火电厂大气污染物排放标准_与火电厂大气污染控制.pdf

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1、第!卷 第#!期!$%年#!月&()!*)#!+,-)!$%中国能源!引言改革开放!多年来，我国电力工业得到了迅速的发展，目前我国发电装机容量和发电量均达到世界第二位，但我国人均发电装机容量仅有#!$%&，人均发电量只有()*%&+，均不到世界平均水平的一半，仅为发达国家的(,-.(,(。未来十几年，我国将全面建设小康社会，到!年，经济总量将在!年的基础上翻两番。经济发展必然带动电力需求的增加，当前，随着经济的快速发展，用电负荷大幅度增长，近年各地普遍出现电力短缺现象，电力建设必将加快速度，预计到!年，全国总装机容量将达.(亿&，我国电力行业正进入一个新的发展阶段。根 据 电 力 统 计 资

2、料，到!年底，全国发电装机容量已达到/$-$)#.万&，其中，火电在我国电力行业仍处主导地位，火电装机容量为!-$0#-)万&，占总装机的)0#$1，火电 发 电 量 已 达 到(/!)/#)亿&+，占 总 发 电 量 的*#!$2。在“十五”乃至更长的一个时期内，我国电源结构将继续维持燃煤机组为主的基本格局，火电耗煤占煤炭消费量的比例还将逐步增长。燃煤火电厂在生产清洁的电力的同时，排放大量二氧化硫、氮氧化物和烟尘等污染物，也因此成为大气污染物的主要来源之一。!年火电行业二氧化硫排放达到-$#*万3。据 统 计，我国火电行业排放的烟尘和二氧化硫均超过其他各行业的排放量而列居第一位，在酸雨和二氧

3、化硫 污 染 控 制 区4简 称“两 控区”5，火电厂二氧化硫排放量已占“两控区”二氧化硫排放总量的$.2。由于火电厂大气污染物排放量大，排放高度一般较高，因此对环境造成影响的范围收稿日期：!0/(/(-作者简介：段宁4(.-/5，女，硕士，研究员，长期从事大气环境科学的研究及环境管理的技术支持工作。火电厂大气污染物排放标准与火电厂大气污染控制段 宁，柴发合，陈义珍，薛志钢，李今丹4中国环境科学研究院城市与区域大气环境研究基地，北京(!5摘要：本文回顾了我国火电厂大气污染物排放标准不断完善的历程，论述了火电厂排放标准在大气污染控制中所起的重要作用，并就新修订的火电厂大气污染物排放标准467(/

4、!/!/5对控制排放总量和改善环境质量的效果进行了研究分析。关键词：排放标准；火电厂；大气污染中图分类号：8/!9%文献标识码：:%文章编号：(/!/$4!05(!/!/$0#$%&(%：:%;9A=B93C93+9D;CA;9EFGB9HIJGBA9DC?;9DJFB39CB93FBGF;G9CK9L+BF#9M39GNI%3+CB%CK%3+C%CB%3FBGF;G%CK%F;%DCJJI3FB3%NCB3;CJ%KC;%DC?;%DJFB3#%:BG%3+B%3+%KOKN3%CK%B?%3FBGF;G%KC;%HC3+%3C3FJ%CB%NCB3;CJ%FBG%F;%PIFJ3Q%ED

5、;C=EB3%F;G#)*+,-&.$：CB%3FBGF;G；3+;EFJ%DC?;%DCJJI3CB专家分析!#$%&()*+,-,!$!#$%&$(%)*+$%,-第%&卷 第(%期%,-年(%月中国能源很大。火电厂燃煤产生的污染物不仅对周围地区的空气环境质量造成影响，其中的二氧化硫、氮氧化物在一定条件下可形成酸雨。我国目前区域性酸雨污染严重，二氧化硫和酸沉降污染已经对我国的自然资源、生态系统、材料、能见度和公众健康构成了威胁，严重影响社会经济发展和人民群众的正常生活。如果火电厂排放的大气污染物得不到有效控制，将直接影响到我国大气环境质量的改善和电力行业的可持续发展。!我国火电厂排放标准的

