灰場(chǎng)揚(yáng)塵治理與光伏發(fā)電開(kāi)發(fā)的綜合研究

武曉南

【摘 要】通過(guò)馬頭熱電分公司灰場(chǎng)揚(yáng)塵治理和光伏發(fā)電項(xiàng)目開(kāi)發(fā)研究，對(duì)公司儲(chǔ)灰場(chǎng)土地進(jìn)行綜合利用開(kāi)發(fā)及環(huán)境保護(hù)治理，項(xiàng)目的實(shí)施可以改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，而且對(duì)國(guó)內(nèi)相關(guān)火電廠灰場(chǎng)揚(yáng)塵治理和土地利用開(kāi)發(fā)類型項(xiàng)目起到示范作用。

【Abstract】Through the research and analysis on dust treatment in the ash yard and development of photovoltaic power generation project of Matou thermal power plant ， the comprehensive utilization development and environmental protection treatment of the ash storage farm land of the company are carried out.The implementation of the project can improve the local ecological environment， optimize the energy structure and achieve energy saving and emission reduction.It also plays an exemplary role in the project of dust treatment in the ash yard and land use development of related domestic thermal power plant.

【關(guān)鍵詞】揚(yáng)塵治理 ； 光伏發(fā)電；火電廠

【Keywords】 dust treatment；photovoltaic power generation；thermal power plant

【中圖分類號(hào)】F062.4 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）05-0146-02

1 研究背景及意義

1.1 研究背景

火力發(fā)電廠中的粉煤灰是將入廠煤磨細(xì)成粉狀，用預(yù)熱空氣噴入爐膛燃燒后產(chǎn)生高溫?zé)煔饨?jīng)除塵裝置收集后而得到的。隨著排灰量的不斷增長(zhǎng)，儲(chǔ)灰場(chǎng)在長(zhǎng)期運(yùn)行中一定程度地出現(xiàn)了污染環(huán)境的問(wèn)題，嚴(yán)重影響儲(chǔ)灰場(chǎng)周邊的生態(tài)環(huán)境。

光伏電站具有可無(wú)人值守、工程建設(shè)時(shí)間可控、規(guī)模設(shè)計(jì)靈活、可就地使用等優(yōu)點(diǎn)。利用儲(chǔ)灰場(chǎng)等未開(kāi)發(fā)利用土地建設(shè)光伏發(fā)電項(xiàng)目可以節(jié)約土地資源，構(gòu)建灰場(chǎng)揚(yáng)塵治理新模式。受國(guó)家政策調(diào)整影響，目前地面集中式光伏電站補(bǔ)貼逐年下調(diào)、土地資源審批越發(fā)嚴(yán)格，光伏土地審批難的問(wèn)題已經(jīng)成為制約光伏項(xiàng)目規(guī)模化開(kāi)發(fā)的主要因素。通過(guò)電站優(yōu)化設(shè)計(jì)、采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的光伏發(fā)電技術(shù)、應(yīng)用高效的系統(tǒng)組件實(shí)現(xiàn)灰場(chǎng)土地資源的最大化利用。[1]

1.2 研究灰場(chǎng)揚(yáng)塵治理和光伏發(fā)電的重要意義

①解決灰場(chǎng)環(huán)境污染難題，改善當(dāng)?shù)負(fù)P塵污染現(xiàn)狀。我國(guó)火力發(fā)電廠的儲(chǔ)灰場(chǎng)土地性質(zhì)多屬于工業(yè)用地，由國(guó)家劃撥使用，大量?jī)?chǔ)灰用地嚴(yán)重占用國(guó)家土地資源。受灰場(chǎng)所在的地理環(huán)境以及灰場(chǎng)管理方式不夠科學(xué)影響，灰場(chǎng)環(huán)境管理常年處于弱化狀態(tài)。②響應(yīng)國(guó)家可再生能源發(fā)展政策，開(kāi)發(fā)光伏發(fā)電，增加非化石能源消費(fèi)比重，減少污染物排放。③降低環(huán)保治理成本，提升公司經(jīng)營(yíng)效益。在灰場(chǎng)建設(shè)光伏發(fā)電項(xiàng)目符合國(guó)家和集團(tuán)公司發(fā)展要求，有利于促進(jìn)公司多元化發(fā)展，改善公司單一依靠火力發(fā)電的盈利模式，同時(shí)能夠降低灰場(chǎng)管理運(yùn)行成本，增加發(fā)電收益。[2]

2 灰場(chǎng)揚(yáng)塵治理和光伏發(fā)電項(xiàng)目開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀分析

