南京市電力行業(yè)大氣顆粒物排放及減排對(duì)策分析

鄭新梅 謝放尖 李文青

摘 要：細(xì)顆粒物是霧霾產(chǎn)生的主要來(lái)源。電力行業(yè)燃煤排放是南京市顆粒物污染重要來(lái)源。研究分析南京市電廠顆粒物情況，分析其排放總量和排放特征，對(duì)該區(qū)域減排顆粒物污染有重要作用和示范意義。該文以2013年為基準(zhǔn)年，選取南京市20家電廠，通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷并結(jié)合環(huán)境統(tǒng)計(jì)資料分析，獲取了各電廠活動(dòng)水平數(shù)據(jù)；根據(jù)物料平衡法計(jì)算其分粒徑顆粒物（PM2.5、PM10和BC）排放量。在此基礎(chǔ)上，分析了各電廠的產(chǎn)污情況、時(shí)空分布特征等，并針對(duì)性地提出南京市電力行業(yè)顆粒物減排措施及建議，以期為南京市電力行業(yè)顆粒物排放控制提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：南京 電廠 大氣顆粒物 對(duì)策

中圖分類號(hào)：X5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）11（b）-0118-02

近年來(lái)，我國(guó)各地霧霾頻發(fā)，AQI指數(shù)頻頻爆表，極端突發(fā)天氣時(shí)常出現(xiàn)。相關(guān)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)超過(guò)90%的省會(huì)城市的首要空氣污染物為可吸入顆粒物（PM10），城市大氣中細(xì)顆粒物（PM2.5）濃度很高，許多城市的PM2.5濃度超過(guò)了100μg/m3。

南京市是長(zhǎng)三角地區(qū)重要城市之一。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，南京市2013年空氣質(zhì)量超標(biāo)天數(shù)達(dá)163 d，其中PM2.5年均值為77μg/m3，超過(guò)國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)1.20倍，PM10年均值為137μg/m3，超過(guò)國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)0.96倍。電力行業(yè)燃煤排放是南京市顆粒物污染重要來(lái)源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年南京市工業(yè)企業(yè)燃煤消耗量3 548萬(wàn)t，全市20家電廠的全年燃煤消耗量為2 273萬(wàn)t，占比達(dá)64%。研究分析電廠顆粒物情況，分析其排放特征，對(duì)減排顆粒物污染有重要作用。

文章以2013年為基準(zhǔn)年，通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷的方式詳細(xì)摸清了南京市電廠情況，根據(jù)國(guó)家推薦的清單編制方法計(jì)算了顆粒物排放量，分析了其時(shí)空分布特征并在此基礎(chǔ)上給出電力行業(yè)顆粒物減排的建議。

1 研究方法

1.1 活動(dòng)水平獲取

根據(jù)電廠排污特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了問(wèn)卷調(diào)查表并向電廠發(fā)放，調(diào)查表內(nèi)容包括排放口高度、除塵裝置及處理效率、鍋爐類型、裝機(jī)容量、年運(yùn)行時(shí)間、發(fā)電量、供電煤耗、煤炭年消耗量、煙氣產(chǎn)生量、油品及天然氣消耗量、煤種、煤炭灰分等。對(duì)企業(yè)所填報(bào)的調(diào)查問(wèn)卷進(jìn)行核查。問(wèn)卷還詳細(xì)調(diào)查了各電廠的逐月燃料消耗量。

1.2 計(jì)算方法

根據(jù)2014年8月環(huán)境保護(hù)部發(fā)布了《大氣細(xì)顆粒物一次源排放清單編制技術(shù)指南（試行）》等相關(guān)參數(shù)推薦值進(jìn)行計(jì)算。

2 南京市電力行業(yè)活動(dòng)水平分析

2.1 行業(yè)概況

2013年，南京電力行業(yè)燃煤電廠與燃?xì)怆姀S的比例為4∶1，全年燃煤消耗量為2 289.83萬(wàn)t，燃油消耗量為678.8 t，天然氣消耗量為97 736.7 m3，煤氣消耗量為284 187.7 m3。共發(fā)電533.84億kW·h，排放的煙粉塵總量約為39 136.14 t。根據(jù)調(diào)查，2013年南京市電廠機(jī)組實(shí)際運(yùn)行44個(gè)，其中隸屬燃煤電廠31個(gè)，燃?xì)怆姀S8個(gè)?？傃b機(jī)容量為9 286 MW，統(tǒng)計(jì)看出，南京市電廠以裝機(jī)容量小于100 MW的小機(jī)組為主，100～300 MW之間的機(jī)組數(shù)目最少。裝機(jī)容量≤100 MW、100～300 MW和≥300 MW的電廠中燃?xì)馀c燃煤機(jī)組的比例分別為9∶17、1∶2、1∶5。

