燃煤機組大氣環境影響預測評價的研究

孫青春

摘 要：采取先進、高效的治理措施后，燃煤機組的大氣污染物實現達標排放。根據大氣環境影響預測評價結果顯示，項目建成后不會對大氣環境產生不利影響。從大氣環境保護角度來看，擴建工程建設是可行的。

關鍵詞：燃煤電廠；大氣污染；環境影響；預測評價

近幾年，我國京津冀、長江三角洲、珠江三角洲等地區城市的PM2.5污染問題尤為突出。據研究分析，PM2.5主要來自機動車、揚塵、煤碳和生物質燃燒等直接排放的一次細顆粒物，以及SO2、NO2、揮發性有機物等氣態污染經復雜化學反應形成的二次細小顆粒物[1]。以煤炭為主的能源結構決定了我國的電力生產主要以燃煤發電廠為主，其在營運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，是造成大氣環境污染的重要因素。為響應國家節能減排和環境保護的號召，本文以燃煤電廠二期2×1000MW機組擴建工程為研究對象，預測其建成后對大氣環境可能產生的影響，并提出行之有效的防治措施，為工程建設實現優化選址、合理布局、區域規劃以及最佳生產設計提供科學依據[2]。

1 項目概況

電廠位于該地區的能源化工基地內，是重點建設的西電東送電源點工程之一。擴建工程在現有廠區預留地內進行擴建，占地面積34.27hm2，建設規模為2×1000MW超超臨界間接空冷燃煤發電機組。

1.1 污染防治措施

為滿足新建火力發電項目大氣污染物排放標準的要求，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-石膏濕法脫硫技術控制煙氣中SO2的排放量，設計脫硫效率≥98.6%，不設GGH，取消旁路煙道[4，5]。

1.2 污染物排放情況

擴建工程在運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中的數據可知：大氣污染物在設計、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準》（GB13223-2011）中燃煤機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

出口內徑 m 12（單管8.5）

煙溫 ℃ 50.7 51.5

除塵器出口處 標況干煙氣量 Nm3/s 1832.9 1845.5

標況濕煙氣量 Nm3/s 2095.3 2121.8

工況煙氣量 m3/s 2485.6 2523.5

過量空氣系數 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

標準限值 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

標準限值 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

標準限值 mg/m3 100

2 環境影響預測與評價

2.1 預測資料

根據《環境影響評價技術導則·大氣環境》（HJ2.2-2008），預測模式采用含有簡單化學機制的CALPUFF模式[6]。

預測因子：SO2、PM10、NO2、PM2.5。

預測內容[7]：①SO2、NO2的最大地面小時質量濃度；②SO2、PM10、NO2、PM2.5的最大地面日平均質量濃度；③SO2、PM10、NO2、PM2.5的最大地面年平均質量濃度等。

2.2預測結果與評價

（1）最大地面小時質量濃度

SO2、NO2的最大地面小時質量濃度及位置，見表2。由表2中數據可知：SO2、NO2地面小時質量濃度最大值分別為63.72ug/m3、84.85ug/m3，分別占《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）一級標準的42.48%和42.43%，且最大值均出現在煙囪東南側1.12km附近。

表2 SO2、NO2的最大地面小時質量濃度預測結果

預測因子 濃度（ug/m3） 標準值（ug/m3） 占標率

（%） 相對煙囪坐標

（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）最大地面日平均質量濃度

表3 SO2、NO2、PM10、PM2.5最大地面日平均質量濃度的預測結果

預測因子 濃度

（ug/m3） 標準值

（ug/m3） 占標率（%） 相對煙囪坐標

（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最大地面日平均質量濃度及位置，見表3。由表3中數據可知：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《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）一級標準的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在煙囪東南1.12km附近，PM2.5地面日均濃度最大值均出現在煙囪東南1.94km附近。

（3）最大地面年平均質量濃度

SO2、NO2、PM10、PM2.5地面年平均質量濃度最大值及位置，見表4。由表4中數據可知：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《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）一級標準的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在煙囪西北側1.31km附近，而PM2.5地面年均濃度最大值則在煙囪西北側的1.41km附近。

表4 SO2、NO2、PM10、PM2.5最大地面年平均質量濃度預測

預測因子 濃度

（ug/m3） 標準值

（ug/m3） 占標率

（%） 相對煙囪坐標

（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機組擴建工程污染物排放濃度均滿足《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）特別排放限值要求。

2）根據預測結果，各預測因子的最大地面小時質量濃度、最大地面日平均質量濃度和最大地面年平均質量濃度均滿足《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）一級標準的要求，不會對環境造成影響。

3）從大氣環境保護角度來看，擴建工程建設是可行的。

參考文獻

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