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摘要：随着国家政策与管理体制的调整，全民环保意识的提高，环境保护工作越来越得到重视。而作为对环境保护有着较大影响的发电行业，也受到了公众越来越多的关注。本文结合笔者多年的工作经验对热电厂大气环境影响评价进行了分析。
关键词：热电厂环保工程；环保设备；大气环境；环境影响评价
中图分类号：X324文献标识码： A 文章编号：
我国是发展中大国，同时是资源消耗大国，而人均资源储量又偏低。快速的工业化进程和巨大的消费需求使我国资源的对外依赖性逐步加强，环境污染也愈发严重，环境保护工作越来越得到重视。下文通过对热电项目的工程分析,认为热电厂建设项目环境影响评价需要特别把握的共性问题为：准确预测大气污染物浓度；固体废渣(粉煤灰、炉渣、脱硫石膏等)；设施静电除尘器；风险评价。对环保设备进行统计、分析、整理、评价，通过科学管理方法和手段指导发电企业应用环保设备更有效地投入生产工作，环保设备设计、制造、安装企业进行综合性评价及对大气环境的影响，范环境保护产业发展具有较为重大的意义。
一、环保设施工作原理
1.石灰石一石膏法脱硫系统工作原理
石灰石/石灰-石膏湿法脱硫是利用喷淋吸收塔喷射的石灰石浆液，吸收烟气中硫氧化物（SOx）及其它酸性物质，液相中的硫氧化物（SOx）与碳酸钙反应，形成硫酸氢钙和亚硫酸钙。在吸收塔底部的浆液池中充入强制氧化空气，吸收浆液中的亚硫酸钙几乎全部被浆液池底部充入的空气强制氧化成硫酸钙，脱硫产物主要为石膏。脱硫过程中发生的主要化学反应有：
CaO＋H2O=Ca(OH)2 Ca(OH)2＋SO2=CaSO3＋H2O CaSO3＋H2O+SO2=Ca(HSO3)2 CaSO3＋1/2O2=CaSO4 MgSO4＋H2O→MgSO4·2H2O
脱硫系统工艺流程如图1所示。
图1脱硫系统工艺流程
2.静电除尘器工作原理
静电除尘器是利用高压电源产生的强电场使气体分离，即通过产生电晕放电，进而使悬浮尘粒荷电，并在电场力的作用下，将悬浮尘粒从气体中分离出来的除尘装置。接地金属圆管称为收尘极，与直流高压电源输出端相连的金属线称为电晕极。电晕极置于圆管的中心，靠下端的重锤张紧。在两个曲率半径相差较大的电晕极和收尘极之间施加足够高的直流电压，两极之间便产生极不均匀的强电场，电晕极附近的电场强度最高，使电晕极周围的气体电离，即产生电晕放电，电压越高，电晕放电越强烈。在电晕区气体分离生成大量自由电子和正离子，在电晕外区(低场强区)由于自由电子动能的降低，不足以使气体发生碰撞电离而附着在气体分子上形成大量负离孔当含尘气体从除尘器下部进气管被引入电场后，电晕区的正离子和电晕外区的负离子与尘粒碰撞并附着其上，实现了尘粒的荷电。荷电尘粒在电场力的作用下向电极性相反的电极运动，并沉积在电极表面，当电极表面上的粉尘沉积到一定厚度后，通过机械振打等手段将电极上的粉尘捕集下来一从下部灰斗排出，而净化后的气体从除尘器上部出气管排出，从而达到净化含尘气体的目的。静电除尘器的工作原理如图2所示，静电除尘器结构透视如图3所示。
图2 静电除尘器工作原理示意图图3 静电除尘器工作原理示意图
二、环保设施运行效果及其在非正常工况下的运行效果
1.石灰石一石膏法脱硫系统脱硫效率及其在非正常工况下的脱硫效率
根据环发[2002]26号《燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策》中规定：电厂锅炉烟气脱硫的技术路线是“大容量机组(≥200MW)的电厂锅炉建设烟气脱硫设施时，宜优先考虑采用湿式石灰石一石膏法工艺，脱硫率应保证在90%以上……”。正常工况下，湿式石灰石一石膏法工艺的设计脱硫效率可达到95%以上.
