“超低排放”下火電環(huán)境影響評價研究

“超低排放”下火電環(huán)境影響評價研究

李明君1，王燕1，史震天1，任秀麗1，宋紅軍1，范清2

(1.中國電力工程顧問集團華北電力設(shè)計院有限公司， 北京100120；

2.北京市環(huán)境保護科學(xué)研究院國家城市環(huán)境污染控制工程技術(shù)研究中心， 北京100037)

摘要：為了更好地貫徹落實國家有關(guān)電力行業(yè)的環(huán)保要求，地方政府、電力企業(yè)紛紛提出“超低排放”的建設(shè)或改造要求?！俺团欧拧笔谷济弘姀S污染物排放量大幅降低，對燃煤電廠環(huán)境影響評價工作提出了新的要求。通過選取2×1 000 MW、2×6 00 MW、2×350 MW 3種典型機組規(guī)模，東北、華北、華東、華南4個典型地域，80℃和46℃兩種典型排煙工況，分析“超低排放”對燃煤電廠環(huán)境影響評價等級和范圍的影響，對新形勢下燃煤電廠環(huán)境影響評價工作提出建議。

關(guān)鍵詞：超低排放；燃煤電廠；環(huán)境影響評價；評價等級；評價范圍

收稿日期：2015-04-03

作者簡介：李明君(1983—)，男(滿族)，遼寧鞍山人，高級工程師，博士，主要研究方向為環(huán)境影響評價，E-mail：limj@ncpe.com.cn

中圖分類號：X820.3

收稿日期：2015-04-07

基金項目：國家科技支撐計劃項目(2015BAA05B01)

DOI: 10.14068/j.ceia.2015.04.005

近年來，我國大氣環(huán)境形勢十分嚴峻，以PM2.5為特征污染物的區(qū)域性大氣環(huán)境問題日益突出，大范圍霧霾天氣嚴重影響人民群眾幸福指數(shù)。2014年9月，國家發(fā)改委、環(huán)境保護部、國家能源局聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于印發(fā)<煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014—2020年)>的通知》(發(fā)改能源[2014]2093號)，要求“東部地區(qū)(遼寧、北京、天津、河北、山東、上海、江蘇、浙江、福建、廣東、海南等11省市)新建燃煤發(fā)電機組大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值(即在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50毫克/立方米)，中部地區(qū)(黑龍江、吉林、山西、安徽、湖北、湖南、河南、江西等8省)新建機組原則上接近或達到燃氣輪機組排放限值，鼓勵西部地區(qū)新建機組接近或達到燃氣輪機組排放限值”?！俺团欧拧盵1]可使燃煤電廠污染物排放量大幅降低，同時也對燃煤電廠環(huán)境影響評價工作提出了新的要求。本文針對不同機組規(guī)模、不同地域特點、不同排放方案設(shè)計了不同情景，分析了污染物排放量、出口煙氣溫度、環(huán)境氣溫、項目位置等因素對于評價等級和評價范圍判定的影響，探討了“超低排放”下評價等級和范圍的變化，給出了確定“超低排放”機組環(huán)評等級和范圍的建議。

1環(huán)評等級和范圍的確定

1.1　評價等級的確定

《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境》(HJ/T 2.2—2008)[2]要求選擇推薦模式中的估算模式對項目的大氣環(huán)評工作進行分級。

根據(jù)項目初步工程分析結(jié)果，選擇1～3種主要污染物，分別計算每一種污染物的最大地面質(zhì)量濃度占標(biāo)率Pi(第i個污染物)，及第i個污染物的地面質(zhì)量濃度達到標(biāo)準(zhǔn)限值10%時所對應(yīng)的最遠距離D10%。其中Pi定義為：

Pi=Ci/C0i×100%

(1)

式中，Pi為第i個污染物的最大地面質(zhì)量濃度占標(biāo)率，%；Ci為采用估算模式計算出的第i個污染物的最大地面質(zhì)量濃度，mg/m3；C0i為第i個污染物的環(huán)境空氣質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)，mg/m3，一般選用《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)[3]中1 h平均取樣時間二級標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量濃度限值；對于沒有小時濃度限值的污染物，可取日平均濃度限值的3倍值。

評價工作等級按表1的分級判據(jù)進行劃分。最大地面質(zhì)量濃度占標(biāo)率Pi按公式(1)計算，如污染物總數(shù)i大于1，取P值中最大者(Pmax)和其對應(yīng)的D10%。

