（中铝宁夏能源集团宁夏银星发电有限责任公司）
摘要：当前国内大气环境形势十分严峻，在传统煤烟型污染尚未得到控制的情况下，因臭氧、细颗粒物（PM 2.5）和酸雨引发的区域性复合型大气污染日益突出，区域内空气重污染现象大范围同时出现的频次日益增多，严重制约社会经济的可持续发展，威胁公众身体健康。研究表明，细颗粒物成因复杂，约50%来自燃煤、机动车、扬尘、生物质燃烧等直接排放的一次细颗粒物；约50%是空气中SO 2、NO x、挥发性有机物、氨等气态污染物经过复杂化学反应形成的二次细颗粒物。细颗粒物来源十分广泛，既有火电、钢铁、水泥、燃煤锅炉等工业源的排放，又有机动车、船舶、飞机、工程机械、农机等移动源的排放，还有餐饮油烟、装修装潢等量大面广的面源排放。火电行业作为最大的耗煤大户，其排放的大气污染物对PM 2.5的贡献成为公众关注的热点，值得深入研究。
关键词：火电；大气污染物；PM 2.5贡献及对策；
一、基于PM 2.5形成贡献的火电厂环保空间测算原理
在建立基准年和目标年大气排放源清单的基础上，利用CAMx（PSAT）模型，建立PM 2.5贡献率变化与火电装机容量变化的关系，从而预测目标年火电厂的装机水平。
1.火电厂对PM 2.5形成贡献测算方法。关于火电厂排放对PM 2.5形成贡献的测算，主要是利用内嵌于空气质量模型CAMx中的源追踪技术PSAT，通过对多种颗粒物前体物（例如SO 2、NO 2等）进行标识，追踪各类前体物在物理过程和化学过程中的生消与迁移信息，得到颗粒形成物中来自前体物的信息，进而可以分析出火电厂排放对PM 2.5形成的贡献。利用CAMx模型最基础的条件是建立高时空分辨率的排放清单。首先，收集电力行业的燃料消耗、锅炉信息、装机容量、污染物控制水平等相关数据，采用物料守恒、排放因子法等方法，建立火电厂历史排放清单，同时选用符合地区不同排放源的排放因子，以自下而上为主的方式，估算各污染源的排放量，从而建立基准年主要大气排放源清单；然后，分析各类排放源的时间、空间分配特征，按不同分辨率要求细化对象区域，这种具有时空分布形态的清单就是高时空分辨率的排放清单；最后，将清单输入模型，将PSAT源解析受体设定为对象地区，通过模拟，得到火电厂排放对PM 2.5形成的贡献。.
2.空气质量模型CAMx（PSAT）研究基础是CAMx模型，以中尺度气象模型WRFv3.3为驱动力，耦合本地化的大气排放源清单处理模型SMOKE以提供排放源清单支持，搭建区域空气质量模拟平台WRF/SMOKE/CAMx。利用CAMx的PSAT分析技术对污染物来源进行识别，以识别火电厂排放对PM 2.5形成的贡献率。在保持模拟结果可靠性的前提下，为提高模型的运行效率，本项目研究采用二层嵌套网格作为大气化学传输模型和气象模型的模拟区域。内层区域水平分辨率高于外层区域，内层网格分辨率与外层网格分辨率的比值为1∶3。
3.火电厂排放空间测算方法。首先对比目标年和基准年火电厂排放对PM 2.5
形成的贡献，当目标年火电厂排放对PM 2.5形成的贡献大于基准年，则认为目标年不存在建设火电厂的空间；而当目标年火电厂排放对PM 2.5形成的贡献小于基准年，则认为目标年有建设火电厂的空间。通过在对象区域的火电厂厂址及装机容量上，均衡增加火电装机和发电量，重复利用模型，使目标年火电厂排放对PM 2.5形成的贡献等于基准年，可新增的火电装机容量即为火电项目的建设空间。
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二、火电行业PM 2.5平均浓度贡献
PM 2.5具有区域性（长距离传输）与复合型（多种大气污染物经物理化学转化生成）的污染特征，与SO 2、NO 2污染存在显著差异.火电行业排放的SO 2、NO x进入大气环境后，经过物理化学转化生成的硫酸盐、硝酸盐是PM 2.5的重要组分，是影响大气能见度的关键因素[21].此外，火电行业排放本研究利用CMA X第3代空气质量模型，系统考虑了SO 2、NO x、烟尘在大气中的物理、化学过程，模拟了火电行业多污染物排放对全国地级及以上城市PM 2.5年均浓度的综合影响.模型模拟结果表明，火电行业排放的SO 2、NO x、烟尘等多种大气污染物对全国地级及以上城市PM 2.5年均浓度贡献值约为5.3µg/m 3，综合贡献率约为8.5%，占国家环境空气质量二级标准的15%；对硫酸盐、硝酸盐、一次PM 2.5年均浓度的贡献率分别为11.7%、12.0%和5.2%.