矸石电厂发电工艺的环境效益评价

1、矸石电厂发电工艺的环境效益评价摘要：结合平顶山市某矸石电厂的实际情况，根据生命周期评价的技术框架对两套工艺进行环境效益评价，为以后矸石电厂的建设和运行提供技术和数据支持。关键词：矸石电厂发电工艺；生命周期评价；环境效益评价 assessment on environmental benefits in the electricity techniques of gangue power station abstract: combining the actual situation of the gangue power station in pingdingshan. according t

2、o the life cycle assessment technological frame, the environmental benefits by two sets of processes have been assessed. this can provide the technology and support the data for future construction and operation of the gangue power station. key words: the electricity techniques of gangue power stati

3、on；life cycle assessment；assessment on environmental benefits在设计规划一座矸石电厂时，决策者必须考虑诸多影响因素，如：设计方案的技术可行性、经济效益、环境效益、社会效益等等，对这些因素的评估又非决策者凭主观意愿就可以决定的，必须运用一个客观、科学的评价模式进行评价。因此，根据生命周期评价的技术框架仅对矸石电厂发电工艺进行环境效益评价，从而确定哪一种工艺的环境效益最佳，以供决策者在进行矸石电厂建设项目规划时做出合理的选择。1 矸石电厂概况该电厂于1994年经国家计委批复建设，设计规模为255mw，分两期建设。一期工程155mw，于19

4、99年12月投产发电，二期工程装机容量155mw，于2010年1月，实现了一次并网发电成功。图1 期工程系统流程图图2 期工程系统流程图2 矸石电厂发电工艺生命周期评价范围界定图3 矸石电厂生命周期系统边界2.2 数据来源 主要有以下几个方面：电厂提供的基础数据；实验室监测数据；中国环境年鉴、中国统计年鉴等公布的全国平均数据。3 清单分析3.1 燃料数据分析电厂期工程全年消耗20104吨中煤，期工程使用的是煤泥、中煤、洗矸的混合燃料，年消耗分别为19.6104吨、12.5104吨、3.6104吨。3.2 大气污染物排放数据分析表1 大气污染物排放情况项目单位期期so2排放量t/h0.28310

5、.0950so2排放浓度mg/nm31107217飞灰排放量t/h0.04760.017飞灰排放浓度mg/nm318638.3烟气流量m3/h8.771048.86104nox排放浓度t/a0.98110.9912co2排放量t/a14521601.6烟尘排放量t/a1416.6365.4*数据来源于平煤集团提供资料3.3 电厂废水清单分析表2 电厂废水排放情况项目ph值ss（mg/l）codcr（mg/l）检测结果范围8.48.81012713.531.3均值8.654.320.5期排放量(kg/h)/1.300.49期排放量(kg/h)/2.170.82表3 电厂冲灰水水质分析ph3.03

6、f-(mg/l)122电导率（s/cm）0.168no3-(mg/l)3.49溶解氧(mg/l)1.3浊度（度）199cl-(mg/l)489.7po4-(mg/l)21.52so42-(mg/l)14.61硬度(mmol/l)13.69cod(mg/l)76.31采样点 指标时间ph值总硬度（mg/l）高锰酸盐指数（mg/l）氟化物（mg/l）溶解性总固体（mg/l）采样点a3.157.385812.30.351.011033.167.525852.20.371.00103采样点b3.157.435132.50.517.63.167.415142.40.51718采样点c3.157.3055

7、02.50.731.061033.167.675432.40.851.071033.4 噪声清单分析表4 目标电厂主要噪声源强设备名称噪声级db(a)引风机（进风口前3m处）85送风机（吸风口前3m处）90发电机及励磁机90汽轮机90给水泵90100锅炉排气（加消声器）100冷却塔85*数据来源于平煤集团提供资料3.5 灰场清单分析为了更详细地了解灰场的环境质量，把灰场单独作为一部分，从大气、地下水、噪声等方面进行分析。（1）灰场大气环境质量监测 设置采样点1、2、3（见图4），并进行了连续监测。表5 灰场大气环境监测结果采样地点 监测因子采样时间tsp（日均值）（mg/m3，标态）pm10（