与此同时，环境保护部于2010年2月颁布的环境保护技术文件《燃煤电厂污染防治最佳可行技术指南》(HJ-BAT-001)也指出:石灰石一石膏法脱硫技术适应性强，对煤种、负荷变化均具有较强的适应性;适用于大容量机组和高浓度so:的烟气脱硫。在钙硫物质的量比在1.02~1.05，循环液pH值在5.0~6.0时，脱硫效率一般可达95%以上。
根据环境保护部办公厅文件环办[2010]91号《关于火电企业脱硫设施旁路烟道挡板实施铅封的通知》，要求所有新建燃煤机组不得设置脱硫旁路烟道。因此在不设置脱硫旁路烟道的情况下，脱硫系统中喷淋系统及循环泵发生故障时，需停运电厂进行检修。
因此，在电厂的环评报告中不考虑脱硫系统非正常工况下的大气环境影响(在現有已通过国家环保部环境评估中心审查的电厂环评报告中均不考虑脱硫系统发生故障情况下的环境影响)。
2.静电除尘器的除尘效果及其在非正常工况下的除尘效率
多电场的电除尘器，虽然每个电场的结构和收尘面积相同，但在运行过程中由于每个电场通道的气流分布、烟尘浓度、烟尘粒径、漏风率不一样，导致每个电场的除尘效率有所不同。根据电除尘器捕捉烟尘的机理，一般情况下电厂含尘烟气流经电除尘器时，沿烟气流向烟尘浓度逐渐降低，粉尘粒度也逐渐变细。在电除尘器每个电场均运行正常情况下，一电场所收集灰的粒度相对较大，灰量也多，占全部收集灰量约80%，然后按电场序号迅速递减，三、四电场收集的灰量仅占全部灰量约4%。双室四电场的除尘效率一般为99.6%~99.80%。
现有电厂大部分为双室四电场静电除尘器，影响静电除尘器除尘效率主要有以下四个方面:
（1）除尘器内部结构的不合理。如极板、极线变形造成极间距不均匀、电除尘器内气流分布不均匀、设备漏风等因素，造成除尘效率降低。
（2）烟气性质的影响。如烟尘浓度增加、烟气中的水分过大、粉尘比电阻过高等因素，造成除尘效率降低。
（3）运行操作因素的影响。振打强度不够或振打故障、灰斗卸灰方式不合理、电晕线肥大、阴阳极热膨胀不均及引风机调节造成烟气分布不均等因素，造成除尘效率降低。
(4)静电除尘器设备检修，造成除尘效率降低。
除尘器内部结构的不合理、烟气性质的影响、运行操作因素的影响均可以在较短的时间内，通过采取相关措施进行处理，不会对除尘效果产生大的影响。但在除尘器设备检修时对除尘器的除尘效果将产生明显影响，一般双室四电场的设备检修时最多停运2个电场。双室四电场最低保证除尘效率为99.6%，当只有两个电场运行时，其除尘效率将降低至%%，附加脱硫除尘效率为50%，合计为98%。
3.运行实例
以某热电厂工程的污染物源强、地形参数及气象数据为依据，利用EIAProA2008VER1.1大气环评专业辅助软件，计算非正常工况下二氧化硫及烟尘的大气环境影响。
(1)源强
根据拟建设项目设计数据，环境空气污染源强数据见表1。
表1环境空气污染物的排放与允许排放
由表1中数据可知，拟建项目的二氧化硫排放浓度为78.9 mg/m3，烟尘排放浓度为28.5 mg/m3，满足《火电厂大气污染物排放标准)) (GB13223-2011)中so2排放浓度小于100 mg/m3、烟尘排放浓度小于30mg/m3，的要求。
非正常工况下二氧化硫及烟尘排放情况，即静电除尘器部分失效(二电场运行)。除尘效率为98%的情况下污染物排放情况，本工程非正常工况下废气排放情况，见表2。
表2非正常工况情况下废气排放情况
由表2数据可知，在除尘效率为98%的情况下，锅炉烟尘排放浓度为683.7 mg/m3，超标倍数为21.8,远远超过《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-eon)中烟尘排放浓度小于30 mg/m3的要求。
