火電機(jī)組鍋爐煙氣中SO2排放考核標(biāo)準(zhǔn)的探討
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火電機(jī)組在燃煤發(fā)電的同時(shí)，會(huì)排放出大量的SO2，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。目前，國內(nèi)已建或在建的火電機(jī)組基本上沒有采取降低SO2排放量的措施，當(dāng)鍋爐燃煤含硫量較高時(shí)，煙氣中SO2濃度就較大。隨著環(huán)境保護(hù)要求的提高，對(duì)新建火電機(jī)組鍋爐煙氣中SO2排放實(shí)行嚴(yán)格的考核是必要的。但是，對(duì)現(xiàn)階段的已建或在建火電機(jī)組而言，尚無合適的考核標(biāo)準(zhǔn)。如何針對(duì)現(xiàn)階段火電機(jī)組的實(shí)際情況，合理考核其鍋爐煙氣中SO2排放，有待進(jìn)一步探討。
一、煤種對(duì)煙氣中SO2排放濃度影響
鍋爐煙氣中SO2排放濃度大小與鍋爐燃用煤種直接有關(guān)。為探討鍋爐燃煤對(duì)煙氣中SO2排放濃度的影響，參照《電力工業(yè)部環(huán)境統(tǒng)計(jì)報(bào)表指標(biāo)解釋》，采用以下方法計(jì)算鍋爐煙氣中SO2排放濃度。
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式中:P——鍋爐SO2排放量，t／h；
VS——鍋爐年平均負(fù)荷下除塵器出口濕煙氣排 放率，Nm3／h；
V——鍋爐年平均負(fù)荷下除塵器出口干煙氣排放率，Nm3／h；
C——鍋爐除塵器出口SO2排放濃度，mg/m3(標(biāo)干煙氣)；
B——鍋爐年平均負(fù)荷下每小時(shí)燃原煤量，t/h；
q4——機(jī)械未完全燃燒熱損失，％；
WyDW——燃煤應(yīng)用基低位發(fā)熱量，kJ／kg；
α——除塵器出口過？諝庀禂(shù)；
XH2O——煙氣含濕量，％；
Sy——燃煤收到基硫分，％；
KS——煤中硫轉(zhuǎn)化為SO2的份額，根據(jù)爐型取值，煤粉爐為0．85，增鈣旋風(fēng)爐為0．90，不增鈣旋風(fēng)爐為0．95，燃油爐0．98。
η——脫硫效率，%。無實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，按下面規(guī)定取值，干式除塵器為0，水膜除塵器為5%，文丘里、斜棒柵、泡沫除塵器為15%計(jì)。
根據(jù)新建機(jī)組情況，取α＝1．7，XH2O＝8％，KS＝0．85，η=0。此時(shí)，煙氣中SO2排放濃度C是燃煤含硫量Sy與低位發(fā)熱量WyDW的函數(shù)，不同WyDW時(shí)，可繪制Sy與C的關(guān)系曲線，見圖1。當(dāng)Sy＝1．0％，C＝2100mg／m3（標(biāo)干煙氣)時(shí)，WyDW＝17683kJ／kg。從圖1可看出，當(dāng)Sy≤1．0％，WyDW在18 000～28000kJ／kg之間時(shí)，C都在2100mg/m3(標(biāo)干煙氣)以下；痣姀S燃用煤種的低位發(fā)熱量大都在20000kJ/kg左右，說明當(dāng)燃煤含硫量不大于1%時(shí)，煙氣中SO2排放濃度一般不會(huì)超過2100mg/m3（標(biāo)干煙氣)。燃煤含硫量大于1%時(shí)，煙氣中SO2排放濃度將會(huì)超過2100mg/m3（標(biāo)干煙氣)。不同燃煤硫分與熱值下，煙氣中SO2排放濃度列于表1。燃煤硫分越高，熱值越低，煙氣中SO2排放濃度越高。
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表1 不同燃煤硫分與熱值下煙氣中SO2排放濃度
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 圖1 煙氣中SO2濃度與燃煤含硫量、熱值關(guān)系曲線 |