2.1 馬電公司灰場(chǎng)現(xiàn)狀

馬電公司灰場(chǎng)位于邯鄲市南部約15 公里處，地處古漳河故道上，是在平地上四面圍壩而成，屬于平地型灰場(chǎng)。始建于1976 年，到1997 年由南到北共分三期建設(shè)，灰場(chǎng)總占地面積6435 畝，灰場(chǎng)地勢(shì)整體呈西南高、東北低態(tài)勢(shì)。因灰場(chǎng)面積較大且灰場(chǎng)內(nèi)部有大面積沼澤和池塘，積水不能夠根據(jù)季節(jié)的變化及時(shí)調(diào)整灰場(chǎng)內(nèi)積水面積，給壩體和周圍環(huán)境帶來(lái)安全隱患，雖然公司投入大量資金和人力物力對(duì)灰場(chǎng)開(kāi)展環(huán)境治理，但是治理效果不明顯。馬電公司自2016年11月起對(duì)灰場(chǎng)光伏項(xiàng)目開(kāi)展初步可行性研究調(diào)查，就灰場(chǎng)土地性質(zhì)、污染影響評(píng)價(jià)、利用現(xiàn)狀進(jìn)行摸底調(diào)查，確認(rèn)光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)條件，就光伏發(fā)電工程任務(wù)和規(guī)模、總體方案設(shè)計(jì)和發(fā)電量計(jì)算、工程設(shè)計(jì)概算進(jìn)行了初步研究。

2.2 國(guó)內(nèi)灰場(chǎng)揚(yáng)塵治理現(xiàn)狀

我國(guó)現(xiàn)有灰場(chǎng)治理?yè)P(yáng)塵的主要方法有：灰面覆水或覆土、灰場(chǎng)噴淋、道路灑水等。對(duì)運(yùn)行灰場(chǎng)采取灑水的辦法，對(duì)庫(kù)容已滿的廢棄灰場(chǎng)則采用覆土后種植植被或農(nóng)作物。由于粉煤灰的保水性差，在干燥天氣中水分難以保持，要控制灰場(chǎng)不揚(yáng)塵需進(jìn)行不斷灑水作業(yè)。上述幾種方法勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，不是解決問(wèn)題的根本辦法。

3 灰場(chǎng)揚(yáng)塵治理和光伏發(fā)電開(kāi)發(fā)的研究?jī)?nèi)容和具體方案

3.1 馬電公司灰場(chǎng)區(qū)域太陽(yáng)能資源情況

馬電公司灰場(chǎng)場(chǎng)址及附近無(wú)輻射氣象站，根據(jù)相關(guān)電力咨詢公司專業(yè)軟件測(cè)算，灰場(chǎng)光伏項(xiàng)目場(chǎng)址處年總輻射4885.6MJ/m2，根據(jù)《太陽(yáng)能資源評(píng)估方法》（QX/T 89-2008）中的分級(jí)評(píng)估方法，灰場(chǎng)項(xiàng)目場(chǎng)址太陽(yáng)能資源豐富程度屬Ⅲ類區(qū)，即資源豐富（3780～5040MJ/m2·a），全年太陽(yáng)輻射平均直射比約為0.4，能保證項(xiàng)目有較高的發(fā)電收益，具有較好的開(kāi)發(fā)前景。

3.2 馬電公司灰場(chǎng)揚(yáng)塵治理情況

馬電公司4臺(tái)在運(yùn)機(jī)組2015年全部完成燃煤機(jī)組超低排放改造，現(xiàn)有7、8號(hào)機(jī)組采用水沖灰方式排入公司儲(chǔ)灰場(chǎng)?；覉?chǎng)目前面臨的主要問(wèn)題是灰場(chǎng)揚(yáng)塵對(duì)周圍大氣和土壤環(huán)境帶來(lái)污染的問(wèn)題。盡管公司采取多種措施提高粉煤灰綜合利用程度，增加干灰銷售量，降低濕灰排放量，但由于灰場(chǎng)內(nèi)存灰較多，污染問(wèn)題仍比較嚴(yán)重。公司設(shè)立環(huán)保督查領(lǐng)導(dǎo)小組后，對(duì)于灰場(chǎng)揚(yáng)塵治理逐年重視，2015年開(kāi)始投入大量資金，對(duì)灰場(chǎng)內(nèi)環(huán)境開(kāi)始全面治理，并出臺(tái)了一系列針對(duì)性措施，對(duì)三期和四期灰場(chǎng)實(shí)施系統(tǒng)化管理，經(jīng)過(guò)連續(xù)不斷的資金持續(xù)投入，灰場(chǎng)揚(yáng)塵治理初見(jiàn)成效。

3.3 馬電公司灰場(chǎng)揚(yáng)塵治理和光伏發(fā)電開(kāi)發(fā)的具體實(shí)施方案

灰場(chǎng)揚(yáng)塵治理采取的主要技術(shù)手段是固結(jié)劑法，對(duì)仍在運(yùn)行中的灰場(chǎng)采取固結(jié)劑噴灑法。即在四期灰場(chǎng)表面噴灑固結(jié)劑，使表層粉煤灰固結(jié)，防止粉塵飛揚(yáng)；對(duì)庫(kù)容已滿的二期、三期灰場(chǎng)則采用復(fù)合固結(jié)層法。采取這樣的方法一方面能夠防止灰面的粉塵飛揚(yáng)，另一方面能將灰場(chǎng)中的粉煤灰長(zhǎng)期安全地封存起來(lái)。利用灰場(chǎng)中的灰加適量無(wú)機(jī)型固結(jié)劑，在灰場(chǎng)表面被平整、壓實(shí)后，在其上先做一層厚約15～25cm的碾壓結(jié)基層。然后再在碾壓固結(jié)基層上做一層厚約5cm的澆灌固結(jié)面層，這樣可以長(zhǎng)期確保灰場(chǎng)不揚(yáng)塵，在經(jīng)這樣處理的灰場(chǎng)表面上架設(shè)光伏組件支架，即光伏發(fā)電，這樣可以有效地防止其上層的水土流失，同時(shí)減小覆土層厚度。

