“超低排放”下火电环境影响评价研究

“超低排放”下火电环境影响评价研究

李明君1，王燕1，史震天1，任秀丽1，宋红军1，范清2

(1.中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司， 北京100120；

2.北京市环境保护科学研究院国家城市环境污染控制工程技术研究中心， 北京100037)

摘要：为了更好地贯彻落实国家有关电力行业的环保要求，地方政府、电力企业纷纷提出“超低排放”的建设或改造要求。“超低排放”使燃煤电厂污染物排放量大幅降低，对燃煤电厂环境影响评价工作提出了新的要求。通过选取2×1 000 MW、2×6 00 MW、2×350 MW 3种典型机组规模，东北、华北、华东、华南4个典型地域，80℃和46℃两种典型排烟工况，分析“超低排放”对燃煤电厂环境影响评价等级和范围的影响，对新形势下燃煤电厂环境影响评价工作提出建议。

关键词：超低排放；燃煤电厂；环境影响评价；评价等级；评价范围

收稿日期：2015-04-03

作者简介：李明君(1983—)，男(满族)，辽宁鞍山人，高级工程师，博士，主要研究方向为环境影响评价，E-mail：limj@ncpe.com.cn

中图分类号：X820.3

收稿日期：2015-04-07

基金项目：国家科技支撑计划项目(2015BAA05B01)

DOI: 10.14068/j.ceia.2015.04.005

近年来，我国大气环境形势十分严峻，以PM2.5为特征污染物的区域性大气环境问题日益突出，大范围雾霾天气严重影响人民群众幸福指数。2014年9月，国家发改委、环境保护部、国家能源局联合下发《关于印发<煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)>的通知》(发改能源[2014]2093号)，要求“东部地区(辽宁、北京、天津、河北、山东、上海、江苏、浙江、福建、广东、海南等11省市)新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值(即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米)，中部地区(黑龙江、吉林、山西、安徽、湖北、湖南、河南、江西等8省)新建机组原则上接近或达到燃气轮机组排放限值，鼓励西部地区新建机组接近或达到燃气轮机组排放限值”。“超低排放”[1]可使燃煤电厂污染物排放量大幅降低，同时也对燃煤电厂环境影响评价工作提出了新的要求。本文针对不同机组规模、不同地域特点、不同排放方案设计了不同情景，分析了污染物排放量、出口烟气温度、环境气温、项目位置等因素对于评价等级和评价范围判定的影响，探讨了“超低排放”下评价等级和范围的变化，给出了确定“超低排放”机组环评等级和范围的建议。

1环评等级和范围的确定

1.1　评价等级的确定

《环境影响评价技术导则 大气环境》(HJ/T 2.2—2008)[2]要求选择推荐模式中的估算模式对项目的大气环评工作进行分级。

根据项目初步工程分析结果，选择1～3种主要污染物，分别计算每一种污染物的最大地面质量浓度占标率Pi(第i个污染物)，及第i个污染物的地面质量浓度达到标准限值10%时所对应的最远距离D10%。其中Pi定义为：

Pi=Ci/C0i×100%

(1)

式中，Pi为第i个污染物的最大地面质量浓度占标率，%；Ci为采用估算模式计算出的第i个污染物的最大地面质量浓度，mg/m3；C0i为第i个污染物的环境空气质量浓度标准，mg/m3，一般选用《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)[3]中1 h平均取样时间二级标准的质量浓度限值；对于没有小时浓度限值的污染物，可取日平均浓度限值的3倍值。

评价工作等级按表1的分级判据进行划分。最大地面质量浓度占标率Pi按公式(1)计算，如污染物总数i大于1，取P值中最大者(Pmax)和其对应的D10%。

1.2　评价范围的确定

根据项目排放污染物的最远影响范围确定其大气环评范围，即以排放源为中心点，以D10%为半径的圆或2×D10%为边长的矩形。当最远距离超过25 km时，确定评价范围为半径25 km的圆形区域，或边长50 km的矩形区域；评价范围的直径或边长一般不应小于5 km。

表1　评价工作等级判定

1.3　影响因素

结合长期燃煤电厂环评工作经验及大量评价实例，确定影响燃煤电厂环评等级和范围确定的主要因素如下：

(1)污染物排放量：燃煤电厂主要为SO2、NO2和烟尘(PM10)的小时排放量(kg/h)；

(2)出口烟气温度：烟囱的排烟温度；

(3)环境气温：当地多年(20年以上)平均温度；

(4)项目位置(城市或农村)：取决于污染源半径3 km内土地利用类型，如果区域内≥50%的面积规划为城市，则选择城市，否则选择农村。

2研究方案设计

根据影响评价等级和范围确定的主要因素，设计了不同工况情景。在每种工况下，分别使用估算模式计算其环评等级和范围，并进行对比研究。

2.1　污染物排放量

污染物排放量是影响燃煤电厂环评等级和范围确定的最重要因素，不同规模机组，污染物排放量相差较大。本文选取2×1 000 MW、2×600 MW、2×350 MW 3种典型机组规模，按达到重点控制区排放标准[4]和基本达到燃气轮机组排放限值(即在基准氧含量6%条件下，烟尘、SO2、NOx排放浓度分别不高于10、35、50 mg/m3)分别给出烟尘、SO2、NOx3种污染物的排放情况，如表2所示。

