山東省火電行業大氣污染評估與監測研究

關鍵詞：火電行業；大氣污染；環境影響

中圖分類號：X831 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500(2025)07-0190-04

DOI:10.3969/j.issn.1008-9500.2025.07.056

Research on Air Pollution Assessment and Monitoring in the Thermal Power Industry of Shandong Province

LI Zongwen (Xintai Branch of Tai'an Ecological Environment Bureau，Tai'an 2712Oo，China)

Abstract:Toaddresstheatmosphericpolution statusof thethermal power industryin Shandong province，asystematic monitoring and evaluation framework was established.Adoptinga \"point-line-surface\"spatial layout forthe monitoring network，amulti-edeaationindexstmassucedcompasingpltantsios，omealcts， andgovernanceeficacy.Multi-modelcoupling methodswereemployed toconduct environmentalimpactassessments.Results demonstrate that in2O23，thecompliancerateofmajorpollutant emissions from Shandong'sthermal powersectorexceeded 99 % .Annual reductions of SO ，NOx，and particulate matter reached 42 O00 t，36 O00 t，and11000 t，respectively，driving a ² regional PM_2.5 concentration decline of 2.8μg/m³ .This research provides a scientific basis for precision pollution control in the thermal power industryand offerscritical guidance for advancing its green，low-carbon transition.

Keywords: thermal power industry;air pollution; environmental impact

隨著經濟的快速發展，能源需求持續增長，火電行業作為山東省重要的基礎能源產業，其環境影響備受關注。截至2023年，山東省火電裝機容量達9800萬 kW ，占全省總裝機容量的 68% ，是大氣污染物的主要排放源之一。近年來，雖然通過實施超低排放改造等措施，污染物排放得到顯著控制，但在能源結構轉型和空氣質量改善的雙重壓力下，火電行業面臨著更嚴格的環境管理要求。建立科學完善的監測評估體系，準確掌握污染排放特征和環境影響，對指導污染防治和推進行業綠色發展具有重要意義。本研究構建火電行業大氣污染監測評估方法體系，為精準治污提供技術支撐。

1山東省火電行業發展現狀

1.1火電行業發展規模與分布

山東省作為工業大省，火電裝機規模持續擴大。截至2023年底，山東省火電裝機容量達到9800萬kW，占全省總裝機容量的 68% ，主要分布在濟南市、青島市、煙臺市等14個地級市。從地理分布來看，魯中、魯北地區的火電廠密度較大，約占全省火電裝機總量的 65% 。從機組類型分析，600MW及以上超臨界、超超臨界機組占比達到 75% ， 300MW 及以下常規機組占比持續下降至 15% ，表明山東省火電行業的整體技術水平較高。近年來，為適應能源結構調整需求，山東省已完成超低排放改造的機組容量達到9500萬 kW ，改造率達 96.9% ，處于全國領先水平。2023年，山東省火電機組平均供電煤耗為 302g/kW ，比2020年下降 5g/kW ，能源利用效率不斷提升。

1.2大氣污染種類及來源

山東省火電行業的大氣污染物主要包括 SO₂ 、NO_x 和煙塵等。2023年環境監測數據顯示，火電行業排放的 SO₂ 占全省工業源排放總量的 43.2% ， NO_x 占比達到 51.6% ，煙塵占比為 38.5% ，是大氣污染物的主要來源之一。

從污染物產生環節分析， SO₂ 主要源于煤炭燃燒過程中含硫物質的氧化，其排放量與燃煤品質密切相關[1。山東省火電廠使用煤炭平均含硫量為 0.8% ，通過采用石灰石－石膏濕法脫硫工藝，脫硫效率可達 95% 以上。 NO_x 主要來自燃燒過程中的熱力型 NO_x （約占 70% ）和燃料型 NO_x （約占 30% ），目前普遍采用低氮燃燒和選擇性催化還原（SelectiveCatalyticReduction，SCR）技術進行治理，脫硝效率達到 85% 以上。煙塵污染主要來自煤炭燃燒后產生的固體顆粒物，包括飛灰和未完全燃燒的碳粒。