8、日均值）（mg/m3，标态）地点12011.3.140.2600.1182011.3.150.6300.2312011.3.160.4090.1912011.3.170.7480.3162011.3.180.8570.411地点22011.3.140.3050.1362011.3.150.4990.1822011.3.160.4720.2482011.3.170.5890.2162011.3.180.7740.417地点32011.3.140.1780.1112011.3.150.5310.2692011.3.160.2750.1602011.3.170.7350.3432011.3.180.

9、9820.510（2）灰场对地下水环境的影响选取3个监测点a、b、c（见图4），连续监测两天，一天一次，监测指标及监测结果见表6。表6 灰场地下水监测结果图4 采样点分布图（3）灰场噪声监测在灰场内设立监测点，监测时间为两天，每天进行昼、夜两次监测。表7 灰场噪声监测 时间项目2011.3.172011.3.18昼db(a)l556.254.5l5048.145.7l9545.341.8lmax74.176.2lmin42.639.8leq51.52.6sd3.44.4夜db(a)l553.645.3l5044.641.1l9541.239.6lmax80.964.2lmin39.138.3l

10、eq51.042.6sd3.92.04 影响评价根据以上清单分析数据，可以初步了解目标电厂的两套工艺对环境的影响状况，但数据量大且分散，很难知道两套工艺对环境影响究竟有多大。因此以其中的数据为基础，根据生命周期评价的技术框架对两套工艺进行环境效益评价，对清单分析中的数据进行定性或定量排序。4.1 层次分析图5 层次分析图4.2 环境效益分析 （1）判断矩阵pmpm1m2m3m4m5m6wm111/5531/240.1552m25195370.4545m31/51/911/31/51/20.0344m41/31/5311/320.0823m521/353170.2247m61/41/721/21

11、/710.0489根据解pm矩阵，得最大特征根，相应的特征向量为 ，该判断矩阵的一致性检验结果为，0.1,故此判断矩阵的w的权值可以应用。 上面计算的权值属于定性的方法，具有一定的人为因素影响。在下面的判断矩阵中的标度值将与具体的工程数值联系起来，通过数据的比较结果来为其赋值。（2）判断矩阵m1s 火电厂的酸化环境影响以污染物的酸化潜力（ap）来表示，它是指污染物排放导致酸性降雨的能力，以so2为参照物（系数为1.0）进行计算。式中，第i种酸化排放的ap系数，见表8。 清单分析中每功能单位第i种酸化污染物的排放量。表8 ap相关系数种类so2nox影响潜力10.7*数据来源 heijungs

12、et al. 根据上面公式计算期和期的酸化潜力分别为1108.4238，218.428。建立判断矩阵如下：m1s1s2ws115.07460.8354s20.197110.1646在判断矩阵中，以工艺s1的酸化潜力作为1，工艺s2与其相比，将比值作为s2相对于s1的酸化标度值，反之，将s2酸化潜力与s1酸化潜力比值的倒数作为s1相对于s2的酸化标度值。解m1s矩阵，得最大特征根，相应的特征向量为 ，同时由于该矩阵为二阶矩阵，因此具有完全一致性。（3）判断矩阵m2s全球变暖的一个重要原因是由于co2的排放。电厂污染物的全球变暖影响可通过全球变暖潜力（gwp）来表征。式中，第i种温室气体排放的gw

13、p系数，见表9； 清单分析中每功能单位第i种温室气体排放量。表9 几种气体全球变暖影响潜力种类co2nox影响潜力1310*数据来源：houghton et al.根据上面的计算公式，分别计算期和期的全球变暖潜力为1756.1和1908.9，建立判断矩阵如下：m2s1s2ws110.92000.4649s21.087010.5351 在判断矩阵中，以工艺s1的全球变暖潜力作为1，工艺s2与其相比，将比值作为s2相对于s1的全球变暖潜力标度值，反之，将s2全球变暖潜力与s1全球变暖潜力比值的倒数作为s1相对于s2的全球变暖潜力标度值。通过解m2s矩阵，得最大特征根，相应的特征向量为，同时由于该矩

