燃煤电力工程对城区环境空气质量影响分析-燃煤电力工程对城

燃煤电力工程对城区环境空气质量影响分析——以华能岳阳电厂三期工程为例王志勤(岳阳市环境保护局)【摘要】煤为非清洁能源，燃煤火力发电在我国的能源结构中占有重要比例，其带来的环境影响不可低估。以华能岳阳电厂三期工程为研究对象，通过对燃煤燃烧、污染物去除、废气高空排放工艺流程分析以及运用列举法和大气扩散数学模式对燃煤发电厂的污染影响与控制进行了研究，提出了燃煤电力工程空气污染防治对策和建议，为大型燃煤电厂空气污染防治提供参考。【关键词】环境影响空气污染燃煤岳阳华能岳阳电厂位于湖南省岳阳市东北面，距离岳阳城区约10公里，地理坐标北纬29°27′03.60″，东经113°9′48.01″，地处洞庭湖平原，地形平坦，属亚热带湿润季风气候，全年主导风向为东北风。该厂计划分三期建设，目前已建设并运行两期，总装机容量为2525MW。一期工程为全套英国引进的2×362.5MW亚临界机组，1#和2#机组分别于1991年9月和12月分别投入运行，至今已运行将近十七年了；二期工程为亚临界机组，3#、4#机组则于2006年3月、5月分别投入运行。三期工程计划于2010年予以实施，装机容量为2×600MW超临界机组。华能岳阳电厂作为湘北地区最大的发电项目，年耗煤量达到220万吨，三期投产后，又将再增加200多万吨，年耗煤量占全市区耗煤量的40%，势必不远处主导风向下风处的岳阳中心城区环境空气质量造成影响，因此，我们将通过数学模式和环境监测数据分析三期工程投产对岳阳城区环境空气质量的影响。一、环境空气质量现状岳阳市2007年全市SO2年日均值浓度为0.061mg/m3，超过国家二级标准，浓度份额达到标准的101.7%，环境容量极其有限，而且浓度各季节分布不均匀，在NE风盛行的一、四季度，日均值更是达到了0.078mg/m3、0.070mg/m3；NO2年均值浓度为0.026mg/m3，达到国家二级标准，浓度份额为标准的65%，各季节浓度相差不大，有一定环境容量。表12007年各季度污染物浓度表二、电厂污染设施情况电厂各期工程由于建设时期跨度较长，环保设施建设参差不齐，各期具体情况见下表：表2环保设施项目一期二期三期烟气除尘装置种类静电除尘器效率（%）99.199.899.8SO2控制装置种类/石灰石—石膏湿法效率（%）/9090NO2控制装置方式W型火焰锅炉低氮燃烧技术烟囱高度（m）210内径（m）7三、三期工程投产后环境空气质量预测1．污染气象条件岳阳市常年主导风向为NE风，年出现频率为17.8%。冬季以NE风为主，出现频率22.4%；春季以NE风为主，出现频率14.6%；夏季以S风为主，出现频率15.0%；秋季以NE风为主，出现频率18.4%；全年静风频率11.7%。表3岳阳市气象站2001—2005年各月风速统计表月份123456789101112年均U10（m/s）2.42.62.83.02.42.22.82.82.62.32.42.72.62．预测计算模式由于火电厂锅炉烟气通过210米高烟囱排放，静风、小风出现几率非常小，故地面浓度预测采用有风点源扩散模式进行地面浓度的预测计算。预测模式如下：（1）有风条件下（距地面10m高平均风速U10≥1.5m/s）点源扩散模式，地面任意一点1h平均浓度可按下式计算：项目一季度二季度三季度四季度SO2（mg/m3）0.0780.0500.0460.070NO2（mg/m3）0.0320.0200.0210.033PM10（mg/m3）0.1370.1180.0950.162（2）排气筒下风向的最大地面浓度Cm(mg/m3)及其距排气筒的距离Xm可按下式计算：（3）烟气抬升高度计算公式：（4）模式中参数的选取①排放源参数表4大气污染物排放参数项目三期工程烟囱高度（m）210内径（m）7烟气出口参数烟气量（m3/s）1184.6烟气温度（℃）69.5SO2排放量（Kg/h）353.0NO2排放量（Kg/h）1514②扩散参数一般气象条件下的扩散参数按照《环境影响评价技术导则（大气环境）中附录B中表B3和表B4选取,并以此计算出各个距离的横向扩散参数σy和垂直扩散参数σz。表5下风向各个距离扩散参数距离(Km)σyσz2.0001931144.0003572165.0004352646.0005123127.0005873608.00066040710.00080650012.000945.1591.015.0001152.0725.020.0001485.6944.5③特殊点位和背景浓度选择表6特殊关注点位置点位距离(Km)关注因素岳阳楼10.500敏感点开发区8.000北城区环保局10.000城区中心监测中心12.000城南最大地面浓度点Xm根据岳阳市2007年大气常规监测数据统计，岳阳城区SO2、NO2年日均浓度为0.061mg/m3、0.026mg/m3，在预测最大地面浓度贡献时，以此作为区域北京浓度参考值。