5-大气-环境影响评价

5大气环境影响评价内容提要：大气中污染物在环境影响评价技术导则中分为常规污染物与特征污染物。污染物在大气中的分布水平与释放源的排放方式和排放强度有关，同时受制于大气的输送和扩散过程。大气环境评价工作的内容与深度取决于环境评价工作等级，而评价工作等级的确定主要依据于建设项目的排放工况、环境因素以及环境管理要求，目前主要是通过估算模式计算的占标率、占标率为10%出现的远端距离的结果并综合考虑污染源与厂界的距离而确定。大气环境影响评价则以数学模型的预测结果为依据进行分析与评价。本章在对大气环境影响评价基础理论进行概述的基础上，重点介绍了依据环境影响评价技术导则对大气环境质量进行现状调查、评价的方法与要求，依据大气环境评价工作等级合理应用估算模型以及进一步预测模型（AERMOD，ADMS，CALPUFF）进行预测评价等内容。5.1基础知识5.2大气环境影响评价概述5.3大气环境现状调查与评价5.4大气环境影响预测与评价主要内容：5.1基础知识5.1.1大气污染因为“环境质量是指环境系统的内在结构和外部所表现的状态对人类及生物界的生存和繁衍的适宜性”，因此，从环境评价学的角度分析，由于自然现象或人类活动向大气中排放的烟尘和废气过多，使大气中出现新的化学物质或某种成分含量超过了自然状态下的平均含量，从而开始影响人和动植物的正常发育和生长，给人类带来冲击和危害，即大气污染。大气污染的产生实际上是大气系统的内在结构发生了变化并通过外部状态表征出来，其实质还是由于内在结构的改变而引起了大气对人类及生物界生存和繁衍的干扰。5.1基础知识5.1.2大气污染源大气污染源是指导致环境污染的各种污染因子或污染物的发生源。例如：向环境排出污染物或释放有害因子的工厂、场所或设备。按大气环境影响评价技术导则（HJ2.2－2008）的规定，分为点源、面源（线源）、体源、火炬四种类别，其出发点之一是依据导则推荐模式中参数输入的格式要求而进行的。5.1基础知识5.1.2大气污染源点源：通过某种装置集中排放的固定点状源，如烟囱、集气筒等。面源：在一定区域范围内，以低矮密集的方式自地面或近地面的高度排放污染物的源，如无组织排放、储存堆、渣场等排放源。线源：污染物呈线状排放或者由移动源构成线状排放的源，如城市道路的机动车排放源等。体源：由源本身或附近建筑物的空气动力学作用使污染物呈一定体积向大气排放的源，如焦炉炉体、屋顶天窗等。火炬（火焰）是直接由明火排放的源，如炼油厂火炬。5.1基础知识5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制5.1.3.1燃煤废气及其所含主要污染物的发生机制5.1.3.2煤炭工业源污染物的发生机制5.1.3.3钢铁工业源污染物的发生机制5.1基础知识5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制5.1.3.1燃煤废气及其所含主要污染物的发生机制化石燃料的燃烧（特别是不完全燃烧）将导致烟尘、硫氧化物、NOx、碳氧化物的产生，引起大气污染问题，以燃煤引起的大气污染最为严重。燃煤与燃油相比，所造成的环境污染负荷要大得多。单位质量的燃料煤的发热量比油低，灰分含量高出100～300倍，含硫量虽可能比重油低，但为获得同等发热量，耗煤量大，产生的硫氧化物可能更多（取决于煤与油的含硫量的差异情况）；煤的含氮率约比重油高5倍，因而NOx的生成量也高于重油。5.1基础知识5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制5.1.3.1燃煤废气及其所含主要污染物的发生机制（1）烟尘的发生烟尘是指伴随燃料燃烧所发生的尘，其中含有烟黑、飞灰等粒状悬浮物。目前对烟黑等粒状悬浮物的发生机制还不完全清楚，但基本可以认为是燃料中的可燃性碳氢化合物在高温下，经氧化、分解、脱氢、环化和缩合等一系列复杂反应而形成的。5.1基础知识5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制5.1.3.1燃煤废气及其所含主要污染物的发生机制（2）硫氧化物发生机制硫氧化物主要是指SO2和SO3。大气中的H2S是不稳定的硫氢化合物，在有颗粒物存在的条件下可迅速被氧化为SO2。