长治市煤电企业SO2在线监测体系及其污染动态

栗建华，尚菊红，马伟斌，张凯凯

（1.长治市环境保护局 信息中心，山西 长治 046000；2.长治学院 生物科学与技术系，山西 长治 046011；3.太行山生态与环境研究所，山西 长治 046011）

已有研究表明，由于燃煤产生的SO2污染占全国工业总SO2排放量的90%以上[1,2]。环境在线监测系统是利用现代监测技术、信息网络技术和自动控制技术对排污单位实行全程监控的管理系统，其功能主要是实现污染源在线监测监控系统全天候、自动、远程、在线监控重点污染物排放情况及污染处理设施运行情况，并进行现场数据采集，自动判断污染源是否超标，机组超标警报等[3,4]。长治市污染源在线监控始于2008年，监控目标主要为电力、钢铁、化工、污水处理厂等重点排污企业，废气主要监控SO2、氮氧化物等大气主要污染物的排放情况。目前，污染源自动监控数据已成为排污收费、污染减排、环境管理工作的主要依据，是环保处罚和环境执法的基本依据[5,6]。本研究以长治市周边煤电企业为研究对象，分析在线监测下SO2的排放规律，探讨大气中SO2的污染动态，以期对长治市SO2的污染防治提供科学依据。

1 研究对象概况

长治市地处山西省东南部，其支柱产业主要包括煤炭、焦炭、冶金、电力等，这些行业大多数都是重污染型企业，大多都以煤炭作为基本能源[2,7]。这些燃煤企业在给长治带来经济收益的同时，也给环境质量造成了严重污染，而SO2污染是大气主要污染物之一。

为了响应国家“十二五”计划，目前长治市大型燃煤企业基本实现了废气在线监测设备的覆盖，实现了对污染排放状况进行实时、高效、准确、全面的监控，确保污染治理的正常运行和排污总量控制目标的真正落实。

2 研究方法及内容

2.1 研究对象

本研究以长治市周边煤电企业为主要研究对象，选取四个有代表性的大型煤电企业作为实验对象，包括国电长治热电有限公司（下文简称国电）、山西鲁晋王曲发电有限责任公司（下文简称王曲）、山西漳山发电有限责任公司（下文简称漳山）、山西漳泽股份有限公司漳泽发电分公司（下文简称漳电）。其中，国电包括4套在线监测系统，王曲包括4套在线监测系统，漳山包括8套在线监测系统，漳电包括8套在线监测系统。

2.2 研究方法

SO2在线监测系统是对燃煤电厂的SO2排放情况进行实时监测，监测数据包括SO2的实测值、折算值、每天的平均值、最高值以及当天的排放总量等[8]。本研究以2013年全年SO2排放的进口浓度和出口浓度为基础，并参照废气在线监测设备的实时数据，通过综合统计和比对，对SO2排放浓度的时空动态进行分析。

2.3 研究内容

2.3.1 SO2污染动态分析

本研究的四家电厂均为长治市较为大型的燃煤电厂，对这4家企业2013年全年SO2污染动态进行分析，并对其影响因素进行分析，包括与企业年产电量、燃煤含硫比等因子间的关系。

2.3.2 脱硫设备对SO2污染减排的作用

通过对上述4家企业每个机组燃煤锅炉SO2排放的进口浓度与出口浓度进行比较分析，测算在线监测设备的脱硝能力，进而检测企业的减排效率。这也是检验一个企业减排的重要依据。

2.3.3 在线监测掉线率的研究

掉线率直接影响对SO2排放的监测，进而影响对企业监测设施的实时监控。掉线是在线监测过程中不可避免的现象，但人为管控的态度和程序也是造成掉线率忽高忽低的重要因素。

3 结果与分析

3.1 各电厂之间SO2 污染动态

图1显示了4家电厂年发电量、SO2年排放量及燃煤含硫量的变化趋势。

图1 各电厂SO2污染动态分析Fig.1 Dynamic analysis of SO2 pollution in each electric power enterprises

从图1中可以看出漳山与王曲的年发电量较高（＞3KMW.Hr），国电年发电量中等（1.4KMW.Hr），漳电年发电量最低(1.1KMW.Hr)。SO2年排放总量依次为国电最高(29Kt)，漳山(29Kt)和王曲(17Kt)次之，漳电(13Kt)最低。就燃煤含硫比而言，国电燃煤含硫比最高(2%)，相当于高硫煤，漳电与漳山用煤含硫比居中(1.2%)，王曲用煤含硫比最低(0.67%)，为低硫煤。

