燃煤机组大气环境影响预测评价的研究

2015-06-10孙青春

卷宗 2015年5期

孙青春

摘要：采取先进、高效的治理措施后，燃煤机组的大气污染物实现达标排放。根据大气环境影响预测评价结果显示，项目建成后不会对大气环境产生不利影响。从大气环境保护角度来看，扩建工程建设是可行的。

关键词：燃煤电厂；大气污染；环境影响；预测评价

近几年，我国京津冀、长江三角洲、珠江三角洲等地区城市的PM2.5污染问题尤为突出。据研究分析，PM2.5主要来自机动车、扬尘、煤碳和生物质燃烧等直接排放的一次细颗粒物，以及SO2、NO2、挥发性有机物等气态污染经复杂化学反应形成的二次细小颗粒物[1]。以煤炭为主的能源结构决定了我国的电力生产主要以燃煤发电厂为主，其在营运期间排放的大气污染物主要是煤燃烧后生成的烟尘、SO2和NO2等气体，是造成大气环境污染的重要因素。为响应国家节能减排和环境保护的号召，本文以燃煤电厂二期2×1000MW机组扩建工程为研究对象，预测其建成后对大气环境可能产生的影响，并提出行之有效的防治措施，为工程建设实现优化选址、合理布局、区域规划以及最佳生产设计提供科学依据[2]。

1 项目概况

电厂位于该地区的能源化工基地内，是重点建设的西电东送电源点工程之一。扩建工程在现有厂区预留地内进行扩建，占地面积34.27hm2，建设规模为2×1000MW超超临界间接空冷燃煤发电机组。

1.1 污染防治措施

为满足新建火力发电项目大气污染物排放标准的要求，采取的防治措施有[3]：

①新建一座几何高度为240m、单筒内径8.5m（等效直径为12m）的双管套筒式钢筋混凝土烟囱，可有效地降低污染物的落地浓度。

②控制烟尘排放采用低温省煤器+配置高频电源的三室五电场静电除尘器+湿式电除尘工艺，综合除尘效率≥99.98%。

③采用低氮燃烧器控制锅炉出口处的排放浓度低于220mg/m3，并结合选择性催化还原（SCR）烟气脱硝工艺来控制烟气中NO2的排放量，脱硝效率≥80%。

④采用“双托盘”石灰石-石膏湿法脱硫技术控制烟气中SO2的排放量，设计脱硫效率≥98.6%，不设GGH，取消旁路烟道[4，5]。

1.2 污染物排放情况

扩建工程在运行过程中排放的大气污染物主要有烟尘、SO2和NO2等，其排放情况见表1。由表1中的数据可知：大气污染物在设计、校核煤种工况下的排放浓度均满足《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）中燃煤机组特别排放限值的要求。

表1 大气污染物排放情况

项目名称单位设计煤种校核煤种

烟囱烟囱方式两台锅炉共用一座双管套筒式钢筋混凝土烟囱

几何高度 m 240

出口内径 m 12（单管8.5）

烟温 ℃ 50.7 51.5

除尘器出口处标况干烟气量 Nm3/s 1832.9 1845.5

标况湿烟气量 Nm3/s 2095.3 2121.8

工况烟气量 m3/s 2485.6 2523.5

过量空气系数 1.34

烟尘实际排放浓度 mg/m3 8.03 9.15

实际排放速率 kg/h 53 60.8

标准限值 mg/m3 20

SO2 实际排放浓度 mg/m3 31.8 32.5

实际排放速率 kg/h 209.9 215.7

标准限值 mg/m3 50

NO2 实际排放浓度 mg/m3 44 44

实际排放速率 kg/h 290.3 292.3

标准限值 mg/m3 100

2 环境影响预测与评价

2.1 预测资料

根据《环境影响评价技术导则·大气环境》（HJ2.2-2008），预测模式采用含有简单化学机制的CALPUFF模式[6]。

预测因子：SO2、PM10、NO2、PM2.5。

预测内容[7]：①SO2、NO2的最大地面小时质量浓度；②SO2、PM10、NO2、PM2.5的最大地面日平均质量浓度；③SO2、PM10、NO2、PM2.5的最大地面年平均质量浓度等。

2.2预测结果与评价

（1）最大地面小时质量浓度

SO2、NO2的最大地面小时质量浓度及位置，见表2。由表2中数据可知：SO2、NO2地面小时质量浓度最大值分别为63.72ug/m3、84.85ug/m3，分别占《环境空气质量标准》（GB3095-2012）一级标准的42.48%和42.43%，且最大值均出现在烟囱东南侧1.12km附近。

表2 SO2、NO2的最大地面小时质量浓度预测结果

预测因子浓度（ug/m3）标准值（ug/m3）占标率

（%）相对烟囱坐标

（X，Y）距离（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）最大地面日平均质量浓度

表3 SO2、NO2、PM10、PM2.5最大地面日平均质量浓度的预测结果

预测因子浓度

（ug/m3）标准值

（ug/m3）占标率（%）相对烟囱坐标

（X，Y）距离（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最大地面日平均质量浓度及位置，见表3。由表3中数据可知：SO2、NO2、PM10、PM2.5地面日均浓度最大值分别为7.94ug/m3、10.65ug/m3、2.24ug/m3、1.39ug/m3，分别占《环境空气质量标准》（GB3095-2012）一级标准的15.88%、13.31%、4.48%、3.97%。其中，SO2、NO2、PM10地面日均浓度最大值均出现在烟囱东南1.12km附近，PM2.5地面日均浓度最大值均出现在烟囱东南1.94km附近。

（3）最大地面年平均质量浓度

SO2、NO2、PM10、PM2.5地面年平均质量浓度最大值及位置，见表4。由表4中数据可知：SO2、NO2、PM10、PM2.5地面年均浓度最大值分别为0.325ug/m3、0.433ug/m3、0.092ug/m3、0.059ug/m3，分别占《环境空气质量标准》（GB3095-2012）一级标准的1.63%、1.08%、0.13%、0.17%。其中，SO2、NO2、PM10地面年均浓度最大值均出现在烟囱西北侧1.31km附近，而PM2.5地面年均浓度最大值则在烟囱西北侧的1.41km附近。

表4 SO2、NO2、PM10、PM2.5最大地面年平均质量浓度预测

预测因子浓度

（ug/m3）标准值

（ug/m3）占标率

（%）相对烟囱坐标

（X，Y）距离（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 结论

1）采用了配置高频电源的三室五电场高效静电除器+湿式电除尘器除尘工艺、低氮燃烧+SCR（选择性催化还原法）脱硝工艺以及“双托盘”石灰石-石膏湿法脱硫后，燃煤电厂二期2×1000MW机组扩建工程污染物排放浓度均满足《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）特别排放限值要求。