吉林省火電廠大氣污染物中PM2.5排放特征分析

孫冬冬 王健 劉屹 李光日（吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院吉林長(zhǎng)春130021）

吉林省火電廠大氣污染物中PM2.5排放特征分析

孫冬冬 王健 劉屹 李光日
（吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院吉林長(zhǎng)春130021）

本文對(duì)吉林省火電廠大氣污染物中PM2.5成分和PM2.5對(duì)大氣環(huán)境污染貢獻(xiàn)進(jìn)行了分析。燃煤電廠是我國(guó)PM2.5的重要來(lái)源之一，開(kāi)展對(duì)燃煤電廠PM2.5排放特性的研究對(duì)改善我國(guó)大氣環(huán)境質(zhì)量有著重要意義。

燃煤電廠；PM2.5；成分；貢獻(xiàn)

1 技術(shù)背景

PM2.5指環(huán)境空氣中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2.5微米的顆粒物，其表面吸附大量有毒、有害物質(zhì)，長(zhǎng)期吸入細(xì)顆粒物污染空氣可造成肺部及其它系統(tǒng)損傷。因此，PM2.5對(duì)大氣環(huán)境和人體健康的危害非常大。[1-2]PM2.5的治理為題受到全世界的關(guān)注，我國(guó)將從2016年1月1日起實(shí)施新的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3095-2012），其中增加了PM2.5的24h平均值和年平均值標(biāo)準(zhǔn)[3]。燃煤電廠是我國(guó)PM2.5的重要來(lái)源之一[4]，開(kāi)展對(duì)燃煤電廠PM2.5排放特性的研究對(duì)改善我國(guó)大氣環(huán)境質(zhì)量和對(duì)PM2.5治理研究有著重要意義。目前。我國(guó)針對(duì)火電廠PM2.5排放特性的研究較少，缺少PM2.5研究的理論依據(jù)。

2 監(jiān)測(cè)方法

目前世界上關(guān)于PM2.5的主流監(jiān)測(cè)方法主要有重量法、β射線吸收法、微量震蕩天平法和紅外光散射法四種。目前我國(guó)尚沒(méi)有出臺(tái)關(guān)于PM2.5的行業(yè)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，也沒(méi)有關(guān)于PM2.5的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。本次試驗(yàn)研究采用重量法，選用芬蘭代卡蒂Dekati公司生產(chǎn)的PM2.5分析儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量鍋爐各測(cè)點(diǎn)PM2.5質(zhì)量濃度;采用煙氣分析儀對(duì)煙氣成分進(jìn)行測(cè)試;從PM2.5對(duì)環(huán)境污染和對(duì)人的危害角度考慮，對(duì)其所含的重金屬及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)較高的元素進(jìn)行分析，同時(shí)重點(diǎn)對(duì)其中可溶性離子進(jìn)行特征分析。

3 吉林省火電廠大氣污染物中PM2.5成分監(jiān)測(cè)分析

根據(jù)對(duì)吉林省燃煤發(fā)電企業(yè)的基本情況調(diào)查分析，在機(jī)組容量方面，200MW、600MW機(jī)組相對(duì)較少，300MW機(jī)組所占份額較大，因此選取200M、600MW機(jī)組各一家，300MW機(jī)組3家為研究對(duì)象。在考慮機(jī)組容量的同時(shí)，兼顧燃煤煤種、除塵設(shè)施、脫硝設(shè)施以及脫硫設(shè)施，最終確定典型燃煤發(fā)電企業(yè)。具體典型企業(yè)見(jiàn)表1。

表1 吉林省典型燃煤發(fā)電企業(yè)

結(jié)果顯示，測(cè)試機(jī)組PM2.5排放濃度范圍在5.19mg/ m3～10.57mg/m3之間，占總塵比重在37.74%～58.92%之間。PM10排放濃度8.15mg/m3～14.79mg/m3之間，占總塵比重在62.40%～82.44%。經(jīng)過(guò)脫硫設(shè)施時(shí)，顆粒粒徑越大，去除效率越高。脫硫出口顆粒物粒徑分布向小粒徑漂移。

