标题

Size: px

Start display at page:

Download "标题"

绢靳
7 years ago
Views:

1 第 32 卷第 9 期环境科学学报 Acta Scientiae Circumstantiae 2012 年 9 月 Vol. 32,No. 9 Sep., 2012 刘海艳,唐晓龙,杨永宏,等云南省火电行业 SO2 产排污系数核算研究[ J]. 环境科学学报,32(9) : Liu H Y, Tang X L, Yang Y H, et al Study on the emission factors of SO2 from thermal power plants in Yunnan Province[ J]. Acta Scientiae Circumstantiae,32(9) : 云南省火电行业 SO2 产排污系数核算研究刘海艳1,唐晓龙1,杨永宏2,易红宏1,,宁平1,张艳1,李柳琼1,陈亚雄1,钱琪所2, 杨晓静2 1. 昆明理工大学环境科学与工程学院,昆明云南省环境工程评估中心,昆明收稿日期: 修回日期: 录用日期: 摘要:本地化的排放因子研究对污染物的准确核算具有重要意义. 因此,本文根据 2009 年云南省火电行业的生产现状及 SO2 排放情况,采用实测法与物料衡算法相结合的方法,核算出云南省火电行业的 SO2 产排污系数,同时给出特定工艺及规模下的 SO2 产排污系数;并将所得系数与第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数手册 ( 以下简称手册 ) 环境统计的相关系数进行比较. 结果表明,云南省火电行业的 SO2 产污系数为 kg t - 1 ( 以每 t 原料中的 SO2 计,下同),排污系数为 ~ kg t - 1. 与手册比较得知:本研究中煤粉炉工艺 600 MW 机组的产污系数较小;51 ~ 300 MW 机组及 50 MW 机组的产污系数与手册的相符;本研究中煤粉炉工艺 600 MW 机组和 51 ~ 300 MW 机组的排污系数低值均比手册中的大; 手册中循环流化床锅炉工艺机组的产排污系数在本研究的产排污系数区间内. 与环境统计系数比较,两者产污系数基本相符,环境统计排污系数在本研究的排污系数区间内. 关键词:火电行业;SO2 ;产排污系数;云南省文章编号: (2012) 中图分类号:X701 文献标识码:A Study on the emission factors of SO2 from thermal power plants in Yunnan Province LIU Haiyan1, TANG Xiaolong1, YANG Yonghong2, YI Honghong1,, NING Ping1, ZHANG Yan1, LI Liuqiong1, CHEN Yaxiong1, QIAN Qisuo2, YANG Xiaojing2 1. College of Environmental Science and Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming Environmental Engineering Assessment Center of Yunnan Province, Kunming Received 4 December 2011; received in revised form 19 January 2012; accepted 20 January 2012 Abstract: Identification of local emission factor is very important to account pollutant quantity accurately. Based on the analysis of the production status and sulfur dioxide emission from thermal power industry, two methods, actual measurement and mass balance, were used to calculate SO2 emission factors of Yunnan province in The emission factors of specific process and scale were also presented. Moreover, the emission factors were compared with the Discharge Coefficients of Industrial Pollutants in the First National General Survey of Pollution Sources ( Survey Handbook ) and environmental statistics. The result showed that the production factor of thermal power industry in Yunnan was kg-so2 / t-raw materials and the emission factor was ~ kg-so2 / t-raw materials. The production factor of pulverized coal boiler ( 600 MW) obtained by this study was smaller than that of the Handbook, and the production factors for pulverized coal boiler ( 51 ~ 300 MW, 50 MW) were comparable. Furthermore, the emission factors for pulverized coal boiler ( 600 MW, 51 ~ 300 MW) were larger than those of the Handbook. The factors of circulating fluidized bed boiler in the Handbook and the factor in environmental statistics were in the range derived in this study. Keywords: thermal power industry; SO2 ; emission factor; Yunnan Province 1 引言( Introduction) 产排污系数是核算污染物产生量和排放量的重要参数之一. SO2 产排污系数因燃煤含硫量的不同而有所差异,且 SO2 释放率在所用燃料及其污染控制水平中变化较大的原因较多( Nazari,2010). 目基金项目: 云南省环境保护厅专项科研项目( No. KKK ,KKK ) Supported by the Special Research Projects of Yunnan Provincial Environmental Protection Bureau( No. KKK , KKK ) 作者简介: 刘海艳(1987 ),女, liuliuqwaszx@ 163. com; 通讯作者( 责任作者), yhhtxl@ 163. com Biography: LIU Haiyan (1987 ), female, liuliuqwaszx@ 163. com; Corresponding author, yhhtxl@ 163. com

