摘要：本文介绍了我国各阶段制订的燃煤电厂大气污染物的排放标 准，论述了其发展过程及特点，并对现阶段排放标准提出了完善建议。 
    关键词：燃煤电厂大气污染物排放标准 
    1、前言 
    随着国民经济建设的迅速发展，我国的电力事业蒸蒸日上。目前，我国的年发电量已跃居第二位，仅次于美国，其中火力发电量占总发电量的80%左右。在火电机组的燃料中，煤炭占95%，这种状况在今后的十几年内不会有大的变化，因为在已探明的一次能源储备中，煤炭仍是主要能源，这就决定了发电能源以煤为主的格局。火电厂大气污染物的排放对环境的污染日益严重，1997年，全国烟尘排放总量为1873万吨，SO2排放总量为2346万吨，而其中主要来源于锅炉内煤的燃烧(约占31%)。 
    大气中总悬浮颗粒物(TSP)浓度的增加可导致大气能见度明显下降，太阳辐射损失明显增加，并影响人体呼吸系统。全国城市空气中TSP普遍超标,1997年全国城市TPS年平均浓度为0.291mg/m3，北方城市为0.381mg/m3，南方城市为0.20mg/m3，全国72%的城市超过环境空气质量二级标准(0.20mg/m3)。 
    大气中SO2浓度的增加对人体健康有严重影响，刺激呼吸系统，使气喘病人痉挛，诱发支气管炎、气管炎，SO2还影响植物的生长发育及叶面伤害、坏死。此外，SO2是形成酸雨的主要物质，对金属材料可造成腐蚀，使建筑材料出现斑痕，失去光泽。1997年全国城市SO2年平均浓度为0.066mg/m3，北方城市为0.072mg/m3，南方城市为0.06mg/m3，全国  
    62.3%的城市超过环境空气质量二级标准(0.06mg/m3)。 
    大气中NOX浓度的增加会刺激人体呼吸系统、中枢神经系统，导致肺气肿、麻痹和痉挛，使植物生长缓慢，叶面损伤。另外NOX也是形成酸雨的主要物质。1997年全国城市NOX年平均浓度为0.045mg/m3，北方城市为0.049mg/m3，南方城市为0.041mg/m3，全国36.2%的城市超过环境空气质量二级标准(0.05mg/m3)。 
    由此可见，我国的空气污染仍以煤烟型为主，城市空气质量仍处在较重的污染水平。为了有效地控制大气中TSP、SO2和NOX的浓度，合理制订燃煤电厂大气污染物的排放标准有着重要意义。 
    2、我国燃煤电厂大气污染物排放标准的发展 
    大气污染物排放标准对大气污染源的排放行为能起到约束和限制作用，是根据环境质量标准、污染治理技术、经济条件、对排入环境的有害物质和产生危害的各种因素所做的限制性规定。世界各国对大气污染控制的立法工作和条例的出现是在本世纪五十年代中期到七十年代末。我国是一个发展中国家，我们遇到的环境污染问题以及制订环保法规比较晚，但因借鉴了发达国家治理环境的经验教训，我国制订法规的进程较快。 
    自1973年我国公布第一个排放标准——《工业“三废”排放试行标准》以来，经历了1985年前后各行业制订排放标准和1991年以后排放标准的清理整顿两个重要阶段。 
    我国燃煤电厂大气污染排放标准经历了以下变迁(按执行时间顺序)： 
    (1)《工业“三废”排放试行标准》(GBJ4-73)电站部分 
    (2)《燃煤电厂大气污染物排放标准》(GB13223-91) 
    (3)《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-91) 
    (4)《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-1996) 
    下面本文分别论述各标准内容及优缺点。 
    2.1《工业“三废”排放试行标准》(GBJ4-73)是1973年11月17日由国家计委、国家建委、卫生部联合发布，1974年1月1日起实施，1992年8月1日废止。 
    该标准是以每小时排放大气污染物的质量为限额的，并与烟囱(排气筒)高度有关，该标准以大气环境质量标准为依据，应用污染物在大气中的扩散规律和计算模式推算出不同烟囱高度下的允许排放量，详见表1。 
    表1          
    排气筒高度(m)  30 45 60  80 100 120 150 
    烟尘允许排放量(kg/h) 82 170 310 650 1200 1700 2400 