(2)大气环境影响预测
将污染物的源强数据、地形参数及气象条件输入EIAProA2008软件中，根据《环境影响评价技术导则大气环境》(HJZ.2-Zoos)的要求，计算出全年逐时小时气象条件下，环境空气保护目标的最大地面小时浓度和评级范围内最大地面小时浓度。
①预测参数
预测模式采用AERMOD，以拟建项目烟囱为原点(0,0），预测各计算点(环境空气关心点、网格点和区域最大地面浓度点)污染物(SO2, N02, PM,10)的地面浓度值。模式计算时选取的参数见表3。
表3本工程AERMOD预测点方案常用模型选项
本工程大气污染物预测模式参数选取见表4。
表4模式计算选用的参数
本工程地面气象资料以气象科技服务中心提供的距离本工程最近的气象站2008年全年逐日逐时地面风向、风速、干球温度和逐日定时地云量(总云量、低云量)为基础，对云量进行插值逐时并转换为8分制云量数据。以整理后的逐日逐时的风向、风速、干球温度和云量数据为本次预测的气象条件。
本工程高空气象探侧数据由环境保护部环境工程评估中心环境质量模拟重点实验室提供评价区域内的采用中尺度数值模式(MMS)模拟的50 km内的格点气象资料。高空探测数据为评价区域内2008年全年每天8时、20时两次的高空探测数据，主要包括:探空数据层数、气压、离地高度、干球温度等气象数据。MMS模拟高空气象资料的格点参数见表5。
表5 MM5模拟高空气象资料的格点参数表
②环境空气污染物浓度预测结果
a.非正常工况下最大地面小时浓度
非正常工况排放时，典型小时气象条件下将评价范围内的所有网格点的PM10、 SO2的1 h预测值按从大到小的顺序排序，见表6。
表6非正常工况PM10最大地面小时浓度预测结果(前10位)
由表6可知，非正常工况排放时，典型小时气象条件下本工程PM10。最大地面小时浓度在二电场工况下低于二级标准限值(由于标准中无PM,。小时浓度限值，按照日均浓度的3倍计算，小时浓度限值取0.45 mg/m3)，最大小时浓度值为0.1492 mg/m3，占相应标准的33 .16%。
b.關心点最大地面小时浓度
非正常工况排放时，典型小时气象条件下各关心点污染物最大地面浓度预测见表7。
表7非正常工况时关心点各污染物最大地面小时浓度
由表7可知，非正常工况排放时，典型小时气象条件下各关心点PM10。在二电场工况下最大地面浓度均低于二级标准限值(由于标准中无PM10。小时浓度限值，按照日均浓度的3倍计算，小时浓度限值取0.45mg/m3)，卡拉麦里自然保护区监测点浓度低于一级标准限值(小时浓度限值取0.15mg/m3)。两电场工况下关心点中PM10。最大地面小时浓度出现在五彩湾服务区，最大小时浓度值为0.028 229 mg/m3,占二级标准(0.45 mg/m3)的6.27%。卡拉麦里自然保护区PM10。小时浓度为。.026534 mg/m3，占一级标准(0 .15 mg/m3)的17.69%。
综上所述，发生非正常工况排放时，PM10对区域的空气影响较正常工况时有所增加，占标率较高，因此必须加强脱硫及除尘设备的日常检查和维修，避免事故排放的发生。
三、结论
综上所述，从运行实例可以看出，发生非正常工况排放时，PM10地面最大小时浓度及各关心点的污染物最大地面小时浓度较正常工况有明显的增加，因此必须加强脱硫及除尘设备的日常检查和维修，避免事故排放的发生。