煤中含硫量是指煤中各种形态硫的总量。其中单质硫、硫化物硫、有机硫为可燃性硫（约为全硫份的70%～90%）；硫酸盐硫不参与燃烧反应，多残于灰烬中，称为非可燃性硫。只有可燃性硫才参与燃烧反应过程，燃烧时主要生成SO2，只有1%～5%氧化成为SO3。5.1基础知识5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制5.1.3.1燃煤废气及其所含主要污染物的发生机制（3）NOx的发生机制造成大气污染的NOx主要指NO和NO2，他们大部分来源于化石燃料的燃烧过程，也来自于硝酸或使用硝酸的生产过程。由煤的燃烧过程生成的NOx有两类：一类是在高温燃烧时助燃空气中的N2和O2生成的NOx，称为热致NOx；另一类是燃料中的含氮化合物经高温分解成N2，再与氧气反应生成NOx，由此生成的NOx成为燃料NOx。5.1基础知识5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制5.1.3.1燃煤废气及其所含主要污染物的发生机制热致NOx与燃烧温度、燃烧气体中氧的浓度，以及气体在高温区停留时间密切相关。已有的实验数据证明，在燃烧气体氧浓度相同的条件下，NO的生成速度随燃烧温度升高而加快。燃烧温度在300℃以下时NO的生成量很少，燃烧温度高于1500℃时NO的生成量显著增加。为了减少热致NOx的生成，应设法降低燃烧温度，减少过剩空气（降低O2的浓度）和缩短气体在高温区的停留时间。热致NOx和燃料NOx生成量之和即化石燃料燃烧产生的NOx总量。5.1基础知识5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制5.1.3.2煤炭工业源污染物的发生机制1）洗煤将煤中的硫、灰分和矸石等杂质除去以提高煤的质量的工艺过程。目前主要使用物理洗煤工艺，即利用煤与杂质的密度不同加以机械分离。洗煤的工艺流程可分为四个阶段：初期准备、粉煤加工、粗煤加工和最后处理。5.1基础知识5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制5.1.3.2煤炭工业源污染物的发生机制初期准备阶段粉煤和粗煤加工阶段初期准备阶段产生的排放物主要是逸散颗粒物，排放源来自路面、原料堆、残渣堆放区、装煤车、皮带输送机、破碎机和分选机的煤粉。主要排放源是空气分离过程的空气排气，干式洗煤工艺排放源是在空气脉冲使煤分层的地方，湿式洗煤工艺产生的颗粒潜在排放量非常低产生排放物的主要排放源是热力干燥器的排气。5.1基础知识5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制5.1.3.2煤炭工业源污染物的发生机制（2）煤的转化煤除了直接用作燃料外，还可被转化为有机气体和液体。①煤的气化煤与氧气、水蒸气结合生成可燃性煤气、废气、炭和灰分。煤气化系统按其产生的煤气热值及所用的气化反应器的类型可分为高热值气化系统、中热值气化器和低热值气化器。多数气化系统由四步工艺构成：煤的预处理、煤的气化、粗煤气清洗和煤气优化处理。煤的气化工艺过程中，主要大气污染物排放情况见表5-1。表5-1(a)煤的气化工艺中的排放物表5-1(b)煤的气化工艺中的排放物5.1基础知识5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制5.1.3.2煤炭工业源污染物的发生机制（2）煤的转化②煤的液化用煤生产合成有机液体的一种转化工艺。此工艺可降低杂质含量，并将煤的碳氢比增大到变成液体的程度。煤的液化工艺有：间接液化、热解、溶剂萃取和催化液化。典型的溶剂萃取或催化液化工艺包括：煤的预处理、溶解和液化、产品分离和提纯、残余物气化。煤的液化工艺中主要的排放物见表5-2。表5-2煤液化工艺中的排放物5.1基础知识5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制5.1.3.3钢铁工业源污染物的发生机制钢铁工业主要由采矿、选矿、烧结、炼铁、炼钢、轧钢、焦化以及其他辅助工序所组成，各生产工序都不同程度地排放污染物。生产1t钢要消耗原材料6～7t，其中约80%变成各种废物或有害物排入环境。