燃煤鍋爐煙氣達(dá)標(biāo)排放下的地面濃度分析

鍋爐是日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中用途最廣的輔助設(shè)施之一，從環(huán)保角度講，鍋爐又是分布范圍最廣、涉及面最大的大氣污染源之一。為了確保鍋爐在使用過程中不對大氣環(huán)境造成明顯的影響，我國早在80年代初就頒發(fā)了鍋爐煙氣的排放標(biāo)準(zhǔn)以后在1991年又作了進(jìn)一步的修改完善，對二氧化硫（SO2）和煙塵的排放濃度進(jìn)行了嚴(yán)格的限制。在最近發(fā)布的GWPB3-1999鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中，對燃油鍋爐又增加了氮氧化物（NOx）的控制要求因而在建設(shè)項(xiàng)目的環(huán)境影響評價(jià)中，凡涉及鍋爐的建設(shè)項(xiàng)目，煙氣達(dá)標(biāo)分析已成了必做內(nèi)容之一另外我們也看到，在許多環(huán)評項(xiàng)目中幾乎都要對鍋爐煙氣排放進(jìn)行地面濃度預(yù)測，列出一大堆模式和參數(shù)，并把預(yù)測結(jié)果列成許多表，占了很大篇幅，重復(fù)率比較高按照我國“一控雙達(dá)標(biāo)”方針，到2000年底所有工業(yè)污染源都要求做到達(dá)標(biāo)排放在此背景條件下，鍋爐煙氣排放將對環(huán)境產(chǎn)生何種影響，這將是新形勢下人們所關(guān)心的問題本文試圖對常規(guī)中、小型燃煤鍋爐煙氣排放的共性進(jìn)行分析，計(jì)算歸納出達(dá)標(biāo)排放條件下的地面濃度分布特點(diǎn)和普遍規(guī)律，以使管理部門、設(shè)計(jì)部門和環(huán)評單位在鍋爐煙氣達(dá)標(biāo)排放條件下的地面濃度分布有一個(gè)概括性的了解，同時(shí)也可避免環(huán)評第一作者：金均，男，1957年生，1982年南京大學(xué)獲得學(xué)士學(xué)位，中一些不必要的重復(fù)勞動(dòng)1基本條件設(shè)定1.1鍋爐參數(shù)常用的中、小型鍋爐一般是指20t/h以下的鍋爐，選擇較有代表性的4種規(guī)模（2410和20t/h）進(jìn)行分析。在設(shè)定鍋爐達(dá)標(biāo)排放前提下，可不考慮鍋爐的具體燃燒方式，只需考慮其規(guī)模和煤質(zhì)參數(shù)。
　　1.2排放參數(shù)鍋爐排放高度以國標(biāo)中規(guī)定的最低限度為要求，其出口內(nèi)徑按平均值考慮（表1）排放因子考慮受控的煙塵和S2兩項(xiàng)，同時(shí)對NOx作性分析。其源強(qiáng)按最高允許排放濃度限值（除NOx外）進(jìn)行換算計(jì)算煙氣抬升高度的參數(shù)如煙氣量煙氣溫度按偏保守取值，例如考慮濕法除塵情況下的煙氣溫度等各排放參數(shù)列入表1 1.3氣象參數(shù)氣象參數(shù)主要是指風(fēng)速、大氣穩(wěn)定度和相應(yīng)的擴(kuò)散參數(shù)。一般氣象臺(tái)的年均風(fēng)速為1.5-3.0m/s文中考慮4種風(fēng)速進(jìn)行計(jì)算分析，即1. 0m/s，大氣穩(wěn)定度取穩(wěn)定、中性和不穩(wěn)定三檔。
　　85年獲中山大學(xué)環(huán)境科學(xué)系碩士學(xué)位。高級(jí)工程師ax一表1不同規(guī)模鍋爐的典型排放參數(shù)參數(shù)鍋爐規(guī)模/h-i煙囪高度/m煙囪出口處內(nèi)徑/m耗煤量/kg°h-煙氣量/Nm3.s-煙塵排放源強(qiáng)/mg.s-1 1.4其他鍋爐用煤煤質(zhì)按含硫量小于2%考慮，達(dá)標(biāo)是以國家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為控制依據(jù)。
