燃煤機(jī)組大氣環(huán)境影響預(yù)測評價的研究

孫青春

摘 要：采取先進(jìn)、高效的治理措施后，燃煤機(jī)組的大氣污染物實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。根據(jù)大氣環(huán)境影響預(yù)測評價結(jié)果顯示，項目建成后不會對大氣環(huán)境產(chǎn)生不利影響。從大氣環(huán)境保護(hù)角度來看，擴(kuò)建工程建設(shè)是可行的。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠；大氣污染；環(huán)境影響；預(yù)測評價

近幾年，我國京津冀、長江三角洲、珠江三角洲等地區(qū)城市的PM2.5污染問題尤為突出。據(jù)研究分析，PM2.5主要來自機(jī)動車、揚(yáng)塵、煤碳和生物質(zhì)燃燒等直接排放的一次細(xì)顆粒物，以及SO2、NO2、揮發(fā)性有機(jī)物等氣態(tài)污染經(jīng)復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)形成的二次細(xì)小顆粒物[1]。以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)決定了我國的電力生產(chǎn)主要以燃煤發(fā)電廠為主，其在營運(yùn)期間排放的大氣污染物主要是煤燃燒后生成的煙塵、SO2和NO2等氣體，是造成大氣環(huán)境污染的重要因素。為響應(yīng)國家節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)的號召，本文以燃煤電廠二期2×1000MW機(jī)組擴(kuò)建工程為研究對象，預(yù)測其建成后對大氣環(huán)境可能產(chǎn)生的影響，并提出行之有效的防治措施，為工程建設(shè)實現(xiàn)優(yōu)化選址、合理布局、區(qū)域規(guī)劃以及最佳生產(chǎn)設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)[2]。

1 項目概況

電廠位于該地區(qū)的能源化工基地內(nèi)，是重點(diǎn)建設(shè)的西電東送電源點(diǎn)工程之一。擴(kuò)建工程在現(xiàn)有廠區(qū)預(yù)留地內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)建，占地面積34.27hm2，建設(shè)規(guī)模為2×1000MW超超臨界間接空冷燃煤發(fā)電機(jī)組。

1.1 污染防治措施

為滿足新建火力發(fā)電項目大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，采取的防治措施有[3]：

①新建一座幾何高度為240m、單筒內(nèi)徑8.5m（等效直徑為12m）的雙管套筒式鋼筋混凝土煙囪，可有效地降低污染物的落地濃度。

②控制煙塵排放采用低溫省煤器+配置高頻電源的三室五電場靜電除塵器+濕式電除塵工藝，綜合除塵效率≥99.98%。

③采用低氮燃燒器控制鍋爐出口處的排放濃度低于220mg/m3，并結(jié)合選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝工藝來控制煙氣中NO2的排放量，脫硝效率≥80%。

④采用“雙托盤”石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)控制煙氣中SO2的排放量，設(shè)計脫硫效率≥98.6%，不設(shè)GGH，取消旁路煙道[4，5]。

1.2 污染物排放情況

擴(kuò)建工程在運(yùn)行過程中排放的大氣污染物主要有煙塵、SO2和NO2等，其排放情況見表1。由表1中的數(shù)據(jù)可知：大氣污染物在設(shè)計、校核煤種工況下的排放濃度均滿足《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）中燃煤機(jī)組特別排放限值的要求。

