上海市火电厂污染物排放控制及环境影响

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闸北电厂( 燃油) 联合循环
17 闸电燃机电厂( 燃油) Байду номын сангаас合循环
4 大气扩散模型介绍
本研究选 用的 大气 扩散 模型是 英 国 CERC ( Cambridge Environment al Research Consult ant s Ltd. ) 公司开 发的 ADMS- Urban 模型。该模型由 国家环境保 护总局、中国环 境规划 院推荐使 用。 ADMS- Urban 模型区别其他用于城市地区大气扩 散模型的显著特点是, 该模型应用了现有基于 M onin- Obukhov 长度和边界层高度描述边界层结构的 参数的最新物理知识。在这个最新的方法中, 边
尘器相比, 除尘效率偏低; 在降低 SO 2 排放上所 采取的措施主要是使用低硫煤, 并没有安装脱硫 装置; 对于 N O X 排放控制, 125 M W 以下的小机 组很少采用低氮燃烧器, 即使大型机组也只是采 用简 单的 一次 风 浓淡 分 离和 燃 尽风 ( OF A) 低 N OX 燃烧技术。
上海市在 2010 年将举办世博会, 要保证世博 会期间的大气环境质量, 一方面需要准确预测现 有污染源和新增污染源对大气质量的影响, 另一 方面对污染源的根除 或防治要有切 实可行的对 策。从远期目标来看, 上海市在 2020 年将建成生 态型城市, 对大气质量提出更高的要求, 需要提出 分阶段实施的行动计划和控制大气质量的长效管 理措施。在这样的背景下, 重点污染源排放与大 气污染控制的研究显得非常重要。燃煤电厂作为 大气污染的主要来源之一, 必须加强控制, 才能有 效保障本市大气环境的改善。
3 控制措施
图 2 上海 17 家电厂的地理位置分布情况( 2003 年)
17 家电 厂 的发 电 总装 机 容 量为 976. 2 万 kW, 其中燃煤机组 883. 7 万 kW, 占 90% 。经过 调研了解, 除崇明电厂仍在使用除尘效率较低的 水膜除尘器外, 其他电厂都已装了静电除尘器, 但 和布袋除尘器以及先进的湿法脱硫装置加静电除
能源利用与可持续发展
上海电力
2005 年第 6 期
上海市火电厂污染物排放控制及环境影响
黄 嵘1 , 伏晴艳1 , 罗永浩2 , 胡 敏1 , 吴迓名1, 陆 涛1
( 1. 上海市环境监测中心, 上海 200030; 2. 上海交通大学, 上海 200240)
摘 要: 电厂是上海市大气重点污染源之一, 上海要保证 2010 年世博会期间 的大气环境质量, 以及在 2020 年 建成 生态型城市, 必须加强火电厂的污染物控制。文章在调研了上 海市 2003 年 17 家电厂污染物排放现 状的 基础 上, 结合上海的实际和未来发展规划, 为该 17 家电厂制定了削减电厂颗 粒物、SO2 和 NO X 排放的改 造方 案, 并使用 A DM S- U r ban 模型对改造前后的 环境质量进行了模拟 。由计算可知, 改造方案实施后, 17 家 电厂 排放的颗粒物、SO2 和 N OX 的总量分别可削减 67% 、91% 和 46% 。 关键词: 火电厂; 污染物排放; 颗粒物; SO2 ; N O X; 监测子站 中图分类号: X82; T M 621 文献标识码: A
设计了改造方案, 如表 2 所示。预计改造方案实
施后, 上海市的电厂颗粒物、SO 2 和 N O X 的排放 量分别可削减 67% 、91% 和 46% , 削减后的排放
量分别为 1. 29 万 t 、2. 18 万 t 和 8. 15 万 t。
表 2 上海 17 家电厂的改造方案
序号 1 2 3
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图 3 2003 年上海市气象风玫瑰图
为了便于评估改造方案实施前后环境空气质 量的变化情况, 将本市 10 个环境空气质量监测国 控点的经纬度坐标作为控制点输入模型。
N O2
0. 063 0. 058 0. 057 0. 062 0. 080
2 电厂排放现状
2003 年, 上海共 有电 厂 17 家, 其 中宝 钢电 厂、金山电厂和高桥电厂是 3 家企业自备电厂。 图 2 是 17 家电厂在上海的地理位置图, 其分布集 中在吴淞口和黄浦江沿岸, 呈南北纵向分布, 其中 有 5 家电厂分布在外环线以内的城区。
1 上海市空气质量现状
上海市现有 10 个自动监测子站为环境空气
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质量监测国控点, 其中淀山湖子站为清洁对照点, 通过和市环境监测中心计算机联网, 监测并发布 上海市环境空气质量数据。图 1 显示的是 10 个 国控大气自动监测子站在地图上的分布位置, 主 要分布在外环线以内的城区。
图 1 10 个国控大气自动监测子站的地理位置分布情况
2005 年第 6 期
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能源利 用与可持续发展
表 1 上海市城区大气污染物年日平均浓 度
mg/ m3
年 份 2001 年2002 年2003 年2004 年 优良标准限值
可吸入颗粒物 0. 100 0. 108 0. 097 0. 099 0. 100
SO 2
0. 043 0. 035 0. 043 0. 055 0. 060
