火電廠GGH對大氣污染物排放的影響

陽金純，周年光

（湖南電力試驗研究院,湖南 長沙 410007）

0 前言

我國環保法規定，新上火電機組必須安裝煙氣脫硫裝置，而石灰石-石膏濕法脫硫是目前火電廠普遍采用的方法。由于是濕法脫硫，脫硫后的煙氣溫度下降到約50℃左右，為了提高煙氣的抬升高度，部分電廠采用GGH(氣-氣換熱器)加熱凈煙氣，同時認為可減輕煙氣冷凝水對煙囪的腐蝕作用。為了研究火電廠GGH對污染物排放的影響，采用AERMOD大氣預測軟件及其估算模式，對煙氣抬升高度和污染物落地濃度進行模擬預測，并對污染物濃度進行實測，對預測和實測結果進行對比分析。

1 AERMOD大氣預測軟件介紹

AERMOD 由美國國家環保局聯合美國氣象學會組建法規模式改善委員會（AERMIC）開發，該系統以擴散統計理論為出發點，假設污染物的濃度分布在一定程度上服從高斯分布。模式系統可用于多種排放源（包括點源、面源和體源）的排放，也適用于鄉村環境和城市環境、平坦地形和復雜地形、地面源和高架源等多種排放擴散情形的模擬和預測。

AERSCREEN是AERMOD的估算模式，它是一個單源高斯煙羽模式，可計算點源、火炬源、面源和體源的最大地面濃度，以及下洗和岸邊熏煙等特殊條件下的最大地面濃度。估算模式中嵌入了多種預設的氣象組合條件，包括一些最不利的氣象條件。所以，經估算模式計算出的是某一污染源對環境空氣質量的最大影響程度和影響范圍。

1.1 點源預測所需數據

點源預測需要如下數據：

表1 A、B電廠點源參數表

點源排放速率（g/s），煙囪幾何高度（m），煙囪出口內徑（m），煙囪出口處煙氣排放速度（m/s），煙囪出口處的煙氣溫度（K），見表1，A電廠2臺機，裝設GGH2臺，B電廠沒有裝GGH，A、B電廠緊靠在一起。

1.2 數據獲取

點源運行參數取自http://cems.eicp.net/湖南省環境監測在線系統網站，為24 h連續監測數據，本次模擬預測取2天的平均值。模擬預測采用的低空氣象數據為石門氣象站2008年全年365天數據（每天24小時逐時數據），石門高空氣象數據及地形高程數據由相關有資質部門提供。

2 點源模擬預測

2.1 用估算模式SCREEN3對A電廠點源 （煙囪）進行模擬預測

采用估算模式，對A電廠2臺機運行時煙氣抬升高度及SO2、NO2落地濃度進行預測，并進行比較分析。

預測結果。預測結果見表2和表3（所有預測結果未疊加背景值）。

預測結果分析。由表2和表3預測結果可知，A電廠GGH投運時，污染物最大落地濃度出現在距煙囪距離為1 270 m處，該處SO2最大落地濃度為 59.39 μg/m3，NO2最大落地濃度為 237.7 μg/m3,當GGH停運時，污染物最大落地濃度出現在距煙囪距離為1209 m處，該處SO2最大落地濃度為84.91 μg/m3，NO2最大落地濃度為 339.8 μg/m3。

GGH停運時，距點源下風向相同距離處污染物落地濃度略高于GGH運行時的污染物落地濃度，但是SO2最大占標率為17.0%，遠未超過二級標準，說明電廠煙氣經脫硫后，排放的SO2很少，能滿足環保要求。但是當GGH運行或停運時，大部分點NO2濃度的占標率較高，部分點已經超過了二級標準，因此建議電廠必須安裝脫硝裝置。

由表2和表3預測結果知，A廠GGH投運時，煙氣抬升高度最大可達1870.5-240 m，A廠GGH停運時，煙氣抬升高度最大可達1374.6-240 m，因此，加裝GGH后可以大大提升煙氣抬升高度。

表2 A電廠煙囪下風向污染物（SO2）落地濃度預測結果

表3 A電廠煙囪下風向污染物（NO2）落地濃度預測結果

2.3 用AERMOD軟件對A電廠點源（煙囪）進行模擬預測

仍采用表1參數，并考慮電廠周圍50 km2地形,利用電廠附近石門氣象站的低空和高空數據進行模擬預測，分別對A、B電廠及A、B同時運行時的情況分別進行預測,預測結果均未疊加背景值。

A、B電廠同時滿負荷運行，各關心點SO2、NO2最大小時濃度預測如表4、表5。

A電廠模擬和預測結果如表6、表7。B電廠模擬和預測結果如表8、表9。

2.4 對AERMOD軟件預測結果進行分析

對2.3的預測結果匯總如表10所示。

由表10可知，在未疊加背景濃度值的條件下，SO2的占標率遠小于NO2的占標率，與2.1估算模式預測結果相似。

當A、B電廠同時滿負荷運行時，若考慮背景值的貢獻，NO2濃度可能超過二級標準值，因此電廠必須考慮安裝脫硝裝置。

當A、B電廠分別單獨滿負荷運行時，SO2和NO2的占標率沒有顯著差別，因此GGH對污染物的濃度沒有顯著影響。

表4 A、B電廠同時滿負荷運行時各關心點SO2最大小時濃度預測結果

表5 A、B電廠同時滿負荷運行時各關心點NO2最大小時濃度預測結果

表6 A電廠2臺機滿負荷運行時各關心點SO2最大小時濃度預測結果

表7 A電廠2臺機滿負荷運行時各關心點NO2最大小時濃度預測結果

表8 B電廠2臺機組滿負荷運行時SO2最大小時濃度預測結果

表9 B電廠2臺機組滿負荷運行時NO2最大小時濃度預測結果

用估算模式預測的結果大于用AERMOD軟件預測結果，但由于AERMOD軟件預測時考慮了當地的地形及高低空氣象數據，預測結果較估算模式準確。

3 污染物現場監測布點測試

監測SO2和NO2的1小時濃度，監測時A、B電廠機組均運行。

3.1 監測布點原則

根據估算模式SCREEN3模擬預測結果，在煙氣下風向污染物濃度最大落地濃度距離附近布點。監測布點圖略。

表10 A、B電廠運行時SO2和NO2的達標情況（未疊加背景值）

3.2 監測結果

污染物現場監測數據見表11。

由表11可知，SO2最大監測結果占環境空氣質量標準二級標準的18.3%，NO2最大監測結果占環境空氣質量標準的78.0%,均未超過二級標準。

表11 大氣污染物SO2現場監測數據

4 結論

預測結果與實測結果比較。SO2實測結果高于預測結果，原因是預測結果沒有疊加污染物背景濃度值。而估算模式預測結果高于AERMOD軟件考慮地形和高低空氣象數據后的預測結果。

實測結果和AERMOD軟件預測結果均未超過環境空氣質量標準中的二級標準，其中SO2的占標率遠小于NO2的占標率。

加裝GGH后可以顯著提高煙氣的抬升高度。

加裝GGH對污染物最大落地濃度值未有顯著影響，但GGH停運時相同落地距離處污染物濃度略高于GGH運行時的濃度。

建議電廠加裝脫硝裝置，確保NO2濃度達標。