陈才丽，许友泽，刘 凯

（湖南省环境保护科学研究院，湖南长沙 410004）

火电厂事故灰场大气环境防护距离取值合理性探讨

陈才丽，许友泽，刘 凯

（湖南省环境保护科学研究院，湖南长沙 410004）

为防止火电厂灰场的扬尘污染，环境影响评价中均会设置大气环境防护距离，在该范围内不允许有常住居民，且土地利用性质也会受到影响。但对事故灰场设置过大的大气环境防护距离对电厂投资、土地资源都是一种浪费。文章以南方典型A火电厂为例，从控制起尘风速、粉煤灰含水率、是否碾压作业等方面，对事故灰场大气环境防护距离取值的合理性进行了分析，结果表明，在采用小块堆灰作业时，设置150 m的大气环境防护距离，既能满足灰场场界达标排放的要求，又可防止扬尘对敏感目标的污染影响。

火电厂；灰场；起尘量；达标排放；防护距离

火电厂锅炉烟气除尘产生的粉煤灰为一般工业固体废物，原来以灰场堆存为主，因粉煤灰的粒径小于45.709μm的占到50.63%［1］，所以在干燥季节遇上大风天气、特别是在灰场管理不到位的情况下，极易产生二次扬尘污染，但由于干灰中含有CaO、Al2O3、SiO2等活性成分，遇水后可产生类似于水泥的水化固结反应，因此干灰出厂前通过洒水加湿，加上灰场机械碾压，能使灰场二次扬尘得到有效控制［2］。近年随着城市的快速发展对建材的强烈需求，粉煤灰的综合利用越来越好，粉煤灰的堆存量越来越小甚至零堆存，灰场的贮灰设计年限也由原来的3～5 a缩短为1 a（GB 50660-2011《大中型火力发电厂设计规范》），以保证电厂灰渣滞销期的贮存，贮灰场由原来的常年贮灰性质变为事故灰场备用，其堆灰作业率降低，在一定程度上可减轻其对环境的污染影响［3］。为了最大限度地减少无组织排放单元对人群健康的影响，HJ2.2-2008《环境影响评价技术导则-大气环境》［4］要求设置大气环境防护距离。环保部公告2013年第36号“关于发布《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB18599 -2001）等3项国家污染物控制标准修改单的公告［5］”，取消了“场界距居民集中区500 m以外”的要求，将《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB18599-2001）第5.1.2条修改为：应根据环境影响评价结论确定场址的位置及其与周围人群的距离。笔者认为，设置防护距离固然可缓解二次扬尘对人群健康的影响，避免污染纠纷，但更应该督促建设单位采取措施满足达标排放的要求。因此，本文通过计算不同条件下贮灰场起尘量和环境影响预测结果，在满足达标排放的前提下，对南方某A火电厂事故贮灰场防护距离取值的合理性进行了分析探讨。

1 灰场概况

南方A火电厂装机容量2×660 MW，其灰渣产生量约67.2万m3／a，脱硫副产品产生量约4.8万m3／a，能做到全部综合利用。根据《大中型火力发电厂设计规范》（GB 50660-2011）第9.6.2条［6］，“当灰渣（含脱硫副产品）确能全部利用时，可按贮存1年灰渣量确定征地面积并建设事故备用灰场”，因此设计按贮存1年灰渣量选择了1个低矮谷沟型干灰场，占地面积14.36×104m2，长约480 m，宽约250 m，当堆灰高度为8 m时，有效库容73.59×104m3。灰渣综合利用不畅时，出厂干灰加湿至含水率15%～25%，由封闭罐车运到灰场，分块碾压。灰场管理站配套有碾压机械、洒水设施等。

2 灰场起尘量估算公式

灰场起尘量与气象条件、灰场运行管理水平密切相关，如风速、湿度、干灰含水率、是否碾压、贮灰面积的大小等；因此，许多科研院所对灰场起尘量进行了研究验证，总结出了不同条件下的经验或半经验公式。

本文选取未经碾压和碾压两种典型情况的计算公式。

1.未碾压时的半经验公式［7］：

式中：Qp为起尘量／mg·s-1；U为堆灰高度处的预测风速／m·s-1；W为灰表面含水率／%；S为贮灰面积／m2。

2.西北电力设计院在灰场碾压测试后得出的起尘量计算经验公式［8］：

式中：ρ1为灰的堆积密度／g·cm-3，取1.0；S为贮灰面积／m2；L为贮灰块迎风面长／m；Pe为降水蒸发指数，其中Pe依据世界粮农组织（FAO）公布的公式并转化成国际标准单位后，如下：

