長(zhǎng)治市煤電企業(yè)SO2在線監(jiān)測(cè)體系及其污染動(dòng)態(tài)

栗建華，尚菊紅，馬偉斌，張凱凱

（1.長(zhǎng)治市環(huán)境保護(hù)局 信息中心，山西 長(zhǎng)治 046000；2.長(zhǎng)治學(xué)院 生物科學(xué)與技術(shù)系，山西 長(zhǎng)治 046011；3.太行山生態(tài)與環(huán)境研究所，山西 長(zhǎng)治 046011）

已有研究表明，由于燃煤產(chǎn)生的SO2污染占全國(guó)工業(yè)總SO2排放量的90%以上[1,2]。環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是利用現(xiàn)代監(jiān)測(cè)技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)排污單位實(shí)行全程監(jiān)控的管理系統(tǒng)，其功能主要是實(shí)現(xiàn)污染源在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)全天候、自動(dòng)、遠(yuǎn)程、在線監(jiān)控重點(diǎn)污染物排放情況及污染處理設(shè)施運(yùn)行情況，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集，自動(dòng)判斷污染源是否超標(biāo)，機(jī)組超標(biāo)警報(bào)等[3,4]。長(zhǎng)治市污染源在線監(jiān)控始于2008年，監(jiān)控目標(biāo)主要為電力、鋼鐵、化工、污水處理廠等重點(diǎn)排污企業(yè)，廢氣主要監(jiān)控SO2、氮氧化物等大氣主要污染物的排放情況。目前，污染源自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)已成為排污收費(fèi)、污染減排、環(huán)境管理工作的主要依據(jù)，是環(huán)保處罰和環(huán)境執(zhí)法的基本依據(jù)[5,6]。本研究以長(zhǎng)治市周邊煤電企業(yè)為研究對(duì)象，分析在線監(jiān)測(cè)下SO2的排放規(guī)律，探討大氣中SO2的污染動(dòng)態(tài)，以期對(duì)長(zhǎng)治市SO2的污染防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究對(duì)象概況

長(zhǎng)治市地處山西省東南部，其支柱產(chǎn)業(yè)主要包括煤炭、焦炭、冶金、電力等，這些行業(yè)大多數(shù)都是重污染型企業(yè)，大多都以煤炭作為基本能源[2,7]。這些燃煤企業(yè)在給長(zhǎng)治帶來經(jīng)濟(jì)收益的同時(shí)，也給環(huán)境質(zhì)量造成了嚴(yán)重污染，而SO2污染是大氣主要污染物之一。

為了響應(yīng)國(guó)家“十二五”計(jì)劃，目前長(zhǎng)治市大型燃煤企業(yè)基本實(shí)現(xiàn)了廢氣在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的覆蓋，實(shí)現(xiàn)了對(duì)污染排放狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)、高效、準(zhǔn)確、全面的監(jiān)控，確保污染治理的正常運(yùn)行和排污總量控制目標(biāo)的真正落實(shí)。

2 研究方法及內(nèi)容

2.1 研究對(duì)象

本研究以長(zhǎng)治市周邊煤電企業(yè)為主要研究對(duì)象，選取四個(gè)有代表性的大型煤電企業(yè)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，包括國(guó)電長(zhǎng)治熱電有限公司（下文簡(jiǎn)稱國(guó)電）、山西魯晉王曲發(fā)電有限責(zé)任公司（下文簡(jiǎn)稱王曲）、山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司（下文簡(jiǎn)稱漳山）、山西漳澤股份有限公司漳澤發(fā)電分公司（下文簡(jiǎn)稱漳電）。其中，國(guó)電包括4套在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，王曲包括4套在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，漳山包括8套在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，漳電包括8套在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