2.2 燃燒技術(shù)

2013年南京市16家燃煤電廠鍋爐分為煤粉爐、層燃爐和循環(huán)流化床爐。煤粉爐鍋爐效率一般可達(dá)90%～92%。層燃爐鍋爐效率一般為75%～85%，通常要燒較好的煤。循環(huán)流化床（CFB）鍋爐的熱效率較高，燃料適應(yīng)性廣，對(duì)SO2、NOx 等污染物的產(chǎn)生有較好的抑制作用，脫硫脫硝成本低，適合于燃用劣質(zhì)煙煤。調(diào)查得到三者的比例為11∶2∶3。

南京市燃煤電廠使用的煤分為煙煤、無(wú)煙煤和混煤。其中以煙煤為主，使用無(wú)煙煤發(fā)電的電廠僅1家，使用混煤發(fā)電的電廠4家。

2.3 除塵設(shè)施

此次調(diào)查電廠中，燃?xì)怆姀S顆粒物產(chǎn)生量較少，不存在除塵設(shè)施，而16家燃煤電廠所使用的鍋爐煙氣除塵技術(shù)從除塵方法來(lái)看主要包括文丘里濕法除塵、普通電除塵（電場(chǎng)數(shù)≤3個(gè)）、高效靜電除塵（電場(chǎng)數(shù)>3個(gè)）、布袋除塵、電袋復(fù)合除塵法等。按照企業(yè)填報(bào)的污染物去除效率，參考分粒徑顆粒物去除效率區(qū)間，按照物料衡算以及去除效率TSP>PM2.5-10>PM2.5原則分別計(jì)算了PM2.5、PM2.5-10和PM10的去除效率，用于顆粒物排放量計(jì)算。

3 南京市電力行業(yè)顆粒物排放清單結(jié)果

3.1 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)顆粒物排放系數(shù)和燃料年消耗量分別得到20家電廠的PM2.5和PM10一次排放量。根據(jù)BC與PM2.5的關(guān)系，得到南京市電廠的BC排放量。2013年電力行業(yè)PM2.5、PM2.5-10 、PM10和BC一次排放量分別為6 405.82、4 088、10 493.82和1.28 t。根據(jù)南京市環(huán)境統(tǒng)計(jì)，2013年，全市煙粉塵總排放量為68 909.816 t，全市20家電廠全年煙粉塵排放量超過(guò)46 096.98 t。則電力行業(yè)煙粉塵排放量占到全市總排放量的66.89%，而PM2.5和PM10一次排放量分別占電力行業(yè)煙粉塵排放量的13.90%和22.76%。

經(jīng)排序分析，與燃煤電廠相比，在各電廠污染處理效率差異較小的條件下，燃?xì)怆姀S的顆粒物排放量明顯較低。并且，燃煤電廠顆粒物排放量差異較大，南京市前6家電廠排放的PM2.5、PM10和BC占所有總排放量的84.70%、85.64%和84.70%。因此，南京市電力行業(yè)顆粒物污染相對(duì)較集中，重點(diǎn)實(shí)施這6家電廠的顆粒物減排將會(huì)對(duì)南京市電力行業(yè)顆粒物排放有較大意義。

分析表明，南京市燃煤電廠的煤耗和發(fā)電量趨勢(shì)基本一致，即煤耗量大，則全年發(fā)電量也較大。這是由于南京市電力行業(yè)燃煤的煤質(zhì)差異不大，總體的灰分含量接近。

3.2 電廠顆粒物排放時(shí)間分布特征

逐月分析排放量發(fā)現(xiàn)，全年排放基本穩(wěn)定，12月、1月、7月、8月期間PM2.5 、PM10和BC排放量相對(duì)較高，這幾個(gè)月正值冬季和夏季，南京市電廠顆粒物排放差異反映出電力生產(chǎn)的差異，排放量高與生活用電增加，電力調(diào)配增高有關(guān)。

3.3 電廠顆粒物排放空間分布特征

從空間上來(lái)看，電廠主要集中于南京市北部和沿江地帶，且顆粒物排放量排名靠前的電廠均在此區(qū)域。由于南京市常年冬季以東北風(fēng)為主，所以電廠污染物排放勢(shì)必容易造成下風(fēng)向即主城區(qū)污染加重。

同時(shí)，南京屬寧鎮(zhèn)揚(yáng)丘陵地貌，城區(qū)周邊山巒起伏，加上東北面的長(zhǎng)江，可謂三面環(huán)山，一面臨水，這樣的地形地貌決定了南京市處在小型盆地之中，污染物擴(kuò)散不利，對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量有一定的不利影響。