PM10对区域的空气影响较正常工况时有所增加，占标率较高，因此必须加强脱硫及除尘设备的日常检查和维修，避免事故排放的发生。本次科标性对其他项目的非正常工况污染物源强确定及大气环境影响预测提供了依据。
关键词：热电厂环保工程；环保设备；大气环境；环境影响评价
中图分类号：X324文献标识码： A 文章编号：
我国是发展中大国，同时是资源消耗大国，而人均资源储量又偏低。快速的工业化进程和巨大的消费需求使我国资源的对外依赖性逐步加强，环境污染也愈发严重，环境保护工作越来越得到重视。下文通过对热电项目的工程分析,认为热电厂建设项目环境影响评价需要特别把握的共性问题为：准确预测大气污染物浓度；固体废渣(粉煤灰、炉渣、脱硫石膏等)；设施静电除尘器；风险评价。对环保设备进行统计、分析、整理、评价，通过科学管理方法和手段指导发电企业应用环保设备更有效地投入生产工作，环保设备设计、制造、安装企业进行综合性评价及对大气环境的影响，范环境保护产业发展具有较为重大的意义。
一、环保设施工作原理
1.石灰石一石膏法脱硫系统工作原理
石灰石/石灰-石膏湿法脱硫是利用喷淋吸收塔喷射的石灰石浆液，吸收烟气中硫氧化物（SOx）及其它酸性物质，液相中的硫氧化物（SOx）与碳酸钙反应，形成硫酸氢钙和亚硫酸钙。在吸收塔底部的浆液池中充入强制氧化空气，吸收浆液中的亚硫酸钙几乎全部被浆液池底部充入的空气强制氧化成硫酸钙，脱硫产物主要为石膏。脱硫过程中发生的主要化学反应有：
CaO＋H2O=Ca(OH)2 Ca(OH)2＋SO2=CaSO3＋H2O CaSO3＋H2O+SO2=Ca(HSO3)2 CaSO3＋1/2O2=CaSO4 MgSO4＋H2O→MgSO4·2H2O
脱硫系统工艺流程如图1所示。
图1脱硫系统工艺流程
2.静电除尘器工作原理
静电除尘器是利用高压电源产生的强电场使气体分离，即通过产生电晕放电，进而使悬浮尘粒荷电，并在电场力的作用下，将悬浮尘粒从气体中分离出来的除尘装置。接地金属圆管称为收尘极，与直流高压电源输出端相连的金属线称为电晕极。电晕极置于圆管的中心，靠下端的重锤张紧。在两个曲率半径相差较大的电晕极和收尘极之间施加足够高的直流电压，两极之间便产生极不均匀的强电场，电晕极附近的电场强度最高，使电晕极周围的气体电离，即产生电晕放电，电压越高，电晕放电越强烈。在电晕区气体分离生成大量自由电子和正离子，在电晕外区(低场强区)由于自由电子动能的降低，不足以使气体发生碰撞电离而附着在气体分子上形成大量负离孔当含尘气体从除尘器下部进气管被引入电场后，电晕区的正离子和电晕外区的负离子与尘粒碰撞并附着其上，实现了尘粒的荷电。荷电尘粒在电场力的作用下向电极性相反的电极运动，并沉积在电极表面，当电极表面上的粉尘沉积到一定厚度后，通过机械振打等手段将电极上的粉尘捕集下来一从下部灰斗排出，而净化后的气体从除尘器上部出气管排出，从而达到净化含尘气体的目的。静电除尘器的工作原理如图2所示，静电除尘器结构透视如图3所示。
图2 静电除尘器工作原理示意图图3 静电除尘器工作原理示意图
二、环保设施运行效果及其在非正常工况下的运行效果
1.石灰石一石膏法脱硫系统脱硫效率及其在非正常工况下的脱硫效率
根据环发[2002]26号《燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策》中规定：电厂锅炉烟气脱硫的技术路线是“大容量机组(≥200MW)的电厂锅炉建设烟气脱硫设施时，宜优先考虑采用湿式石灰石一石膏法工艺，脱硫率应保证在90%以上……”。正常工况下，湿式石灰石一石膏法工艺的设计脱硫效率可达到95%以上.