灰場(chǎng)光伏發(fā)電項(xiàng)目規(guī)劃裝機(jī)容量50MW，全部采用280Wp單晶硅光伏組件。通過(guò)優(yōu)選采用分塊發(fā)電、集中并網(wǎng)方案。采用固定式光伏陣列運(yùn)行方式，設(shè)計(jì)組件傾角采用31°傾角，能夠滿足灰塵及雨雪滑落要求，同時(shí)考慮螺旋樁結(jié)構(gòu)對(duì)支架穩(wěn)定性的影響及傾斜支架的角度范圍。項(xiàng)目由46 個(gè)1.09648MW 光伏子方陣組成。光伏發(fā)電方陣組件采用PERC電池技術(shù)，轉(zhuǎn)換效率達(dá)到18%以上。

光伏電站內(nèi)光伏陣列布置方式為豎向平坡式，需對(duì)逆變器室及其室外箱變區(qū)、管理區(qū)地面進(jìn)行適當(dāng)整平，以利于施工和管理。光伏組件支架采用縱向橫梁結(jié)構(gòu)、橫向排布，螺旋樁支架方案。光伏組件支架沿結(jié)構(gòu)單元長(zhǎng)度方向上設(shè)置橫向支架的間距為4m，每個(gè)結(jié)構(gòu)單元內(nèi)設(shè)置6道橫向支架。一個(gè)光伏組串由22 個(gè)光伏組件串聯(lián)而成，一個(gè)光伏子方陣由178 路光伏組串并聯(lián)而成。1MW 光伏子方陣由光伏組串、組串逆變?cè)O(shè)備、交流匯流箱及專用升壓變壓器構(gòu)成。以35kV 電壓等級(jí)出線兩回接入當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)。根據(jù)總裝機(jī)容量、傾斜面輻照量、系統(tǒng)效率以及光伏組件標(biāo)稱效率衰減等計(jì)算出光伏電站建成后，25 年的年平均發(fā)電量為5552.3 萬(wàn)千瓦時(shí)，年等效利用小時(shí)數(shù)1100h，25 年總發(fā)電量為13.9 億千瓦時(shí)。在滿足年平均發(fā)電量5552.3 萬(wàn)千瓦時(shí)，經(jīng)營(yíng)期前三年含稅電價(jià)為1.05 元/kWh，中間17 年含稅電價(jià)為0.85 元/kWh，后5 年含稅電價(jià)為0.3644 元/kWh 的條件下（財(cái)務(wù)計(jì)算指標(biāo)按2016年有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算），通過(guò)對(duì)項(xiàng)目的清償能力、盈利能力、財(cái)務(wù)生存能力的分析，本工程年發(fā)電利潤(rùn)大于800 萬(wàn)。

4 結(jié)論和建議

①火電廠灰場(chǎng)揚(yáng)塵問(wèn)題是我國(guó)火電行業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)一直普遍存在且比較嚴(yán)重的一項(xiàng)歷史遺留問(wèn)題。揚(yáng)塵污染的治理是關(guān)系到生態(tài)環(huán)境的改善以及當(dāng)?shù)厝嗣袢罕娚眢w健康的大事，只有采用合理有效的揚(yáng)塵治理手段并謀劃建設(shè)有一定經(jīng)濟(jì)效益的建設(shè)項(xiàng)目才能調(diào)動(dòng)火電企業(yè)治理?yè)P(yáng)塵的積極性，這樣火電廠貯灰場(chǎng)的揚(yáng)塵問(wèn)題才有可能得到根本解決?；覉?chǎng)光伏發(fā)電項(xiàng)目可以對(duì)國(guó)內(nèi)火電企業(yè)灰場(chǎng)綜合利用起到較好的示范作用，對(duì)以后我國(guó)相當(dāng)多的火電廠灰場(chǎng)綜合治理推廣有積極作用?；覉?chǎng)采用固結(jié)劑噴灑法覆蓋以后在表面澆灌固結(jié)面層，防止灰塵飛揚(yáng)，能夠顯著降低灰場(chǎng)附近揚(yáng)塵污染影響。②灰場(chǎng)揚(yáng)塵治理和光伏發(fā)電開(kāi)發(fā)項(xiàng)目符合國(guó)家環(huán)保政策和可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略，利用灰場(chǎng)土地開(kāi)發(fā)光伏發(fā)電項(xiàng)目能夠顯著降低灰場(chǎng)附近揚(yáng)塵污染影響，提高土地資源綜合利用效率，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)企業(yè)多元化發(fā)展，在帶動(dòng)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)提升、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)方面產(chǎn)生良好效益。

【參考文獻(xiàn)】

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