陽(yáng)金純，周年光

（湖南電力試驗(yàn)研究院,湖南 長(zhǎng)沙 410007）

0 前言

我國(guó)環(huán)保法規(guī)定，新上火電機(jī)組必須安裝煙氣脫硫裝置，而石灰石-石膏濕法脫硫是目前火電廠普遍采用的方法。由于是濕法脫硫，脫硫后的煙氣溫度下降到約50℃左右，為了提高煙氣的抬升高度，部分電廠采用GGH(氣-氣換熱器)加熱凈煙氣，同時(shí)認(rèn)為可減輕煙氣冷凝水對(duì)煙囪的腐蝕作用。為了研究火電廠GGH對(duì)污染物排放的影響，采用AERMOD大氣預(yù)測(cè)軟件及其估算模式，對(duì)煙氣抬升高度和污染物落地濃度進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，并對(duì)污染物濃度進(jìn)行實(shí)測(cè)，對(duì)預(yù)測(cè)和實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

1 AERMOD大氣預(yù)測(cè)軟件介紹

AERMOD 由美國(guó)國(guó)家環(huán)保局聯(lián)合美國(guó)氣象學(xué)會(huì)組建法規(guī)模式改善委員會(huì)（AERMIC）開(kāi)發(fā)，該系統(tǒng)以擴(kuò)散統(tǒng)計(jì)理論為出發(fā)點(diǎn)，假設(shè)污染物的濃度分布在一定程度上服從高斯分布。模式系統(tǒng)可用于多種排放源（包括點(diǎn)源、面源和體源）的排放，也適用于鄉(xiāng)村環(huán)境和城市環(huán)境、平坦地形和復(fù)雜地形、地面源和高架源等多種排放擴(kuò)散情形的模擬和預(yù)測(cè)。

AERSCREEN是AERMOD的估算模式，它是一個(gè)單源高斯煙羽模式，可計(jì)算點(diǎn)源、火炬源、面源和體源的最大地面濃度，以及下洗和岸邊熏煙等特殊條件下的最大地面濃度。估算模式中嵌入了多種預(yù)設(shè)的氣象組合條件，包括一些最不利的氣象條件。所以，經(jīng)估算模式計(jì)算出的是某一污染源對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的最大影響程度和影響范圍。

1.1 點(diǎn)源預(yù)測(cè)所需數(shù)據(jù)

點(diǎn)源預(yù)測(cè)需要如下數(shù)據(jù)：

表1 A、B電廠點(diǎn)源參數(shù)表

點(diǎn)源排放速率（g/s），煙囪幾何高度（m），煙囪出口內(nèi)徑（m），煙囪出口處煙氣排放速度（m/s），煙囪出口處的煙氣溫度（K），見(jiàn)表1，A電廠2臺(tái)機(jī)，裝設(shè)GGH2臺(tái)，B電廠沒(méi)有裝GGH，A、B電廠緊靠在一起。

1.2 數(shù)據(jù)獲取

點(diǎn)源運(yùn)行參數(shù)取自http://cems.eicp.net/湖南省環(huán)境監(jiān)測(cè)在線系統(tǒng)網(wǎng)站，為24 h連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，本次模擬預(yù)測(cè)取2天的平均值。模擬預(yù)測(cè)采用的低空氣象數(shù)據(jù)為石門氣象站2008年全年365天數(shù)據(jù)（每天24小時(shí)逐時(shí)數(shù)據(jù)），石門高空氣象數(shù)據(jù)及地形高程數(shù)據(jù)由相關(guān)有資質(zhì)部門提供。

2 點(diǎn)源模擬預(yù)測(cè)

2.1 用估算模式SCREEN3對(duì)A電廠點(diǎn)源 （煙囪）進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)

采用估算模式，對(duì)A電廠2臺(tái)機(jī)運(yùn)行時(shí)煙氣抬升高度及SO2、NO2落地濃度進(jìn)行預(yù)測(cè)，并進(jìn)行比較分析。

預(yù)測(cè)結(jié)果。預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2和表3（所有預(yù)測(cè)結(jié)果未疊加背景值）。

預(yù)測(cè)結(jié)果分析。由表2和表3預(yù)測(cè)結(jié)果可知，A電廠GGH投運(yùn)時(shí)，污染物最大落地濃度出現(xiàn)在距煙囪距離為1 270 m處，該處SO2最大落地濃度為 59.39 μg/m3，NO2最大落地濃度為 237.7 μg/m3,當(dāng)GGH停運(yùn)時(shí)，污染物最大落地濃度出現(xiàn)在距煙囪距離為1209 m處，該處SO2最大落地濃度為84.91 μg/m3，NO2最大落地濃度為 339.8 μg/m3。

GGH停運(yùn)時(shí)，距點(diǎn)源下風(fēng)向相同距離處污染物落地濃度略高于GGH運(yùn)行時(shí)的污染物落地濃度，但是SO2最大占標(biāo)率為17.0%，遠(yuǎn)未超過(guò)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明電廠煙氣經(jīng)脫硫后，排放的SO2很少，能滿足環(huán)保要求。但是當(dāng)GGH運(yùn)行或停運(yùn)時(shí)，大部分點(diǎn)NO2濃度的占標(biāo)率較高，部分點(diǎn)已經(jīng)超過(guò)了二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，因此建議電廠必須安裝脫硝裝置。