2 2320 环境科学学报 32 卷前, 国内针对火电行业产排污系数的研究较多, 且主要通过实测法结合数据调查 ( Zhao,2010) 的方法研究火电厂 SO 2 的产排污系数, 得出煤粉炉工艺的产污系数为 18S( S 为煤中收到基硫分 ), 产排污系数因工艺规模原料等不同而变化的结论. 李伟 (2009) 采用实测法及收集调查的方法对 200 MW 及以上规模的燃煤发电机组 SO 2 产排污系数进行研究, 并分析了机组规模发电负荷率燃煤折算硫分等对产排污系数的影响, 结果发现, 燃煤折算硫分越大,SO 2 产污系数越高 ; 机组规模越大,SO 2 产污系数越小 ; 发电负荷率对 SO 2 产污系数的影响不明显. 目前, 针对全国水平的火电厂的 SO 2 排放研究较多 ( 李伟,2009; 董文福等,2008; 赵国华,2008; 王圣等, 2006), 但因各地区的煤质煤量工艺脱硫技术等不同, 从而导致各地区的 SO 2 产排污系数变化较大. 因此, 研究地区性的 SO 2 产排污系数能够更好地反映地区的实际排放情况. 云南省环境统计资料显示,2009 年云南省火电行业煤炭消费量为万 t, 煤矸石消费量为万 t, 燃料煤平均硫分为 1. 22%. 火电行业生产工艺设备主要有煤粉炉循环流化床锅炉沸腾炉, 分别以烟煤褐煤煤矸石为主要燃料. 鉴于工艺煤质机组规模等差异会影响 SO 2 的排放, 而针对云南省燃煤火电行业排放因子的研究还很少. 因此, 本文根据 2009 年云南省火电行业的生产现状及 SO 2 排放情况, 采用实测法与物料衡算法相结合的方法, 核算出云南省火电行业 SO 2 产排污系数 ; 并将本研究所得系数与第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数手册及基于环境统计数据得出的系数分别进行比较与分析. 以期为云南省 SO 2 实际排放量的准确核算提供技术支持, 并为十二五期间 SO 2 总量控制计划等 SO 2 污染控制的宏观决策提供理论依据. 2 研究方法 (Study method) 2. 1 系数核算产排污系数核算一般有实测法和物料衡算法. 本研究采用两种方法相结合核算云南省火电行业 SO 2 产排污系数. 其中, 实测法是通过实际测量烟道气的排放量及 SO 2 排放浓度来计算 SO 2 排放量的方法, 本研究采用云南省火电厂 2009 年各季度监测报告, 筛选出各个机组的 SO 2 小时产生量 SO 2 小时排放量小时煤耗量等数据. 物料衡算法是根据物质质量守衡定律, 对生产过程中使用的物料变化情况进行定量分析的一种方法 ( 朱法华等,2009). 本研究中火电行业的物料衡算系数采用以下释放率和脱硫效率来计算. 电厂 SO 2 释放率 : 煤粉炉沸腾炉取 ( 即 17S,S 为煤中收到基硫分 ), 循环流化床锅炉取 0. 8 ( 即 16S). 电厂的脱硫效率按同一工艺同一规模同一脱硫设施下, 各厂综合脱硫效率的低值和高值计算个体及综合产排污系数个体产排污系数个体产排污系数是指特定产品在特定工艺 ( 包括原料路线 ) 特定规模特定设备技术水平及正常管理水平条件下求得的产品生产污染物产生系数 ( 即产污系数 ) 和排放系数 ( 即排污系数 ) ( 国家环保局科技标准司,1996). 同时, 对于给定的主要影响因子组合, 根据抽样选定的若干企业实测及物料衡算的原始产排污系数, 进行综合分析, 得到该主要影响因子组合下的个体产排污系数, 具体包括个体产污系数和个体排污系数综合产排污系数一次产排污系数是指同一生产工艺同一生产规模下不同技术水平的个体系数的加权综合 ( 国家环保局科技标准司,1996). 一次产排污系数的权重主要考虑不同技术水平产能在总体技术水平产能中所占的比例工艺技术水平年代等因素. 二次产排污系数是指不同生产工艺下的一次产排污系数的加权综合. 二次产排污系数的权重主要考虑不同规模水平产能在总体规模产能中所占的比例. 综合产排污系数是指不同生产工艺的二次产排污系数的加权综合. 综合产排污系数的权重主要考虑不同生产工艺在该产品生产中所占的比例工艺的主导性和代表性等因素. 3 结果 (Results) 3. 1 分类划分及抽样方案污染物的排放量会因原料工艺及规模等不同而变化, 对火电行业按原料工艺及规模等进行划分, 能够得到更为符合实际情况的产排污系数. 根据四同原则, 即产品原料工艺规模相同, 并结合产业结构调整指导目录 (2005 年 ), 对 2009 年筛选出的 16 家云南省火电企业进行如下划分, 具体见表 1.