与此同时，环境保护部于2010年2月颁布的环境保护技术文件《燃煤电厂污染防治最佳可行技术指南》(HJ-BAT-001)也指出:石灰石一石膏法脱硫技术适应性强，对煤种、负荷变化均具有较强的适应性;适用于大容量机组和高浓度so:的烟气脱硫。在钙硫物质的量比在1.02~1.05，循环液pH值在5.0~6.0时，脱硫效率一般可达95%以上。
根据环境保护部办公厅文件环办[2010]91号《关于火电企业脱硫设施旁路烟道挡板实施铅封的通知》，要求所有新建燃煤机组不得设置脱硫旁路烟道。因此在不设置脱硫旁路烟道的情况下，脱硫系统中喷淋系统及循环泵发生故障时，需停运电厂进行检修。
因此，在电厂的环评报告中不考虑脱硫系统非正常工况下的大气环境影响(在現有已通过国家环保部环境评估中心审查的电厂环评报告中均不考虑脱硫系统发生故障情况下的环境影响)。
2.静电除尘器的除尘效果及其在非正常工况下的除尘效率
多电场的电除尘器，虽然每个电场的结构和收尘面积相同，但在运行过程中由于每个电场通道的气流分布、烟尘浓度、烟尘粒径、漏风率不一样，导致每个电场的除尘效率有所不同。根据电除尘器捕捉烟尘的机理，一般情况下电厂含尘烟气流经电除尘器时，沿烟气流向烟尘浓度逐渐降低，粉尘粒度也逐渐变细。在电除尘器每个电场均运行正常情况下，一电场所收集灰的粒度相对较大，灰量也多，占全部收集灰量约80%，然后按电场序号迅速递减，三、四电场收集的灰量仅占全部灰量约4%。双室四电场的除尘效率一般为99.6%~99.80%。
现有电厂大部分为双室四电场静电除尘器，影响静电除尘器除尘效率主要有以下四个方面:
（1）除尘器内部结构的不合理。如极板、极线变形造成极间距不均匀、电除尘器内气流分布不均匀、设备漏风等因素，造成除尘效率降低。
（2）烟气性质的影响。如烟尘浓度增加、烟气中的水分过大、粉尘比电阻过高等因素，造成除尘效率降低。
（3）运行操作因素的影响。振打强度不够或振打故障、灰斗卸灰方式不合理、电晕线肥大、阴阳极热膨胀不均及引风机调节造成烟气分布不均等因素，造成除尘效率降低。
(4)静电除尘器设备检修，造成除尘效率降低。
除尘器内部结构的不合理、烟气性质的影响、运行操作因素的影响均可以在较短的时间内，通过采取相关措施进行处理，不会对除尘效果产生大的影响。但在除尘器设备检修时对除尘器的除尘效果将产生明显影响，一般双室四电场的设备检修时最多停运2个电场。双室四电场最低保证除尘效率为99.6%，当只有两个电场运行时，其除尘效率将降低至%%，附加脱硫除尘效率为50%，合计为98%。
3.运行实例
以某热电厂工程的污染物源强、地形参数及气象数据为依据，利用EIAProA2008VER1.1大气环评专业辅助软件，计算非正常工况下二氧化硫及烟尘的大气环境影响。
(1)源强
根据拟建设项目设计数据，环境空气污染源强数据见表1。
表1环境空气污染物的排放与允许排放
由表1中数据可知，拟建项目的二氧化硫排放浓度为78.9 mg/m3，烟尘排放浓度为28.5 mg/m3，满足《火电厂大气污染物排放标准)) (GB13223-2011)中so2排放浓度小于100 mg/m3、烟尘排放浓度小于30mg/m3，的要求。
非正常工况下二氧化硫及烟尘排放情况，即静电除尘器部分失效(二电场运行)。除尘效率为98%的情况下污染物排放情况，本工程非正常工况下废气排放情况，见表2。
表2非正常工况情况下废气排放情况
由表2数据可知，在除尘效率为98%的情况下，锅炉烟尘排放浓度为683.7 mg/m3，超标倍数为21.8,远远超过《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-eon)中烟尘排放浓度小于30 mg/m3的要求。