6、完善历程大气污染物排放标准是根据环境质量标准、污染治理技术、经济条件等因素，对排入大气的有害物质和产生危害的各种因素所做的限制性规定，由于其具有法律效力，对大气污染源的排放行为能起到约束和限制作用，从而对大气污染的控制有着重要的意义。%$(第一个污染物排放标准早在!#$年，我国颁布了第一个污染物排放标准工业“三废”排放试行标准%&().*+,，标准的废气部分给出了-$类有害物质的排放限值，其中针对电站给出了*种不同高度排气筒所对应的二氧化硫和烟粉尘允许排放速率%./01,。由于该标准以大气环境质量标准为依据，允许排放量限值随着烟囱增高而逐渐增大，所以刺激了电厂高烟囱和多烟囱的建设。然而，高烟囱

7、排放虽然在一定程度上利用了大气的自净能力，但不能从根本上解决污染治理问题，虽然能降低近距离污染物落地浓度，却不能减少污染物排放总量。随着机组容量增大、烟囱高度的增加，污染范围扩大，污染物在空中停留时间增长，也使形成酸雨的机会增加。总之，该标准尚未意识到排放标准中的污染物总量控制、电厂污染物排放浓度和污染物的区域性转移问题，也没有考虑气象、地形等因素的地区性差异，且要求过低，未能有效控制电厂污染物的排放。%$%首次制订 燃煤电厂大气污染物排放标准/01(2%2.3(4为有效控制燃煤电厂大气污染物排放，-年由国家环境保护局批准颁布了燃煤电厂大气 污 染 物 排 放 标 准2&-$34$.-,，标准

8、于-4年5月-日实施，标准主要有以下几方面改进。2-,6二氧化硫允许排放量从定值发展到计算公式，标准考虑了我国各地地理、地形、气象条件的不同，各地区经济发展 水 平 和 大 气 污 染 状 况 的 不同，采用7值法控制二氧化硫允 许 排 放 量2./01,，根 据 大 气环境质量标准所允许的地面浓度，通过模式计算，并结合地区因素，分别对新、老污染源确定出不同的排放指标7值和地区扩散条件指数8，给定烟囱高度即可计算出二氧化硫的允许排放量。23,6考虑了城市与农村有所区别，该标准体现了对城市从严要求，农村相应放宽的原则。标准对减轻酸雨危害和改善环境质量，重点控制工业污染集中、人口活动集中、污染源集

9、中、排放强度大的城市地区的二氧化硫排放起了重要作用。2$,6提出了多烟囱电厂，按等效单源计算二氧化硫允许排放量的方法，将多个烟囱的有效排放高度等效为一个烟囱的有效高度，避免了电厂为达标而多建烟囱的现象。29,6按新、老电厂和不同的燃煤灰份规定了烟尘排放浓度限值。该标准存在的问题主要是：没有明确将来时段的超前指标；二氧化硫排放标准较松且未实行浓度控制，按此标准，只有较大的火电厂才可能超标，因此不能显著地削减二氧化硫排放量。%$2修订后的 火电厂大气污染物排放标准/01(2%.(33&4随着我国酸雨和二氧化硫污染日趋加重，针对火电厂是排放二氧化硫等致酸物质的重点行业的特点，在国家划定酸雨和二氧化硫

10、污染控制区2“两控区”,并加强其两控区的酸雨和二氧化硫控制的背景下，国家环境保护局组织对原燃煤电 厂 大 气 污 染 物 排 放 标 准2&-$33$.-,进 行 了 修 订，于-:颁布了火电厂大气污染物排放标准2&-;33.-:，并于-*年-月开始实施。该标准有以下几个特点。2-,6保 持 了 与“&-$33$.-”标准的衔接。考虑到原标准实施时间不长，因此新标准仍保留原标准中新、老电厂的两个时段划分，期间执行的标准限值也基本保持不变。23,6增加了从-*年开始的第$时段，提出了超前时间段指专家分析!#$%&()*+,-,%(第!卷 第#!期!$%年#!月&()!*)#!+,-)!$%中国能

11、源标值，使标准具有较好的连贯性和稳定性。!#$第时段二氧化硫实行排放总量与排放浓度双重控制，只有使用低硫煤!燃煤含硫量小于%&才能达标，起到了限制燃用高硫煤的作用。!($考虑到技术及设备质量的提高，一些电厂锅炉系统的空气过剩系数!值可达%)(.%)*，而国际上许多国家都将!定为%)(，因此将第时段!定为%)(。+*$对第时段的电厂增加了氮氧化物排放浓度限值，开始加强对电厂其它致酸污染物的控制。然而该标准也还存在一些问题：如,值控制标准宽松，不能显著地、有效地削减二氧化硫排放量；二氧化硫允许排放量计算公式比较复杂，不便于操作；区域划分不够 详 细；只对第时段排放二氧化硫和氮氧化物有浓度限值，对第

