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user: 3. 两种排烟方案的大气环境影响预测 3.1. 预测模式选择与模型建立 1) 烟塔合一方案 烟塔合一技术起源于德国并已在该国得到了广泛应用，但是，我国的大气环境影响预测属于美国研究体系，其中没有包含烟塔合一预测模式[ 3 ] 。目前国内对于“烟塔合一”电厂的环境影响评价预测多采用德国空气清洁生产标准制定的VDI3784标准，同时利用德国2002年空气清洁标准研制的污染物扩散模式VDI3945来确定污染物浓度[ 4 ] 。因此，案例工程采用两炉合用一座冷却塔排烟方案时，预测采用德国VDI3945模式推荐的AUSTAL2000大气扩散模型软件进行计算，主要参数设置如表2所示。 2) 烟囱方案 采用两炉合用一座烟囱排烟方案时，预测模型采用《环境影响评价技术导则大气环境》(HJ2.2-2008)推荐的AERMOD模式。该模式是一个稳态烟羽扩散模式，可基于大气边界层数据特征模拟点源、面源、 Table 1 Summary of major flue gas pollutants emitted by 1st stage of the case projec 排放参数 烟尘 SO 2 NO X HCl CO Hg 二噁英类 排放浓度(mg/Nm 3 ) 12.6 36 175 45 50 0.05 1E−07 双线速率(kg/h) 2.7972 7.992 38.85 9.99 11.1 0.0111 2.22E−08 表1. 案例工程一期主要烟气污染物排放汇总表 Table 2 Major parameters for AUSTAL 200 参数类别 参数名称 单位 取值 计算控制 参数 计算精度参数Qs —— 4 计算步长 —— 取模型默认值0.01 沉降 —— 沉降率采用VDI 3782/1确定值 化学反应 —— 不考虑 地表参数 地表粗糙度 m 1.0 (以厂址为中心，半径3~5 km范围内实际地表状况取值) 地形参数 DEM高程 m 复杂地形 环境参数 湿度 % 按全年逐时气象数据输入 气象参数 风速 m/s 按全年逐时气象数据输入 风向 ˚ 按全年逐时气象数据输入 稳定度 —— 转换为Austal 2000所定义稳定度分类代码 环境温度 ℃ 按全年逐时气象数据输入 烟气参数 烟气温度 ℃ 以工程设计参数为依据，烟气参数按一年12个月的设计值以逐时参数文件的模式输入； 不同参数采用“S/P模式烟气抬升计算与筛选软件”计算不同气象条件下的Froude数F D 值。 烟气流速 m/s 烟气湿度 % 液态水含量 g/kg 输出参数 网格距 m 预测区域统一用100 m 表2. AUSTAL 2000模型主要参数设置 体源等排放的污染物在短期(小时平均、日平均)、长期(年平均)的浓度分布，适用于农村或城市地区、简单或复杂地形。模式使用每小时连续预处理气象数据模拟≥1 h平均时间的浓度分布。 案例工程厂址周围3 km范围内以耕地和水面为主，少量为城市，故地表参数(反照率、波文比和表面粗糙度)选用耕地和水面选项，如表3所示。 3.2. 烟塔预测计算初始资料 冷却塔：高度88 m，出口直径32.93 m。 地形数据：SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) 90 m分辨率。 气象资料：工程所在地国家气象站提供的2014年逐时地面气象资料。 冷却塔出口混合气体排放参数：根据工程设计资料输入逐月的混合烟气流量、流速、温度、湿度、液态水含量。 采用平面直角坐标系，网格距50 m × 50 m，预测范围为以厂址为中心、5 km × 5 km的正方形区域，选取东西方向为X坐标轴、南北方向为Y坐标轴。 3.3. 烟囱预测计算初始资料 烟囱：高度60 m/80 m，双管套筒式，单管出口直径2 m。 地形数据：SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) 90 m分辨率。 气象资料：工程所在地国家气象站提供的2014年逐时地面气象资料，及环境保护部工程评估中心环境质量模拟重点实验室提供的格距为27 km的MM5高空气象模拟数据。 烟囱出口混合气体排放参数：温度423 k，烟气量95.55 m 3 /s。 采用平面直角坐标系，网格距50 m × 50 m，预测范围为以厂址为中心、5 km × 5 km的正方形区域，选取东西方向为X坐标轴、南北方向为Y坐标轴。 3.4. 预测结果及比较 《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18484-2014)要求焚烧处理能力 ≥ 300 t/d时焚烧炉烟囱最低允许高度为60 m，目前生活垃圾焚烧发电项目采用烟囱排放方案时的典型设计烟囱高度为80 m，因此，烟囱方案下分别预测了60 m、80 m高度的污染物的落地浓度。表4列出了不同排烟方案下主要污染物的小时 Table 3 Surface parameters for AERMO 地表参数 冬季 春季 夏季 秋季 城市(0˚~45˚) 地面反照率 0.35 0.14 0.16 0.18 波文比 1.5 1.0 2.0 2.0 地面粗糙度 1.0 1.0 1.0 1.0 耕地(45˚~280˚) 地面反照率 0.6 0.14 0.2 0.18 波文比 1.5 0.3 0.5 0.7 地面粗糙度 0.01 0.03 0.2 0.05 水面(280˚~360˚) 地面反照率 0.2 0.12 0.1 0.14 波文比 1.5 0.1 0.1 0.1 地面粗糙度 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 表3. AERMOD模型地表参数 Table 4 Results of parallel calculation for ground concentration from NDCT with flue gas injection and chimney 项目 污染物 88 m烟塔方案 60 m烟囱方案 80 m烟囱方案 预测值 (µg/m 3 ) 预测值 (µg/m 3 ) 占烟塔结果比例 预测值 (µg/m 3 ) 占烟塔结果比例 小时浓度 评价区域最大值 SO 2 4.295 4.108 95.65% 3.970 92.43% NO X 20.881 19.972 95.65% 19.306 92.46% HCl 5.370 5.135 95.62% 4.965 92.46% CO 5.965 5.705 95.64% 5.515 92.46% 日均浓度 PM10 0.455 0.445 97.80% 0.330 72.53% SO 2 1.238 1.213 97.98% 0.895 72.29% NO X 6.017 5.896 97.99% 4.350 72.30% HCl 1.545 1.515 98.06% 1.120 72.49% CO 1.715 1.685 98.25% 1.245 72.59% 年均浓度 PM10 0.033 0.057 172.73% 0.042 127.27% SO 2 0.090 0.154 171.11% 0.113 125.56% NO X 0.435 0.750 172.41% 0.550 126.44% HCl 0.110 0.195 177.27% 0.140 127.27% Hg 1.10E−04 1.95E−04 177.27% 1.40E−04 127.27% 二噁英类 2.49E−10 4.29E−10 172.29% 3.13E−10 125.70% 表4. 烟塔排放和烟囱排放污染物落地浓度预测结果比较 浓度、日均浓度和年均浓度预测计算结果。 相对于烟囱方案，采用烟塔合一方案时，评价区域各污染物的小时浓度最大值、日均浓度最大值均较高，但年均浓度最大值明显较低，总体规律与崔克强等[ 5 ] 对华能北京热电厂烟塔合一设计环境影响估算一致。此外，由计算结果可见，随着烟囱设计高度增加，烟塔方案在年均浓度上的优势将会减弱。