3 9 期刘海艳等 : 云南省火电行业 SO 2 产排污系数核算研究 2321 表 1 云南省火电行业按工艺和规模分类的结果表年云南省火电行业样本企业筛选情况 Table 1 The classification of thermal power industry by process and Table 2 Sample industries of thermal power industry selection in Yunnan scale in Yunnan Province Province 生产工艺企业数量机组规模 / MW 企业数量脱硫设施生产工艺发电量 / (10 4 kw h a -1 ) 原料消耗量 / (10 4 t a -1 ) SO 2 排放量 / (t a -1 ) 煤粉炉石灰石 - 石膏湿法 301 ~ 石灰石 - 石膏湿法 51 ~ 石灰石 - 石膏湿法 50 2 直排循环流化炉内脱硫床锅炉 < 炉内脱硫沸腾炉 3 所有规模 3 双碱法对于样本企业的选择, 本研究采用以下抽样方案进行筛选 :1 所调查企业排放的 SO 2 之和占全行业的 75% 以上 ;2 所调查企业的产能之和占全行业的 75% 以上 ;3 所调查企业的主要原料消耗量之和占全行业的 75% 以上. 此外, 抽样方案还需充分考虑云南省火电行业各种生产工艺及规模的分布情况和覆盖情况. 因此, 本研究以 2009 年云南省环境统计数据为基准, 结合调查表等其它数据, 筛选出既符合云南省火电行业 3 个 75% 覆盖度的企业, 又能满足不同工艺和规模覆盖度的样本, 具体筛选情况见表 2. 煤粉炉 ( 样本企业 ) 循环流化床锅炉 ( 样本企业 ) 沸腾炉 ( 样本企业 ) 样本企业火电企业 ( 全省 ) 筛选企业比例 % % % 3. 2 核算结果实测法计算得到的原始产排污系数是根据火电企业各季度的监测报告核算的, 没有用到原料含硫量, 而物料衡算法计算中用到了含硫量. 本研究采用实测法和物料衡算法相结合的方法核算产排污系数, 考虑到数据的表达及典型代表性, 因此, 没有用含硫量表示产排污系数. 用节的计算方法, 对云南省火电行业综合产排污系数进行核算, 同时给出了不同工艺下的 SO 2 产排污系数, 核算结果见表 3. 由表 3 可知,2009 年云南省火电行业 SO 2 产污系数为 kg t - 1, 排污系数为 ~ kg t - 1. 其中, 采用煤粉炉循环流化床锅炉沸腾炉 Table 3 表 3 云南省火电行业 SO 2 产排污系数 SO 2 production and emission factors of thermal power industry in Yunnan Province 产污系数 / (kg t - 1 ) 原料生产工艺规模等级一次二次综合煤炭煤粉炉 600 MW 排污系数 / (kg t - 1 ) 治理措施一次二次综合石灰石 - 石膏湿法 ~ ~ ~ 300 MW 石灰石 - 石膏湿法 ~ MW 煤炭循环流化 300 MW 直排炉内脱硫 ~ ~ ~ 床锅炉 < 300 MW ~ 煤矸石沸腾炉所有规模双碱法工艺的 SO 2 产污系数分别为 kg t - 1. 对比可知, 煤粉炉工艺的 SO 2 产污系数较大, 沸腾炉工艺的 SO 2 产污系数相对较小. 这是由于煤粉炉工艺的 SO 2 释放率较大, 而沸腾炉主要燃烧煤矸石, 硫分较小. 采用煤粉炉循环流化床锅炉沸腾炉工艺的 SO 2 排污系数分别为 ~ ~ kg t -1. 对比可知, 煤粉炉工艺的 SO 2 排污系数较大, 沸腾炉工艺的 SO 2 排污系数较小. 4 数据比较 (Data comparison) 4. 1 与第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数手册的比较由于手册中未将沸腾炉列入, 因此, 本研究中未比较沸腾炉工艺的产排污系数. 同时, 手册中火电行业的产排污系数是以收到基硫分 S ar 百分含量为变量, 需要将收到基硫分 S ar 带入手册中相应的公式内进行计算取值, 本研究选取的收到基硫分 S ar 是 2009 年云南省火电行业样本企业各工艺规模下的平均值. 本研究中规模的划分范围与手册中不同, 本研究样本企业中, 煤粉炉工艺 600 MW 机组中都是 600 MW 机组 ;51 ~ 300 MW 机组中仅一家是 200 MW 机组, 其它全是 300 MW 机组 ; 50

