馬紅友，史學(xué)峰，向 怡

(中國(guó)輻射防護(hù)研究院，太原 030006)

·治理技術(shù)·

淺談脫硫改造降低煙囪高度對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響

馬紅友，史學(xué)峰，向 怡

(中國(guó)輻射防護(hù)研究院，太原 030006)

以某2×135MW電廠實(shí)施脫硫改造為例，分別對(duì)其改造后采用原高煙囪、采用脫硫塔塔頂?shù)蜔焽鑳煞N排煙方案同改造前電廠對(duì)環(huán)境的影響進(jìn)行了計(jì)算對(duì)比分析。結(jié)果表明，采用脫硫塔頂?shù)蜔焽枧欧欧桨笗r(shí)，脫硫改造雖然實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放和總量削減，卻并未達(dá)到改善區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量的實(shí)際目的，不符合我國(guó)環(huán)保管理從達(dá)標(biāo)排放、總量控制向以改善區(qū)域環(huán)境質(zhì)量為目標(biāo)的政策思路。

脫硫改造；煙囪高度；污染物減排；環(huán)境質(zhì)量

1 前 言

近年來(lái)我國(guó)火電、鋼鐵等行業(yè)一系列新排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施對(duì)企業(yè)現(xiàn)有鍋爐、燒結(jié)機(jī)等設(shè)備的煙塵、SO2、NOx等大氣污染物排放提出了嚴(yán)格的限制。新排放標(biāo)準(zhǔn)促使企業(yè)必須進(jìn)行相應(yīng)除塵、脫硫、脫硝改造才能實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，實(shí)施濕法脫硫改造后，出于原有煙囪防腐資金投入較高等因素，部分企業(yè)將煙氣直接經(jīng)脫硫塔塔頂煙囪排放。由于脫硫塔頂煙囪離地高度一般只有35m～70m，遠(yuǎn)低于原煙囪排放高度，再加上濕法脫硫后煙氣溫度降低，不利于煙氣抬升，造成改造后排污擴(kuò)散條件明顯變差，不能有效的改善環(huán)境質(zhì)量。

為了弄清改造項(xiàng)目排煙高度變化后對(duì)區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量的貢獻(xiàn)變化情況，本次研究以某2×135MW煤矸石綜合利用電廠超低排放改造數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立改造前后不同排煙高度方案，采用AERMOD空氣質(zhì)量模式對(duì)改造前后不同排煙方案下電廠主要污染物貢獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)比分析環(huán)境質(zhì)量的影響變化情況。

2 改造項(xiàng)目基本情況

某2×135MW煤矸石綜合利用電廠建有2臺(tái)480t/h循環(huán)流化床鍋爐，采用煤矸石+中煤為燃料發(fā)電。原建有2套脈沖式袋式除塵器，采用爐內(nèi)噴鈣脫硫，CFB鍋爐分級(jí)配風(fēng)低氮燃燒方式控制NOx，凈化后煙氣經(jīng)210m高、內(nèi)徑5.4m鋼筋混凝土煙囪排放。由于部分污染物排放無(wú)法穩(wěn)定達(dá)到《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)現(xiàn)有CFB鍋爐排放限值[1](煙塵30mg/m3，SO2200mg/m3，NOx 200mg/m3)，電廠從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮決定按燃煤發(fā)電機(jī)組煙氣超低排放要求[2](煙塵10mg/m3，SO235mg/m3，NOx 50mg/m3)實(shí)施環(huán)保改造，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放和排污總量削減。改造方案為：在2臺(tái)鍋爐爐后增加2套石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)，同現(xiàn)有爐內(nèi)噴鈣系統(tǒng)串級(jí)脫硫；采用高效除霧器減少脫硫煙氣中帶出的石灰石漿液顆粒物及煙塵；并在現(xiàn)有低氮燃燒基礎(chǔ)上建設(shè)兩套SNCR脫硝設(shè)施。

實(shí)施上述超低排放改造后，電廠SO2排放總量降低了82.5%；NO2排放總量降低了75.0%；煙塵排放總量降低了66.7%，電廠主要污染物均實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放。但為節(jié)省投資，煙氣排放方式未采用原210m高煙囪排放，而是分別經(jīng)2座濕法脫硫塔塔頂70m高、內(nèi)徑4m煙囪排放。

