火電廠污染物排放措施和灰霾關(guān)系初探

1、火電廠污染物排放措施和灰霾關(guān)系初探 主要內(nèi)容灰霾與的分類(lèi)灰霾與煤炭消費(fèi)的關(guān)系灰霾與火電廠的關(guān)系火電廠發(fā)展與灰霾治理方向大量極細(xì)微的干塵粒等均勻地浮游在空中，使水平能見(jiàn)度小于10千米的空氣普遍有混濁現(xiàn)象與霧的區(qū)別：濕度大于90%-霧 濕度小于80%-霾 介于二者之間霧霾霧成團(tuán)不均勻；霾較均勻霾與晴空區(qū)之間不能像霧一樣形成明顯的邊界灰霾南京年均灰霾天數(shù)重度和嚴(yán)重霾次數(shù)形成分類(lèi)一次顆粒物、二次顆粒物PM2.5形成分類(lèi)NOxVOCOzone=+二次顆粒物的前體物：SO2、NOX、VOC、NH3等峰值基本上出現(xiàn)在午后14:0015:00左右，而在午夜時(shí)刻達(dá)到最低值二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：1h值， 8h值7寧波臭氧監(jiān)測(cè)

2、結(jié)果二次顆粒物硫酸鹽顆粒物的形成: H2SO4 + 2 NH3 - (NH4)2SO4 (s)氣相: O2,H2OSO2 + OH - H2SO4液相: H2O SO2 + H2O2 - H2SO4 (酸環(huán)境) SO2 + O3 - H2SO4硝酸鹽顆粒物的形成: HNO3 + NH3 NH4NO3 (aq,s)氣相: (白天)NO2 + OH - HNO3氣相或液相: (晚上) N2O5 + H2O - HNO3有機(jī)顆粒物的形成:氣相: VOC + OH -有機(jī)顆粒物(長(zhǎng)鏈 VOCs, 芳香族,生物 VOCs)要控制灰霾，既要控制一次，更要控制二次煤炭消費(fèi)方式+污染控制水平及運(yùn)轉(zhuǎn)效率=污染物

3、排放單位國(guó)土面積煤炭消費(fèi)量大氣擴(kuò)散條件分為： 沿海、內(nèi)陸煤炭消費(fèi)與煤炭消費(fèi)排放一次排放二氧化硫（三氧化硫）和氮氧化物，在條件具備時(shí)又可形成二次煤炭消費(fèi)方式的影響很大南京市工業(yè)鍋爐600臺(tái)，煤炭消費(fèi)量占4%排放的二氧化硫占15%，環(huán)境影響占？煤炭消費(fèi)方式與美國(guó)電煤億噸，中國(guó)18億噸美國(guó)90%以上煤用來(lái)發(fā)電，中國(guó)50%左右中美煤炭消費(fèi)方式比較國(guó)家年份耗煤行業(yè)（%）電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)非金屬礦物制品業(yè)化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)合計(jì)德國(guó)200983.911.21.81.198.0美國(guó)200993.64.698.2韓國(guó)201061.737.899.5中國(guó)201048.49.07

4、.54.769.6主要耗煤國(guó)家消費(fèi)方式電煤占煤炭消費(fèi)量的比重：加拿大85%，英國(guó)75%，俄羅斯64%，世界平均水平78%2022年7月22日132009年美國(guó)億千瓦，占煤電53.5%，中國(guó)是86%；2012年中國(guó)億千瓦，占煤電90%，比2011年美國(guó)高30%污染控制水平-以SO2為例美國(guó)2005-2-28以前，90%脫硫效率（至少）2005-2-28至2011-5-30日，95%脫硫效率2011-5-30以后，97%中國(guó)2010年，脫硫效率67.3%2011年，脫硫效率73.2%污染設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)效率中、美煤電二氧化硫排放績(jī)效比較火電SO2美國(guó)2010年540萬(wàn)噸，中國(guó)2012年電力SO2為883萬(wàn)