排入大气的污染物主要有粉尘、烟尘、SO2、CO、NOx、氟化物和氯化物等。5.1基础知识5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制5.1.3.3钢铁工业源污染物的发生机制（1）原料厂钢铁生产的主要原料有铁矿石、煤、石灰石、硅石、铁合金等，常设原料厂。在加工、堆放、装卸、运输过程中产生粉尘，主要为氧化铁、碳酸钙、二氧化硅及煤焦等颗粒物，生产1t钢产生粉尘5～15kg。由于是露天堆放，因原料含湿量及风速不同，原料粉末以尘埃形态被风吹到周围地区的量不同。5.1基础知识5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制5.1.3.3钢铁工业源污染物的发生机制（2）炼焦以烟煤为原料，用高温干馏的方法生产焦炭，并副产焦炉煤气及煤焦油。1t干煤产生焦炉煤气300～320m3，其中除煤气外还含有焦油蒸汽、粗苯、氨、硫化氢等，需分别回收处理。生产1t焦炭废气中污染物含量见表5-1。5.1基础知识5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制5.1.3.3钢铁工业源污染物的发生机制（2）炼焦表5-3生产1t焦炭废气中的污染物含量污染物排放量/kg污染物排放量/kg煤尘0.5～5.0芳香烃0.16～2.0CO0.33～0.8氟化物0.07～0.6H2S0.10～0.8NOx0.37～2.5SO20.02～5.05.1基础知识5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制5.1.3.3钢铁工业源污染物的发生机制（3）烧结和球团①烧结烧结过程中产生的粉尘率约为8%，粉尘粒径为0.1～100m，1t产品产生废气4000～6000m3，烧结排气温度在200℃以上。原料中的硫90%转化为SO2，随烧结烟气排入大气。此外，1t烧结矿产生NOx约0.5kg。②球团球团设备分为竖炉、焙烧机和链篦机—回转窑三种，我国主要采用竖炉球团。未经净化时其排放量见表5-4。5.1基础知识5.1.3典型大气污染源产生大气污染物的种类与机制5.1.3.3钢铁工业源污染物的发生机制（3）烧结和球团表5-4球团净化前排尘量车间污染源排尘量/kg·t-1含尘浓度/g·m-3车间污染源排尘量/kg·t-1含尘浓度/g·m-3竖炉运输过程10.009.13焙烧机运输过程16.0013.25生产过程0.530.27生产过程0.580.41小计16.33小计16.585.1基础知识5.1.4大气污染物产生量和排放量的估算废气污染物的产生量（简称产污量）指某一大气污染源在一定时间内，所产生的污染物的量。废气污染物的排放量（简称排污量）指某一大气污染源在一定时间内，向大气环境中所排放的污染物的量。实际上通常所称污染物的产生量和排放量是指在某些特征条件下的平均估算值。5.1基础知识5.1.4大气污染物产生量和排放量的估算（1）锅炉燃料耗量计算锅炉燃料耗量一般与锅炉的蒸发量（或热负荷）、燃料的发热量等因素有关。对于产生饱和蒸汽的锅炉，可用式（5-1）计算。（5-1）式中，B——燃煤量，kg·h-1；D——锅炉产气量，kg·h-1；——锅炉在某工作压力下饱和蒸汽热焓，kcal·kg-1；——锅炉给水热焓，kcal·kg-1；Q低——煤的低位发热量，kcal·kg-1；——锅炉的热效率，%。)/()(低QiiDBii5.1基础知识5.1.4大气污染物产生量和排放量的估算（2）燃料燃烧过程产生污染物排放量的计算①烟尘量的计算煤在燃烧过程中产生的烟尘主要包括黑烟和飞灰两部分，其中黑烟是指烟气中未完全燃烧的炭粒，燃烧越不完全，烟气中的黑烟的浓度越大。飞灰是指烟气中不可燃烧的矿物质的细小固体颗粒。黑烟和飞灰都与炉型和燃烧状态有关。烟尘的计算可以采用两种方法，实测法和估算法。5.1基础知识5.1.4大气污染物产生量和排放量的估算实测法在一定测试条件下，测出烟气中烟尘的排放浓度，然后用式（5-2）进行计算。G=QC0（5-2）式中：G——烟尘排放量，mg·h-1；Q——烟气排放量，m3·h-1（标准状态下）；C0——烟尘实测浓度，mg·m-3（标准状态下）。5.1基础知识5