3 計(jì)算方法及源強(qiáng)確定

3.1 計(jì)算方法

本次研究設(shè)定了3種污染源排放情景，分別是：實(shí)施改造前電廠鍋爐原高煙囪排放方案(方案1)，改造后采用原高煙囪排放方案(方案2)，以及改造后采用脫硫塔塔頂?shù)蜔焽枧欧欧桨?方案3)。

環(huán)境空氣質(zhì)量計(jì)算模式采用我國(guó)導(dǎo)則法規(guī)模式AERMOD[3]。采用該模式計(jì)算全年逐時(shí)氣象條件下三種方案源強(qiáng)下風(fēng)向不同距離處的主要污染物(煙塵、SO2、NOx)軸線濃度，對(duì)比分析改造方案環(huán)境質(zhì)量變化情況。

3.2 污染物排放源強(qiáng)

污染源源強(qiáng)按電廠進(jìn)行超低排放改造前、后執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)和排放煙氣量進(jìn)行核算。3種排放方案污染源源強(qiáng)參數(shù)匯總于表1。

表1 各排放方案污染源源強(qiáng)參數(shù)一覽表Tab.1 Parameters of pollution sources in different emission situation

3.3 AERMOD模式參數(shù)設(shè)定

地面氣象數(shù)據(jù)采用當(dāng)?shù)貧庀笳?015年逐時(shí)觀測(cè)資料，高空氣象采用中尺度數(shù)值模式WRF模擬得到。據(jù)此在AERMOD中生成全年8760個(gè)不同小時(shí)的預(yù)測(cè)氣象資料，可較全面地代表當(dāng)?shù)貙?shí)際氣象條件的年變化情況。

為便于3種方案的濃度貢獻(xiàn)變化對(duì)比，預(yù)測(cè)中不考慮地形影響，地表參數(shù)依當(dāng)?shù)貙?shí)際情況采用模型地表類型推薦值。預(yù)測(cè)時(shí)不考慮SO2及NO2的化學(xué)轉(zhuǎn)化。

4 計(jì)算結(jié)果及對(duì)比分析

4.1 計(jì)算結(jié)果

表2給出各方案電廠下風(fēng)向不同軸線距離處的煙塵(以PM10作為評(píng)價(jià)因子)、SO2、NO2地面濃度貢獻(xiàn)最大值，圖1～圖3分別是各污染物在3種不同排煙方案情景下對(duì)應(yīng)的下風(fēng)向軸線最大濃度圖。

表2 各污染物在不同排放方案的下風(fēng)向軸線濃度值對(duì)比Tab.2 Concentration of different pollutants down the wind axis from different emission situations (μg/m3 )

圖1 SO2下風(fēng)向軸線小時(shí)最大濃度Fig.1 Maximum hourly concentration of SO2 down the wind axis

圖2 NO2下風(fēng)向軸線小時(shí)最大濃度Fig.2 Maximum hourly concentration of NO2 down the wind axis

圖3 PM10下風(fēng)向軸線小時(shí)最大濃度Fig.3 Maximum hourly concentration of PM10 down the wind axis

4.2 對(duì)比分析

由上述圖表對(duì)比可知：由于采取的污染治理措施對(duì)SO2、NO2、煙塵的減排程度不同，因此各污染物下風(fēng)向的濃度變化趨勢(shì)曲線關(guān)系也略有不同。

(1)電廠實(shí)施超低排放改造后仍采用原210m高煙囪排放時(shí)，則改造后各污染物下風(fēng)向不同距離處的軸線濃度貢獻(xiàn)較改造前均有顯著降低。SO2、NO2和PM10小時(shí)落地濃度貢獻(xiàn)平均降低17.3μg/m3、13.0μg/m3、1.70μg/m3，降幅占改造前最大值比例分別達(dá)到52.20%、43.44%、33.72%?？梢?jiàn)電廠在實(shí)施超低排放改造后，若排煙高度不變，則改造項(xiàng)目明顯有利于改善區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量。