　　2計(jì)算方法地面濃度計(jì)算采用高斯高架點(diǎn)源模式，計(jì)算時(shí)只考慮地面最大落地濃度及其所出現(xiàn)的距離，計(jì)算模式如下：強(qiáng)/mg.s-、Xm為最大落地濃度點(diǎn)與煙囪之間的距離/m；He為煙氣抬升有效高度/m；u為煙囪高度處的風(fēng)速/m.s-1；TTYiY為擴(kuò)散參數(shù)系數(shù)計(jì)算中擴(kuò)散參數(shù)取平原條件下的PiT擴(kuò)散參數(shù)，并換算成1h平均由于源強(qiáng)與濃度成一次正比，從等標(biāo)負(fù)荷分析，煙塵等標(biāo)負(fù)荷遠(yuǎn)小于S2，加上煙塵濃度已取消一次值標(biāo)準(zhǔn)，因此這里不作計(jì)算，在后面將作一般性分析。而NOx作為煙氣中的主要污染物將作必要的計(jì)算和分析，其源強(qiáng)用常用的系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算3計(jì)算結(jié)果分析各種參數(shù)情況下的地面最大落地濃度計(jì)算結(jié)果列于表2根據(jù)表2的計(jì)算結(jié)果，可看出達(dá)標(biāo)排放條件下廢氣地面濃度分布的一些基本特點(diǎn)：表2各種條件下S2和NOx最大落地濃度及下風(fēng)向距離計(jì)算結(jié)果/mg.m-3風(fēng)速鍋爐穩(wěn)定度（1）在達(dá)標(biāo)排放條件下，鍋爐煙氣的各項(xiàng)污染因子均不會(huì)使地面濃度出現(xiàn)超標(biāo)鍋爐規(guī)模越小，地面濃度的貢獻(xiàn)率越小，例如，20t/h鍋爐的S2最大濃度貢獻(xiàn)率為28%（占國標(biāo)比例，下同），而2t/h鍋爐的最大濃度貢獻(xiàn)率僅為12%.（2）在達(dá)標(biāo)排放要求下，煙塵和S2的排放量得到了有效控制，反映在環(huán)境濃度上，其影響已不明顯。
　　而NOx由于未受排放濃度限制（燃煤鍋爐），且其環(huán)境濃度控制絕對值小于前者，因此在鍋爐煙氣排放中，從氣象因素的影響來分析，大氣穩(wěn)定度越不穩(wěn)定，地面濃度貢獻(xiàn)率越大；風(fēng)速越大，地面濃度貢獻(xiàn)率越小（這里沒有考慮靜風(fēng)情況）由于煙塵沒有環(huán)境濃度一次值（1h）控制標(biāo)準(zhǔn)，因此這里沒作計(jì)算，但在達(dá)標(biāo)排放情況下，因?yàn)槠涞葮?biāo)污染負(fù)荷僅是S2的1A0，故其環(huán)境濃度的貢獻(xiàn)率比S2更小，可予忽略不計(jì)對于燃用含硫量大于2%的煤種，在達(dá)標(biāo)排放情況下，其地面濃度將比表2中的濃度增加1/3，但NOx的環(huán)境濃度貢獻(xiàn)率顯得比較突出。對燃油鍋爐而其對地面濃度的最大貢獻(xiàn)率也僅在37%以下。
　　在達(dá)標(biāo)排放情況下，NOx的地面濃度貢獻(xiàn)率與綜上所述，在鍋爐煙氣達(dá)標(biāo)排放情況下，煙塵和SO2相近SO2對環(huán)境濃度的貢獻(xiàn)率已經(jīng)很小，（下轉(zhuǎn)第43頁）比色皿的校正系數(shù)。
　　表2回收率測定結(jié)果配制值/mg.L-1廠方提3次測定均值/mg°L-1供的校相對標(biāo)準(zhǔn)偏差正系數(shù)回收率/%實(shí)測校3次測定均值/mg°L-I相對標(biāo)準(zhǔn)偏差正系數(shù)回收率/%注：使用4cm比色皿表3回收率測定結(jié)果配制值/mg°L- 3次測定均值/mg°L-相對標(biāo)準(zhǔn)偏差回收率注：使用1cm比色皿，根據(jù)實(shí)測校正系數(shù)，按測油儀規(guī)定，混合烴濃度小于100mg/L時(shí)，使用4cm比色皿，其測定效果最佳。
　　22使用不同光程比色皿的測定使用4cm和1cm比色皿分別測定混合經(jīng)系列溶驗(yàn)結(jié)果見表2表3，使用4cm比色皿，混合烴測定值的回收率在100.0%~1064%范圍內(nèi)，而使用1cm比色皿，混合烴測定值的回收率在6 1%~107.3%范圍內(nèi)，因此，測定不同濃度范圍的混合烴時(shí)，應(yīng)注意與不同光程的比色皿相匹配，同時(shí)測量相應(yīng)光程23不同比例混合烴的測定用正十六烷異辛烷和苯按表4配制成不同比例的混合烴，以四氯化碳為溶劑配成不同濃度值，然后進(jìn)行測定，試驗(yàn)結(jié)果見表4芳烴極端比例（100%苯），且濃度較低時(shí)，回收率較差，說明儀器對低濃度芳烴適應(yīng)性較差，而其他比例混合烴回收率在97.5%~ 109.4%范圍內(nèi)，均能達(dá)到分析方法要求表4不同比例混合烴測定結(jié)果烴組成配制值/mg°L- 2次測定均值/mg°L-相對偏差回收率/%注：烴組成（V/V）為正十六烷：異辛烷：苯；混合烴濃度值為2.使用紅外測油儀時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行校正系數(shù)測定，并通過檢驗(yàn)，測定不同濃度范圍的混合烴時(shí)，應(yīng)注意匹配使用相應(yīng)先程的比色皿