南京市燃煤電廠不同規(guī)模機(jī)組大氣污染物排放強(qiáng)度研究

尚毅林 周徐海 管蓓

摘 要：基于2015年7月至2018年6月南京市燃煤電廠典型機(jī)組二氧化硫、氮氧化物、煙塵在線監(jiān)測排放量、實(shí)際發(fā)電量及供熱量等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及污染控制技術(shù)，建立了主要大氣污染物排放強(qiáng)度計(jì)算方法，利用該方法計(jì)算了近3年55MW、300MW、600MW、1030MW等4種規(guī)模機(jī)組的二氧化硫、氮氧化物、煙塵排放強(qiáng)度，并開展了相關(guān)分析研究。結(jié)果表明：南京市主要燃煤發(fā)電機(jī)組二氧化硫、氮氧化物、煙塵的排放強(qiáng)度逐年降低，且明顯低于《火電行業(yè)排污許可證申請與核發(fā)技術(shù)規(guī)范》中的績效值。二氧化硫排放強(qiáng)度隨著機(jī)組規(guī)模的增大而減小，1030WM與600MW相比排放強(qiáng)度下降幅度最大，近3年最高下降幅度達(dá)到49%。煙塵排放強(qiáng)度隨著機(jī)組規(guī)模增大而減小，機(jī)組規(guī)模600WM以上煙塵排放強(qiáng)度下降幅度巨大，1030WM與600MW相比近3年最高降幅達(dá)到67%。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠;排放強(qiáng)度;機(jī)組規(guī)模

中圖分類號 X51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2018）24-0105-4

Abstract：Based on the basic data and pollution control technology of sulfur dioxide， nitrogen oxides， smoke and dust on-line monitoring emission， actual power generation and heat supply of typical units in Nanjing coal-fired power plant from July 2015 to June 2018， The calculation method of emission intensity of main air pollutants was established.The emission intensity of sulfur dioxide， nitrogen oxides and smoke and dust from four types of units in recent three years was calculated by using this method， including 55MW， 300MW， 600MW and 1030MW.The results show that the emission intensity of sulfur dioxide， nitrogen oxides and soot of main coal-fired generating units in Nanjing decreases year by year， and is significantly lower than the performance value of " Technical specification for application and approval of discharge permit in thermal power industry ".The emission intensity of SO2 decreases with the increase of unit scale.Compared with 600MW， the emission intensity of 1030WM decreases the most， with the highest decrease rate of 49% in recent three years.The intensity of smoke and dust emission decreases with the increase of the unit scale.The intensity of smoke and dust emission decreases enormously when the unit scale is over 600 WM.Compared with 600 MW， 1030 WM has the highest decrease of 67% in recent three years.

Key words：Coal-fired power plant;Emission intensity;Unit scale

二氧化硫、氮氧化物、煙塵的大量排放，是造成酸雨、PM2.5、臭氧等區(qū)域復(fù)合型污染的重要原因[1-2]。南京市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重，電力、石化等重點(diǎn)行業(yè)占比高達(dá)77.1%，二氧化硫、氮氧化物排放量占全市工業(yè)源排放總量的90%以上[3]，2013—2016年南京市空氣質(zhì)量平均優(yōu)良率僅為59.4%，區(qū)域環(huán)境質(zhì)量不容樂觀，二氧化硫、氮氧化物減排壓力較大。燃煤電廠是全市的煤耗大戶，二氧化硫、氮氧化物、煙塵排放量大，研究不同規(guī)模機(jī)組大氣污染物排放強(qiáng)度，對于評估污染控制成效、估算污染物排放量、挖掘減排潛力等都具有重要意義。

1 核算方法及數(shù)據(jù)采集

1.1 核算方法 基于燃煤電廠不同規(guī)模機(jī)組1年內(nèi)二氧化硫、氮氧化物、煙塵在線監(jiān)測排放量、實(shí)際發(fā)電量與供熱量，對于熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組將供熱量折算成等效發(fā)電量，計(jì)算出基于單位發(fā)電量的污染物排放強(qiáng)度，計(jì)算公式為：

