南京市電力行業大氣顆粒物排放及減排對策分析

鄭新梅 謝放尖 李文青

摘 要：細顆粒物是霧霾產生的主要來源。電力行業燃煤排放是南京市顆粒物污染重要來源。研究分析南京市電廠顆粒物情況，分析其排放總量和排放特征，對該區域減排顆粒物污染有重要作用和示范意義。該文以2013年為基準年，選取南京市20家電廠，通過調查問卷并結合環境統計資料分析，獲取了各電廠活動水平數據；根據物料平衡法計算其分粒徑顆粒物（PM2.5、PM10和BC）排放量。在此基礎上，分析了各電廠的產污情況、時空分布特征等，并針對性地提出南京市電力行業顆粒物減排措施及建議，以期為南京市電力行業顆粒物排放控制提供參考依據。

關鍵詞：南京 電廠 大氣顆粒物 對策

中圖分類號：X5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）11（b）-0118-02

近年來，我國各地霧霾頻發，AQI指數頻頻爆表，極端突發天氣時常出現。相關環境監測數據顯示，全國超過90%的省會城市的首要空氣污染物為可吸入顆粒物（PM10），城市大氣中細顆粒物（PM2.5）濃度很高，許多城市的PM2.5濃度超過了100μg/m3。

南京市是長三角地區重要城市之一。監測結果表明，南京市2013年空氣質量超標天數達163 d，其中PM2.5年均值為77μg/m3，超過國家二級標準1.20倍，PM10年均值為137μg/m3，超過國家二級標準0.96倍。電力行業燃煤排放是南京市顆粒物污染重要來源。據統計，2013年南京市工業企業燃煤消耗量3 548萬t，全市20家電廠的全年燃煤消耗量為2 273萬t，占比達64%。研究分析電廠顆粒物情況，分析其排放特征，對減排顆粒物污染有重要作用。

文章以2013年為基準年，通過調查問卷的方式詳細摸清了南京市電廠情況，根據國家推薦的清單編制方法計算了顆粒物排放量，分析了其時空分布特征并在此基礎上給出電力行業顆粒物減排的建議。

1 研究方法

1.1 活動水平獲取

根據電廠排污特點，設計了問卷調查表并向電廠發放，調查表內容包括排放口高度、除塵裝置及處理效率、鍋爐類型、裝機容量、年運行時間、發電量、供電煤耗、煤炭年消耗量、煙氣產生量、油品及天然氣消耗量、煤種、煤炭灰分等。對企業所填報的調查問卷進行核查。問卷還詳細調查了各電廠的逐月燃料消耗量。

1.2 計算方法

根據2014年8月環境保護部發布了《大氣細顆粒物一次源排放清單編制技術指南（試行）》等相關參數推薦值進行計算。

2 南京市電力行業活動水平分析

2.1 行業概況

2013年，南京電力行業燃煤電廠與燃氣電廠的比例為4∶1，全年燃煤消耗量為2 289.83萬t，燃油消耗量為678.8 t，天然氣消耗量為97 736.7 m3，煤氣消耗量為284 187.7 m3。共發電533.84億kW·h，排放的煙粉塵總量約為39 136.14 t。根據調查，2013年南京市電廠機組實際運行44個，其中隸屬燃煤電廠31個，燃氣電廠8個。總裝機容量為9 286 MW，統計看出，南京市電廠以裝機容量小于100 MW的小機組為主，100～300 MW之間的機組數目最少。裝機容量≤100 MW、100～300 MW和≥300 MW的電廠中燃氣與燃煤機組的比例分別為9∶17、1∶2、1∶5。

2.2 燃燒技術

2013年南京市16家燃煤電廠鍋爐分為煤粉爐、層燃爐和循環流化床爐。煤粉爐鍋爐效率一般可達90%～92%。層燃爐鍋爐效率一般為75%～85%，通常要燒較好的煤。循環流化床（CFB）鍋爐的熱效率較高，燃料適應性廣，對SO2、NOx 等污染物的產生有較好的抑制作用，脫硫脫硝成本低，適合于燃用劣質煙煤。調查得到三者的比例為11∶2∶3。

南京市燃煤電廠使用的煤分為煙煤、無煙煤和混煤。其中以煙煤為主，使用無煙煤發電的電廠僅1家，使用混煤發電的電廠4家。

2.3 除塵設施

此次調查電廠中，燃氣電廠顆粒物產生量較少，不存在除塵設施，而16家燃煤電廠所使用的鍋爐煙氣除塵技術從除塵方法來看主要包括文丘里濕法除塵、普通電除塵（電場數≤3個）、高效靜電除塵（電場數>3個）、布袋除塵、電袋復合除塵法等。按照企業填報的污染物去除效率，參考分粒徑顆粒物去除效率區間，按照物料衡算以及去除效率TSP>PM2.5-10>PM2.5原則分別計算了PM2.5、PM2.5-10和PM10的去除效率，用于顆粒物排放量計算。

3 南京市電力行業顆粒物排放清單結果

3.1 計算結果

根據顆粒物排放系數和燃料年消耗量分別得到20家電廠的PM2.5和PM10一次排放量。根據BC與PM2.5的關系，得到南京市電廠的BC排放量。2013年電力行業PM2.5、PM2.5-10 、PM10和BC一次排放量分別為6 405.82、4 088、10 493.82和1.28 t。根據南京市環境統計，2013年，全市煙粉塵總排放量為68 909.816 t，全市20家電廠全年煙粉塵排放量超過46 096.98 t。則電力行業煙粉塵排放量占到全市總排放量的66.89%，而PM2.5和PM10一次排放量分別占電力行業煙粉塵排放量的13.90%和22.76%。