2.2 研究方法

SO2在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是對(duì)燃煤電廠的SO2排放情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括SO2的實(shí)測(cè)值、折算值、每天的平均值、最高值以及當(dāng)天的排放總量等[8]。本研究以2013年全年SO2排放的進(jìn)口濃度和出口濃度為基礎(chǔ)，并參照廢氣在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過綜合統(tǒng)計(jì)和比對(duì)，對(duì)SO2排放濃度的時(shí)空動(dòng)態(tài)進(jìn)行分析。

2.3 研究?jī)?nèi)容

2.3.1 SO2污染動(dòng)態(tài)分析

本研究的四家電廠均為長(zhǎng)治市較為大型的燃煤電廠，對(duì)這4家企業(yè)2013年全年SO2污染動(dòng)態(tài)進(jìn)行分析，并對(duì)其影響因素進(jìn)行分析，包括與企業(yè)年產(chǎn)電量、燃煤含硫比等因子間的關(guān)系。

2.3.2 脫硫設(shè)備對(duì)SO2污染減排的作用

通過對(duì)上述4家企業(yè)每個(gè)機(jī)組燃煤鍋爐SO2排放的進(jìn)口濃度與出口濃度進(jìn)行比較分析，測(cè)算在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的脫硝能力，進(jìn)而檢測(cè)企業(yè)的減排效率。這也是檢驗(yàn)一個(gè)企業(yè)減排的重要依據(jù)。

2.3.3 在線監(jiān)測(cè)掉線率的研究

掉線率直接影響對(duì)SO2排放的監(jiān)測(cè)，進(jìn)而影響對(duì)企業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)施的實(shí)時(shí)監(jiān)控。掉線是在線監(jiān)測(cè)過程中不可避免的現(xiàn)象，但人為管控的態(tài)度和程序也是造成掉線率忽高忽低的重要因素。

3 結(jié)果與分析

3.1 各電廠之間SO2 污染動(dòng)態(tài)

圖1顯示了4家電廠年發(fā)電量、SO2年排放量及燃煤含硫量的變化趨勢(shì)。

圖1 各電廠SO2污染動(dòng)態(tài)分析Fig.1 Dynamic analysis of SO2 pollution in each electric power enterprises

從圖1中可以看出漳山與王曲的年發(fā)電量較高（＞3KMW.Hr），國(guó)電年發(fā)電量中等（1.4KMW.Hr），漳電年發(fā)電量最低(1.1KMW.Hr)。SO2年排放總量依次為國(guó)電最高(29Kt)，漳山(29Kt)和王曲(17Kt)次之，漳電(13Kt)最低。就燃煤含硫比而言，國(guó)電燃煤含硫比最高(2%)，相當(dāng)于高硫煤，漳電與漳山用煤含硫比居中(1.2%)，王曲用煤含硫比最低(0.67%)，為低硫煤。

理論上講，SO2排放量與發(fā)電量存在正相關(guān)關(guān)系，發(fā)電量越大，所需燃煤量越多，SO2排放量就會(huì)越大，但從圖1可知，二者并沒有明顯的相關(guān)性。這一方面說明脫硫設(shè)施在此發(fā)揮了巨大作用，它們的脫硝能力越強(qiáng)，SO2排放量越小；另一方面，SO2排放受諸多因子影響，包括生產(chǎn)工藝、燃煤利用率、鍋爐工況等。

SO2排放量與煤炭含硫比存在一定關(guān)系，煤炭含硫比越小，產(chǎn)生的SO2越少，SO2排放量就越少。如王曲電廠由于使用低硫煤，雖然年發(fā)電量最高(3.8KMW.Hr)，但其SO2排放較少(17Kt/a)；國(guó)電雖然年發(fā)電量較少(1.4KMW.Hr)，由于使用了高含硫煤，SO2排放量卻很高(29Kt/a)。