表1 大氣污染物排放情況

項目名稱 單位 設(shè)計煤種 校核煤種

煙囪 煙囪方式 兩臺鍋爐共用一座雙管套筒式鋼筋混凝土煙囪

幾何高度 m 240

出口內(nèi)徑 m 12（單管8.5）

煙溫 ℃ 50.7 51.5

除塵器出口處 標(biāo)況干煙氣量 Nm3/s 1832.9 1845.5

標(biāo)況濕煙氣量 Nm3/s 2095.3 2121.8

工況煙氣量 m3/s 2485.6 2523.5

過量空氣系數(shù) 1.34

煙塵 實際排放濃度 mg/m3 8.03 9.15

實際排放速率 kg/h 53 60.8

標(biāo)準(zhǔn)限值 mg/m3 20

SO2 實際排放濃度 mg/m3 31.8 32.5

實際排放速率 kg/h 209.9 215.7

標(biāo)準(zhǔn)限值 mg/m3 50

NO2 實際排放濃度 mg/m3 44 44

實際排放速率 kg/h 290.3 292.3

標(biāo)準(zhǔn)限值 mg/m3 100

2 環(huán)境影響預(yù)測與評價

2.1 預(yù)測資料

根據(jù)《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則·大氣環(huán)境》（HJ2.2-2008），預(yù)測模式采用含有簡單化學(xué)機(jī)制的CALPUFF模式[6]。

預(yù)測因子：SO2、PM10、NO2、PM2.5。

預(yù)測內(nèi)容[7]：①SO2、NO2的最大地面小時質(zhì)量濃度；②SO2、PM10、NO2、PM2.5的最大地面日平均質(zhì)量濃度；③SO2、PM10、NO2、PM2.5的最大地面年平均質(zhì)量濃度等。

2.2預(yù)測結(jié)果與評價

（1）最大地面小時質(zhì)量濃度

SO2、NO2的最大地面小時質(zhì)量濃度及位置，見表2。由表2中數(shù)據(jù)可知：SO2、NO2地面小時質(zhì)量濃度最大值分別為63.72ug/m3、84.85ug/m3，分別占《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）一級標(biāo)準(zhǔn)的42.48%和42.43%，且最大值均出現(xiàn)在煙囪東南側(cè)1.12km附近。

表2 SO2、NO2的最大地面小時質(zhì)量濃度預(yù)測結(jié)果

預(yù)測因子 濃度（ug/m3） 標(biāo)準(zhǔn)值（ug/m3） 占標(biāo)率

（%） 相對煙囪坐標(biāo)

（X，Y） 距離（m）

SO2 63.72 150 42.48 （200，-1100） 1118.0

61.12 150 40.75 （500，-1100） 1208.3

56.28 150 37.52 （-700，-1100） 1303.8

54.87 150 36.58 （-800，300） 854.4

53.28 150 35.52 （-1000，400） 1077.0

NO2 84.85 200 42.43 （200，-1100） 1118.0

82.02 200 41.01 （500，-1100） 1208.3

75.42 200 37.71 （-700，-1100） 1303.8

73.18 200 36.59 （-800，300） 854.4

71.73 200 35.86 （-1000，400） 1077.0

（2）最大地面日平均質(zhì)量濃度

表3 SO2、NO2、PM10、PM2.5最大地面日平均質(zhì)量濃度的預(yù)測結(jié)果

預(yù)測因子 濃度

（ug/m3） 標(biāo)準(zhǔn)值

（ug/m3） 占標(biāo)率（%） 相對煙囪坐標(biāo)

（X，Y） 距離（m）

SO2 7.94 50 15.88 （500，-1000） 1118.0

6.74 50 13.48 （1000，-400） 1077.0

5.76 50 11.52 （-1000，-700） 1220.7

5.27 50 10.54 （200，1400） 1414.2

4.76 50 9.52 （-400，-900） 984.9

NO2 10.65 80 13.31 （500，-1000） 1118.0

9.11 80 11.38 （1000，-400） 1077.0

7.71 80 9.63 （-1000，-700） 1220.7

7.06 80 8.82 （200，1400） 1414.2

6.39 80 7.99 （-400，-900） 984.9

PM10 2.24 50 4.48 （500，-1000） 1118.0

1.90 50 3.80 （1000，-400） 1077.0

1.63 50 3.26 （-1000，-700） 1220.7

1.49 50 2.98 （200，1400） 1414.2

1.35 50 2.70 （-400，-900） 984.9

PM2.5 1.39 35 3.97 （1100，-1600） 1941.6

1.05 35 3.00 （2400，500） 2451.5

1.00 35 2.86 （-1700，-600） 1802.8

0.95 35 2.71 （2000，-600） 2088.1

0.92 35 2.63 （-1500，300） 1529.7

SO2、NO2、PM10、PM2.5最大地面日平均質(zhì)量濃度及位置，見表3。由表3中數(shù)據(jù)可知：SO2、NO2、PM10、PM2.5地面日均濃度最大值分別為7.94ug/m3、10.65ug/m3、2.24ug/m3、1.39ug/m3，分別占《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）一級標(biāo)準(zhǔn)的15.88%、13.31%、4.48%、3.97%。其中，SO2、NO2、PM10地面日均濃度最大值均出現(xiàn)在煙囪東南1.12km附近，PM2.5地面日均濃度最大值均出現(xiàn)在煙囪東南1.94km附近。

