南京市燃煤电厂不同规模机组大气污染物排放强度研究

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摘 要：基于2015年7月至2018年6月南京市燃煤电厂典型机组二氧化硫、氮氧化物、烟尘在线监测排放量、实际发电量及供热量等基础数据及污染控制技术，建立了主要大气污染物排放强度计算方法，利用该方法计算了近3年55MW、300MW、600MW、1030MW等4种规模机组的二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放强度，并开展了相关分析研究。结果表明：南京市主要燃煤发电机组二氧化硫、氮氧化物、烟尘的排放强度逐年降低，且明显低于《火电行业排污许可证申请与核发技术规范》中的绩效值。二氧化硫排放强度随着机组规模的增大而减小，1030WM与600MW相比排放强度下降幅度最大，近3年最高下降幅度达到49%。烟尘排放强度随着机组规模增大而减小，机组规模600WM以上烟尘排放强度下降幅度巨大，1030WM与600MW相比近3年最高降幅达到67%。

关键词：燃煤电厂;排放强度;机组规模

中图分类号 X51文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）24-0105-4

Abstract：Based on the basic data and pollution control technology of sulfur dioxide， nitrogen oxides， smoke and dust on-line monitoring emission， actual power generation and heat supply of typical units in Nanjing coal-fired power plant from July 2015 to June 2018， The calculation method of emission intensity of main air pollutants was established.The emission intensity of sulfur dioxide， nitrogen oxides and smoke and dust from four types of units in recent three years was calculated by using this method， including 55MW， 300MW， 600MW and 1030MW.The results show that the emission intensity of sulfur dioxide， nitrogen oxides and soot of main coal-fired generating units in Nanjing decreases year by year， and is significantly lower than the performance value of " Technical specification for application and approval of discharge permit in thermal power industry ".The emission intensity of SO2 decreases with the increase of unit scale.Compared with 600MW， the emission intensity of 1030WM decreases the most， with the highest decrease rate of 49% in recent three years.The intensity of smoke and dust emission decreases with the increase of the unit scale.The intensity of smoke and dust emission decreases enormously when the unit scale is over 600 WM.Compared with 600 MW， 1030 WM has the highest decrease of 67% in recent three years.

Key words：Coal-fired power plant;Emission intensity;Unit scale

二氧化硫、氮氧化物、煙尘的大量排放，是造成酸雨、PM2.5、臭氧等区域复合型污染的重要原因[1-2]。南京市产业结构偏重，电力、石化等重点行业占比高达77.1%，二氧化硫、氮氧化物排放量占全市工业源排放总量的90%以上[3]，2013—2016年南京市空气质量平均优良率仅为59.4%，区域环境质量不容乐观，二氧化硫、氮氧化物减排压力较大。燃煤电厂是全市的煤耗大户，二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放量大，研究不同规模机组大气污染物排放强度，对于评估污染控制成效、估算污染物排放量、挖掘减排潜力等都具有重要意义。

1 核算方法及数据采集

1.1 核算方法 基于燃煤电厂不同规模机组1年内二氧化硫、氮氧化物、烟尘在线监测排放量、实际发电量与供热量，对于热电联产机组将供热量折算成等效发电量，计算出基于单位发电量的污染物排放强度，计算公式为：

式中：Pi为第i台机组污染物排放强度，单位为mg/kW·h;Ei为第i台机组年污染物年排放量，单位为t;Di为第i台机组年实际发电量，单位为亿kW·h。

对于热电联产的机组，将供热部分折算成发电量，用等效发电量表示。计算公式为：

式中：Di等效为第i台机组年实际供热量折算的等效发电量，单位为亿kW·h;Hi为第i台机组年实际供热量，单位为wGJ。

1.2 数据采集 南京市燃煤电厂机组共有55MW、300MW、600MW、1030MW等4种规模，全部安装联网在线监测系统，废气监测因子覆盖二氧化硫、氮氧化物、烟尘，电厂内部台账管理制度比较健全，实际发电量与供热量数据记录比较规范，计量仪器比较先进，为较为精确地计算大气污染物排放强度提供了有利条件。4种规模机组每种选取1台作为典型，统计实际发电量与供热量、大气污染物在线监测排放量。

2 结果与分析

2.1 各机组的排放量 各机组近3年实际发电量与供热量、大气污染物在线监测排放量详见表1～3和图1～3。

由表1～3和图1～3可以看出，同一机组近3年二氧化硫、氮氧化物、烟尘年排放量呈下降趋势，体现出超低排放改造等减排工程的效果，且600MW及以上机组二氧化硫、氮氧化物排放量每年减少幅度比较大，说明机组规模越大，减排潜力越大。二氧化硫、烟尘排放量在55～600MW范围内随着机组规模增大而增加，达到600MW以上反而减少，这可能由于大型规模机组在工业技术水平、污染治理能力和内部管理等方面具有一定优势[4]。

