燃煤电厂“烟塔合一”技术在环评技术评估中存在的问题与建议-2009.6.pdf

1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 燃煤电厂“ 烟塔合一 ” 技术在 环评技术评估中存在的问题与建议 Existing question and recommendation for the technological uation of NaturalDraft Cooling Towers NDCT with flue gas injection 莫 华 1 ,刘思湄 2 1.环境保护部环境工程评估中心,北京 100012; 2.国电环境保护研究院,江苏 南京 210031 摘要介绍了国内外燃煤电厂“ 烟塔合一 ” 技术的应用现状,阐述了我国已评估“ 烟塔合一 ” 燃煤电厂的特点,重点 对我国采用此技术的项目环评技术评估情况进行了分析,并针对评估中存在的预测结果不确定及复核困难、 环境 影响认识不统一等问题提出了相关建议。 关键词烟塔合一;环境影响;评估;问题;建议 Abstract The present techniques of NaturalD raft Cooling Towers NDCT w ith flue gas injection in overseas coal- fired power plants were introduced. The characteristics of the uated Natural D raft Cooling Towers NDCTw ith flue gas injection projects in domestic coal- fired powerplants were elaborated. The existing ques2 tion for the technological uati on of the NaturalD raft Covling Touers techniques were analyzed briefly. Som e recommendation about the uncertainty of the fo recasting results and the disunion perception of the environmen2 tal i mpactwere put fo r word. Key words Natural D raft Cooling Towers NDCT w ith flue gas injection; environm ental i mpact; uation; questiong; recommendation 中图分类号 X591 文献标识码B 文章编号 1009 - 40322009 03 - 048 - 03 “ 烟塔合一 ” 技术是将火电厂烟囱和冷却塔合 二为一,取消烟囱,利用冷却塔巨大的热空气量对脱 硫后的净烟气形成包裹和抬升,增加烟气的抬升高 度,从而促进烟气中污染物的扩散。我国燃煤电厂 自2005年开始引用“ 烟塔合一 ” 技术,该技术不仅 可以提高火力发电系统的能源利用效率,而且大大 简化了火电厂的烟气系统,减少了设备投资并节约 了有限的土地资源 [1 ]。 1 国外燃煤电厂“ 烟塔合一 ” 技术发展及应 用状况 “ 烟塔合一 ” 技术起源于德国。早在1967年10 月,德国Balcke公司就提出了烟气与冷却塔混合排 放的概念,并且申请了烟气排放专利。德国19832 07201生效的联邦防污染法 第13款对大型燃烧 装置SO2排放限制作出的明确规定,该法的实施促 使各燃煤电厂纷纷采用石灰石 石膏湿法烟气脱硫 技术对其排烟进行脱硫处理。为了规避环保法规对 烟囱出口温度的要求,极大地推动了利用冷却塔排 放烟气工程的应用和发展。1977年,德国研究技术 部与Saarberwerke AG公 司 联 合,设 计 建 造 了 Volklingen电厂, 1982年8月,Volklingen电厂的“ 烟 塔合一 ” 机组开始运行, 1985年完成一系列测评。 自此,“ 烟塔合一 ” 技术在德国新建电厂中得到了广 泛应用,一批老机组也进行了改造。同时,德国结合 工程实际制订了“ 烟塔合一 ” 技术的相关技术标准 和评价准则。 随着“ 烟塔合一 ” 技术的逐步成熟,德国、 波兰、 土耳其、 希腊等国家改建和新建了很多无烟囱电厂, 其中大部分集中在德国。目前,德国采用“ 烟塔合 一 ” 技术且已运行的有20多座电厂,装机总容量超 过12000MW,最大单机容量已达到978MW [2 ]。德 国要求“烟塔合一 ” 的塔入口SO2质量浓度为 400mg/m 3 , NOx质量浓度为200mg/m 3。对一些燃 烧褐煤且采用“ 烟塔合一 ” 技术的电厂,则未要求其 对排烟进行脱硝比如黑泵电厂处理。