(2)改造后電廠排煙方式采用脫硫塔塔頂70m的低煙囪排放方案同改造前相比，低煙囪方案排放的SO2、NO2在下風(fēng)向近場(chǎng)區(qū)域的最大濃度較改造前有明顯增加，最大濃度分別增加了為14.82μg/m3、23.37μg/m3，同改造前相比增幅分別達(dá)到168.8%、116.7%，改造后低煙囪方案將導(dǎo)致電廠近場(chǎng)區(qū)域SO2、NO2環(huán)境污染呈加重趨勢(shì)；對(duì)PM10而言，改造后不同下風(fēng)向距離處最大PM10落地濃度較改造前高煙囪方案均增加，最大濃度增加了6.38μg/m3，相應(yīng)增幅達(dá)157.5%，這表明改造后低煙囪方案未降低電廠PM10貢獻(xiàn)，反而使區(qū)域環(huán)境質(zhì)量變差。

5 結(jié)論及建議

(1)目前，我國(guó)環(huán)境管理思路正從“十二五”期間的污染源達(dá)標(biāo)排放控制和排污總量控制向區(qū)域環(huán)境質(zhì)量控制轉(zhuǎn)變，要求“構(gòu)建以環(huán)境質(zhì)量改善為核心的目標(biāo)責(zé)任考核體系”[4]。在2016年1月1日起施行的《大氣污染防治法》中，進(jìn)一步明確了大氣污染防治的目標(biāo)和主要手段“應(yīng)當(dāng)以改善大氣環(huán)境質(zhì)量為目標(biāo)”，側(cè)重點(diǎn)由原總量控制調(diào)整為“控制或者逐步削減大氣污染物的排放量，使大氣環(huán)境質(zhì)量達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)并逐步改善”為目標(biāo)。

(2)通過(guò)本例分析，2×135MW電廠實(shí)施超低排放改造后，可實(shí)現(xiàn)電廠SO2、NOx、煙塵排放總量的大幅削減。當(dāng)超低排放改造后仍采用原210m高煙囪排放方案時(shí)，電廠排污對(duì)整個(gè)區(qū)域環(huán)境質(zhì)量貢獻(xiàn)將顯著降低，可實(shí)現(xiàn)區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量改善；但當(dāng)改造后采用2座脫硫塔塔頂70m高的低煙囪排放方案代替電廠原210m高煙囪排放后，其排煙高度、排煙溫度的降低使電廠排放抬升擴(kuò)散條件變差，導(dǎo)致電廠對(duì)近場(chǎng)區(qū)域內(nèi)的SO2、NOx、PM10貢獻(xiàn)增大，甚至?xí)箙^(qū)域環(huán)境質(zhì)量惡化。

(3)脫硫改造中若確需降低煙囪排放高度，要結(jié)合改善區(qū)域環(huán)境質(zhì)量為目標(biāo)進(jìn)行科學(xué)論證。

[1] 環(huán)境保護(hù)部.火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13223-2011)[S].

[2] 環(huán)境保護(hù)部，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)，國(guó)家能源局. 關(guān)于印發(fā)全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案的通知[EB/OL].http://www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/bwj/201512/t20151215_319170.htm.2015-12-11.

[3] 環(huán)境保護(hù)部.環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則—大氣環(huán)境(HJ2.2-2008)[S].

[4] 國(guó)務(wù)院.大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃[EB/OL].http://www.gov.cn/zhengce/content/2013-09/13/content_4561.htm.2013-09-10.

Impact of Reducing Chimney Height on Environmental Quality in Reformation of Desulphurization

MA Hong-you， SHI Xue-feng， XIANG Yi

(ChinainstituteforRadiationProtection，Taiyuan030006,China)

This paper took a 2 × 135MW power plant in wet FGD modification as an example, and compared the environmental impact of original emission with the emission from high chimney and the emission from low chimney after modification. The results showed that after the modification of desulphurization, the smoke emitted from low chimney at the top of the desulfurization tower will deteriorate regional air quality, although it seems to achieve the emission standard and total quantity reduction target, it does not accord with the idea of environmental policy which changes from standard emission, control of total pollutant quantity to improve regional environmental quality.

Desulfurization modificaiton；height of chimney；emission reduction；environmental quality

2016-10-14

馬紅友(1966-)，男，山西萬(wàn)榮人，1988年畢業(yè)于蘭州大學(xué)大氣科學(xué)系氣象專業(yè)，研究員，主要從事污染氣象研究與環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作。

X701.3

A

1001-3644(2017)01-0096-04