理论上讲，SO2排放量与发电量存在正相关关系，发电量越大，所需燃煤量越多，SO2排放量就会越大，但从图1可知，二者并没有明显的相关性。这一方面说明脱硫设施在此发挥了巨大作用，它们的脱硝能力越强，SO2排放量越小；另一方面，SO2排放受诸多因子影响，包括生产工艺、燃煤利用率、锅炉工况等。

SO2排放量与煤炭含硫比存在一定关系，煤炭含硫比越小，产生的SO2越少，SO2排放量就越少。如王曲电厂由于使用低硫煤，虽然年发电量最高(3.8KMW.Hr)，但其SO2排放较少(17Kt/a)；国电虽然年发电量较少(1.4KMW.Hr)，由于使用了高含硫煤，SO2排放量却很高(29Kt/a)。

3.2 脱硫设备对进出口SO2 浓度的影响

图2和图3分别反映了2013年王曲电厂1号锅炉和2号锅炉燃煤烟气进出口SO2排放浓度的变化趋势。

图2 王曲1号机组SO2进出口浓度变化趋势Fig.2 Change tendency of SO2 concentration in Wang Qu No.1 import and export

图3 王曲2号机组SO2进出口浓度变化趋势Fig.3 Change tendency of SO2 concentration in Wang Qu No.2 import and export

从图中可以清楚地看出，SO2出口值与SO2进口值之间存在较大差异，进口的最大值为1342.47mg/m3，而出口的最大值仅为159.0mg/m3。这主要因为脱硫设备将生产排放的SO2转化为液态状的硫化物 (如硫酸等)，进而被企业回收利用。从图2、图3还可看出，SO2的进口均值与出口均值折线图之间存在较为相似的走势，即SO2进入的越多，脱除的就越多；这也证明前述中SO2排放量与企业年发电量间不存在直接的相关关系。

3.3 在线监测掉线率的分析比较

图4显示了煤电企业在线监控设备的掉线情况。由于国电数据缺失太多，此处不对国电掉线率进行分析。SO2在线监测系统是对进口SO2浓度和出口SO2浓度同时监测，掉线率也分为进口掉线率和出口掉线率。

图4 各电厂SO2在线监测掉线情况Fig.4 Off-line rate of monitoring machine in each electric power enterprises

由图4可知，王曲电厂掉线率最低，进口为6%，出口为3%。而漳山电厂、漳电电厂的掉线率较高，出口掉线率约为15%，进口掉线率约为30%，进口掉线率和出口掉线率约为王曲电厂的5倍。

SO2在线监测体系是对企业污染源SO2排放情况进行实时监测，并取当天平均值入库存档，如果当天没有数据存档，则说明当天在线监测系统处于掉线状态。掉线率的原因各异：其一，监控站房信号弱；其二，燃烧锅炉损坏，处于维修状态，锅炉停止作业；其三，在线监测系统出现故障，不能记录数据；其四，工厂由于某些原因被迫停产，在线监测设备停运；最后，一些企业为了躲避检查、逃避处罚也是不可排除的人为因素之一。

4 结论

（1）影响燃煤电厂SO2排放量的原因很多，但所用煤炭含硫比是重要因素之一。使用低硫煤的企业SO2浓度排放量相对较小，反之亦然。

（2）统计数据显示，脱硫设施对SO2排放量的吸收率约达93%，说明在线监控系统对于SO2排放量的防控作用。因此，在线监测工作在SO2排放企业中推广和普及具有重要意义。

（3）掉线率是衡量和判断企业大气排污的重要依据。本研究结果显示SO2在线监测系统掉线率较高，最高达到30%。这除了与企业生产和设备故障等客观因素相关外，个别企业和个人为了节约投资成本、逃避管理处罚等目的进行人为干扰也不可忽视，应引起相关人士的重视。

［1］杜睿.环境在线监测系统在大型煤炭企业中的应用［J］.工矿自动化，2011，37（3）：101-104.

［2］王华山.燃煤电站烟气SO2和NO 气体浓度在线监测技术的研究［D］.哈尔滨工业大学，2009.

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