1   概述

1.1  工程概況

某濱海熱電廠工程（以下簡稱“本工程”）規(guī)模為，本期建設2×350MW超臨界燃煤機組，規(guī)劃容量4×350MW超臨界燃煤供熱機組，工程廠址濱海，不在機場凈空限制區(qū)域。

本工程供水系統(tǒng)擬采用海水冷卻塔二次循環(huán)供水系統(tǒng)，海水補給水取自廠址附近海域。

1.2  “煙塔合一”技術國內應用概況

火電廠鍋爐排出的煙氣通過冷卻塔排放，即簡稱為“煙塔合一”的技術是國內2006年以來在電力工程設計中引起關注的一項新技術。

由于火電廠煙氣濕法脫硫技術的采用，脫硫后煙氣溫度低，煙囪排煙存在煙氣抬升高度不足和腐蝕問題。為增加脫硫后煙氣抬升高度，提出煙氣從冷卻塔排放的“煙塔合一”方案。

據文獻介紹，用冷卻塔排煙，理論上有利于煙氣的抬升與擴散，從而可以彌補冷卻塔幾何高度的不足，滿足環(huán)境保護要求，具有一定的環(huán)境可行性。但是，由于冷卻塔防腐費用較高，一般煙塔合一方案的投資遠高于常規(guī)的煙囪排煙方案。隨環(huán)保標準的提高，煙氣脫硝已不可廻避，使采用煙塔合一與常規(guī)的煙囪排煙方案的投資差距已在縮小。

自2006年華能北京高碑店熱電廠第一座排煙冷卻塔投運以來，在國內火電行業(yè)引起了強烈反響，出于對新技術的敏感，國內一些工程紛紛準備采用“煙塔合一”。據了解采用了“煙塔合一”的工程有華能北京熱電廠、國華三河電力有限公司二期、天津東北郊熱電廠、石家莊良村熱電廠、大唐哈爾濱第一熱電廠、錦州熱電廠、大連干井子熱電廠、朝陽熱電廠、天津軍糧城電廠、國華徐州電廠、寶雞第二發(fā)電廠、廣東中山熱電廠、哈爾濱平南熱電廠等，這些工程已通過了環(huán)境影響評價，有的在建，有的已投產。這些工程采用“煙塔合一”的原因大都是由于電廠的煙囪高度受到廠址附近機場的限制。

某些工程，如浙江寧海電廠二期，采用海水二次循環(huán)冷卻系統(tǒng)，采用煙塔合一冷卻塔可不必另外采取防腐措施，這既利用了海水冷卻塔的防腐措施，又省去了煙囪，從而節(jié)約了投資，因此業(yè)主對此饒有興趣，后因某些原因最終未采用。

2   本工程排煙與冷卻方案簡介

2.1  煙囪+海水塔方案

本工程二臺鍋爐合用一座鋼筋混凝土煙囪，煙囪高度為180m，出口直徑為7.5m。冷卻設施為每臺機組配一座淋水面積為3845m²的雙曲線自然通風海水冷卻塔。

2.2  煙塔合一方案

2.2.1       海水排煙塔

根據優(yōu)化比選，每臺機組配一座淋水面積為3845m²的雙曲線自然通風冷卻塔。冷卻塔為海水細高型排煙冷卻塔，高130m，承擔機組的排煙和冷卻功能。

2.2.2       煙氣系統(tǒng)流程和系統(tǒng)配置方案

“煙塔合一”的煙氣排放系統(tǒng)由煙道和冷卻塔構成。其煙氣流程為自空預器煙氣側出口→除塵器→引風機→原煙道→吸收塔→凈煙道→排煙冷卻塔。

根據排煙塔、鍋爐脫硫設備和煙道的配置與連接方式，結合熱電廠的供熱可靠性要求，本工程配置的凈煙道采用煙道半交叉方案，一機配一座排煙塔。

2.3   廠區(qū)總平面布置格局

2.3.1       煙囪+海水塔方案

采用常規(guī)的總平面三列式格局，依次布置為卸煤、貯煤場區(qū)—主廠房區(qū)（汽機、鍋爐、脫硫）—配電裝置區(qū)/冷卻塔區(qū)，冷卻塔區(qū)與汽機房較近，循環(huán)水管溝路徑較短捷。