5、噸，2001年中國(guó)比美國(guó)低300萬(wàn)噸、2005年高300萬(wàn)噸，2012年中國(guó)電力SO2比2006年下降467萬(wàn)噸，灰霾與二次顆粒物關(guān)系更大2010年世界煤炭消費(fèi)量排行單位：百萬(wàn)油當(dāng)量排名國(guó)家200520062007200820092010比2009年增長(zhǎng)占世界比重萬(wàn)平方公里消費(fèi)量1中國(guó)1218.71343.91438.41479.31556.81713.510.1%48.2%1.792美國(guó)574.2565.7573.3564.1496.2524.65.7%14.8%0.563印度184.4195.4210.3230.4250.6277.610.8%7.8%0.844日本121.3119.112

6、5.3128.7108.8123.713.7%3.5%3.275俄羅斯94.296.793.5100.491.993.82.1%2.6%0.056南非82.984.085.184.787.788.71.1%2.5%0.737德國(guó)82.183.585.780.171.776.56.7%2.2%2.148韓國(guó)54.854.859.766.168.676.010.8%2.1%7.689波蘭55.758.057.956.051.954.03.9%1.5%1.6710澳大利亞53.655.654.251.851.743.4-16.1%1.2%0.06合計(jì)4526.94662.74790.44849.64

7、844.95081.84.9%86.4%另臺(tái)灣1.1%、香港0.2%，合計(jì)49.5%省份耗原煤(百萬(wàn)噸)百萬(wàn)油當(dāng)量國(guó)土面積(萬(wàn)km2)萬(wàn)平方公里百萬(wàn)油當(dāng)量江蘇231121.510.2611.84浙江139.573.3810.187.21上海58.7630.910.63448.75廣東159.8484.0817.964.68北京26.3513.861.688.25山東373.28196.315.712.51河南260.5137.0216.78.20河北274.65144.4718.77.73天津48.0725.281.1322.38中國(guó)部分較發(fā)達(dá)地區(qū)2010年煤炭消費(fèi)2022年7月22日1910

8、省優(yōu)先增煤區(qū)億噸原煤4省限制增煤區(qū)億噸原煤?jiǎn)挝唬喊偃f(wàn)噸油當(dāng)量省份禁止限制優(yōu)先沿海A7.687.68A3.27AB1.79B1.79煤炭消費(fèi)與2022年7月22日20年份20002001200220032004200520062007200820092010電力二氧化硫排放量119611171088106410301034952904783597540全國(guó)二氧化硫排放量163415931477147114651459131211651018841793占比（%）73.1970.1273.6672.3370.3170.8772.5677.6076.9270.9968.10 美國(guó)電力行業(yè)二氧化硫排放

9、量及占比（1） （萬(wàn)噸）灰霾與火電廠關(guān)系全國(guó)火電廠污染物排放注：20002010年SO2、煙塵、NOx排放數(shù)據(jù)來(lái)自環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)（20002010），2011年SO2、煙塵排放量為根據(jù)中電聯(lián)排放績(jī)效計(jì)算得到。 電除塵器的效率：比收塵面積：收塵面積（m2）與煙氣流量的（m3s)之比煙氣量：流速、溫度、濕度荷電特性：比電阻（溫度、濕度、SO3），電暈放電（電源、煙塵濃度）電場(chǎng)強(qiáng)度（電源）煙塵粒徑大小可影響遷移速度。理論上，粒徑越小，遷移速度越快，除塵效率越高。煙塵離開(kāi)收塵極進(jìn)入灰斗的振打過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生二次揚(yáng)塵，二次揚(yáng)塵會(huì)顯著降低除塵效率，粒徑越小越易形成二次揚(yáng)塵。旋轉(zhuǎn)電極、濕式電除塵器都是為減少二次

10、揚(yáng)塵而形成的ESP新技術(shù)溫州樂(lè)清鎮(zhèn)海北侖前后前后前后前后煙塵濃度(mg/m3)11719.646.99385.542.427505.795.9124481.926.27煙氣中PM10含量(%)31.66 80.56 34.21 77.88 28.08 87.23 24.89 87.45 煙氣中PM2.5含量(%)6.84 47.32 4.95 41.21 4.31 41.98 4.09 47.81 煙氣中PM1.0含量(%)2.14 -1.74 -1.24 -2.42 -PM10中PM2.5含量（%）21.60 58.74 14.47 52.91 15.35 48.13 16.43 54.67