4 2322 环境科学学报 32 卷 MW 机组实际为 25 MW 机组. 循环流化床锅炉工艺中, 300 MW 机组全是 300 MW 机组, < 300 MW 机组中只有 135 MW 机组. 因此, 两种方法各档范围内机组规模相差不大, 但在分析比较时, 各档系数可能会有所差异. 第一次全国污染源普查系数与本研究火电行业系数比较见表 4. Table 4 表 4 第一次全国污染源普查系数与本研究火电行业系数比较 Comparison of discharge coefficients of industrial pollutants with those from the first national general survey of pollution sources 原料工艺名称规模等级产污系数 / (kg t - 1 ) 末端治理技术排污系数 / (kg t - 1 ) 来源煤粉炉 450 ~ 749 MW 石灰石 - 石膏湿法手册 600 MW ~ 本研究 250 ~ 449 MW 石灰石 - 石膏湿法手册 51 ~ 300 MW ~ 本研究煤炭 20 ~ 34 MW 直排手册 50 MW 本研究循环流化 250 ~ 449 MW 炉内脱硫手册床锅炉 300 MW ~ ~ 本研究 75 ~ 149 MW 炉内脱硫手册 < 300 MW ~ ~ 本研究煤粉炉工艺手册中 450 ~ 749 MW 机组的产污系数反映的是全国平均水平, 而在云南省 600 MW 机组的火电企业仅有一家, 因此, 本研究的核算结果具有个异性, 只反映了云南省这一家企业的 SO 2 排放特性, 与手册中的对应产污系数相比, 本研究中 600 MW 机组的产污系数较小. 本研究 51 ~ 300 MW 机组 50 MW 机组与手册中 250 ~ 449 MW 机组 20 ~ 34 MW 机组对比可知, 两组数据产污系数基本相符. 本研究 600 MW 机组 51 ~ 300 MW 机组排污系数与手册中 450 ~ 749 MW 机组 250 ~ 449 MW 机组相比, 排污系数低值均比手册的排污系数大. 这是由于手册中石灰石 - 石膏湿法脱硫效率为 90% ~ 95%, 本研究中采用的是企业实际运行的综合脱硫效率, 低于手册取值循环流化床锅炉工艺本研究 300 MW 机组 < 300 MW 机组与手册中 250 ~ 449 MW 机组 75 ~ 149 MW 机组对比可知 : 两组数据中, 手册的产排污系数在本研究产排污系数区间内. 这是由于本研究物料衡算法中循环流化床锅炉工艺的脱硫效率取值范围为 20% ~ 80%, 实测法的脱硫效率超过 80% ; 而手册中循环流化床锅炉工艺的脱硫效率取值范围为 65% ~ 75% 与基于环境统计数据得到的系数的比较本研究还收集了 2009 年云南省环境统计数据库的相关数据资料, 并以此数据库中各企业的产能及 SO 2 排放量为基础数据, 通过对数据的甄别与筛选, 计算得到了 2009 年云南省环境统计中火电行业的 SO 2 产排污系数. 基于环境统计数据的 SO 2 产污系数为 kg t - 1, 排污系数为 kg t - 1, 并与本研究核算的 SO 2 产排污系数 ( 产污系数, kg t - 1, 排污系数 ~ kg t - 1 ) 进行对比, 发现两者产污系数基本相符, 环境统计排污系数在本研究排污系数区间内. 5 结论 (Conclusions) 1) 本研究利用实测法与物料衡算法相结合的方法计算得到的 2009 年云南省火电行业 SO 2 综合产污系数为 kg t - 1, 综合排污系数为 ~ kg t - 1, 该系数与第一次全国污染源普查系数比较存在一定差异. 2) 与手册系数比较可知, 煤粉炉工艺中, 本研究 600 MW 机组的产污系数较手册中 450 ~ 749 MW 机组的产污系数小 ; 而 51 ~ 300 MW 机组 50M W 机组与手册中 250 ~ 449 MW 机组 20 ~ 34 MW 机组产污系数基本相符. 本研究中 600 MW 机组 51 ~ 300 MW 机组的排污系数低值均比手册中 450 ~ 749 MW 机组 250 ~ 449 MW 机组的排污系数大. 循环流化床锅炉工艺中, 手册中 250 ~ 449 MW 机组 75 ~ 149 MW 机组的产排污系数在本研究中 300 MW 机组 < 300 MW 机组的产排污系数区间内. 3) 与基于环境统计数据得到的系数相比, 两者