其他国家 投运的“ 烟塔合一 ” 机组台数不多,目前尚未见到相 关要求。 84 2009年6月 电 力 环 境 保 护 第25卷 第3期 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 2 我国燃煤电厂“ 烟塔合一 ” 技术应用现状 及环境影响评价技术方法 2. 1 国内“ 烟塔合一 ” 技术应用现状 自2005年开始至今,环境保护部环境工程评估 中心共评估了14个“ 烟塔合一 ” 燃煤电厂项目其 中3个电厂是由原批复的烟囱方案变更为“ 烟塔合 一 ” 方案的 , 具有以下特点 [3 ] 1以300MW机组规模为主。评估的14个采 用“ 烟塔合一 ” 技术的项目中, 300MW机组为11 个,占全部评估项目的78. 6 ,其中供热机组10 个,占300MW机组总数的90. 9。600MW常规然 煤机组2个, 1000MW常规然煤机组仅1个。 2以北方地域为主。14个项目中有13个地 处北方,仅有1个项目处于南方 “ 酸雨控制区 ” 。由 于该南方项目所在地降水丰沛,高湿度天气较多,且 厂址周边500m范围内有较多的居民小区,采用“ 烟 塔合一 ” 的排烟方式存在一定的环境风险,尤其在 脱硫、 脱硝系统出现故障时,对周边的环境空气影响 将明显大于高烟囱排放方式,故该项目的“ 烟塔合 一 ” 方案最终被否定。 3以湿冷烟塔形式为主。 “ 烟塔合一 ” 有采用 湿冷塔二次循环冷却塔及干冷塔空气间接冷却 塔排烟两种形式。14个评估项目中11个均为湿 冷塔,其余3个项目山西2个,陕西1个因为是间 接空气冷却方式,故而采用了烟塔脱硫三合一技术, 即将脱硫塔和烟囱布置在空冷塔内。 2. 2 环境影响评价技术方法 2. 2. 1 环保要求 目前,国内14个采用“ 烟塔合一 ” 技术燃煤电 厂的环保要求为所有项目的NOx排放质量浓度均 按技术引进国德国的200mg/m 3 控制,同时,由于工 程本身防腐的要求,均提出或评估要求进行脱硫和 脱硝其中仅1个项目由于采用CFB锅炉能保证 NOx排放质量浓度低于200mg/m 3 除外。早期评 估的项目均要求预留烟囱和GGH的建设场地;电厂 周围布设环境空气监测点和生态监测点,监测SO2、 NO2、PM10、 酸沉降等项目,并监测周围生态环境的 变化情况,发现异常情况及时采取措施。此后,由于 采用“ 烟塔合一 ” 方案包括变更的项目增多,环境 保护部环境工程评估中心曾组织召开了专题研讨 会,根据研讨会会议纪要精神,在2008年以后评估 的项目中均提出要求电厂设置一定的环境防护距 离,也有部分项目要求工程投产后的一定时期内开 展“ 烟塔合一 ” 环境影响的后评价工作。 2. 2. 2 预测模式 以德国标准和模式进行预测。目前国内对“ 烟 塔合一 ” 电厂进行的预测计算,多采用德国空气清 洁生产标准制定的VD I3784 德国工业协会, 1990 标准 [4 ]。该标准规定了冷却烟气排放评估的启准 条件和用S/P模式作为计算烟气抬升的标准,同时 利用了德国2002年空气清洁标准研制的污染物扩 散模式VD I3945 [5 ] ,该模式采用考虑污染物粒子 轨迹的拉格朗日方法,通过计算污染物粒子的路径 和空间分布来确定污染物的浓度。在实际应用中发 现德国“ 烟塔合一 ” 模式的计算结果存在不稳定性, 其原因主要与释放粒子数有关,增加粒子数,可减小 统计的不稳定性。 3 我国燃煤电厂“ 烟塔合一 ” 技术在环评技 术评估中存在的问题 3. 1 预测结果的不确定性及复核困难 目前,国内“ 烟塔合一 ” 电厂的环评预测采用的 是德国VD I3784标准中的模式,但该模式只在德国 形成模式体系,美国虽然也有类似问题的研究,但都 未列为法规性模式。我国地域辽阔、 地形及气象条 件远比德国复杂,而且我国的大气环境影响预测,包 括现行在用和即将实施的导则,都属于美国研究体 系,其中没有包含此部分内容;环境影响评价单位目 前给出的成果多为黑箱子计算结果,对预测结果的 科学性、 合理性缺乏有力说明。由于对“ 烟塔合一 ” 预测方法及预测结果缺乏评判标准,就造成了预测 结果的不确定性,也使得审查过程中交流困难,而环 境保护部环境工程评估中心在现阶段尚无法对此类 计算结果进行复核。 3. 2 对“ 烟塔合一 ” 可能造成的环境影响尚不能形 成统一的认识 目前,“ 烟塔合一 ” 方案可能存在的环境影响问 题主要有以下几个方面 1经过对比计算210m烟囱对110～120m 冷却塔, 240m烟囱对146m冷却塔, 240m烟对 170m冷却塔烟塔 , 在不稳定小风条件下,“ 烟塔合 一 ” 方案对污染物地面浓度的影响优于烟囱方案, 在中性情况下两者相当,稳定情况下“ 烟塔合一 ” 方 94 2009年 莫 华等燃煤电厂“ 烟塔合一 ” 技术在环评技术评估中存在的问题与建议 第3期 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 案不一定优于烟囱。