11、 PM10中PM1.0含量（%）6.76 -5.09 -4.42 -9.72 -PM10去除效率(%)98.98 98.97 98.92 99.62 PM2.5去除效率(%)97.23 96.24 96.60 98.75 除塵器前后PM10、PM、PM的分布情況及其去除率電除塵器前，煙氣中含量范圍為4.09%6.84%，平均為5.05%電除塵器后，煙氣中含量范圍為41.21%47.81%，平均為44.58%的去除率介于96.24% 98.75%，平均97.21%清華大學(xué)測(cè)試（2005年以前）除塵前、后顆粒比例除塵器前（%）除塵器后（%）PM1PM2.5PM10PM1PM2.5PM10ESP0.

12、55.735.83.924.664.8ESP0.42.918.45.021.162.0ESP0.93.414.114.744.183.9BH0.11.716.70.88.671.3不同粒徑顆粒的去除效率PM1PM2.5PM10PMESP90.8395.5898.2099.00ESP98.5999.1699.6299.89ESP95.7496.7598.5899.76BH99.5499.7299.7699.94電除塵器前，煙氣中含量范圍為2.9%5.7%，平均為4%（）電除塵器后，煙氣中含量范圍為21.1%44.1%，平均為29.9%（）電除塵器對(duì)的去除率介于95.58% 99.16%，平均97

13、.2%（）電除塵器對(duì)的去除率與歐盟BAT公布的去除率一致。測(cè)試煙道300MW230MW總顆粒物濃度mg/m3(標(biāo)干)PM2.5 mg/m3(標(biāo)干)PM2.5/總顆粒物%總顆粒物濃度mg/m3(標(biāo)干)PM2.5mg/m3(標(biāo)干)PM2.5/總顆粒物%A1 off40.4312.206（直接）30.235.028.548（稀釋?zhuān)?4.4A1 on31.769.367（直接）29.528.135.566（稀釋?zhuān)?9.8A2 off21.878.344（直接）38.217.656.888（直接）39.0A2 on17.125.680（直接）33.213.764.255（直接）30.9B1 off57.

14、3119.970（直接）34.834.2211.306（稀釋?zhuān)?3.0B1 on46.6212.765（直接）27.427.908.512（稀釋?zhuān)?0.5B2 off63.8222.232（直接）34.838.624.551（稀釋?zhuān)?1.8B2 on51.4315.932（直接）31.030.483.415（稀釋?zhuān)?1.2B2 off38.6212.841（直接）33.2B2 on30.489.450（直接）31.0注：表中直接指PM2.5的測(cè)量方法為直接法，稀釋指PM2.5的測(cè)量方法為稀釋法。吳涇電廠300MW滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)占比32.4%，76%負(fù)荷時(shí)占比26.5%2005年2010年下降全國(guó)11

15、82.5829.129.9%火電360（30%，108）160（45%，72）55.6%占比30.4%19.3%火電廠一次顆粒物排放全國(guó)火電煙塵排放量大幅下降，一次排放也明顯下降?；姻伯a(chǎn)生與火電廠一次排放的關(guān)系不大。全國(guó)二氧化硫總量，2010年比2005年下降14.29%，主要是電力行業(yè)減排的結(jié)果，電力行業(yè)下降22.9%，其他行業(yè)略有增加全國(guó)城市空氣中二氧化硫，2010年平均濃度為毫克/立方米，達(dá)到國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，比上年下降2.8%，比2005年下降19.0%。燃煤電廠SO2排放對(duì)地面濃度的貢獻(xiàn)率一般僅為其排放總量比例的2030%，電力SO2占全國(guó)比例按42%計(jì)，其排放量下降造成的地面濃度下降為42%25%=10.5%，即SO2減排造成的濃度下降應(yīng)為10.5%實(shí)際下降19%，說(shuō)明有8.5%的下降是因?yàn)镾O2氧化成硫酸鹽（二次）造成的華東地區(qū)燃煤電廠排放及形成的二次顆粒物濃度占比約為19.1%。 結(jié)論-灰霾與二次顆粒物關(guān)系密切火電廠與二次PM美國(guó)2010年的排放與2000年相比，PM10削減了50%，SOx削減了50%，NOx削減了41%，VOC了削減35%，最終導(dǎo)致PM削減了27