火電廠GGH對大氣污染物排放的影響

陽金純，周年光

（湖南電力試驗研究院,湖南 長沙 410007）

0 前言

我國環(huán)保法規(guī)定，新上火電機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，同時認為可減輕煙氣冷凝水對煙囪的腐蝕作用。為了研究火電廠GGH對污染物排放的影響，采用AERMOD大氣預測軟件及其估算模式，對煙氣抬升高度和污染物落地濃度進行模擬預測，并對污染物濃度進行實測，對預測和實測結果進行對比分析。

1 AERMOD大氣預測軟件介紹

AERMOD 由美國國家環(huán)保局聯(lián)合美國氣象學會組建法規(guī)模式改善委員會（AERMIC）開發(fā)，該系統(tǒng)以擴散統(tǒng)計理論為出發(fā)點，假設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、平坦地形和復雜地形、地面源和高架源等多種排放擴散情形的模擬和預測。

AERSCREEN是AERMOD的估算模式，它是一個單源高斯煙羽模式，可計算點源、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設的氣象組合條件，包括一些最不利的氣象條件。所以，經(jīng)估算模式計算出的是某一污染源對環(huán)境空氣質(zhì)量的最大影響程度和影響范圍。

1.1 點源預測所需數(shù)據(jù)

點源預測需要如下數(shù)據(jù)：

表1 A、B電廠點源參數(shù)表

點源排放速率（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），見表1，A電廠2臺機，裝設GGH2臺，B電廠沒有裝GGH，A、B電廠緊靠在一起。

1.2 數(shù)據(jù)獲取

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

2 點源模擬預測

2.1 用估算模式SCREEN3對A電廠點源 （煙囪）進行模擬預測

采用估算模式，對A電廠2臺機運行時煙氣抬升高度及SO2、NO2落地濃度進行預測，并進行比較分析。

預測結果。預測結果見表2和表3（所有預測結果未疊加背景值）。

預測結果分析。由表2和表3預測結果可知，A電廠GGH投運時，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GGH停運時，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停運時，距點源下風向相同距離處污染物落地濃度略高于GGH運行時的污染物落地濃度，但是SO2最大占標率為17.0%，遠未超過二級標準，說明電廠煙氣經(jīng)脫硫后，排放的SO2很少，能滿足環(huán)保要求。但是當GGH運行或停運時，大部分點NO2濃度的占標率較高，部分點已經(jīng)超過了二級標準，因此建議電廠必須安裝脫硝裝置。

由表2和表3預測結果知，A廠GGH投運時，煙氣抬升高度最大可達1870.5-240 m，A廠GGH停運時，煙氣抬升高度最大可達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電廠煙囪下風向污染物（SO2）落地濃度預測結果

表3 A電廠煙囪下風向污染物（NO2）落地濃度預測結果

2.3 用AERMOD軟件對A電廠點源（煙囪）進行模擬預測

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)進行模擬預測，分別對A、B電廠及A、B同時運行時的情況分別進行預測,預測結果均未疊加背景值。

A、B電廠同時滿負荷運行，各關心點SO2、NO2最大小時濃度預測如表4、表5。

A電廠模擬和預測結果如表6、表7。B電廠模擬和預測結果如表8、表9。

2.4 對AERMOD軟件預測結果進行分析

對2.3的預測結果匯總?cè)绫?0所示。

由表10可知，在未疊加背景濃度值的條件下，SO2的占標率遠小于NO2的占標率，與2.1估算模式預測結果相似。

當A、B電廠同時滿負荷運行時，若考慮背景值的貢獻，NO2濃度可能超過二級標準值，因此電廠必須考慮安裝脫硝裝置。

當A、B電廠分別單獨滿負荷運行時，SO2和NO2的占標率沒有顯著差別，因此GGH對污染物的濃度沒有顯著影響。

表4 A、B電廠同時滿負荷運行時各關心點SO2最大小時濃度預測結果

表5 A、B電廠同時滿負荷運行時各關心點NO2最大小時濃度預測結果

表6 A電廠2臺機滿負荷運行時各關心點SO2最大小時濃度預測結果

表7 A電廠2臺機滿負荷運行時各關心點NO2最大小時濃度預測結果

表8 B電廠2臺機組滿負荷運行時SO2最大小時濃度預測結果

表9 B電廠2臺機組滿負荷運行時NO2最大小時濃度預測結果

用估算模式預測的結果大于用AERMOD軟件預測結果，但由于AERMOD軟件預測時考慮了當?shù)氐牡匦渭案叩涂諝庀髷?shù)據(jù)，預測結果較估算模式準確。

3 污染物現(xiàn)場監(jiān)測布點測試

監(jiān)測SO2和NO2的1小時濃度，監(jiān)測時A、B電廠機組均運行。

3.1 監(jiān)測布點原則

根據(jù)估算模式SCREEN3模擬預測結果，在煙氣下風向污染物濃度最大落地濃度距離附近布點。監(jiān)測布點圖略。

表10 A、B電廠運行時SO2和NO2的達標情況（未疊加背景值）

3.2 監(jiān)測結果

污染物現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)見表11。

由表11可知，SO2最大監(jiān)測結果占環(huán)境空氣質(zhì)量標準二級標準的18.3%，NO2最大監(jiān)測結果占環(huán)境空氣質(zhì)量標準的78.0%,均未超過二級標準。

表11 大氣污染物SO2現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)

4 結論

預測結果與實測結果比較。SO2實測結果高于預測結果，原因是預測結果沒有疊加污染物背景濃度值。而估算模式預測結果高于AERMOD軟件考慮地形和高低空氣象數(shù)據(jù)后的預測結果。

實測結果和AERMOD軟件預測結果均未超過環(huán)境空氣質(zhì)量標準中的二級標準，其中SO2的占標率遠小于NO2的占標率。

加裝GGH后可以顯著提高煙氣的抬升高度。

加裝GGH對污染物最大落地濃度值未有顯著影響，但GGH停運時相同落地距離處污染物濃度略高于GGH運行時的濃度。

建議電廠加裝脫硝裝置，確保NO2濃度達標。