(2)大气环境影响预测
将污染物的源强数据、地形参数及气象条件输入EIAProA2008软件中，根据《环境影响评价技术导则大气环境》(HJZ.2-Zoos)的要求，计算出全年逐时小时气象条件下，环境空气保护目标的最大地面小时浓度和评级范围内最大地面小时浓度。
①预测参数
预测模式采用AERMOD，以拟建项目烟囱为原点(0,0），预测各计算点(环境空气关心点、网格点和区域最大地面浓度点)污染物(SO2, N02, PM,10)的地面浓度值。模式计算时选取的参数见表3。
表3本工程AERMOD预测点方案常用模型选项
本工程大气污染物预测模式参数选取见表4。
表4模式计算选用的参数
本工程地面气象资料以气象科技服务中心提供的距离本工程最近的气象站2008年全年逐日逐时地面风向、风速、干球温度和逐日定时地云量(总云量、低云量)为基础，对云量进行插值逐时并转换为8分制云量数据。以整理后的逐日逐时的风向、风速、干球温度和云量数据为本次预测的气象条件。
本工程高空气象探侧数据由环境保护部环境工程评估中心环境质量模拟重点实验室提供评价区域内的采用中尺度数值模式(MMS)模拟的50 km内的格点气象资料。高空探测数据为评价区域内2008年全年每天8时、20时两次的高空探测数据，主要包括:探空数据层数、气压、离地高度、干球温度等气象数据。MMS模拟高空气象资料的格点参数见表5。
表5 MM5模拟高空气象资料的格点参数表
②环境空气污染物浓度预测结果
a.非正常工况下最大地面小时浓度
非正常工况排放时，典型小时气象条件下将评价范围内的所有网格点的PM10、 SO2的1 h预测值按从大到小的顺序排序，见表6。
表6非正常工况PM10最大地面小时浓度预测结果(前10位)
由表6可知，非正常工况排放时，典型小时气象条件下本工程PM10。最大地面小时浓度在二电场工况下低于二级标准限值(由于标准中无PM,。小时浓度限值，按照日均浓度的3倍计算，小时浓度限值取0.45 mg/m3)，最大小时浓度值为0.1492 mg/m3，占相应标准的33 .16%。
b.關心点最大地面小时浓度
非正常工况排放时，典型小时气象条件下各关心点污染物最大地面浓度预测见表7。
表7非正常工况时关心点各污染物最大地面小时浓度
由表7可知，非正常工况排放时，典型小时气象条件下各关心点PM10。在二电场工况下最大地面浓度均低于二级标准限值(由于标准中无PM10。小时浓度限值，按照日均浓度的3倍计算，小时浓度限值取0.45mg/m3)，卡拉麦里自然保护区监测点浓度低于一级标准限值(小时浓度限值取0.15mg/m3)。两电场工况下关心点中PM10。最大地面小时浓度出现在五彩湾服务区，最大小时浓度值为0.028 229 mg/m3,占二级标准(0.45 mg/m3)的6.27%。卡拉麦里自然保护区PM10。小时浓度为。.026534 mg/m3，占一级标准(0 .15 mg/m3)的17.69%。
综上所述，发生非正常工况排放时，PM10对区域的空气影响较正常工况时有所增加，占标率较高，因此必须加强脱硫及除尘设备的日常检查和维修，避免事故排放的发生。
三、结论
综上所述，从运行实例可以看出，发生非正常工况排放时，PM10地面最大小时浓度及各关心点的污染物最大地面小时浓度较正常工况有明显的增加，因此必须加强脱硫及除尘设备的日常检查和维修，避免事故排放的发生。
PM10对区域的空气影响较正常工况时有所增加，占标率较高，因此必须加强脱硫及除尘设备的日常检查和维修，避免事故排放的发生。本次科标性对其他项目的非正常工况污染物源强确定及大气环境影响预测提供了依据。