    SO2允许排放量(kg/h) 82 170 310 650 1200 1700 2400 
    该标准只考虑了局部环境，对保护整个大气环境是不适宜的。因为电厂为扩大生产规模和满足排放标准，可应用提高烟囱高度或多建烟囱的办法。高烟囱排放，利用大气扩散自净不能从根本上解决污染治理问题。大气扩散虽能降低污染物落地浓度，却不能减少污染物排放总量。随着机组容量增大、烟囱高度的增加，污染范围增大，烟气在空中停留时间增长，使形成酸雨机会增加。特别是随着电力工业的发展，许多地区的大型电厂连接成片，造成的环境污染已不再局限于个别电厂局部污染，而是向区域性发展，影响范围扩展到数百公里，形成酸雨的区域也大为增加。 
    另外，该标准因计算模式的准确性和可靠性存在一定的问题，再由于各地区的气象、地形、地物的条件以及污染源密集程序的差异性等，使计算结果偏差很大，具有明显的缺陷。 
    GBJ4-73标准实施时间长达18年，为我国控制环境污染做出了一定的贡献，但因该标准过低 ，使我国大气污染逐年加剧。为适应不同地区的环境要求，城乡建设环境保护部于1983年9月14日发布《制订地方大气污染物排放标准的技术原则和方法》(GB3840-83)，允许各省、直辖市人民政府为保证辖区内大气环境质量，制订颁布严于国标的地方大气污染物排放标准。国内有许多省市颁布了地方排放标准，地标中污染物的种类要比国家标准规定的多，而且控制要求也更严。一些地方标准中对电厂大气污染物的控制比国家标准严格许多，如有的增加了对NOX、烟气黑度的控制指标，有的对烟尘采用浓度控制，有的按功能区分级，有的对新、老电厂、不同炉型区别对待，有的对多支烟囱的排放总量按平均高度的一支烟囱计算，限制电厂以多建烟囱的办法来满足达标要求。这些地方标准成为国家标准的良好补充。 
    2.2《燃煤电厂大气污染物排放标准》(GB13223-91)是1991年10月29日由国家环境保护局批准，1992年8月1日起实施，1997年1月1日废止。 
    2.2.1 适用范围 
    该标准适用于全国除层燃和抛煤发电锅炉以外的燃煤电厂。 
    2.2.2 烟尘排放标准 
    锅炉除尘器出口烟尘最高允许排放浓度按下式计算： 
    C=1.7k·C’/α          
    ...........................................(1) 
    式中： C——锅炉除尘器出口烟尘最高允许排放浓度，mg/m3； 
              α——除尘器出口过量空气系数； 
              C’——固态排渣煤粉炉，α=1.7时烟尘最高允许排放浓度，mg/m3，按表2执行  
；k——炉型折算系数，由表3查取。 
    表2        
    分类\标准值\燃料应用基灰份AY.% AY≤10 10〈AY≤20 20〈AY≤25 25AY≤30  
    30〈AY≤35 35〈AY≤40 AY〉10  
    新扩改火电厂670t/h以上的锅炉或县及县以上城镇建成区内的 锅炉 150  200   300  350 400 450 600  670t/h以下，且在县建成区以外地区的锅炉  500 700 1000 1300 1500  1700  2000  
    现有火电厂采用电除尘器、袋式除尘器的锅炉 200  300  500  600 700 800 1000  
    采用其它除尘器的锅炉 300 1200 1700  2100 2400 2800 3300 
    表3             
    炉型煤粉炉旋风炉沸腾炉 
    固态排渣液态排渣  立式 卧式 
    炉型折算系数k1.00.70.50.30.5 
    2.2.3. SO2排放标准 
    燃煤电厂全厂SO2允许排放量按下列公式计算 
    QSO2=P·U ·Hmg×10-6..............................(2) 
               U =1/N ∑ni-1Ui  ......................................(3)  
                                 ...........................................（4） 