12、%、-时段却没有浓度限值，造成有大量的电厂不受排放浓度限值的约束；此外第时段浓度限值过于宽松，也不能起到有效的控制作用。!)%最新修订的 火电厂大气污染物排放标准/01#2!3!$24为进一步改善我国空气质量和控制酸雨污染，国家环保总局和国家质量监督检验检疫总局于-.年%-月联合发布了新修订的国家污染物排放标准火电厂大气污染物排放标准+/0%-3-.$#。新标准兼顾电力发展和环境保护目标，具有以下几方面的特点。+%#$给 出 了 所 有个 时 段的二氧化硫、烟尘、氮氧化物的排放浓度限值，见表%，使火电厂的大气污染物排放控制形成一个有机的整体，并且采用达标预告的形式，提前给出了到-.*年和-.%

13、.年火电厂的二氧化硫和烟尘排放应执行的限值，从而有利于火电厂根据各自的具体情况采取适当的排放控制措施。+-#$对 原 标 准 中 的 全 厂 二氧化最高允许排放速率限值测算 方 法+,值 法#进 行 了 完 善，结 合 我 国“九 五”、“十 五”期间的大气污染控制重点，充分考虑我国地域辽阔、经济发展不平衡的特点，有利于调控我国电源布局、控制电厂规模无 限 制 增 长 对 环 境 带 来 的 影响，也有利于环保部门对特殊地区进行严格的控制，并较好地实现了与旧标准的衔接。+#$在对火电机组制定排放限值时充分考虑了长远控制目标，以二氧化硫为例，在确定排放限值时，考虑了我国电力行业排放的二氧化硫最终

14、控制在*.万123以下的目标，因此排放标准的实施将成为实现远期控制目标的重要保证。!($在制定标准中的每一个控制限值时，均以可选的成熟、可靠的控制技术为依托，同时还兼顾了国家西电东送和对资源综合利用电厂的特殊政策，因此标准限值科学合理。!*$考虑到第%时段机组时专家分析!#$%&()*+,-,!#$%&$(%)*+$%,-第%&卷 第(%期%,-年(%月中国能源间跨度很长，对该时段火电机组的二氧化硫排放没有规定每台机组必须达到的浓度限值，而是要求全厂第!时段火电机组平均达到排放限值，这就使火电厂拥有较大的自主权，对全厂第!时段的机组综合考虑，选择多种灵活的达标方案，有利于促进电厂选择剩余使用寿

15、命长、单机容量大、具有脱硫场地的机组配置脱硫效率高的设施，从而增加了标准的可操作性。#$%充分借鉴国外先进经验，制定了符合我国国情的排放限值。早期工业化国家在经历了严重的空气污染和酸雨危害后，采取了严格的控制措施，大幅度削减火电厂大气污染物排放。图!给出了我国新的火电大气污染物排放标准与部分国家和地区的排放标准的比较情况，可以看出，我国本次修订的新标准中二氧化硫、氮氧化物和烟尘的排放限值逐渐接近了发达国家和地区的要求，但与欧盟和日本的标准相比还有一定差距。!新标准对火电大气污染排放控制作用分析为了了解新标准对大气污染控制的作用，选择我国北方某城市火电厂作为对象，进行二氧化硫排放控制效果的分析。

16、为此设计了&种控制情景各控制情景说明见表($，给出对排放总量及对环境质量的控制效果分析。.$(排放限值对火电厂二氧化硫排放总量的控制效果分析不同情景的二氧化硫最大允许排放量见表)。在多数情况下，最大允许排放量都比现状排放量小，当出现比现状排放量大的情况，可取现状排放量为控制排放量。由表可见，无论是排放浓度限制，还是*值控制，都使得整个地区的火电排放总量有较大的减少，其中地方标准最严，新标准的浓度控制和*值控制效果基本相当，可以起到互为补充的作用。.$%排放限值对环境质量的影响分析根据不同排放限值所确定的各污染源的排放量，选取典型代表时 段 的 气 象 资 料，利 用+,-*./模式系统模拟不同