隨著我國電力工業(yè)的迅速發(fā)展，新建的火電機(jī)組容量一般都在200 MW及以上，鍋爐蒸發(fā)量都在670t/h及以上。依據(jù)火電廠鍋爐容量大及鍋爐燃煤含硫量較高、煙氣中SO2濃度較大這一實(shí)際情況來看，在考評(píng)火電機(jī)組鍋爐煙氣中SO2排放濃度是否超標(biāo)時(shí)，建議采用《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-1996）（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）作為考評(píng)標(biāo)準(zhǔn)。
《標(biāo)準(zhǔn)》將火電廠按年限分為3個(gè)時(shí)段，屬于第Ⅲ時(shí)段的火電廠是指1997年1月1日起環(huán)境影響報(bào)告書待審查批準(zhǔn)的新、擴(kuò)、改建火電廠。對(duì)屬于第Ⅰ、Ⅱ 時(shí)段的火電廠，《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定其全廠SO2排放量不得超過計(jì)算出的全廠SO2最大允許排放量。對(duì)屬于第Ⅲ時(shí)段的火電廠，《標(biāo)準(zhǔn)》要求較嚴(yán)，除規(guī)定了其全廠 SO2最大允許排放量外，同時(shí)還規(guī)定了其各煙囪SO2最大允許排放濃度(見表2)。
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表2 第三時(shí)段火電廠各煙囪SO2最高允許排放濃度
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注：濃度應(yīng)換算到過剩空氣系數(shù)α=1．4時(shí)的濃度值。
對(duì)屬于第Ⅰ或Ⅱ時(shí)段的已建或在建火電機(jī)組，考評(píng)其鍋爐煙氣中SO2排放時(shí)，可參照?qǐng)?zhí)行《標(biāo)準(zhǔn)》中第Ⅲ時(shí)段標(biāo)準(zhǔn)。
三、合理考評(píng)煙氣中SO2排放的建議
考評(píng)火電機(jī)組鍋爐煙氣中SO2排放濃度是否超標(biāo)時(shí)，建議考慮火電機(jī)組的實(shí)際情況和鍋爐燃用煤種，實(shí)行按煤種、分階段來考評(píng)。
（1） 當(dāng)鍋爐燃用煤種硫分不大于1%時(shí)，鍋爐煙氣中SO2排放濃度應(yīng)不大于2100mg/m3（標(biāo)干煙氣)。否則，SO2屬超標(biāo)排放。
（2） 當(dāng)鍋爐燃煤含硫量大于1．0％時(shí)，《標(biāo)準(zhǔn)》中第Ⅲ時(shí)段標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定各煙囪SO2最高允許排放濃度為1200mg/m3（標(biāo)干煙氣)，這一限值明顯低于燃煤含硫量不大于1．0％時(shí)的限值2100mg／m3（標(biāo)干煙氣)。這實(shí)際上是規(guī)定第Ⅲ時(shí)段的火電機(jī)組在燃用高硫煤時(shí)，應(yīng)上脫硫裝置，采取降低SO2 排放量措施，使其煙氣中SO2排放濃度低于1200mg/m3（標(biāo)干煙氣)。對(duì)不屬于第Ⅲ時(shí)段、又沒有采取脫硫措施的已建或在建火電機(jī)組，當(dāng)其燃用含硫量大于1．0％的煤種時(shí)，在現(xiàn)階段來講，亦建議按表1中WyDW=20000kJ/kg時(shí)SO2排放濃度作為考評(píng)鍋爐煙氣中SO2排放的參考標(biāo)準(zhǔn)。
（3） 對(duì)屬于第Ⅲ時(shí)段的火電機(jī)組，考評(píng)鍋爐煙氣中SO2排放時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《標(biāo)準(zhǔn)》中有關(guān)規(guī)定，鍋爐煙氣中SO2排放濃度執(zhí)行表2中的規(guī)定值。
（4） 考評(píng)火電機(jī)組鍋爐煙氣中SO2排放，其SO2監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)設(shè)在除塵器出口。
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