14、阵为二阶矩阵，因此具有完全一致性。（4）判断矩阵m3sm3s1s2ws1110.500s2110.500 在数据收集过程中，未能将两套工艺产生的噪声影响区分，因此，期和期工艺噪声影响分配的分值均为1。故该二阶矩阵的最大特征根max=2，所对应的特征向量。（5）判断矩阵m4sm4s1s2ws110.25790.7950s23.876810.2050 在该判断矩阵中，期工程的烟尘排放量为每年1416.6吨，期工程的烟尘排放量为每年365.4吨，故s1的标度值为1，s2的标度值为0.2579。 该二阶判断矩阵的最大特征根，所对应的特征向量为。（6）判断矩阵m5s水体富营养化潜力可以表达为o2和po4

15、3-当量的形式，也可表达成总n、总p和no3-当量的形式，论文选取no3-当量的形式，表10是各污染因子的影响潜力。表10 水体富营养化影响潜力种类no3-po43-cod影响潜力10.0670.23*数据来源于英国ici公司则水体富营养化效应的计算可用下式表达：式中：每功能单位各排放物质的水体富营养化影响；i物质的ep的当量系数；每功能单位i物质的清单分析质量。根据公式计算得期和期工程的水体富营养化潜力分别为1803.49和2220.94，根据清单分析中的数据建立如下评价矩阵：m5s1s2ws110.81200.4481s21.231510.5519通过解m5s矩阵，得最大特征根，相应的特征

16、向量为，同时由于该矩阵为二阶矩阵，因此具有完全一致性。（7）判断矩阵m6sm6s1s2ws110.440.3066s22.2510.6934影响粉煤灰及炉渣处置的一大因素是其年排放量，期工程每年排放炉渣及粉煤灰8104m3，期工程粉煤灰和炉渣的排放量是每年18104m3，同样，以期工程排放的粉煤灰和炉渣量作为1，期工程与其相比，将比值作为期工程相对于期工程的粉煤灰及炉渣的处置标度值，所以，期工程粉煤灰及炉渣的处置标度值为1，期工程粉煤灰及炉渣的处置标度为2.25。解判断矩阵m6s，得其最大特征，相应的特征向量为 ，同时由于该矩阵为二阶矩阵，因此具有完全一致性。通过以上的计算完成了层次单排序，接

17、下来进行层次的总排序。层次m层次sm1m2m3m4m5m6层次总排序权值0.15520.45450.03440.08230.22470.0489s10.83540.46490.50000.79500.44810.30660.5393s20.16460.53510.50000.20500.55190.69340.4607从表中的数据可以知道，期工程的环境影响权值为0.5393，期工程的环境影响权值为0.4607，由此可以确定，期工程的环境影响要大于期工程。其中，在酸化、烟尘的环境影响下，期工程占主导地位；噪声的环境影响由于未能对期工程和期工程进行区分，所以认为两者的噪声环境影响相同；由于工艺s2需要燃用更多的劣质燃料，在全球变暖的环境影响下，期工程占主导地位；在水体富营养化方面，工艺s2的影响要大于工艺s1的影响，但两者的差别不是很大；工艺s2排放的灰渣量要大于工艺s1，因此期工程对灰渣排放的环境影响潜值要更大。5 结论从环境效益方面来看，工艺s1对环境所产生的影响要大于工艺s2所产生的影响。工艺s2选用了更为先进的循环流化床工艺，采用燃烧过程中加入石灰脱硫，再经过袋式除尘器对烟气进行除尘处理，不仅是脱硫效率还是除尘效率，都要优于工艺s1。因此对于拟建的矸石电厂来说，本论文推荐选用工艺s2。参考文献：1 曹华林.