2.2　排烟温度

目前普遍使用的脱硫方式是湿法脱硫，脱硫后烟气温度为46℃左右，某些电厂由于特殊的地形或者环保要求加装了烟气换热系统(GGH)，排烟温度为80℃左右。本文按照加装GGH(设定排烟温度为80℃)和不加装GGH(设定排烟温度为46℃)两种排烟工况进行研究。

2.3　环境气温

我国幅员辽阔，各地的年平均气温差异很大，会对评价等级和评价范围产生影响。因此，本文将《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》要求的东部11省市划分为东北、华北、华东、华南4个典型地域，并选定代表性城市。东北区域，以沈阳市为代表，年平均气温取8℃；华北区域，以北京市为代表，年平均气温取12℃；华东区域，以上海市为代表，年平均气温取16℃；华南区域，以广州市为代表，年平均气温取22℃。

表2　不同规模机组污染物排放量

注：排放浓度均指干烟气标态(α=1.4)时的数值。

2.4　项目位置

在以上4个典型区域，分别选取城市和农村两种情况进行分析。

3研究结果及分析

3.1　实验结果

按研究方案设计了96种工况组合，使用估算模式分别计算各工况下的评价等级和范围，如表3所示。

表3　各工况下的评价等级和评价范围

注：“—”表示占标率10%的最远距离D10%为 0 m(所有筛选点的占标率均低于10%)；评价等级为三级的原因全部为最大占标率Pmax<10%；决定评价等级和评价范围的全部为设计(校核)煤种的NO2。

由表3可知，20种工况评价等级为三级，占全部工况的21%；76种工况评价等级为二级，占全部工况的79%。评价等级为三级的各种工况其原因均为最大占标率小于10%。96种工况组合中，决定评价等级和评价范围的关键因素均为设计(校核)煤种的NO2。因为各工况中NO2排放量均大于SO2和烟尘排放量(NO2排放限值不小于SO2和烟尘排放限值)，且NO2日均二级标准浓度限值(200 mg/m3)小于SO2日均二级标准浓度限值(500 mg/m3)和烟尘日均二级标准浓度限值(PM10没有小时浓度限值的污染物，取其日平均浓度限值的3倍值，即450 mg/m3)。

3.2　影响因素分析

(1)污染物排放量

机组规模由2×1 000 MW变为2×600 MW，有1种工况评价等级由二级降为三级；机组规模由2×600 MW变为2×350 MW，有9种工况评价等级由二级降为三级。随着机组规模变小，评价范围依次变小(由于《环境影响评价技术导则 大气环境》规定评价范围的直径或边长一般不应小于5 km，因此原评价半径为2.5 km的仍然保持不变)。可见机组规模越大，评价等级相对越高，评价范围相对越大。

(2)排烟温度

2×1 000 MW机组加装GGH，有3种工况评价等级由二级降为三级，评价范围全部变小；2×600 MW机组加装GGH，有4种工况评价等级由二级降为三级，评价范围全部变小；2×350 MW机组加装GGH，有9种工况评价等级由二级降为三级，评价范围全部变小。可见机组排烟温度升高，会使评价等级降低，评价范围变小。

(3)环境气温

机组由华南移至华东，有2种工况评价等级由二级降为三级，评价范围缩小；机组由华东移至华北，有1种工况评价等级由二级降为三级，评价范围进一步缩小；机组由华北移至东北，评价等级没有变化，评价范围再次缩小。可见随着环境气温降低，评价等级降低，评价范围缩小。

(4)项目位置

机组位置由农村变为城市的48种工况对比中，有14种工况评价等级由二级降为三级，有3种工况评价等级保持三级不变，这17种工况由于占标率10%的最远距离D10%为0 m(所有筛选点的占标率均低于10%)，无法进行评价范围的对比。在其余31种可对比工况中，有29种工况评价范围增大，2种工况评价范围缩小。可见机组位置由农村变为城市，评价等级可能降低，评价范围大部分增大，极少数缩小。

3.3　“超低排放”影响分析

2×1 000 MW机组由执行重点控制区标准改为燃机标准后，有3种工况评价等级由二级降为三级，均为城市加装GGH的工况组合；2×600 MW机组由执行重点控制区标准改为燃机标准后，有4种工况评价等级由二级降为三级，均为城市加装GGH的工况组合；2×350 MW机组由执行重点控制区标准改为燃机标准后，有5种工况评价等级由二级降为三级，其中两种为城市不加装GGH工况组合，3种为农村加装GGH工况组合。可见在农村地区，实行燃机标准对100万机组和60万机组评价等级影响不大，对加装GGH的35万机组影响较大；在城市地区，实行燃机标准对不加装GGH的100万机组和60万机组评价等级影响不大，对加装GGH的100万机组、60万机组以及不加装GGH的35万机组评价等级影响较大。