1.2　評價范圍的確定

根據(jù)項目排放污染物的最遠影響范圍確定其大氣環(huán)評范圍，即以排放源為中心點，以D10%為半徑的圓或2×D10%為邊長的矩形。當(dāng)最遠距離超過25 km時，確定評價范圍為半徑25 km的圓形區(qū)域，或邊長50 km的矩形區(qū)域；評價范圍的直徑或邊長一般不應(yīng)小于5 km。

表1　評價工作等級判定

1.3　影響因素

結(jié)合長期燃煤電廠環(huán)評工作經(jīng)驗及大量評價實例，確定影響燃煤電廠環(huán)評等級和范圍確定的主要因素如下：

(1)污染物排放量：燃煤電廠主要為SO2、NO2和煙塵(PM10)的小時排放量(kg/h)；

(2)出口煙氣溫度：煙囪的排煙溫度；

(3)環(huán)境氣溫：當(dāng)?shù)囟嗄?20年以上)平均溫度；

(4)項目位置(城市或農(nóng)村)：取決于污染源半徑3 km內(nèi)土地利用類型，如果區(qū)域內(nèi)≥50%的面積規(guī)劃為城市，則選擇城市，否則選擇農(nóng)村。

2研究方案設(shè)計

根據(jù)影響評價等級和范圍確定的主要因素，設(shè)計了不同工況情景。在每種工況下，分別使用估算模式計算其環(huán)評等級和范圍，并進行對比研究。

2.1　污染物排放量

污染物排放量是影響燃煤電廠環(huán)評等級和范圍確定的最重要因素，不同規(guī)模機組，污染物排放量相差較大。本文選取2×1 000 MW、2×600 MW、2×350 MW 3種典型機組規(guī)模，按達到重點控制區(qū)排放標(biāo)準(zhǔn)[4]和基本達到燃氣輪機組排放限值(即在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，煙塵、SO2、NOx排放濃度分別不高于10、35、50 mg/m3)分別給出煙塵、SO2、NOx3種污染物的排放情況，如表2所示。

2.2　排煙溫度

目前普遍使用的脫硫方式是濕法脫硫，脫硫后煙氣溫度為46℃左右，某些電廠由于特殊的地形或者環(huán)保要求加裝了煙氣換熱系統(tǒng)(GGH)，排煙溫度為80℃左右。本文按照加裝GGH(設(shè)定排煙溫度為80℃)和不加裝GGH(設(shè)定排煙溫度為46℃)兩種排煙工況進行研究。

2.3　環(huán)境氣溫

我國幅員遼闊，各地的年平均氣溫差異很大，會對評價等級和評價范圍產(chǎn)生影響。因此，本文將《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014—2020年)》要求的東部11省市劃分為東北、華北、華東、華南4個典型地域，并選定代表性城市。東北區(qū)域，以沈陽市為代表，年平均氣溫取8℃；華北區(qū)域，以北京市為代表，年平均氣溫取12℃；華東區(qū)域，以上海市為代表，年平均氣溫取16℃；華南區(qū)域，以廣州市為代表，年平均氣溫取22℃。

表2　不同規(guī)模機組污染物排放量

注：排放濃度均指干煙氣標(biāo)態(tài)(α=1.4)時的數(shù)值。

2.4　項目位置

在以上4個典型區(qū)域，分別選取城市和農(nóng)村兩種情況進行分析。

3研究結(jié)果及分析

3.1　實驗結(jié)果

按研究方案設(shè)計了96種工況組合，使用估算模式分別計算各工況下的評價等級和范圍，如表3所示。

表3　各工況下的評價等級和評價范圍

注：“—”表示占標(biāo)率10%的最遠距離D10%為 0 m(所有篩選點的占標(biāo)率均低于10%)；評價等級為三級的原因全部為最大占標(biāo)率Pmax<10%；決定評價等級和評價范圍的全部為設(shè)計(校核)煤種的NO2。

由表3可知，20種工況評價等級為三級，占全部工況的21%；76種工況評價等級為二級，占全部工況的79%。評價等級為三級的各種工況其原因均為最大占標(biāo)率小于10%。96種工況組合中，決定評價等級和評價范圍的關(guān)鍵因素均為設(shè)計(校核)煤種的NO2。因為各工況中NO2排放量均大于SO2和煙塵排放量(NO2排放限值不小于SO2和煙塵排放限值)，且NO2日均二級標(biāo)準(zhǔn)濃度限值(200 mg/m3)小于SO2日均二級標(biāo)準(zhǔn)濃度限值(500 mg/m3)和煙塵日均二級標(biāo)準(zhǔn)濃度限值(PM10沒有小時濃度限值的污染物，取其日平均濃度限值的3倍值，即450 mg/m3)。