                            ................................................（5） 
                           ..................................................（6） 
    式中， Qso2——全厂SO2允许排放量，t/h； 
                      N——全厂烟囱数；  
                       i——烟囱序号(i=1,2,…，N)；  
                       ——各烟囱出 口处风速的平均值，m/s； 
                     Ui——第i座烟囱出口处环境平均风速，m/s； 
                     ——地面10m高度处平均风速m/s。采用电厂所在  
    地最近的气象台、站最近五年观测的地面10m高度处的风速平均值。当1.3〉≥1.0m/s时，取=1.3m/s； 
    Hg——全厂烟囱等效单源高度，m； 
    Hsi——第i座烟囱的几何高度，m； 
    Hei——第i座烟囱的有效高度，m； 
    △Hi——第i座烟囱的烟气抬升 高度，m，计算公式略； 
    P——排放控制系数，按表4查取； 
    m——地区扩散条件指数，按表4查取。 
    表4 
    地区 P    M 
    新扩改火电厂 现有火电厂  
    城市   7.460   8.947 1.893 
    农村 
    丘陵  11.936  13.421 1.893 
    平原  3.608   6.186  2.075 
    该标准规定，现有火电厂多烟囱排放，用高斯模式计算全厂所有烟囱排放迭加造成的SO2地面日平均浓度最大值，不得超过下列限值： 
    对于城市地区，Cs＝0.06mg/m3； 
    对于农村地区，Cs＝0.09mg／m3 
    2.2.4.烟尘排放标准的特点 
    ①该标准的最大进步就是对烟尘采用浓度法控制。污染物的排放浓度取决于生产工艺过程和污染治理措施，单位时间的污染物排放量不仅与排放浓度有关，而且与排气量即生产规模有关。单纯控制规定烟囱高度的单位时间排放量可以促使污染物以一定高度排放，有利稀释扩散，以降低其地面浓度，但不能控制和减少排入大气污染物数量，它们中间的相当部分仍会以各种形式回到地面。控制排放浓度可促进燃煤工艺的技术进步和除尘设施的改进，能减少排入大气污染物的数量。由此看来，控制浓度更为科学、合理。 
    ② 标准值按煤质灰份划分数挡并区别对待城、乡、新、老污染源 
    我国燃煤电厂用煤的灰份差异较大(10%～50%)，长期以来的计划经济，电厂煤源主要依靠统配，一些电厂一直被指定为专烧劣质煤，另外，高灰份煤大多分布在经济发展较慢、治理污染亟需资金与技术的广西、江西等“老、少、边”地区，因此表2中，标准值按煤质灰份分为七档，并做到城、乡有别，新、老有别。 
    ③ 标准值按炉型不同取值。 
    锅炉类型不同，烟气飞灰占总灰量的份额亦不相同，在公式(2)中，以固态排渣煤粉炉的烟尘最高允许排放浓度为基准，采用炉型折算系数进行折算，较为合理。 
    ④ 确定标准值所对应的过量空气系数 
    为防止为了达到不超标排放而在除尘器出口加大风量进行稀释，使排放浓度出现虚假结果，标准规定了烟尘最高允许排放浓度所对应的除尘器出口过量空气系数ɑ，考虑到我国许多火电厂锅炉和除尘器的气密性不够理想，所以规定ɑ=1.7。 
    2.2.5 SO2排放标准的特点 
    ① SO2允许排放量从定值发展到计算公式 
    由于我国各地地理、地形、气象条件不同，各地区的经济发展水平和大气污染现状不同，在全国范围内的各个地区都实行统一的排放标准是不妥的。该标准采用P值法控制SO2允许排放量，它是根据大气环境质量标准所允许的地面浓度，通过高斯模式计算，并结合各种地区因素、新、老污染源确定出不同的排放指标P(见表4)和地区扩散条件指数m(见表4)，给定烟囱高度即可计算出SO2的允许排放量。 
    ② 城市与农村有所区别 
