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燃煤电厂脱硫技术环境防护距离测算分析

发布日期:2019-02-23 13:36点击:

“烟塔合一”技术有采用湿冷塔(二次循环冷却塔)排烟及干冷塔(空气间接冷却塔)排烟两种形式。目前国内采用“烟塔合一”技术的燃煤电厂以湿冷烟塔为主,所在地以北方地域为主,且供热机组所占比例较大,厂址多位于城市规划区或建成区内周边存在居民区等环境敏感保护目标。在环评阶段,采用“烟塔合一”的电厂均提出脱硫系统不设置旁路,出问题时可立即停机。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,对近距离居民及建筑物会造成更大的影响。

由于排烟塔出口处烟气速度只有3-4m/s,在大风条件下,可能会造成污染下洗而导致地面高浓度。但下洗情况出现的条件、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环境影响问题都尚无定论。倘若采用“烟塔合一”的电厂在脱硫、脱硝系统出现故障时,会加重水滴的酸性,如果出现不利气象条件,可能会引起更大的环境问题。考虑到现阶段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,因此,采用“烟塔合一”的排烟方式存在一定的环境风险,湿烟塔项目设置环境防护距离是必要的。

防护距离估算方法

在近年来国家环境保护部评审的烟塔合一电厂项目的环境影响评价中,大气环境防护距离采用SCREEN3估算模式,通过分别计算每一个烟塔的下洗空腔区浓度和烟流轴线浓度进行叠加后得到。SCREEN3模型是基于ISC3的筛选模型,可处理点源、面源和体源,对点源可考虑复杂地形和简单地形,在简单地形时可考虑建筑物下洗。

2.1 建筑物下洗判别方法

设L=min(建筑物高,建筑物横风向宽度),如果建筑物中心与源距离d>5*L+R时(R为建筑物顺风长度的一半),则认为不必考虑建筑物下洗,否则可考虑。在下洗计算中,分两个方向计算下洗。对某个方向,在离背风面距离<3L内不进行计算,在3L外进行各点计算并考虑下洗影响。在背风涡长度Lc内,认为浓度是均匀的,通常浓度较高。程序最终给出3L处的下洗浓度,以及两个方向的背风涡的长度及其内部平均浓度。

2.2 结合工程实例估算防护距离

国内某“烟塔合一”工程,冷却塔高度115m,出口处内径52.226m,春、夏、秋三季为双塔运行,冬季为单塔运行。出口处混合气体排放参数见表1,表中排放浓度为排入冷却塔内的排放口浓度。

假定NO2的排放量大,是主要控制因子,以下计算过程只针对NO2进行,同时按季节分别进行计算,这里选择夏季工况进行计算。选择保守的Brode2的混合层方案,下垫面按“城市”考虑。气象条件按缺省考虑,在SCREEN3环境空气质量模式中共内置了13组风速(m/s,10m高度处)和6种稳定度的组合气象条件情景,共设置了54组气象条件情景,基本上覆盖了可能发生的气象条件。

经程序计算,烟塔口听下洗空腔区NO2浓度为8472ug/m3,烟塔1空腔区为下风向100m,烟塔2空腔区为下风向200-300m。每 一个烟塔的下洗空腔区浓度和烟流轴线浓度进行叠加后叠加浓度的数据见表2。

图1为四季下风向两塔叠加浓度分布。春、夏和秋季为双塔运行,冬季为单塔运行。空腔区浓度均大于5000ug/m3,空腔区外大浓度出现在夏季,浓度为313.7ug/m3,占标准130.71%,出现的气象条件为地面风速4.0m/s或4.5m/s。

山表2和图1可知,夏季NO2的超标点在离原点(冷却塔1圆心)600m至700m之间,以外区域叠加浓度均不超标;以700m计算,从原点到第二个冷却塔外边界距离为177.5m,则522.5m为第二个冷却塔外边界线的距离,即大气环境防护距离。结合电厂厂界位置,由此可确定出电厂的大气环境防护距离为500m.

结语

结合工程实例,阐明了现阶段国内采用“烟塔合一”技术大气环境防护距离估算的基本方法。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,该方法估算出的防护距离可作为工程设计过程中的指导建议,亦可为后续此类相关课题提供相应的参考和借鉴。