景的专门脱汞技术。其脱汞成本为3,657元人民币/kg汞。本研究得到了几类汞控制技术组合选择的总体成本和边际成本，并由此建立了决策树模型，为中国燃煤电厂不同控制要求下最佳可得技术（BAT）的选择提供简单明确的指导。本研究针对2020年和2030年建立了四个不同的控制情景，分别为BAU情景和Minamata低、中、高情景，并评估了不同情景下的成本。结果表明：在BAU情景下，ESP向FF的升级改造将在2030年减排487吨汞，减排成本为101亿元人民币；在Minamata低情景下，中国将加强汞排放控制措施，包括除尘设施的

5、“电改袋”、提高SCR的应用比例、引入活性碳吸附（ACI）技术和卤素添加（HI）技术，这些措施将使2030年中国燃煤电厂总体脱汞效率达到85%，成本近140亿元人民币；在Minamata中情景下，各项措施的力度进一步加大，ACI和HI的应用比例加倍，到2030年总体脱汞效率达到90%，即美国当前的目标，成本为158亿元人民币（或25亿美元），约为美国2011年汞及其它有毒物质排放标准（MATS）成本的四分之一；在Minamata高情景下，ACI技术和HI技术的应用比例将分别达到35%和30%，这些措施每年耗资165亿元人民币，将使总体脱汞效率达到94%，同时比2010年减少70%的汞排放。

6、本研究的技术经济性分析为企业和政策制定者提供了决策建议，以应对日益增长的大气汞控制需求，同时，也为中国应对国际水俣汞公约的要求提供了全面的决策分析框架体系。关键词：大气汞；燃煤电厂；中国；成本效果分析；最佳可行技术。iAbstractAbstractCoalcombustioninelectricitygeneratingunitsisoneofthemajorsources,worldwideandinChina,ofatmosphericmercury(Hg)pollution,whichcontaminatestheenvironment,entersthefoodchainandh

7、asdevastatingimpactsonhumanhealth.Arecentnewinternationaltreaty,calledthe“MinamataConventiononMercury”recognizestheimportanceofmercuryanditscompoundsastoxicsandaimstocontroland,wherefeasible,reduce,itsreleasesand