經排序分析，與燃煤電廠相比，在各電廠污染處理效率差異較小的條件下，燃氣電廠的顆粒物排放量明顯較低。并且，燃煤電廠顆粒物排放量差異較大，南京市前6家電廠排放的PM2.5、PM10和BC占所有總排放量的84.70%、85.64%和84.70%。因此，南京市電力行業顆粒物污染相對較集中，重點實施這6家電廠的顆粒物減排將會對南京市電力行業顆粒物排放有較大意義。

分析表明，南京市燃煤電廠的煤耗和發電量趨勢基本一致，即煤耗量大，則全年發電量也較大。這是由于南京市電力行業燃煤的煤質差異不大，總體的灰分含量接近。

3.2 電廠顆粒物排放時間分布特征

逐月分析排放量發現，全年排放基本穩定，12月、1月、7月、8月期間PM2.5 、PM10和BC排放量相對較高，這幾個月正值冬季和夏季，南京市電廠顆粒物排放差異反映出電力生產的差異，排放量高與生活用電增加，電力調配增高有關。

3.3 電廠顆粒物排放空間分布特征

從空間上來看，電廠主要集中于南京市北部和沿江地帶，且顆粒物排放量排名靠前的電廠均在此區域。由于南京市常年冬季以東北風為主，所以電廠污染物排放勢必容易造成下風向即主城區污染加重。

同時，南京屬寧鎮揚丘陵地貌，城區周邊山巒起伏，加上東北面的長江，可謂三面環山，一面臨水，這樣的地形地貌決定了南京市處在小型盆地之中，污染物擴散不利，對環境空氣質量有一定的不利影響。

4 南京市電力行業顆粒物減排措施及建議

4.1 大力推行煤改氣

在南京當前的燃煤消耗中，電力行業占了“半壁江山”。而燃煤機組的顆粒物排放明顯多于燃氣機組，因此，電廠熱電機組關停和整改，是減少煤耗總量的重中之重。

根據標準，南京市燃煤鍋爐實行燃煤鍋爐重點地區排放限值。今后幾年，南京市16家燃煤電廠若實現超低排放，其對煙粉塵的影響非常可觀。可做以下假定：在實現超低排放之后，所有燃煤電廠大氣污染物均按照燃煤鍋爐實行燃煤鍋爐重點地區排放限值30 mg/nm3計算，完全實現超低排放后即燃煤機組在完成改造之后的煙氣排放達到天然氣機組標準5 mg/nm3，同時假定PM10和PM2.5在超低排放過程中的削減幅度與煙粉塵一致，則燃煤電廠實際大氣污染物煙粉塵排放將降至原來的16.67%。因此，大力推行電廠煤改氣，實現超低排放，是南京市電力減排的最大助力。

4.2 增設余熱鍋爐

以南京市來看，目前電力行業不存在余熱電廠。諸多電廠類型中，余熱電廠是指利用其他工藝過程中產生的余熱作為電廠發電動力的電廠，該類型電廠可最大化地實現能源的二次利用且無污染物排放，因此是較為理想的電廠類型。特別是利用水泥工業中存在大量的中低溫余熱資源，產生蒸汽進入汽輪機做功發電，可以大大地提高水泥企業的能源利用率，并為電廠節能減排提供條件。南京市擁有水泥企業18家，具有耗煤量大、產熱量高的特點，具有建設余熱電廠的可能性。其中5家水泥廠2014年已經全部實現余熱鍋爐的建設。特別是對于新建燃煤水泥企業，配套余熱鍋爐應作為技術要求。

4.3 提高煤炭品質

在一定的發電量下，如果煤質越差，則鍋爐消耗的原煤量也會越多。電廠燃煤情況直接影響到污染物排放情況。南京市燃煤電廠燃煤以煙煤為主，平均燃煤灰分為23%，只有華能南京金陵發電有限公司使用混煤，其燃煤灰分相對較低。因此督促電廠做好合理的煤種混煤、配煤工作，可提高一些劣質煤的利用效率，一定程度上減少燃料的成本，降低排放量。

4.4 減少點火燃油使用

2013年，南京市電廠全年燃油量為678.79 t，這些油品均用于點火助燃。從燃油顆粒物排放系數可以看出，燃油排放的顆粒物遠大于燃煤，因此，減少火電廠油品使用也是減少火電廠污染的途徑之一。研究表明，對于煤質穩定，能夠滿足等離子點火裝置對煤質要求的電廠，完全可以采用等離子點火裝置取代燃油系統。因此，逐漸改變南京市相關電廠鍋爐點火方式，取消燃油系統是可行的。

4.5 采用高效除塵控制設施

南京市大部分電廠采用靜電除塵法或高效靜電除塵法，甚至除塵效率更高的布袋除塵或電袋除塵法，其煙粉塵處理效率均在99%以上，按照粒徑分配法所得到的PM2.5和PM10去除率也相對較高。但是南京市目前仍有一家電廠使用濕式除塵法，雖然其煙粉塵去除效率可達95%，但是濕法除塵對PM2.5的去除效率只有55%左右。因此，進一步提高工業煙塵、粉塵的處理效率，實施火電廠除塵器改造，例如對于20 t以上燃煤鍋爐必須安裝袋式或靜電除塵器，可以為顆粒物減排做出貢獻。

參考文獻

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