机组执行重点控制区标准时，加装GGH的，评价半径为2.5～5.3 km；不加装GGH的，评价半径为2.8～12 km。机组由执行重点控制区标准改为燃机标准后，加装GGH的，评价半径基本为2.5 km；不加装GGH的，评价半径为2.5～10 km。评价范围均变小。可见实行“超低排放”，对燃煤电厂环境影响评价范围影响较大，由于污染物排放量减少，会使评价范围缩小。

4结论与建议

(1)在现行燃煤电厂“排放标准”下，由于NO2排放限值均大于SO2和烟尘排放限值，且NO2日均二级标准浓度限值小于SO2和烟尘日均二级标准浓度限值，导致燃煤电厂的评价等级与评价范围判定仅与NOx相关，建议在燃煤电厂评价等级和评价范围的判定中，以NO2作为判定的主要影响因子。

(2)通过对3种规模机组的对比可以发现，机组规模越大，评价等级相对越高，评价范围相对越大。

(3)在加装和不加装GGH的工况中，出口烟气温度越高，评价等级相对越低，评价范围相对越小。

(4)对华南、华东、华北、东北4种典型地域的评价等级和评价范围对比中可以发现，环境气温越低，评价等级相对越低，评价范围相对越小。

(5)项目位于城市与位于农村的评价等级和评价范围对比中可以发现，在燃煤机组规模和排放参数不变的情况下，仅把建设地点由农村改至城市，评价范围大部分增大，极少数缩小。

(6)96种工况组合中，有16种工况评价等级为三级，占全部工况的16.7%；有80种工况评价等级为二级，占全部工况的83.3%。评价等级为三级的原因全部为Pmax<10%。根据导则，三级评价可不进行大气环境影响预测，直接以估算模式的计算结果作为预测与分析依据。但由于燃煤电厂是煤炭消耗大户，排放量相对较大，是传统印象中的高污染高排放行业，且三级评价所采用的估算模式无法对热电联产电厂替代区域燃煤小锅炉的环境质量改善效应进行环境关心点的详细预测评价，建议如计算出燃煤电厂的评价等级为三级，均应考虑提为二级进行评价。

(7)“超低排放”对燃煤电厂环评等级和评价范围影响较大，污染物排放量减少，可能会使评价等级降低，评价范围缩小。由于燃煤电厂均为高烟囱排放，其最大落地浓度一般距离电厂较远(多在1～3 km)。若评价范围过小，可能出现最大落地浓度点及浓度包络线大多处于评价区域之外的情况，不利于全面体现电厂对外部环境的影响，也对现状监测布点造成诸多限制，如评价范围内很难找到适于进行现状监测的点位。因此建议在“超低排放”情况下，若估算模式计算的评价范围半径大于5 km，应以估算模式的计算值为准；若估算模式计算的评价范围半径小于5 km，评价范围半径原则上按5 km考虑。具体评价范围半径可根据烟囱高度、项目所在区域环境敏感程度及保护目标的分布情况进行适当调整。

(8)《环境影响评价技术导则 大气环境》自2009年实施至今已6年，对大气环境影响评价的规范化起到巨大作用，但随着环评工作的深入，其已难以适应新形势、新任务的需要。例如，同样的机组规模和排放参数，城市燃煤电厂评价等级为三级，农村则为二级，显然不符合城市电厂需要较深入评价的本意，因此建议尽快开展对大气导则的修编工作。

参考文献(References)：

[1]朱法华, 王圣. 煤电大气污染物超低排放技术集成与建议[J]. 环境影响评价, 2014(5): 25-29.

[2]环境保护部. HJ 2.2—2008 环境影响评价技术导则 大气环境[S]. 北京: 中国环境科学出版社, 2009.

[3]环境保护部. GB 3095—2012 环境空气质量标准[S]. 北京: 中国环境科学出版社, 2012.

[4]环境保护部. GB 13223—2011 火电厂大气污染物排放标准[S]. 北京: 中国环境科学出版社, 2012.

Research on Environmental Impact Assessment of Coal-fired

Power Plant under “Ultra-low Emission”

LI Ming-jun1, WANG Yan1, SHI Zhen-tian1, REN Xiu-li1, SONG Hong-jun1, FAN Qing2

(1.North China Power Engineering Co., Ltd of China Power Engineering Consulting Group, Beijing 100020, China;

2.National Urban Environmental Pollution Control Engineering Technology Research Center, Beijing Municipal

Research Institute of Environmental Protection, Beijing 100037, China)

Abstract:In order to better implement the requirements of national environmental protection policy, local government and electric power industries have put forward the “Ultra Low Emission” standards. “Ultra-low emission” greatly reduced pollutants emission from coal-fired power plants, thus new considerations should be raised in environmental impact assessment for coal-fired power plant. This paper selects three typical unit scales (2×1 000 MW, 2×600 MW, 2×350 MW) in four typical regions (Northeast China, North China, East China, Southern China) with two typical smoke exhaust temperature (80℃ and 46℃) to analyze the impact of ultra low emission on the assessment grade and the scope of environmental impact assessment for coal-fired power plants. Suggestions are made for coal-fired power plant environmental impact assessment in current situations.

Key words: ultra low emission; coal-fired power plant; environmental impact assessment; assessment grade; assessment scope