2.3.2       煙塔合一方案

總平面為四列式格局，依次布置為卸煤、貯煤場區(qū)—煙塔區(qū)（排煙塔、脫硫）—主廠房區(qū)（汽機、鍋爐）—配電裝置區(qū)。排煙塔布置在爐后，煙道較順，但與汽機房較遠，循環(huán)水管溝較長，部分路徑有迂回。

3   技術經濟比較

3.1  排煙方案技術比較

“煙塔合一”方案與煙囪方案技術比較見下:

由根據上表，兩個排煙方案的優(yōu)缺點歸納如下：

1）“煙塔合一”可省去了煙囪，并可利用海水塔的防腐措施，無煙囪施工工作量；

2）“煙塔合一”總平面布置受限，煙道布置較復雜，循環(huán)水管長、煙道長；

3）“煙囪”方案防腐施工作量和難度均較大；

4）“煙塔合一”環(huán)境影響環(huán)境評價嚴格，飄滴影響不明；

5）“煙塔合一”運行經驗上海水排煙塔尚無運實踐。

可見兩個排煙方案技術上差距不大，煙塔合一”技術上優(yōu)勢不明顯，而且有一定技術風險。

3.2  經濟比較

“煙塔合一”方案與煙囪方案投資差別比較見下表：

注：本表只比較兩個方案投資上有差異的部分，括號內的數字為煙囪采用鈦鋼板防腐的投資合計。

由上表可見，海水“煙塔合一”方案比海水塔+煙囪方案投資高約1550萬元，如果煙囪采用鈦鋼板防腐，“煙塔合一”比海水塔+煙囪方案投資還要高約911萬元；由于“煙塔合一”總平面布置受限，循環(huán)水管較長，循環(huán)水泵年運行費增加48萬元，“海水煙塔合一”的方案經濟性明顯處于劣勢。

4   煙塔合一方案的技術政策分析

根據2006年以來采用煙塔合一工程環(huán)境評價的實踐，關于環(huán)境影響評價的煙氣抬升和環(huán)境空氣污染物擴散模式，目前仍無進展，相應的適合我國環(huán)境條件的經驗公式，煙氣抬升和環(huán)境空氣污染物擴散模式還有待于進一步研究，尚無相應的環(huán)境評價標準和方法。由于無相應的標準和規(guī)范，且認識上可能還不盡一致，2007年，營口熱電廠新建工程就是因環(huán)境評價評審過程出現了問題，迫使業(yè)主放棄了煙塔合一。

據悉，2009年10月，環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心曾在北京主持召開了火電廠大氣預測評價有關問題研討會。會議認為，鑒于煙塔合一的排煙的環(huán)境影響尚無定論，煙塔合一的排煙方式暫不宜推廣。

另據透露，2009年12月，環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心又在北京主持召開了火電項目煙塔合一方案環(huán)境影響研討會。與會專家和代表就煙塔合一排煙的源強參數、三河電廠煙塔合一排煙的實測結果、煙塔合一排煙的環(huán)境影響預測模式以及評估中心提出的關于煙塔合一方案的主要議題進行了認真的研討，形成的專家意見如下：

1）煙塔合一技術是將火電廠煙囪和冷卻塔合二為一，取消煙囪，利用冷卻塔排放煙氣，冷卻塔既有原有的冷卻散熱功能，又替代煙囪排放脫硫脫硝除塵后的煙氣。目前主要有濕冷塔（二次循環(huán)冷卻塔）及干冷塔（空氣間接冷卻塔）排煙兩種情況。

2）目前國內尚沒有煙塔合一排煙的工程設計技術規(guī)范、排氣量計算方法標準和評價技術規(guī)范，且實測結果表明，煙塔合一排煙時，壁效應非常明顯，塔出口氣流速度和溫度分布很不均勻，因此采用煙塔合一排煙方案時，報告書中應給出多種情況下的源強詳細參數表，并提供其計算過程，盡可能給出排放量大而抬升高度低的排放源參數。