2.2 各机组污染治理工艺 4台机组脱硫工艺全部采用石灰石-石膏湿法，脱硝工艺全部采用低氮燃烧+SCR，除尘工艺全部采用静电除尘。石灰石-石膏湿法虽运行费用和投资成本较高，但工艺成熟，脱硫效果好，脱硫效率一般在95%上下[5]，使用此工艺可以很好地满足超低排放要求。SCR技术对锅炉烟气NOx控制效果十分显著、技术较为成熟，目前已成为世界上应用最多、最有成效的一种烟气脱硝技术。据有关文献记载及工程实例监测数据，SCR法一般的NOx脱除效率可维持在80%以上[6-7]。静电除尘工艺除尘效率高，可达99%以上[8]，对亚微米粒子和粗粒子的去除效率高，且适用于较广的温度范围。综合而言，以上3种污染治理工艺技术比较适合南京地区燃煤公共电厂，被广泛采用。

2.3 各机组排放强度 各机组近3年二氧化硫排放强度范围在28～157mg/kW·h，氮氧化物在109～165mg/kW·h，烟尘在4～24mg/kW·h，根据《火电行业排污许可证申请与核发技术规范》中载明的火电机组排放绩效，南京属于重点地区，750MW以下机组二氧化硫绩效值为200mg/kW·h，氮氧化物为400mg/kW·h，烟尘为80mg/kW·h;750MW以上机组二氧化硫绩效值为175mg/kW·h，氮氧化物为350mg/kW·h，烟尘为70mg/kW·h。近3年各机组二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放强度远低于排污许可绩效值。详见表4～6。

综上，南京市火电机组二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放强度小，每发1kWh电污染物排放量少，明显低于全国重点城市燃煤火电机组的平均排放水平，表明南京在火电行业污染深度治理上取得了巨大的成效。

2.4 排放强度与机组规模关系 二氧化硫排放强度随着机组规模的增大而减小，且下降幅度明显，1030WM与600MW相比排放强度下降幅度最大，近3年最高下降幅度达到49%。各机组所用煤炭硫份全部在0.6%左右，脱硫工艺皆采用石灰石-石膏湿法，机组规模越大二氧化硫排放强度越低可能由于大规模机组工艺参数稳定，工况更加良好，维护次数少。氮氧化物排放强度与机组规模之间无明显统一变化趋势，大部分集中在120～160mg/kW·h。这可能由于氮氧化物主要由热力型产生，空气中氮气氧化为氮氧化物，炉温相近的条件下氮氧化物产生浓度相近，而各机组脱硝工艺全部采用低氮燃烧+SCR工艺，氮氧化物除效率接近，故排放强度集中在相近的范围内。烟尘排放强度随着机组规模增大而减小，在55～300MW下降明显，600WM以上烟尘排放强度下降幅度巨大，1030WM与600MW相比近3年最高降幅达到67%，排放强度最低已降至4mg/kW·h。这可能由于600WM以上机组静电除尘与湿法脱硫协同效果比较好，达到了极高的处理效率。详见图4～6。

3 结论与讨论

南京市主要燃煤发电机组二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放强度逐年降低，且明显低于《火电行业排污许可证申请与核发技术规范》中的绩效值，火电行业环境治理和环境管理水平较高。

南京市燃煤公共电厂于2016年底全部完成超低排放改造，未来污染物排放水平将在一定时期内保持稳定，根据不同规模机组大气污染物排放强度和电厂的实际发电量及供热量，可以快速估算出污染物排放量，为燃煤电厂污染物排放量计算提供了一种高效便捷方法。

在55～600MW范围内，二氧化硫排放量随着机组规模增大而增加，在55～1030MW范围内，二氧化硫排放强度随着机组规模的增大而减小，1030WM与600MW相比排放强度下降幅度最大，近3年最高下降幅度达到49%。氮氧化物排放强度与机组规模没有明显的统一趋势。烟尘排放强度随着机组规模增大而减小，600WM以上烟尘排放强度下降幅度巨大，1030WM与600MW相比近3年最高降幅达到67%。综合而言，机组规模达到600WM以上大气主要污染物排放强度明显降低，机组“上大压小”有利于减少污染物的排放。

参考文献

[1]王旭睿.氮氧化物危害及处理方法[J].当代化工研究，2018（10）：116-117.

[2]汪克亮，孟祥瑞，杨力，等.我国主要工业省区大气污染排放效率的地区差异、变化趋势与成因分解[J].中国环境科学，2017，37（3）：888-898.

[3]包洪新，朱明，于忠华.南京如何打赢蓝天保卫战？[N].中国环境报，2018-4-17（003）.

[4]江平，陈标，祁乐，等.大型燃煤火电机组集中供热的节能减排效果分析[J].广西电力，2017，40（2）：22-24.

[5]朱永乐，赵永华，张帅.燃煤电厂脱硫技术进展[J].天津化工，2018，32（2）：1-3.

[6]郭偉平.火力电厂锅炉脱硫脱硝及烟气除尘的技术分析[J].能源技术与管理，2018，43（5）：148-150.

[7]席磊.燃煤电厂烟气脱硝SCR技术还原剂选择的分析[J].中国资源综合利用，2018，36（3）：102-103.

[8]刘含笑，姚宇平，郦建国，等.电除尘技术集成在高灰煤超低排放工程中的应用[J].环境科学与技术，2018，41（4）：151-159.

（责编：张宏民）

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