式中：pm为降水量／mm；tm为月平均气温／℃；灰场所在区域pm为1 361.1 mm，tm为16.9℃。经计算，本地区Pe指数为117.8，为湿润地区，符合本地区气候特征。

世界粮农组织（FAO）对Pe指数划分与气候湿润度的划分见表1。

表1 Pe指数与气候特征对应关系

3 大气环境防护距离的计算

3.1 计算模式及修正

大气环境防护距离计算模式是基于SCREEN3估算模式开发的计算模式，计算时默认采用了所有的气象组合（共54组）方式，组合情况见表2。而灰场的起尘量与风速有直接关联，所以，某一风速计算的起尘量与默认的气象情况不对应，因此需要对该计算模式进行修正，以保证风速和模式的筛选过程一一对应［9，10］。

表2 SCEEEN3模式中气象条件组合情况

3.2 起尘量的计算结果

为了避免环评过程中出现相同的问题评价结论不同，2013年国家环保部环境工程评估中心举办了第二届火电行业环境保护研讨会，在该会议纪要中对灰场防护距离计算的相关参数和气象条件的选取取得了较为一致的意见：灰场防护距离计算应基于正常风速和灰场正常运行情况下进行，应以保守原则选择起尘计算公式，按98%保证率下确定风速参数，灰渣含水率南方取8%，贮灰块面积取50 m× 50 m。

该电厂所在区域气象站近1年的地面逐时气象统计数据表明，98%保证率下的风速为8.1 m／s，对应的大气稳定度为C类和D类。

经计算，未碾压时灰场起尘量为3.42 g／s，在碾压时灰场起尘量为0.28 g／s，碾压时灰场起尘量为未碾压时的8.2%，灰场起尘量及参数见表3，碾压可有效控制扬尘的二次污染。

表3 灰场起尘量及参数

根据表3确定的起尘量和修正过的SCREEN3模式计算出无组织源的环境空气质量的最远达标距离，该距离是以污染源的中心算起。在设置大气环境防护距离时，该模式默认最远达标距离小于100 m时，级差为10 m，超过100 m，级差为50 m。本谷沟型灰场设计堆灰高度不超过谷脊的1 m，所以面源有效高度取1 m。环境中TSP的小时浓度限值根据HJ2.2-2008《环境影响评价技术导则-大气环境》中相关规定，取日均浓度二级标准（0.3 mg／m3）的3倍（0.9 mg／m3）。大气环境防护距离计算结果见表4。

表4 灰场大气环境防护距离

4 大气环境防护距离取值的合理性分析

4.1 原因

颗粒物TSP场界无组织排放监控浓度限值执行《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）（1.0 mg／m3），在对应上述条件时，灰场场界TSP无组织排放浓度预测值超过了GB16297-1996无组织排放监控浓度限值（表5、图1），不能满足达标排放的要求，因此有必要对起尘量进行校正，并对大气环境防护距离取值的合理性进行研究。

表5 灰场场界TSP无组织排放浓度预测结果

图1 灰场场界TSP浓度预测值和大气环境防护距离示意图

4.2 起尘量的修正及控制条件

在HJ2.2-2008《环境影响评价技术导则-大气环境》中关于“大气环境防护距离参数选择”的要求是“有场界排放浓度标准的，大气环境影响预测结果应首先满足场界排放标准，如预测结果在场界监控点出现超标，应要求削减排放源强，计算大气环境防护距离的污染物排放源强应采用削减达标后的源强”。因此，本文选择了具有代表性的不同气象组合情况，采用模式反推计算出灰场TSP满足场界无组织排放监控浓度限值对应的起尘量，见表6。风速小于5 m／s时，E类稳定度下的起尘量最小，风速大于5 m／s时，D类稳定度下的起尘量最小。

表6 SCEEEN3模式中气象条件组合情况下灰场TSP满足场界无组织排放监控浓度限值时对应的起尘量g／s

由公式（1）可知，在堆灰面积一定时，无碾压灰场起尘量受风速和粉煤灰含水率的影响。根据计算结果，如果要使不同风速时的灰场起尘量最小，必须控制含水率不大于表7中对应的数值。一般火电厂通过对出厂干灰洒水加湿、在灰场配套洒水、碾压设施等措施，均可控制灰渣含水率不小于15%。

