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烟塔合一技术因其较大的技术、环境和经济优势在德国迅速发展。近年来该技术在我国也被迅速推广。华能北京热电厂是国内首家引进德国烟塔工艺和设备的电厂,河北三河电厂是国内首座自主设计建设的烟塔合一工程的电厂。目前国内并没有针对烟塔排放的环境影响进行扩散试验研究,本研究将对燃煤电厂使用烟塔排放烟气技术和政策取向提供参考依据。 本次烟塔合一扩散试验选取河北三河电厂二期工程3#烟塔为研究对象,分别于2008年3月(非采暖期)、2009年1-2月(采暖期)进行二期试验观测,通过烟羽拍照、SF6示踪扩散试验对烟塔排放烟气的排放参数、烟气抬升、扩散等问题进行了分析研究,主要结论如下: (1)在电厂典型工况条件下,测试烟塔排放口及塔体内部混合烟气的流速、温度、压强和相对湿度等参数的分布。结果表明:在烟塔出口和塔体内部,混合烟气各参数的分布均是非均匀的。试验期间,经过湿法脱硫和电除尘处理后的烟气流经烟塔出口时总平均流速为3.0m/s,总平均温度为19.8℃,总平均湿度为90.0%。塔体内部混合烟气各参数垂直分布规律为:温度、压强和相对湿度均为中心高、边缘低,但流速分布不同,在塔体上部流速分布呈中心高、边缘低,而在下部则呈中心低、边缘高。 (2)通过对试验期间烟羽照片的分析表明:在大气稳定度为不稳定或中性情况下,风速较小时,烟塔烟羽扩散比烟囱高;风速较大时比烟囱扩散低,不过大风条件下总的背景适宜于污染物扩散。在大气稳定情况下,烟塔烟羽扩散高度较低,且低于烟囱抬升高度。 (3)SF6扩散示踪试验共进行24次试验,19次试验取得有效数据,基本涵盖了大风、小风以及各种大气稳定度类型。分析得出:风速较小时,单位源强对应的最大落地浓度较大;风速较大时,单位源强对应的最大落地浓度较小。不稳定状况下,单位源强对应的最大落地浓度较大;稳定状况下,单位源强对应的最大落地浓度较小,中性条件居中。与通常模式模拟结果表现的规律一致。类推得出电厂排放NOx的环境影响可接受。 (4)对比空冷烟塔合一、湿冷烟塔合一和烟囱三种排烟方式污染物的落地浓度预测值可知,稳定条件下,污染物落地浓度预测值全部为0;中性条件下,污染物落地浓度湿冷烟塔排放大于烟囱排放,空冷烟塔排放污染物落地浓度最小;不稳定条件下,烟囱排放污染物落地浓度最高,风速为1.5和3.0m/s时,空冷烟塔和湿冷烟塔相差不多;风速为4.5m/s时,湿冷烟塔排放污染物落地浓度较高,但仍介于空冷与烟囱之间。总之,中性条件下,湿冷烟塔合一污染物落地浓度较大;不稳定条件下,烟囱排放污染物落地浓度较大。且干冷塔的环境影响总体上要小于烟囱和湿冷塔排放方案。 (5)烟塔合一排烟的适用情况主要包括北方干燥、半干燥地区有建筑物限高的区域,或者景观环境有特殊要求的地区。