3）煙塔合一德國模式的模式原理是合理的，但由于國內最初使用的德國模式的氣象條件是模式軟件系統(tǒng)預置值而非項目所在地附近的實際氣象資料，而我國幅員廣大，氣候背景差異大，地形和氣象條件復雜程度遠遠大于德國，因此在中國使用時在模式中應盡可能采取當地的氣象參數，至少包括百頁箱高度處的環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、不同穩(wěn)定度下的環(huán)境垂直風指數和不同穩(wěn)定度下的環(huán)境垂直溫度變化率。

4）由于煙塔合一排煙，排氣速度遠遠小于煙囪排放方案，因此煙塔合一排煙時必須考慮大風下洗等不利氣象條件。當環(huán)境溫度偏高時，煙塔合一排煙的混合氣體熱浮力小，甚至出現無熱浮力現象，應謹慎采用煙塔合一排煙方案。

5）采用煙塔合一排煙方案時，必須與煙囪排煙方案進行比較。在復雜地形條件下，需用導則模式對德國模式的預測結果進行比對。

6）中國環(huán)科院就山西神頭發(fā)電有限公司“上大壓小”2×600MW機組工程給定的排放源參數，采用干冷塔、濕冷塔和煙囪排煙方案分別進行了計算比較，干冷塔的環(huán)境影響總體上要小于煙囪和濕冷塔排放方案。專家認為，神頭發(fā)電有限公司“上大壓小”2×600MW機組工程在采用嚴格的污染防治措施后，利用空冷塔排煙方案，其環(huán)境影響是可以接受的。

7）采用煙塔合一排煙方案時，環(huán)境空氣防護距離可采用估算模式的空腔區(qū)水平尺度進行估算，一般不宜超過500米。

8）煙塔合一排煙方案不屬于環(huán)保技術，且在發(fā)達國家沒有得到普遍使用，因此在國內不宜普遍使用與推廣。煙塔合一排煙的適用區(qū)域或情況主要包括北方干燥、半干燥地區(qū)有建筑物限高的區(qū)域（如機場附近的凈空要求限制了煙囪高度）；景觀環(huán)境有特殊要求的地區(qū)。且采用煙塔合一排煙方案時，其污染物治理應采用國內最先進的大氣污染控制技術和最好的環(huán)境管理水平。

9）建議對已運行的煙塔項目進行環(huán)境影響后評估，進行室內風洞及水槽試驗、野外試驗，以檢驗該類項目環(huán)評技術路線、評價方法及評價結論，盡快建立煙塔合一排煙的工程設計技術規(guī)范和環(huán)境影響評價技術規(guī)范。

歸納起來可知，煙塔合一排煙方案在國內不宜普遍使用與推廣；煙塔合一排煙的適用特定的區(qū)域或情況；采用煙塔合一排煙方案時，其污染物治理應采用國內最先進的大氣污染控制技術和最好的環(huán)境管理水平。

本工程不屬于由于機場附近的凈空要求限制了煙囪高度，同時景觀環(huán)境也無特殊要求，屬于“不宜采用”之列。如考慮本工程海水冷卻的特殊條件，同意采用煙塔合一的話，需謹慎考慮“其污染物治理應采用國內最先進的大氣污染控制技術和最好的環(huán)境管理水平”，因國內尚未出臺統(tǒng)一的標準和規(guī)范，操作起來難度也較大，相關的評估和審批同樣難度很大，無疑帶來了“可批性”風險。

5   結論

1）本工程采用海水冷卻塔+煙囪和海水“煙塔合一”方案兩種排煙方案技術上都是可行的；

2）“煙塔合一”方案可充分利用本工程海水冷卻的特定條件，可避免建設煙囪和腐蝕風險，技術上有一定的優(yōu)勢；

3）經論證“煙塔合一”方案雖然可省去煙囪，但由于塔防腐費用的增加、循環(huán)水管道和煙道加長和循環(huán)水泵加大，海水“煙塔合一”方案比海水塔+煙囪方案投資高約1550萬元，如果煙囪采用鈦鋼板防腐，“煙塔合一”比海水塔+煙囪方案投資還要高約911萬元，循環(huán)水泵年運行費增加48萬元，“煙塔合一”在經濟上并沒有優(yōu)勢；

4）鑒于國家環(huán)境審批部門對采用“煙塔合一”采取限制和嚴格控制的技術政策，采用“煙塔合一”方案能否被批準和多長周期能批準，均難以估計，相對于工程工期存有風險。