根据公式（2），当风速为20 m／s时，即使采取碾压措施，其灰场起尘量也将达到3.44 g／s，对环境的污染影响将超出设定的大气环境防护距离，因此，在大风天，灰场应停止堆灰作业，同时对灰场内洒水使灰渣的含水率不低于15%，抑制扬尘的产生。

表7 不同风速时最小起尘量需要控制的灰渣含水率%

4.3 设置合理的大气环境防护距离

在场界达标排放对起尘量进行修正的基础上，采用修订后的SCREEN3模式再次计算大气环境防护距离。灰场场界TSP达标时大气环境防护距离计算结果见表8。

根据计算结果，考虑50m级差，认为设置150 m大气环境防护距离是合理的。因为：

1.大气环境防护距离计算考虑了各种不同气象条件的组合，对起尘量进行修正时，考虑了灰渣含水率控制措施的可达性。

2.A厂的灰场为事故灰场，其作业率比常年堆灰的灰场要低得多，设置过大的大气环境防护距离对电厂投资、土地资源都是一种浪费。

表8 TSP满足场界无组织排放监控浓度限值时对应的最远达标距离m

5 结 论

1.按第二届火电行业环境保护研讨会会议纪要中的灰场起尘量估算保守原则，南方A火电厂事故灰场需要设置200 m大气环境防护距离，但是灰场场界TSP无组织排放预测值超过了GB16297-1996无组织排放监控浓度限值，不能满足达标排放的要求。

2.在事故灰场采用小块堆灰作业，TSP满足场界达标排放的前提下，南方A火电厂事故灰场设置150 m的大气环境防护距离是合适的。一方面可缓解二次扬尘对人群健康的影响、避免污染纠纷，另一方面可提高灰场周边土地利用率，节约电厂建设投资。

3.加强灰场的作业管理，采用小灰块堆灰的方式，通过洒水和碾压，在场界周边植树绿化减小灰场内的起尘风速等措施，可有效控制扬尘的二次污染。

［1］ 周立霞，王起才.粉煤灰粒度分布及其活性的灰系统研究［J］.中国粉体技术，2009，15（6）：68-71.

［2］ 吴丹，刘仕杰，王震宇.城市建筑施工扬尘控制及其标准的研究进展［J］.辽宁大学学报（自然科学版），2014，（4）：380-384.

［3］ 李全国，龚琳，朱志刚，等.电厂灰场粉煤灰污染的防治模式［J］.河南水利，2003，（5）：98.

［4］ HJ2.2-2008，环境影响评价技术导则-大气环境［S］.

［5］ GB18599-2001.一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准［S］.

［6］ GB 50660-2011.大中型火力发电厂设计规范［S］.

［7］ 郭宇宏，申家慧，高利军，等.火力发电厂及供热站灰渣场二次扬尘环境影响的定量核算及其综合治理途径探讨［A］.俞学曾，吴兑，陈威，等.大气环境科学技术研究进展［C］.丹东：中国环境科学学会大气环境分会，2005.231-238.

［8］ 莫华，李明君，宋红军，等.火电厂贮灰场大气环境防护距离初探［J］.内蒙古农业大学学报，2013，34（6）：58-62.

［9］ 张旭东.灰场大气环境防护距离计算方法探讨［J］.红水河，2015，（5）：56-58.

［10］伯鑫，丁峰，刘梦.AERSCREEN计算大气环境防护距离方法对比研究［J］.环境工程，2012，（S2）：554-556.

Discussion on Reasonability of Prevention Distance Between the Ash Fields and Protection Areas

CHEN Cai-li，XU You-ze，LIU Kai
（Hunan Research Academy of Environment Science，Changsha 410004，China）

To control ash field TSP pollution，it needs to set atmospheric environment prevention distance at coal-fired power plant EIA，but too big distance is awaste in investment and land resources.In this paper，according to different dust treatment and demand of standardized emission，calculates emission source in ash field of coal-fired power plant，analyses the reasonability of prevention distance between the ash field and protection areas.Results show that 150 meters atmospheric environment prevention distance is suitable，when ash block is less than 50 meters×50 meters and TSP emission concentration meets field limits.

coal-fired power plant；ash field；emission source；standardized emission；prevention distance

X701.2

A

1003-5540（2016）03-0072-04

2016-04-24

陈才丽（1967-），女，副研究员，主要从事环境影响评价工作和废水处理技术研究工作。