可以看出，PM 2.5污染贡献反映了火电行业排放对大气环境的综合影响.在“陕西-内蒙古-宁夏-山西”部分地区西部煤电基地及珠三角地区等火电企业集中区，火电行业排放对PM 2.5年均浓度的贡献率较高；京津冀鲁豫、长三角、以武汉城市群及长株潭城市群为中心的两湖平原地区、成渝地区中大部分空气污染最为严重的区域，火电行业排放对PM 2.5年均浓度的贡献率较低.火电行业排放对硫酸盐、硝酸盐年均浓度贡献的空间分布特征与PM 2.5相似，在空气污染严重地区，火电行业对硫酸盐、硝酸盐年均浓度的贡献率同样较低。各省模拟结果表明，火电行业排放对宁夏、河南等省份城市PM 2.5年均浓度的贡献值均超过于7µg/m 3，占国家环境空气质量二级标准的比例超过20%；对海南、云南、北京等省份城市的PM 2.5年均浓度的贡献值最低，均小于3.6µg/m 3，约占国家环境空气质量二级标准的比例7%~10%.从火电行业对各省份城市PM 2.5年均浓度贡献率来看，火电行业排放对宁夏、广东、福建、甘肃、广西、海南、内蒙古等省份城市PM 2.5年均浓度贡献率较高，均超过11%.对北京、天津、河北、辽宁、山东、上海等省份城市PM 2.5年均浓度贡献率较小，均低于7%，其中北京市最低，约为4%.火电行业对重点区域PM 2.5年均浓度贡献。
PM 2.5年均浓度超标率高达88.8%，PM 2.5已经成为大气污染的首要污染物.但火电行业对全国城市PM 2.5年均浓度的贡献率仅为8.5%，因此在强化火电行业污染减排的同时，必须加大非电行业的污染控制.从火电行业对PM 2.5年均浓度的空间分布特征来看，京津冀鲁豫、长三角、以武汉城市群及长株潭城市群为中心的两湖平原地区、成渝地区中大部分空气污染最为严重的区域，火电行业对PM 2.5的贡献率低于8%.因此，要改善重污染地区空气质量，相比全国层面控制火电行业的效果更加有限.火电行业排放的污染物易于远距离传输，进一步控制火电行业将有利于降低区域间的相互影响，改善区域环境空气质量，但在重污染地区强化非电行业多种污染物的协同控制至关重要.考虑到火电行业属于高架源，排放的污染物对中高层大气环境质量的影响高于近地面层.基于公众健康考虑，主要研究了火电行业污染物排放对近地面层环境空气质量的影响，因此有可能对火电行业的总体环境影响有所低估.
三、减少PM 2.5的对策建议
1.加强环保设施的运行监管。独立火电厂共安装了3 379套脱硫设施，去除SO 2 2 394万t，去除率达到74.5%。尽管SO 2去除率逐年提高，但距离设计要求尚有很大差距，如能将SO 2去除率提高到90%，则独立火电厂的SO 2排放量将减少一半，年减少SO 2排放410万t。当然，对自备电厂的脱硫设施的建设与运行更加需要加强监管。2011年独立火电厂共安装了274套脱硝设施，去除NO x 75万t，去除率仅为6.5%，其减排潜力更加巨大。可见，加强脱硝设施的监管迫在眉睫。
2.出台经济政策引导企业主动减排。火电行业排放的SO 2和NO x对二次PM 2.5形成贡献较大，其减排空间也很大，因此，国家在加强脱硫、脱硝设施建设的同时，一定要出台相应的经济政策，引导企业主动运行好环保设施，真正实现减排。
3.加装湿式电除尘器减少烟尘和SO 3排放。国内外的工程实例都表明，湿式电除尘器在减少烟尘排放的同时，可有效去除烟气中的硫酸雾（SO 3）排放，并解决“石膏雨”问题，对脱除Hg等重金属也有明显效果，去除SO 3对PM 2.5的减排贡献要大于对烟尘中PM 2.5的减排。
参考文献：
［1］邓莫华，梨华，王刚．火电行业大气污染物排放对PM 2.5的贡献及减排对策．中国电力，2013
［2］张占山，潘小丽．火电厂大气污染物排放标准实施效果的数值模拟研究．环境科学，2014
［3］汪强，李宇，郝斯翰，等．不同规模火电机组排污负荷实测分析．环境污染与防治，2012，
论文作者:雷东
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/29
标签：火电论文; 火电厂论文; 行业论文; 浓度论文; 贡献论文; 污染物论文; 大气论文; 《电力设备》2017年第25期论文;