2大氣污染檢測體系設計

2.1 監測網絡布局

山東省火電行業大氣污染監測網絡采用“點-線-面”三位一體的布局模式。在點位布設方面，全省建立了458個固定監測點，其中煙肉排放口在線監測點386個，廠界及周邊環境空氣質量監測點72個，實現了對 300MW 以上機組 100% 監控覆蓋。監測點位布設遵循代表性、科學性、經濟性原則，重點考慮機組容量、污染物排放特征和周邊環境敏感性[2-3]

在線路連接上，采用“省－市-企業”三級聯網體系，通過專用網絡將監測數據實時傳輸至省級監控中心。全省14個地級市均設立分中心，與省級平臺形成數據共享機制。在面域覆蓋方面，結合大氣擴散模型和氣象條件，建立了15個區域性網格化監測區，實現對重點火電集中區域的立體監測。監測網絡配套建設了106套走航監測系統和23個大氣污染組分觀測站，用于補充固定監測的不足。走航監測主要覆蓋火電廠周邊 3～5km ，重點針對污染物擴散規律和累積效應開展動態監測。

2.2 監測指標體系

山東省火電行業大氣污染監測指標體系分為常規污染物、特征污染物和環境質量指標3個層次。常規污染物監測包括 SO₂ ！ NO_x 和煙塵。其中， SO₂ 排放限值為 35mg/m³ ，采用紫外熒光法連續監測； NO_x 排放限值為 50mg/m³ ，采用化學發光法連續監測；煙塵排放限值為 10mg/m³ ，采用 β 射線法連續監測。特征污染物監測包括汞及其化合物和CO，其中汞及其化合物排放限值為 0.03mg/m³ ，采用冷原子吸收法每季度監測；CO排放限值為 100mg/m³ ，采用紅外吸收法連續監測。環境質量指標則包括 PM_2.5 和 PM₁₀ 0其中， PM_2.5 的標準限值為 35μg/m³ ，采用微震天平法監測小時均值； PM₁₀ 的標準限值為 70μg/m³ ，采用 β 射線法監測小時均值。

2.3數據采集與傳輸

山東省火電行業大氣污染監測數據采集與傳輸系統采用“分層采集、實時傳輸、集中管理”的架構模式。系統由數據采集單元、數據傳輸單元和數據處理中心3部分組成，實現污染物監測數據的自動采集、傳輸和處理。具體指標如表1所示。

3大氣污染評估方法

3.1評估指標體系構建

山東省火電行業大氣污染評估指標體系采用“三級指標、多維度評價”的構建方法，包括污染物排放、環境影響和治理效能3個一級指標，設置12個二級指標和36個三級指標，形成全方位的評估體系。該體系通過層次分析法確定各指標權重，采用標準化處理方法實現指標量化。火電行業大氣污染評估指標體系及權重分配如表2所示。

3.2環境影響評價方法

山東省火電行業大氣污染環境影響評價采用多模型耦合的技術路線，結合污染物擴散模型、受體模型和數值模擬方法，實現對污染物遷移轉化及環境影響的定量評估[4]。大氣污染物擴散采用改進的高斯煙羽模型進行模擬，其基本方程為

式中： C 為空間點 (x，y，z) 處的污染物濃度， mg/m³ Q 為污染源強度， mg/s ; σ_y， ， σ_z 分別為水平和垂直擴散參數， m ； U 為平均風速， m/s ； h 為有效源高，m ; x 為下風向距離； y 為橫風向距離； z 為垂直方向高度。環境空氣質量模擬采用WRF-CMAQ（WeatherResearch and Forecasting-Community Multiscale AirQuality）模式系統，大氣污染物的質量守恒方程為

式中： C 為污染物濃度； t 為時間； u 為風速矢量；K 為湍流擴散系數； R 為化學轉化項； s 為源匯項；Δ 為梯度算子； X 為污染物組分濃度向量； G 為化學反應速率矩陣； F 為相界面通量系數； E 為本底排放項。

3.3結果分析

從排放達標率、污染削減效果、環境質量改善和經濟技術指標4個維度，分析山東省火電行業大氣污染監測評估結果。基于2020一2023年的監測數據，系統評價污染防治措施的實施效果，如表3所示[5]。2023年，山東省火電行業主要污染物排放達標率均突破 99% 。 SO₂ ！ NO_x 和煙塵年削減量分別達