式中：Pi為第i臺機(jī)組污染物排放強(qiáng)度，單位為mg/kW·h;Ei為第i臺機(jī)組年污染物年排放量，單位為t;Di為第i臺機(jī)組年實(shí)際發(fā)電量，單位為億kW·h。

對于熱電聯(lián)產(chǎn)的機(jī)組，將供熱部分折算成發(fā)電量，用等效發(fā)電量表示。計(jì)算公式為：

式中：Di等效為第i臺機(jī)組年實(shí)際供熱量折算的等效發(fā)電量，單位為億kW·h;Hi為第i臺機(jī)組年實(shí)際供熱量，單位為wGJ。

1.2 數(shù)據(jù)采集 南京市燃煤電廠機(jī)組共有55MW、300MW、600MW、1030MW等4種規(guī)模，全部安裝聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)，廢氣監(jiān)測因子覆蓋二氧化硫、氮氧化物、煙塵，電廠內(nèi)部臺賬管理制度比較健全，實(shí)際發(fā)電量與供熱量數(shù)據(jù)記錄比較規(guī)范，計(jì)量儀器比較先進(jìn)，為較為精確地計(jì)算大氣污染物排放強(qiáng)度提供了有利條件。4種規(guī)模機(jī)組每種選取1臺作為典型，統(tǒng)計(jì)實(shí)際發(fā)電量與供熱量、大氣污染物在線監(jiān)測排放量。

2 結(jié)果與分析

2.1 各機(jī)組的排放量 各機(jī)組近3年實(shí)際發(fā)電量與供熱量、大氣污染物在線監(jiān)測排放量詳見表1～3和圖1～3。

由表1～3和圖1～3可以看出，同一機(jī)組近3年二氧化硫、氮氧化物、煙塵年排放量呈下降趨勢，體現(xiàn)出超低排放改造等減排工程的效果，且600MW及以上機(jī)組二氧化硫、氮氧化物排放量每年減少幅度比較大，說明機(jī)組規(guī)模越大，減排潛力越大。二氧化硫、煙塵排放量在55～600MW范圍內(nèi)隨著機(jī)組規(guī)模增大而增加，達(dá)到600MW以上反而減少，這可能由于大型規(guī)模機(jī)組在工業(yè)技術(shù)水平、污染治理能力和內(nèi)部管理等方面具有一定優(yōu)勢[4]。

2.2 各機(jī)組污染治理工藝 4臺機(jī)組脫硫工藝全部采用石灰石-石膏濕法，脫硝工藝全部采用低氮燃燒+SCR，除塵工藝全部采用靜電除塵。石灰石-石膏濕法雖運(yùn)行費(fèi)用和投資成本較高，但工藝成熟，脫硫效果好，脫硫效率一般在95%上下[5]，使用此工藝可以很好地滿足超低排放要求。SCR技術(shù)對鍋爐煙氣NOx控制效果十分顯著、技術(shù)較為成熟，目前已成為世界上應(yīng)用最多、最有成效的一種煙氣脫硝技術(shù)。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)記載及工程實(shí)例監(jiān)測數(shù)據(jù)，SCR法一般的NOx脫除效率可維持在80%以上[6-7]。靜電除塵工藝除塵效率高，可達(dá)99%以上[8]，對亞微米粒子和粗粒子的去除效率高，且適用于較廣的溫度范圍。綜合而言，以上3種污染治理工藝技術(shù)比較適合南京地區(qū)燃煤公共電廠，被廣泛采用。

2.3 各機(jī)組排放強(qiáng)度 各機(jī)組近3年二氧化硫排放強(qiáng)度范圍在28～157mg/kW·h，氮氧化物在109～165mg/kW·h，煙塵在4～24mg/kW·h，根據(jù)《火電行業(yè)排污許可證申請與核發(fā)技術(shù)規(guī)范》中載明的火電機(jī)組排放績效，南京屬于重點(diǎn)地區(qū)，750MW以下機(jī)組二氧化硫績效值為200mg/kW·h，氮氧化物為400mg/kW·h，煙塵為80mg/kW·h;750MW以上機(jī)組二氧化硫績效值為175mg/kW·h，氮氧化物為350mg/kW·h，煙塵為70mg/kW·h。近3年各機(jī)組二氧化硫、氮氧化物、煙塵排放強(qiáng)度遠(yuǎn)低于排污許可績效值。詳見表4～6。