（3）最大地面年平均質(zhì)量濃度

SO2、NO2、PM10、PM2.5地面年平均質(zhì)量濃度最大值及位置，見表4。由表4中數(shù)據(jù)可知：SO2、NO2、PM10、PM2.5地面年均濃度最大值分別為0.325ug/m3、0.433ug/m3、0.092ug/m3、0.059ug/m3，分別占《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）一級標(biāo)準(zhǔn)的1.63%、1.08%、0.13%、0.17%。其中，SO2、NO2、PM10地面年均濃度最大值均出現(xiàn)在煙囪西北側(cè)1.31km附近，而PM2.5地面年均濃度最大值則在煙囪西北側(cè)的1.41km附近。

表4 SO2、NO2、PM10、PM2.5最大地面年平均質(zhì)量濃度預(yù)測

預(yù)測因子 濃度

（ug/m3） 標(biāo)準(zhǔn)值

（ug/m3） 占標(biāo)率

（%） 相對煙囪坐標(biāo)

（X，Y） 距離（m）

SO2 0.325 20 1.63 （-200，1300） 1315.3

NO2 0.433 40 1.08 （-200，1300） 1315.3

PM10 0.092 40 0.13 （-200，1300） 1315.3

PM2.5 0.059 15 0.17 （-200，1400） 1414.2

3 結(jié)論

1）采用了配置高頻電源的三室五電場高效靜電除器+濕式電除塵器除塵工藝、低氮燃燒+SCR（選擇性催化還原法）脫硝工藝以及“雙托盤”石灰石-石膏濕法脫硫后，燃煤電廠二期2×1000MW機(jī)組擴(kuò)建工程污染物排放濃度均滿足《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）特別排放限值要求。

2）根據(jù)預(yù)測結(jié)果，各預(yù)測因子的最大地面小時質(zhì)量濃度、最大地面日平均質(zhì)量濃度和最大地面年平均質(zhì)量濃度均滿足《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）一級標(biāo)準(zhǔn)的要求，不會對環(huán)境造成影響。

3）從大氣環(huán)境保護(hù)角度來看，擴(kuò)建工程建設(shè)是可行的。

參考文獻(xiàn)

[1]胡敏， 何凌燕， 黃曉鋒， 等. 北京大氣細(xì)粒子和超細(xì)粒子理化特性、來源及形成機(jī)制[M]. 北京： 科學(xué)出版社， 2009： 30-33.

[2]賈海娟， 黃顯昌， 張振欣，等. 燃煤電廠建設(shè)項目環(huán)境影響評價中有關(guān)問題的探討[J].環(huán)境污染與防治， 2010， 32（2）： 89-91

[3]盧泓樾. 燃煤機(jī)組煙氣污染物超低排放研究[J]. 電力科技與環(huán)保， 2014， 30（5）： 8-11.

[4]李朝旭， 劉峰. 燃煤電廠脫硫裝置中無煙氣換熱器的優(yōu)越性分析[J]. 環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)， 2010， （7）：58-59.

[5]單子心. 取消旁路煙道對濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的影響及應(yīng)對措施[J]. 熱力發(fā)電， 2013， 42（3）：92-94.

[6]莫華， 張清宇， 李杉， 等.火電廠PM2.5環(huán)境影響評價方法探討[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報（理學(xué)版）， 2014， 41（4）： 453-457.

[7]朱世云， 林春綿， 何志橋， 等. 環(huán)境影響評價（第二版）[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社， 2013： 61-64.