中国燃煤电厂排放气态有机污染物的生命周期环境影响研究

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随着超低排放改造和脱硫脱硝除尘技术的发展,我国燃煤电厂的常规污染物排放已经低于全球最严苛的排放标准,然而非常规污染物排放却一直被忽视。气态有机污染物是燃煤电厂一类主要的非常规污染物,主要包括:易挥发性有机物(VVOCs)、挥发性有机物(VOCs)、半挥发性有机物(SVOCs)和颗粒有机物(POMs),它们对人体和生态环境造成长期的潜在危害。科学评估我国燃煤电厂气态有机污染物的总排放及对大气和人类造成的影响对决策者制定减排措施具有重要指导意义。本文采用生命周期评价法(LCA),利用Gabi软件建模,通过实地数据采集和文献数据调研,详细编制了我国典型600MW超临界燃煤机组发电过程的直接/间接气态有机污染物排放清单,探索了关键排放过程、关键贡献物质以及不同污染控制技术下的燃煤电厂排放情况,量化了电厂生命周期环境影响大小。同时本文还揭示了不同省份燃煤电厂气态有机污染物排放的最新水平及环境影响危害。排放清单结果表明:2017年,在不考虑空气污染控制装置(APCDs)影响的情况下,燃煤电厂生命周期气态有机污染物排放量为1.91E-02 kg/MWh,如果安装APCDs,这值将降低60%左右。间接排放是生命周期气态有机污染物的主要贡献者,占总排放的67.81%,主要来自煤炭开采和洗选阶段。如果考虑到中国所有的燃煤电厂,2017年气态有机污染物排放总量至少达到2.63E+04 t,气态有机污染物排放主要分布在华北和华东以及沿海地区。环境影响分析结果表明:光化学臭氧产生潜值(POCP)和人体毒性潜值(HTP)是燃煤发电过程中气态有机污染物造成的主要环境影响类型,当燃煤电厂每产生1MWh的电,由生命周期气态有机污染物排放生成的POCP和HTP分别相当于2.18E-03 kg C2H4 eq和3.87E-01 kg DCB eq。如果对其进行归一化处理,POCP和HTP分别占总环境影响的50.63%和47.82%。其中煤炭开采阶段和煤炭运输是POCP的主要贡献者,由于大量的甲苯、二甲苯、丙烯、丙烷等气态有机污染物被释放。烟气净化系统是HTP主要的贡献者,由于大量的多环芳烃、二恶英、多氯代二苯并二恶英和苯等气态有机污染物被排放。综上,本文从区域尺度和全国尺度构建了燃煤电厂最新的生命周期气态有机污染物排放数据清单,量化了气态有机污染物环境影响潜值,研究结果可为我国规划燃煤电厂气态有机污染物持续有效的减排途径提供有力的数据支撑和科学依据。
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