但由于烟塔的烟气出口速度只 有3～4m /s,在大风条件下,可能会造成污染物下冼 而导致地面高浓度。但下冼情况出现的条件、 出现 的距离及相应的地面浓度、 有无自身形成的涡旋作 用等问题很难达成共识。而环境影响评价单位在使 用黑箱子模式时,不能给出最大值出现的气象条件, 故专家无法判断。 2烟塔出口处水汽飘移物小水滴会不会在 近距离下沉至地面,其中是否含有酸性物质,对近距 离居民及建筑物是否会造成影响等问题的看法不一 致,而德国模式并未考虑此类问题,所以给不出明确 的计算结果。 3考虑到模式预测的误差及不确定性,以及 已运行的湿烟塔项目尚无明确的实际影响大风条 件下下冼有可能造成地面高浓度及小水滴呈酸性沉 降到地面的问题后评估结论,经过专题研讨认为, 湿烟塔项目设置环境防护距离是必要的。但由于缺 少此类项目环境防护距离的计算方法,评价单位难 以给出计算依据。 3. 3 其他不容忽视的问题 在环评阶段,采用“ 烟塔合一 ” 的电厂均提出脱 硫系统不要设置旁路,出问题时可立即停机,但未明 确提出不设旁路应采取的工程措施。根据统计,目 前采用“ 烟塔合一 ” 排烟方案的多为热电厂,而热电 厂在供热期间是不允许停机的,如果此时脱硫系统 出了故障不能及时修复,又遇上不利气象条件,可能 会引起更大的环境问题。 再者,采用“ 烟塔合一 ” 的电厂在脱硫、 脱硝系 统达不到排放标准要求时会加重水滴的酸性,如果 出现不利气象条件,对近距离居民及建筑物会造成 更大的影响。 4 建议 脱硫和脱硝是“ 烟塔合一 ” 机组建设的必要条 件,且“ 烟塔合一 ” 较烟囱方案更有利于景观及节约 用地。 “ 十一五 ” 期间,因城市周边机场净空限制或 占地等因素,可能会有更多的电厂采用“ 烟塔合一 ” 方案 [6 ]。因此 ,必须加快现有“ 烟塔合一 ” 运行电厂 环境影响后评价工作步伐,尽快组织有关单位和专 家进行专题研究,尽早提出科学、 适用的评价方法, 为此类项目的大气环境影响预测提供科学方法,准 确判断“ 烟塔合一 ” 电厂的环境影响和存大的环境 风险因素。 4. 1 “ 烟塔合一 ” 技术不宜大范围推广 目前,虽然国华河北三河电厂对 “ 烟塔合一 ” 的 环境影响进行了示踪试验,但试验的方案设计和试 验结果均未经过鉴定。况且,在北方平坦地形上对 “ 烟塔合一 ” 单个项目进行的示踪试验,结果并不能 完全代表其他项目实际影响情况,需要在全国不同 的地区进行若干个项目的长期跟踪监测,才能较好 地反映该类项目对环境的实际影响。在“ 烟塔合 一 ” 项目的大气环境影响评价的可靠预测方法明确 之前,建议对该技术的使用进行适当的控制,不宜大 范围推广。 4. 2 对现有运行电厂开展环境影响后评估 组织相关力量对采用“ 烟塔合一 ” 技术且已投 运的高碑店电厂、 三河电厂、 天津东北郊热电厂、 哈 尔滨热电厂和即将投运的天津军粮城电厂进行调研 和后评估,以全面了解和掌握“ 烟塔合一 ” 电厂的环 境影响,发现问题,总结经验,为完善模式体系和管 理体系提供基础数据。 4. 3 建立适合我国的、 科学的预测模式 德国和美国的有关模式各有所长,但均存在局 限性,不能完全解决我国“ 烟塔合一 ” 项目环境影响 评价中存在的问题。从长远考虑,对我国已运行电 厂开展后评估,同时组织国内有关部门和专家进行 专题研究,建立适合我国的“ 烟塔合一 ” 预测模式, 避免直接引用德国模式进行预测评价的局限性及可 能引发的一系列问题。 参考文献 [1 ]秦松波.烟塔合一技术[J ].上海电力, 2007, 5 493 - 495. [2 ]林 勇.烟塔合一技术特点和工程数据[J ].环境科学研究, 2005, 18 1 35 - 39. [3 ]崔克强,李 浩.燃煤发电厂烟塔合一环境影响之一 烟气抬升 高度的对比计算[J ].环境科学研究, 2005, 181 27 - 31. [4 ] VDI 3784 Blatt 2, Umweltmeteorologie Ausbreitungsrechnung bei ablei tungvon rauchgasenber khltreme[ S]. [5 ]VD I3945 Blatt 3,UmweltmeteorologieAtmosphrischeusbreitungs modelle, partikelmodell[ S]. [6 ]韩月荣.烟塔合一技术的环保优势[ J ],河北电力技术, 2005, 24 3 36 - 39. 收稿日期 2009205211;修回日期 2009205213 作者简介莫 华19692 , 女,云南文山人,高级工程师,主要从 事建设项目环境影响评价工作。E - mailmohuaacee. org . cn 05 2009年6月 电 力 环 境 保 护 第25卷 第3期