3.2　影響因素分析

(1)污染物排放量

機組規(guī)模由2×1 000 MW變?yōu)?×600 MW，有1種工況評價等級由二級降為三級；機組規(guī)模由2×600 MW變?yōu)?×350 MW，有9種工況評價等級由二級降為三級。隨著機組規(guī)模變小，評價范圍依次變小(由于《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境》規(guī)定評價范圍的直徑或邊長一般不應(yīng)小于5 km，因此原評價半徑為2.5 km的仍然保持不變)?？梢姍C組規(guī)模越大，評價等級相對越高，評價范圍相對越大。

(2)排煙溫度

2×1 000 MW機組加裝GGH，有3種工況評價等級由二級降為三級，評價范圍全部變小；2×600 MW機組加裝GGH，有4種工況評價等級由二級降為三級，評價范圍全部變?。?×350 MW機組加裝GGH，有9種工況評價等級由二級降為三級，評價范圍全部變小?？梢姍C組排煙溫度升高，會使評價等級降低，評價范圍變小。

(3)環(huán)境氣溫

機組由華南移至華東，有2種工況評價等級由二級降為三級，評價范圍縮??；機組由華東移至華北，有1種工況評價等級由二級降為三級，評價范圍進一步縮??；機組由華北移至東北，評價等級沒有變化，評價范圍再次縮小?？梢婋S著環(huán)境氣溫降低，評價等級降低，評價范圍縮小。

(4)項目位置

機組位置由農(nóng)村變?yōu)槌鞘械?8種工況對比中，有14種工況評價等級由二級降為三級，有3種工況評價等級保持三級不變，這17種工況由于占標(biāo)率10%的最遠距離D10%為0 m(所有篩選點的占標(biāo)率均低于10%)，無法進行評價范圍的對比。在其余31種可對比工況中，有29種工況評價范圍增大，2種工況評價范圍縮小。可見機組位置由農(nóng)村變?yōu)槌鞘?，評價等級可能降低，評價范圍大部分增大，極少數(shù)縮小。

3.3　“超低排放”影響分析

2×1 000 MW機組由執(zhí)行重點控制區(qū)標(biāo)準(zhǔn)改為燃機標(biāo)準(zhǔn)后，有3種工況評價等級由二級降為三級，均為城市加裝GGH的工況組合；2×600 MW機組由執(zhí)行重點控制區(qū)標(biāo)準(zhǔn)改為燃機標(biāo)準(zhǔn)后，有4種工況評價等級由二級降為三級，均為城市加裝GGH的工況組合；2×350 MW機組由執(zhí)行重點控制區(qū)標(biāo)準(zhǔn)改為燃機標(biāo)準(zhǔn)后，有5種工況評價等級由二級降為三級，其中兩種為城市不加裝GGH工況組合，3種為農(nóng)村加裝GGH工況組合?？梢娫谵r(nóng)村地區(qū)，實行燃機標(biāo)準(zhǔn)對100萬機組和60萬機組評價等級影響不大，對加裝GGH的35萬機組影響較大；在城市地區(qū)，實行燃機標(biāo)準(zhǔn)對不加裝GGH的100萬機組和60萬機組評價等級影響不大，對加裝GGH的100萬機組、60萬機組以及不加裝GGH的35萬機組評價等級影響較大。

機組執(zhí)行重點控制區(qū)標(biāo)準(zhǔn)時，加裝GGH的，評價半徑為2.5～5.3 km；不加裝GGH的，評價半徑為2.8～12 km。機組由執(zhí)行重點控制區(qū)標(biāo)準(zhǔn)改為燃機標(biāo)準(zhǔn)后，加裝GGH的，評價半徑基本為2.5 km；不加裝GGH的，評價半徑為2.5～10 km。評價范圍均變小?？梢妼嵭小俺团欧拧?，對燃煤電廠環(huán)境影響評價范圍影響較大，由于污染物排放量減少，會使評價范圍縮小。

4結(jié)論與建議

(1)在現(xiàn)行燃煤電廠“排放標(biāo)準(zhǔn)”下，由于NO2排放限值均大于SO2和煙塵排放限值，且NO2日均二級標(biāo)準(zhǔn)濃度限值小于SO2和煙塵日均二級標(biāo)準(zhǔn)濃度限值，導(dǎo)致燃煤電廠的評價等級與評價范圍判定僅與NOx相關(guān)，建議在燃煤電廠評價等級和評價范圍的判定中，以NO2作為判定的主要影響因子。