3．环境空气影响预测结果（1）下风向各距离点位地面影响浓度表7下风向各距离点位地面影响浓度距离(Km)SO2（mg/m3）NO2（mg/m3）2.000004.0000.000640.00275.0000.006240.02686.0000.008100.03477.0000.008890.03818.0000.008900.038210.0000.008000.034312.0000.006800.029215.0000.005200.022320.0000.003500.0150各距离点位SO2地面影响浓度00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.0124567810121520距离（Km)浓度（mg/m3）各距离点位NO2地面影响浓度00.0050.010.0150.020.0250.030.0350.040.04524567810121520距离（Km)浓度（mg/m3）表8特殊关注点浓度值点位距离(Km)SO2（mg/m3）NO2（mg/m3）岳阳楼10.5000.007710.0330开发区7.8000.008920.0382环保局10.0000.008000.0343监测中心12.0000.006800.0292最大地面浓度点7.5110.008970.0383（2）预测分析①由图表可以看出三期工程造成的SO2最大地面浓度为0.00897mg/m3，占二级标准的份额为1.8%，岳阳楼、开发区、环保局和监测中心等城区点位浓度分别为0.00771mg/m3、0.00892mg/m30.00800mg/m3和0.00680mg/m3，占二级标准的份额均低于1.8%。②三期工程造成的NO2最大地面浓度为0.0383mg/m3，占二级标准的份额达到31.9%，岳阳楼、开发区、环保局和监测中心等城区点位浓度分别为0.0330mg/m3、0.0382mg/m3、0.0343mg/m3和0.0292mg/m3，分别达到二级标准的27.5%、31.8%、28.6%和24.3%，根据数据图显示，影响较大的区域位于距离5—12Km处，正好是岳阳城区的区域范围，影响较大。三期工程实施后，对开发区（城北）NO2浓度贡献最大，为0.0382mg/m3，岳阳楼叠加值最大，为0.068mg/m3。占二级标准的56.7%。表9各关心点NO2浓度预测（mg/m3）点位现状工程影响叠加值增加幅度占标准岳阳楼0.0350.03300.06894.3%56.7%开发区0.0210.03820.0592182%49.3%环保局0.0370.03430.061392.7%51.1%监测中心0.0340.02920.063285.9%52.7%最大地面贡献点0.0260.03830.0643147%53.6%四、结论1．根据预测数据表明，三期工程如果按要求设计生产，SO2排放对城区空气质量影响很小，但城区SO2浓度已经超标，已没有环境容量。因此，该工程上马的同时必须按照“以新带老”、“老厂挖潜”的总量控制政策和原则，削减SO2总量，实现增产减污，使环境得到改善。2．三期工程NO2排放量大，可能造成城区NO2浓度大幅度上升，最大升幅达到182%，但城区背景值偏低，所以最大地面浓度也仅为二级标准份额的56.7%，仍在环境容量允许范围之内。五、相关建议1．可在三期工程建设同时，为一期工程装置增设烟气脱硫装置，使一期装置SO2排放量削减90%以上，既为三期工程让出排放容量空间，又可改善城区空气环境。2．为各期工程脱硫后设置GGH装置，增加排烟温度，提高烟气抬升高度，使污染物落地高浓度区域向外延伸，避开城区范围。3．鉴于NO2排放的影响，在资金允许的情况下有必要在各期工程中增设脱硝装置，以达到增产不增污，使城区大气环境不因三期工程投产而恶化。【参考文献】[1]郭静主编，《大气污染控制工程》[M]，北京：化学工业出版社，2001[2]吴波主编，《建材火电类环境影响评价》[M]，北京：环境科学出版社，2007[3]GB3095—1996.环境空气质量标准[S].北京：国家环境保护局，1996[4]HJ/T179—2005.火电厂烟气脱硫工程技术规范[S].北京：国家环境保护总局，2005[5]《岳阳市环境质量报告书》[R].岳阳：岳阳市环境保护局，2007