SO2 为 100 m g/ m 3 ; N O X 为 250 mg/ m3 。相比之 下, 上海市在严化地方排放标准方面显得较为滞 后。
根据 2003 年污染物排放资料统计, 17 家电厂 中, 颗粒物排放总量约为 3. 89 万 t, 排放量居前 5 位 的电厂是崇明电厂、金山电厂、石洞口第一电厂、闵 行电厂和宝钢电厂, 占电厂总排放量的 64% ; SO2 排 放总量约为 23. 56 万 t, 排放量居前 5 位的电厂是金 山电厂、闵行电厂、吴泾热电厂、吴泾第二电厂和石 洞口第一电厂, 占电厂总排放量的 55% ; NOX 排放 总量约为 15. 11 万 t , 排放量居前 5 位的电厂是吴泾 热电厂、外高桥电厂、石洞口第一电厂、闵行电厂和 石洞口第二电厂, 占电厂总排放量的 59% 。目前, 外 高桥电厂二期 2 台共 180 万 kW 的燃煤电站已投入 运行, 计划将再建设 2@ 100 万 kW 的燃煤电站, 以满 足不断增加的电力需求。可见, 如不及时出台相应 污染控制政策及进行技术导向, 上海火电厂的大气 污染物排放将对上海的环境空气质量及区域环境带 来巨大的负面影响。
上海市火电厂污染物排放控制及环境影响研 究是上海市环保局 2004 年设立的一个重要攻关 课题。基于上海市电力能源发展的前景上, 通过 调研国内外在电力环保方面的先进控制技术, 对 上海市 17 家电厂逐一提出了治理方案, 并采用英 国剑桥 ADM S- Ur ban 模型对污染物扩散影响和 预期治理效果进行了预测模拟。
脱硝技术全部采用空气分段低 N OX 燃烧, 使
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能源利用与可持续发展
上海电力
2005 年第 6 期
NOX 排放浓度降低 30% ~ 40% ; 有条件的电厂采 用天然气再燃, NO X 排放浓度可降低 60% ~ 70% ; 新建厂用选择性催化还原( SCR) 法, NO X 排放浓度
根据 2001~ 2004 年的监测结果 显示( 见表 1) , 本市环 境空气 污染属 煤烟型 和石 油型并 重 的复合型污 染, 主要污 染物 年日 平均 浓度已 处 于国家 规 定的 环 境 空气 质 量优 良 标 准限 值 边 缘。近年来, 虽然通过能源结构 调整, 使 空气污 染在一定程 度上得 到缓 解, 但随 着城 市的高 速 发展, 能源消耗日益增长, 机动车保有量 持续上 升, 区域有 限的 大气环 境容 量已 无法 满足排 放 总量增加的 负荷, 必须 对现 有大 气污 染源采 取 有效的减排 措施, 抑制 住环 境空 气质 量不断 恶 化的趋势。
老厂: 改 成 2 台 300 M W 机 组,
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吴泾热电厂
湿法脱硫+ S CR+ 静电除尘
新厂: 空气分段+ 湿法脱硫
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崇明电厂
空气分段+ 湿法脱硫+ 布袋除尘
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高桥电厂
石油气再燃+ 湿法脱硫
流化床锅炉: 投石灰石运行
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金山电厂
煤粉锅炉: 空气分段+ 湿法脱硫
燃油锅炉: 不改
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宝钢电厂
空气分段+ 湿法脱硫
5 环境影响测算
本次测算的目的是, 通过设定 17 家电厂改造 方案实施前后的排放量变化, 来预测上海市环境 质量 的 改 善 情 况。 设定 2003 年 为 基 础 年, 将 2003 年各电厂烟囱高度、废气 排放速度、污染物 排放量等参数整理后输入模型, 建立污染源数据 库。将 2003 年整年上海市逐小时的风速、风向、 地面温度等气象因子输入模型( 国际气象组织测 点代码 583620) , 建立气象数据库。图 3 显示的 是 2003 年上海市气象风玫瑰图。
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厂名 外高桥电厂 长兴岛第二电厂
南市电厂
杨树浦电厂
石洞口第二电厂 石洞口第一电厂
吴泾第二电厂 青浦热电厂 闵行电厂 星火电厂
改造方案 空气分段+ 湿法脱硫 空气分段+ 湿法脱硫 拆除, 分布式供能
老厂: 联合循环 新厂: 天然气再燃+ 湿法脱硫
天然气再燃+ 湿法脱硫 天然气再燃+ 湿法脱硫 空气分段+ 湿法脱硫 投石灰石运行 燃气) 蒸汽联合循环 空气分段+ 湿法脱硫
烟气脱硫( FGD) 是世界上唯一大规模商业应 用的、最有效的脱硫方法, 按照脱硫剂的形态分, 主 要有干法、半干法和湿法脱硫 3 种。虽然半干法和 干法烟气脱硫具有处理后烟气温度低、从烟囱中排 除适宜于扩散和不产生废水等优点, 在脱硫市场上 占有一定的份额, 但是脱硫效率不够高、脱硫剂利 用率不高、需增加除尘负荷等缺点也比较明显, 限 制了其推广应用。湿法烟气脱硫是在离子条件下 的气液反应, 系统运行稳定可靠、脱硫速度快、脱硫 效率高、吸收剂利用率高, 虽然也需解决废渣和废 水的后处理以及烟气再热等问题, 但是由于上述优 点, 故在目前的脱硫市场中占据主导地位。因此, 针对上海市电厂的脱硫改造方案, 全部采用湿法脱 硫, 脱硫效率可达 90% 以上。