(2)通過對3種規(guī)模機組的對比可以發(fā)現(xiàn)，機組規(guī)模越大，評價等級相對越高，評價范圍相對越大。

(3)在加裝和不加裝GGH的工況中，出口煙氣溫度越高，評價等級相對越低，評價范圍相對越小。

(4)對華南、華東、華北、東北4種典型地域的評價等級和評價范圍對比中可以發(fā)現(xiàn)，環(huán)境氣溫越低，評價等級相對越低，評價范圍相對越小。

(5)項目位于城市與位于農(nóng)村的評價等級和評價范圍對比中可以發(fā)現(xiàn)，在燃煤機組規(guī)模和排放參數(shù)不變的情況下，僅把建設(shè)地點由農(nóng)村改至城市，評價范圍大部分增大，極少數(shù)縮小。

(6)96種工況組合中，有16種工況評價等級為三級，占全部工況的16.7%；有80種工況評價等級為二級，占全部工況的83.3%。評價等級為三級的原因全部為Pmax<10%。根據(jù)導(dǎo)則，三級評價可不進行大氣環(huán)境影響預(yù)測，直接以估算模式的計算結(jié)果作為預(yù)測與分析依據(jù)。但由于燃煤電廠是煤炭消耗大戶，排放量相對較大，是傳統(tǒng)印象中的高污染高排放行業(yè)，且三級評價所采用的估算模式無法對熱電聯(lián)產(chǎn)電廠替代區(qū)域燃煤小鍋爐的環(huán)境質(zhì)量改善效應(yīng)進行環(huán)境關(guān)心點的詳細預(yù)測評價，建議如計算出燃煤電廠的評價等級為三級，均應(yīng)考慮提為二級進行評價。

(7)“超低排放”對燃煤電廠環(huán)評等級和評價范圍影響較大，污染物排放量減少，可能會使評價等級降低，評價范圍縮小。由于燃煤電廠均為高煙囪排放，其最大落地濃度一般距離電廠較遠(多在1～3 km)。若評價范圍過小，可能出現(xiàn)最大落地濃度點及濃度包絡(luò)線大多處于評價區(qū)域之外的情況，不利于全面體現(xiàn)電廠對外部環(huán)境的影響，也對現(xiàn)狀監(jiān)測布點造成諸多限制，如評價范圍內(nèi)很難找到適于進行現(xiàn)狀監(jiān)測的點位。因此建議在“超低排放”情況下，若估算模式計算的評價范圍半徑大于5 km，應(yīng)以估算模式的計算值為準(zhǔn)；若估算模式計算的評價范圍半徑小于5 km，評價范圍半徑原則上按5 km考慮。具體評價范圍半徑可根據(jù)煙囪高度、項目所在區(qū)域環(huán)境敏感程度及保護目標(biāo)的分布情況進行適當(dāng)調(diào)整。

(8)《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境》自2009年實施至今已6年，對大氣環(huán)境影響評價的規(guī)范化起到巨大作用，但隨著環(huán)評工作的深入，其已難以適應(yīng)新形勢、新任務(wù)的需要。例如，同樣的機組規(guī)模和排放參數(shù)，城市燃煤電廠評價等級為三級，農(nóng)村則為二級，顯然不符合城市電廠需要較深入評價的本意，因此建議盡快開展對大氣導(dǎo)則的修編工作。

參考文獻(References)：

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Research on Environmental Impact Assessment of Coal-fired

Power Plant under “Ultra-low Emission”

LI Ming-jun1, WANG Yan1, SHI Zhen-tian1, REN Xiu-li1, SONG Hong-jun1, FAN Qing2

(1.North China Power Engineering Co., Ltd of China Power Engineering Consulting Group, Beijing 100020, China;

2.National Urban Environmental Pollution Control Engineering Technology Research Center, Beijing Municipal

Research Institute of Environmental Protection, Beijing 100037, China)

Abstract:In order to better implement the requirements of national environmental protection policy, local government and electric power industries have put forward the “Ultra Low Emission” standards. “Ultra-low emission” greatly reduced pollutants emission from coal-fired power plants, thus new considerations should be raised in environmental impact assessment for coal-fired power plant. This paper selects three typical unit scales (2×1 000 MW, 2×600 MW, 2×350 MW) in four typical regions (Northeast China, North China, East China, Southern China) with two typical smoke exhaust temperature (80℃ and 46℃) to analyze the impact of ultra low emission on the assessment grade and the scope of environmental impact assessment for coal-fired power plants. Suggestions are made for coal-fired power plant environmental impact assessment in current situations.

Key words: ultra low emission; coal-fired power plant; environmental impact assessment; assessment grade; assessment scope