3.2 脫硫設(shè)備對(duì)進(jìn)出口SO2 濃度的影響

圖2和圖3分別反映了2013年王曲電廠1號(hào)鍋爐和2號(hào)鍋爐燃煤煙氣進(jìn)出口SO2排放濃度的變化趨勢(shì)。

圖2 王曲1號(hào)機(jī)組SO2進(jìn)出口濃度變化趨勢(shì)Fig.2 Change tendency of SO2 concentration in Wang Qu No.1 import and export

圖3 王曲2號(hào)機(jī)組SO2進(jìn)出口濃度變化趨勢(shì)Fig.3 Change tendency of SO2 concentration in Wang Qu No.2 import and export

從圖中可以清楚地看出，SO2出口值與SO2進(jìn)口值之間存在較大差異，進(jìn)口的最大值為1342.47mg/m3，而出口的最大值僅為159.0mg/m3。這主要因?yàn)槊摿蛟O(shè)備將生產(chǎn)排放的SO2轉(zhuǎn)化為液態(tài)狀的硫化物 (如硫酸等)，進(jìn)而被企業(yè)回收利用。從圖2、圖3還可看出，SO2的進(jìn)口均值與出口均值折線圖之間存在較為相似的走勢(shì)，即SO2進(jìn)入的越多，脫除的就越多；這也證明前述中SO2排放量與企業(yè)年發(fā)電量間不存在直接的相關(guān)關(guān)系。

3.3 在線監(jiān)測(cè)掉線率的分析比較

圖4顯示了煤電企業(yè)在線監(jiān)控設(shè)備的掉線情況。由于國(guó)電數(shù)據(jù)缺失太多，此處不對(duì)國(guó)電掉線率進(jìn)行分析。SO2在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是對(duì)進(jìn)口SO2濃度和出口SO2濃度同時(shí)監(jiān)測(cè)，掉線率也分為進(jìn)口掉線率和出口掉線率。

圖4 各電廠SO2在線監(jiān)測(cè)掉線情況Fig.4 Off-line rate of monitoring machine in each electric power enterprises

由圖4可知，王曲電廠掉線率最低，進(jìn)口為6%，出口為3%。而漳山電廠、漳電電廠的掉線率較高，出口掉線率約為15%，進(jìn)口掉線率約為30%，進(jìn)口掉線率和出口掉線率約為王曲電廠的5倍。

SO2在線監(jiān)測(cè)體系是對(duì)企業(yè)污染源SO2排放情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并取當(dāng)天平均值入庫(kù)存檔，如果當(dāng)天沒有數(shù)據(jù)存檔，則說明當(dāng)天在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)處于掉線狀態(tài)。掉線率的原因各異：其一，監(jiān)控站房信號(hào)弱；其二，燃燒鍋爐損壞，處于維修狀態(tài)，鍋爐停止作業(yè)；其三，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，不能記錄數(shù)據(jù)；其四，工廠由于某些原因被迫停產(chǎn)，在線監(jiān)測(cè)設(shè)備停運(yùn)；最后，一些企業(yè)為了躲避檢查、逃避處罰也是不可排除的人為因素之一。

4 結(jié)論

（1）影響燃煤電廠SO2排放量的原因很多，但所用煤炭含硫比是重要因素之一。使用低硫煤的企業(yè)SO2濃度排放量相對(duì)較小，反之亦然。

（2）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，脫硫設(shè)施對(duì)SO2排放量的吸收率約達(dá)93%，說明在線監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于SO2排放量的防控作用。因此，在線監(jiān)測(cè)工作在SO2排放企業(yè)中推廣和普及具有重要意義。

（3）掉線率是衡量和判斷企業(yè)大氣排污的重要依據(jù)。本研究結(jié)果顯示SO2在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)掉線率較高，最高達(dá)到30%。這除了與企業(yè)生產(chǎn)和設(shè)備故障等客觀因素相關(guān)外，個(gè)別企業(yè)和個(gè)人為了節(jié)約投資成本、逃避管理處罰等目的進(jìn)行人為干擾也不可忽視，應(yīng)引起相關(guān)人士的重視。

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