由表2和表3預(yù)測(cè)結(jié)果知，A廠GGH投運(yùn)時(shí)，煙氣抬升高度最大可達(dá)1870.5-240 m，A廠GGH停運(yùn)時(shí)，煙氣抬升高度最大可達(dá)1374.6-240 m，因此，加裝GGH后可以大大提升煙氣抬升高度。

表2 A電廠煙囪下風(fēng)向污染物（SO2）落地濃度預(yù)測(cè)結(jié)果

表3 A電廠煙囪下風(fēng)向污染物（NO2）落地濃度預(yù)測(cè)結(jié)果

2.3 用AERMOD軟件對(duì)A電廠點(diǎn)源（煙囪）進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)

仍采用表1參數(shù)，并考慮電廠周圍50 km2地形,利用電廠附近石門氣象站的低空和高空數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，分別對(duì)A、B電廠及A、B同時(shí)運(yùn)行時(shí)的情況分別進(jìn)行預(yù)測(cè),預(yù)測(cè)結(jié)果均未疊加背景值。

A、B電廠同時(shí)滿負(fù)荷運(yùn)行，各關(guān)心點(diǎn)SO2、NO2最大小時(shí)濃度預(yù)測(cè)如表4、表5。

A電廠模擬和預(yù)測(cè)結(jié)果如表6、表7。B電廠模擬和預(yù)測(cè)結(jié)果如表8、表9。

2.4 對(duì)AERMOD軟件預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析

對(duì)2.3的預(yù)測(cè)結(jié)果匯總?cè)绫?0所示。

由表10可知，在未疊加背景濃度值的條件下，SO2的占標(biāo)率遠(yuǎn)小于NO2的占標(biāo)率，與2.1估算模式預(yù)測(cè)結(jié)果相似。

當(dāng)A、B電廠同時(shí)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，若考慮背景值的貢獻(xiàn)，NO2濃度可能超過(guò)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值，因此電廠必須考慮安裝脫硝裝置。

當(dāng)A、B電廠分別單獨(dú)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，SO2和NO2的占標(biāo)率沒(méi)有顯著差別，因此GGH對(duì)污染物的濃度沒(méi)有顯著影響。

表4 A、B電廠同時(shí)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)各關(guān)心點(diǎn)SO2最大小時(shí)濃度預(yù)測(cè)結(jié)果

表5 A、B電廠同時(shí)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)各關(guān)心點(diǎn)NO2最大小時(shí)濃度預(yù)測(cè)結(jié)果

表6 A電廠2臺(tái)機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)各關(guān)心點(diǎn)SO2最大小時(shí)濃度預(yù)測(cè)結(jié)果

表7 A電廠2臺(tái)機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)各關(guān)心點(diǎn)NO2最大小時(shí)濃度預(yù)測(cè)結(jié)果

表8 B電廠2臺(tái)機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)SO2最大小時(shí)濃度預(yù)測(cè)結(jié)果

表9 B電廠2臺(tái)機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)NO2最大小時(shí)濃度預(yù)測(cè)結(jié)果

用估算模式預(yù)測(cè)的結(jié)果大于用AERMOD軟件預(yù)測(cè)結(jié)果，但由于AERMOD軟件預(yù)測(cè)時(shí)考慮了當(dāng)?shù)氐牡匦渭案叩涂諝庀髷?shù)據(jù)，預(yù)測(cè)結(jié)果較估算模式準(zhǔn)確。

3 污染物現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)布點(diǎn)測(cè)試

監(jiān)測(cè)SO2和NO2的1小時(shí)濃度，監(jiān)測(cè)時(shí)A、B電廠機(jī)組均運(yùn)行。

3.1 監(jiān)測(cè)布點(diǎn)原則

根據(jù)估算模式SCREEN3模擬預(yù)測(cè)結(jié)果，在煙氣下風(fēng)向污染物濃度最大落地濃度距離附近布點(diǎn)。監(jiān)測(cè)布點(diǎn)圖略。

表10 A、B電廠運(yùn)行時(shí)SO2和NO2的達(dá)標(biāo)情況（未疊加背景值）

3.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果

污染物現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表11。

由表11可知，SO2最大監(jiān)測(cè)結(jié)果占環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的18.3%，NO2最大監(jiān)測(cè)結(jié)果占環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的78.0%,均未超過(guò)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

表11 大氣污染物SO2現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

4 結(jié)論

預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果比較。SO2實(shí)測(cè)結(jié)果高于預(yù)測(cè)結(jié)果，原因是預(yù)測(cè)結(jié)果沒(méi)有疊加污染物背景濃度值。而估算模式預(yù)測(cè)結(jié)果高于AERMOD軟件考慮地形和高低空氣象數(shù)據(jù)后的預(yù)測(cè)結(jié)果。

實(shí)測(cè)結(jié)果和AERMOD軟件預(yù)測(cè)結(jié)果均未超過(guò)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中SO2的占標(biāo)率遠(yuǎn)小于NO2的占標(biāo)率。

加裝GGH后可以顯著提高煙氣的抬升高度。

加裝GGH對(duì)污染物最大落地濃度值未有顯著影響，但GGH停運(yùn)時(shí)相同落地距離處污染物濃度略高于GGH運(yùn)行時(shí)的濃度。

建議電廠加裝脫硝裝置，確保NO2濃度達(dá)標(biāo)。