4 南京市電力行業(yè)顆粒物減排措施及建議

4.1 大力推行煤改氣

在南京當(dāng)前的燃煤消耗中，電力行業(yè)占了“半壁江山”。而燃煤機(jī)組的顆粒物排放明顯多于燃?xì)鈾C(jī)組，因此，電廠熱電機(jī)組關(guān)停和整改，是減少煤耗總量的重中之重。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，南京市燃煤鍋爐實(shí)行燃煤鍋爐重點(diǎn)地區(qū)排放限值。今后幾年，南京市16家燃煤電廠若實(shí)現(xiàn)超低排放，其對(duì)煙粉塵的影響非?？捎^?？勺鲆韵录俣ǎ涸趯?shí)現(xiàn)超低排放之后，所有燃煤電廠大氣污染物均按照燃煤鍋爐實(shí)行燃煤鍋爐重點(diǎn)地區(qū)排放限值30 mg/nm3計(jì)算，完全實(shí)現(xiàn)超低排放后即燃煤機(jī)組在完成改造之后的煙氣排放達(dá)到天然氣機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)5 mg/nm3，同時(shí)假定PM10和PM2.5在超低排放過(guò)程中的削減幅度與煙粉塵一致，則燃煤電廠實(shí)際大氣污染物煙粉塵排放將降至原來(lái)的16.67%。因此，大力推行電廠煤改氣，實(shí)現(xiàn)超低排放，是南京市電力減排的最大助力。

4.2 增設(shè)余熱鍋爐

以南京市來(lái)看，目前電力行業(yè)不存在余熱電廠。諸多電廠類型中，余熱電廠是指利用其他工藝過(guò)程中產(chǎn)生的余熱作為電廠發(fā)電動(dòng)力的電廠，該類型電廠可最大化地實(shí)現(xiàn)能源的二次利用且無(wú)污染物排放，因此是較為理想的電廠類型。特別是利用水泥工業(yè)中存在大量的中低溫余熱資源，產(chǎn)生蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功發(fā)電，可以大大地提高水泥企業(yè)的能源利用率，并為電廠節(jié)能減排提供條件。南京市擁有水泥企業(yè)18家，具有耗煤量大、產(chǎn)熱量高的特點(diǎn)，具有建設(shè)余熱電廠的可能性。其中5家水泥廠2014年已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)余熱鍋爐的建設(shè)。特別是對(duì)于新建燃煤水泥企業(yè)，配套余熱鍋爐應(yīng)作為技術(shù)要求。

4.3 提高煤炭品質(zhì)

在一定的發(fā)電量下，如果煤質(zhì)越差，則鍋爐消耗的原煤量也會(huì)越多。電廠燃煤情況直接影響到污染物排放情況。南京市燃煤電廠燃煤以煙煤為主，平均燃煤灰分為23%，只有華能南京金陵發(fā)電有限公司使用混煤，其燃煤灰分相對(duì)較低。因此督促電廠做好合理的煤種混煤、配煤工作，可提高一些劣質(zhì)煤的利用效率，一定程度上減少燃料的成本，降低排放量。

4.4 減少點(diǎn)火燃油使用

2013年，南京市電廠全年燃油量為678.79 t，這些油品均用于點(diǎn)火助燃。從燃油顆粒物排放系數(shù)可以看出，燃油排放的顆粒物遠(yuǎn)大于燃煤，因此，減少火電廠油品使用也是減少火電廠污染的途徑之一。研究表明，對(duì)于煤質(zhì)穩(wěn)定，能夠滿足等離子點(diǎn)火裝置對(duì)煤質(zhì)要求的電廠，完全可以采用等離子點(diǎn)火裝置取代燃油系統(tǒng)。因此，逐漸改變南京市相關(guān)電廠鍋爐點(diǎn)火方式，取消燃油系統(tǒng)是可行的。

4.5 采用高效除塵控制設(shè)施

南京市大部分電廠采用靜電除塵法或高效靜電除塵法，甚至除塵效率更高的布袋除塵或電袋除塵法，其煙粉塵處理效率均在99%以上，按照粒徑分配法所得到的PM2.5和PM10去除率也相對(duì)較高。但是南京市目前仍有一家電廠使用濕式除塵法，雖然其煙粉塵去除效率可達(dá)95%，但是濕法除塵對(duì)PM2.5的去除效率只有55%左右。因此，進(jìn)一步提高工業(yè)煙塵、粉塵的處理效率，實(shí)施火電廠除塵器改造，例如對(duì)于20 t以上燃煤鍋爐必須安裝袋式或靜電除塵器，可以為顆粒物減排做出貢獻(xiàn)。

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