綜上，南京市火電機(jī)組二氧化硫、氮氧化物、煙塵排放強(qiáng)度小，每發(fā)1kWh電污染物排放量少，明顯低于全國重點(diǎn)城市燃煤火電機(jī)組的平均排放水平，表明南京在火電行業(yè)污染深度治理上取得了巨大的成效。

2.4 排放強(qiáng)度與機(jī)組規(guī)模關(guān)系 二氧化硫排放強(qiáng)度隨著機(jī)組規(guī)模的增大而減小，且下降幅度明顯，1030WM與600MW相比排放強(qiáng)度下降幅度最大，近3年最高下降幅度達(dá)到49%。各機(jī)組所用煤炭硫份全部在0.6%左右，脫硫工藝皆采用石灰石-石膏濕法，機(jī)組規(guī)模越大二氧化硫排放強(qiáng)度越低可能由于大規(guī)模機(jī)組工藝參數(shù)穩(wěn)定，工況更加良好，維護(hù)次數(shù)少。氮氧化物排放強(qiáng)度與機(jī)組規(guī)模之間無明顯統(tǒng)一變化趨勢，大部分集中在120～160mg/kW·h。這可能由于氮氧化物主要由熱力型產(chǎn)生，空氣中氮?dú)庋趸癁榈趸铮瑺t溫相近的條件下氮氧化物產(chǎn)生濃度相近，而各機(jī)組脫硝工藝全部采用低氮燃燒+SCR工藝，氮氧化物除效率接近，故排放強(qiáng)度集中在相近的范圍內(nèi)。煙塵排放強(qiáng)度隨著機(jī)組規(guī)模增大而減小，在55～300MW下降明顯，600WM以上煙塵排放強(qiáng)度下降幅度巨大，1030WM與600MW相比近3年最高降幅達(dá)到67%，排放強(qiáng)度最低已降至4mg/kW·h。這可能由于600WM以上機(jī)組靜電除塵與濕法脫硫協(xié)同效果比較好，達(dá)到了極高的處理效率。詳見圖4～6。

3 結(jié)論與討論

南京市主要燃煤發(fā)電機(jī)組二氧化硫、氮氧化物、煙塵排放強(qiáng)度逐年降低，且明顯低于《火電行業(yè)排污許可證申請與核發(fā)技術(shù)規(guī)范》中的績效值，火電行業(yè)環(huán)境治理和環(huán)境管理水平較高。

南京市燃煤公共電廠于2016年底全部完成超低排放改造，未來污染物排放水平將在一定時(shí)期內(nèi)保持穩(wěn)定，根據(jù)不同規(guī)模機(jī)組大氣污染物排放強(qiáng)度和電廠的實(shí)際發(fā)電量及供熱量，可以快速估算出污染物排放量，為燃煤電廠污染物排放量計(jì)算提供了一種高效便捷方法。

在55～600MW范圍內(nèi)，二氧化硫排放量隨著機(jī)組規(guī)模增大而增加，在55～1030MW范圍內(nèi)，二氧化硫排放強(qiáng)度隨著機(jī)組規(guī)模的增大而減小，1030WM與600MW相比排放強(qiáng)度下降幅度最大，近3年最高下降幅度達(dá)到49%。氮氧化物排放強(qiáng)度與機(jī)組規(guī)模沒有明顯的統(tǒng)一趨勢。煙塵排放強(qiáng)度隨著機(jī)組規(guī)模增大而減小，600WM以上煙塵排放強(qiáng)度下降幅度巨大，1030WM與600MW相比近3年最高降幅達(dá)到67%。綜合而言，機(jī)組規(guī)模達(dá)到600WM以上大氣主要污染物排放強(qiáng)度明顯降低，機(jī)組“上大壓小”有利于減少污染物的排放。

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（責(zé)編：張宏民）