17、控制情景下二氧化硫浓 度 的 变 化 状 况。各情景对二氧化硫地面浓度的影响分析见表&。情 景!火 电 厂现 状 排 放 总 量 为!0112(%3456。对环境质量的影响来看，二氧化硫最大地面浓度 是)#27&)8!/0 1.；浓 度 超 过(,!/01.的区域面积不到.,21%；浓度在%34!/01.的区域面积占总 模 拟 区 域 面 积 的 份 额 为5,$-6；城区大部分地区的地面浓度在43(,!/01.范围内，近郊区的地区浓度在大约在%34!/01.之间，而远郊区的浓度多数在%!/01.以下。情景%的二氧化硫总排放量为-.(7$.2/0 8，比现有排放量削减了&.$(6。对环境质量的

18、影响来看，二氧化硫最大地面浓度是(%$,4!/0 1.；浓度超过4!/0 1.的区域面积不到5,21%；城区大部分地区的地面浓度在%34!/0 1.范 围 内，近郊区的地区浓度在大约在(3%!/0 1.之间，而远郊区的浓图新标准最严格的控限值与部分国家和地区的排放标准的比较专家分析!#$%&()*+,-,%.第!卷 第#!期!$%年#!月&()!*)#!+,-)!$%中国能源度多数在#!./01以下；全区平 均 浓 度 为#)!23!./01，大约 是 现 状 平 均 浓 度 的1%)45，并且占模拟区域3)!5的地区的地面浓度在$)46!./01之间。环境质量得到了很大的改善。情景1的二氧化

19、硫总排放量为#$27)3 8./9，比现有排放量削减了7$)35。对环境质量的影响来看，二氧化硫最大地面 浓 度 是!)777!./01；浓 度超过#!./01的区域面积不到#4$80!；城区大部分地区的地面浓度在$)46#!./01范围内；近 郊 区 的 地 区 浓 度 在 大 约 在$)!6$)4!./01之间，而远郊区的浓度多数在$)!./01以下；全区平均浓度为$)1#!./01，是现状平均浓度的3)5，并且占模拟区域7$5以上的地区的地面浓度在$)#6#!./01之间。环境质量的改善非常显著。情景%的二氧化硫总排放量为%!77)$8./9，比现有排放量削减了1)15。对环境质量的影响

20、来看，二氧化硫最大地面浓度是#)4%!./01，最小地面浓度是$)#%1!./01，全区域平均浓度是#)#%$!./01；浓度超过4!./01的区域面积不到!1 80!；城区大部分地区的地面浓度在!64!./01范围内，近郊区的地区浓度在大约在$)46!./01之间，而远郊区的浓度多数在$)4!./01以下；全区平均浓度是#)#%$!./01，是现状平均浓度的1$)75，近3$5的地区的浓度在$)46!./01之间，环境质量得到了很好的改善。不同排放限值下，火电厂二氧化硫排放对地面环境浓度的影响如表%所示。各控制情景下地面最大浓度值和平均浓度值都比现状情景下的相应值有很大程度的下降，占空气质量

21、标准的份额也降低了很多。!小结与讨论通过前面的分析可以看到，新的火电厂排放标准将对大气污染物的减排及由此带来的对环境质量的改善都有很显著的作用。可以预计随着!$4年和!$#$年排放限值的实现，我国火电大气污染物排放量将得到有效的控制，同时也必将带动脱硫产业的快速发展和电力行业的技术更新改造，从而为实现我国电力工业的可持续发展创造良好的条件。在火电厂大气污染物排放控制中，还有一类被称为绩效控 制:;的 方 法，这 是 一种负荷标准，它规定了单位原料 或 单 位 产 品 的 污 染 物 排 放量，比如在电厂，规定生产单位电能或输入单位热量所产生的污染物排放量。这种方法始于美国，目前已取得了显著成效。;=控制是一种先进的控制思想，可能是今后的控制方向。然而在我国，目前虽然做了一些工作，条件尚未十分成熟，不适合作为强制性的国家行 业 标 准 来 推 行。目 前 可 将;项目!$!A%#$3#图!不同排放限值控制效果的比较专家分析!#$%&()*+,-,!%