PM2.5中各無(wú)機(jī)元素的含量與燃煤煤質(zhì)密切相關(guān)，其中以Si、Al、Fe含量最高，脫硫系統(tǒng)會(huì)降低煙氣PM2.5中的Si、Al、Fe的比例；可溶性陽(yáng)離子中，Na+含量最高，主要與煤質(zhì)有關(guān)，脫硝設(shè)施對(duì)于PM2.5中NH4+的影響較大；水溶性陰離子中，N和S主要以NO2-和SO42-的形式存在，和并未檢出。

煙氣PM2.5中的Na+/K+比穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)脫硫設(shè)施后，Na+、K+離子濃度稍有降低。而脫硫漿液帶入大量Ca2+，導(dǎo)致脫硫出口PM2.5中Ca2+濃度較高。SCR脫硝設(shè)施未完全反應(yīng)的低價(jià)態(tài)N元素導(dǎo)致脫硝后煙氣中氨氮濃度顯著增大，PM2.5中的含量升高。

4 吉林省火電廠大氣污染物中PM2.5對(duì)大氣污染的貢獻(xiàn)

長(zhǎng)春地區(qū)大氣PM2.5中的NOx/SO2比值變化范圍在0.5～3之間。火電廠煙氣PM2.5的NOx/SO2比相對(duì)穩(wěn)定，在0.5～1之間，對(duì)該地區(qū)環(huán)境影響較大，冬季采暖期尤為嚴(yán)重。

火電廠煙氣Cl-排放濃度很低，大氣環(huán)境中Cl-所占比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于煙氣中Cl-所占比例，火電廠煙氣中Cl-對(duì)大氣環(huán)境基本沒(méi)有影響。燃煤電廠煙氣中F-對(duì)大氣環(huán)境貢獻(xiàn)較大，但由于F-總體濃度很低，因此對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響較小。

火電廠PM2.5中可溶性金屬離子總含量較低，Na+、K+、Mg2+、Ca2+僅占總組成的5%左右。不同季節(jié)，長(zhǎng)春地區(qū)大氣PM2.5中的Na+、K+、Mg2+、Ca2+比例變化幅度大。可見(jiàn)，燃煤電廠排放的PM2.5所占比重較小。

5 結(jié)論和建議

超細(xì)顆粒物PM2.5對(duì)人體健康及大氣環(huán)境危害很大，燃煤電廠是PM2.5的重要來(lái)源之一。目前電廠已配置的環(huán)保設(shè)備對(duì)煙氣中的細(xì)微顆粒物去除效果不是十分理想，要想進(jìn)一步控制燃煤電廠PM2.5的排放，改進(jìn)并發(fā)展更高性能的除塵技術(shù)和嚴(yán)格控制SOx、NOx等污染物具有重要意義。同時(shí)，增大清潔能源消納，提高電煤比重，消減散煤也具有很大的發(fā)展前景。

在我國(guó)，燃煤電廠PM2.5排放問(wèn)題已受到廣泛關(guān)注，但是缺乏相應(yīng)的環(huán)保監(jiān)測(cè)方法。借鑒國(guó)外較為成熟的PM2.5測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)對(duì)燃煤電廠排放PM2.5的研究將致力于制定與之適應(yīng)的監(jiān)測(cè)方法與標(biāo)準(zhǔn)和開(kāi)發(fā)相關(guān)檢測(cè)儀器，為燃煤電廠PM2.5減排研究提供技術(shù)支撐和科學(xué)依據(jù)。參考文獻(xiàn)

[1]戴海夏，宋偉民.大氣PM2.5的健康影響[J].國(guó)外醫(yī)學(xué)衛(wèi)生分冊(cè)，2001,28（5）:299～303.

[2]徐映如，王丹俠，張建文，等.PM10和PM2.5危害、治理及標(biāo)準(zhǔn)體系的概況[J].職業(yè)與健康，2013,29（1）:117～119. [3]GB 13271—2001環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4]馬萬(wàn)軍，杜謙，高建民，等.220MW煤粉爐PM2.5濃度排放特性的試驗(yàn)研究[J].節(jié)能技術(shù)，2014,32（184）: 103～107.

In this paper,the composition of PM2.5and its contribution to atmospheric pollution in thermal power plant of Jilin province are analyzed.Coal-fired power plant is one of the important sources of PM2.5in China,and the research on the emission characteristics of PM2.5in coal-fired power plant is of great significance to improve the atmospheric environmental quality of our country.

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