    为既发展电力，又保护环境，该标准制订时体现了对城市从严要求，农村相应放宽的原则。根据华南地区酸雨研究结果，城区降水酸度强，郊区较弱，远离城市的广大农村则接近正常。因此，为了减轻酸雨危害，应重点控制工业污染集中、人口活动集中、排入SO2污染源集中的城市地区(市区十郊区)的SO2排放。 
    ③ 对多烟囱电厂，按等效单源计算SO2允许排放量 
    利用公式(5)、(6)，将多烟囱各有效高度等效为一个烟囱的有效高度，避免了电厂为达标而多建烟囱的现象。 
    2.2.6 该标准存在的问题 
    ① 缺少超前时间段指标值 
    该标准是1991年10月发布，1992年8月开始实施的标准，没有明确将来时段的超前指标，不符合国家环保局1992年提出的以时限制制订标准的原则。②SO2排放标准较松且未实行浓度控制，不能显著地削减SO2排放量。 
    SO2排放标准以全厂允许排放量的形式来规定，它与烟囱高度、当地风速和控制系数P值成正比关系。只有较大的火电厂，才可能超标。例如，对规模为120WM位于城市地区的电厂，使用硫份大于0.9%的燃料，SO2排放才会超标；对规模为60WM位于城市地区的电厂，使用硫份大于1.8%的燃料，SO2排放才会超标。大量的中、小型电厂通常不易超标，使SO2排放得不到有力的控制与削减。另外，无论是高空排放或者从城市转到农村排放，SO2最终还是进入了大气层，并未减轻对大气的污染负荷。 
    ③ 未控制NOx排放量 
    NOx是重要的大气污染物之一，是酸雨和城市光化学烟雾的重要构成因素，而火电厂则是放NOx的大户。据估算，1992年我国火电厂排出的NOx可达190万吨。世界上一些发达国家自70年代起就对火电厂的NOx排放作了限制，并随着控制技术的发展，限制日趋严格.  
    ④ 适用范围不全面 
    该标准不适用层燃和抛煤锅炉，也未考虑新发展起来的循环流化床锅炉，而在实际中，一些中、小型热电厂多使用这些炉型，却无相适应的排放标准。 2.3.《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-91)是1992年5月18日由国家环境保护局批准，1992年8月1日起实施，目前仍在使用。 
    2.3.1.适用范围 
    该标准适用于单台出力在65t/h(45.5WM)及以下各种用途的燃煤锅炉。 2.3.2. 1992年8月1日之前安装(或立项)的锅炉，其最高允许烟尘排放浓度和烟气黑度按表5执行(标准值对应过量空气系数ɑ=1.8) 
    表5 
    烟尘浓度(mg/m3) 林格曼黑度(级) 
    一类区 二类区三类区   1200 300 400 
    注：燃料矿区的非居民区使用的锅炉，在燃用发热量低于12560kJ/kg的燃料时，烟尘最高允许排放浓度可放宽到1000mg/m3；燃料矿区的范围由当地环保行政主管部门确定。 
    2.3.3. 1992年8月1日起立项新安装或更换的锅炉，其最高允许烟尘与SO2排放浓度、烟气黑度按表6执行(标准值对应过量空气系数ɑ=1.8) 
    表6 
    烟尘浓度(mg/m3)SO2浓度(mg/m3)林格曼黑度(级) 
    一类区二类区三类区煤含硫量≤2%煤含硫量＞2% 1 
    10025035012001800 
    注：燃料矿区的非居民区使用的锅炉，在燃用发热量低于12560kj/kg的燃料时，烟尘最高允许排放浓度可放宽到800mg/m3；燃料矿区的范围由当地环境保护行政主管部门确定。 
    2.3.4.锅炉初始排放最高允许烟尘浓度和烟气黑度，根据销售出厂时间，按表7执行(标准值 对应过量空气系数ɑ=1.7)。 
    表7 
    燃烧方式\限值烟尘浓度(mg/m3)林格曼黑度(级) 
    煤的灰分AY≤25% 煤的灰分AY＞25% 
    1993年1月1日～1995年 12月31日1996年1月1日以后1993年1月1日～199 5年12月31日  
    1996年1月1日以后 
    层燃炉≤4t/ h(2.8MW)2000180022002000 
    ＞4t/h(2.8MW)24002000260022001 
    抛煤机炉  5000  5500 
    沸腾炉循环流化床炉15000 
    煤矸石30000 
    其他煤种20000