5 9期刘海艳等:云南省火电行业 SO2 产排污系数核算研究的产污系数基本相符,环境统计排污系数在本研究 2323 Environmental Science Press. 189 ( in Chinese) 的排污系数区间内. 李伟大型燃煤电厂二氧化硫产排污系数的研究[ D]. 南京: 致谢:本研究获得了云南省环境保护厅环境评估中心的支 Li W The study of SO2 production and emission factor in large 持,以及课题组成员的大力协助,在此表示感谢! 责任作者简介:易红宏(1976 ),女,博士,教授,主要从事大气污染控制研究. yhhtxl@ 163. com. 参考文献( Reference) : 董文福, 魏山峰, 丁中元, 等中国火电企业二氧化硫排放研究[ J]. 环境污染与防治, 30(4) : Dong W F, Wei S F, Ding Z Y, et al The study of SO2 emission in thermal power industry of China[ J]. Environment Pollution and Control, 30(4) : ( in Chinese) 国家环保局科技标准司工业污染物产生和排放系数手册 [ M]. 北京: 中国环境科学出版社. 4-9 Technology and Standards of the State Environmental Protection Administration Department Handbook of Industrial Pollution Emission Rates [ M]. Beijing: China Environmental Science Press. 4-9( in Chinese) 国务院第一次全国污染源普查领导小组办公室第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数手册 ( 第十分册) [ M]. 北京:中国环境科学出版社. 189 Institute for Environmental Science of China ( IESC) Discharge Coefficients of Industrial Pollutants in the First National General Survey of Pollution Sources ( Chapter 10 ) [ M ]. Beijing: China 南京信息工程大学 scale coal-fired plant [ D ]. Nanjing: Nanjing University of Information Sciences & Technology ( in Chinese) Nazari S Experimental determination and analysis of CO2, SO2 and NO x emission factors in Iran s thermal power plants [ J ]. Energy, 35: 王圣,陶申鑫, 朱发华我国火电厂 SO2 排放数据可靠性分析 [ J]. 中国电力, 39(7) : Wang S, Tao S X, Zhu F H The reliability analysis of SO2 emission data for thermal power plants[ J]. Electric Power, 39(7) : ( in Chinese) 赵国华电力行业二氧化硫减排因素的敏感性分析与对策研究[ D]. 南京: 南京信息工程大学 Zhao G H Sensitivity analysis of sulfur dioxide reducing emission factors and controlling countermeasures in electricity industry[ D]. Nanjing: Nanjing University of Information Sciences & Technology ( in Chinese) Zhao Y Establishment of a database of emission factors for atmospheric pollutants from Chinese coal-fired power plants [ J ]. Atmospheric Environment, 44: 朱法华, 杜维鲁燃煤电厂 SO2 排放量确定方法的研究[ J]. 电力环境保护, 25(2) : 1-4 Zhu F H, Du W L Study on the calculation method of SO2 emission from coal-fired power plants [ J]. Electric Environmental Protection, 25 (2) : 1-4 ( in Chinese)

Microsoft Word - 793-797 tb20150504赵宏宇s-高校教改纵横.doc

Microsoft Word - 793-797 tb20150504赵宏宇s-高校教改纵横.doc 微生物学通报 Microbiology China tongbao@im.ac.cn Apr. 20, 2016, 43(4): 793 797 http://journals.im.ac.cn/wswxtbcn DOI: 10.13344/j.microbiol.china.150504 高校教改纵横生物工程专业发酵课程群建设探索 * 赵宏宇