煙氣出口流速對大氣環(huán)境影響評價等級判定的影響

1、煙氣出口流速對大氣環(huán)境影響評價等級判定的影響作者簡介：王亞旻，女，博士研究生，注冊環(huán)境影響評價工程師，從事環(huán)境影響評價工作；通訊地址：天津市和平區(qū)曲阜道80號聯(lián)合信用大廈；聯(lián)系電話王亞旻1，陳 超2，劉 偉2（1. 天津市博創(chuàng)環(huán)?？萍加邢薰?，天津市 300000；2. 聯(lián)合泰澤環(huán)境科技發(fā)展有限公司，天津市 300042）摘要：為了解排氣筒煙氣出口流速對污染物最大地面空氣質(zhì)量濃度及其占標(biāo)率的影響，本文選取典型案例，對比了不同的污染物排放速率及出口溫度下，出口流速對AERSCREEN模型計算結(jié)果的影響程度。結(jié)果表明，煙氣出口流速在一定情形下可能對最大地面空氣質(zhì)量濃度及其

2、占標(biāo)率具有較大影響；跟據(jù)污染物排放速率及排氣筒出口溫度的不同，預(yù)測結(jié)果受出口流速的影響程度有所區(qū)別。實(shí)際環(huán)評工作中進(jìn)行大氣環(huán)境影響評價時，應(yīng)在適宜范圍內(nèi)選取排氣筒煙氣出口流速，避免影響大氣環(huán)境影響評價等級的判定。關(guān)鍵詞：環(huán)境工程學(xué)；大氣環(huán)境影響評價；AERSCREEN模型；出口流速；評價等級1 概述根據(jù)環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境（HJ 2.2-2018），在進(jìn)行大氣環(huán)境影響評價工作時，首先采用其附錄A推薦模型中的估算模型（即AERSCREEN模型）計算項目污染源的最大環(huán)境影響，然后按評價工作分級判據(jù)進(jìn)行分級1。因此，AERSCREEN模型計算得到的污染物最大地面空氣質(zhì)量濃度占標(biāo)率（Pmax

3、）決定了擬建項目的大氣環(huán)境影響評價等級，從而影響項目的預(yù)測與評價內(nèi)容以及項目是否進(jìn)一步預(yù)測與評價。AERSCREEN模型對點(diǎn)源進(jìn)行污染影響預(yù)測時，需輸入的污染源參數(shù)主要包括污染物排放速率、出口溫度、排氣筒高度及內(nèi)徑等。其中，污染物排放速率、出口溫度及排氣筒高度由擬建項目特點(diǎn)及相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)要求決定。排氣筒內(nèi)徑由排氣筒煙氣出口流速、排風(fēng)量等因素確定，是間接影響大氣環(huán)境影響評價等級的指標(biāo)之一。因此，當(dāng)建設(shè)單位尚未對治理及排放設(shè)施參數(shù)確定周詳?shù)脑O(shè)計方案時，環(huán)評工作人員對于出口流速的經(jīng)驗選取將尤為重要。排氣筒煙氣出口流速應(yīng)控制在適宜范圍內(nèi)，不宜過高或過低。當(dāng)出口流速過高時，將導(dǎo)致送風(fēng)及排煙系統(tǒng)壓力過大，

4、成本較高；當(dāng)出口流速過低時，易造成“煙羽下洗”現(xiàn)象，不利于煙氣擴(kuò)散，造成局部重污染。排氣筒出口流速的一般規(guī)定可依據(jù)大氣污染治理工程技術(shù)導(dǎo)則（HJ2000-2010）中規(guī)定，“排氣筒的出口直徑應(yīng)根據(jù)出口流速確定，流速宜取15 m/s左右。當(dāng)采用鋼管煙囪且高度較高時或煙氣量較大時，可適當(dāng)提高出口流速至20 m/s25 m/s左右”。同時還應(yīng)符合有關(guān)工程設(shè)計、技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)等，如：水泥工業(yè)除塵工程技術(shù)規(guī)范（HJ434-2008）規(guī)定，“排氣筒的出口直徑宜根據(jù)氣體出口流速確定，氣體出口流速可取10 m/s16 m/s”；住房城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布電子工程環(huán)境保護(hù)設(shè)計規(guī)范（GB50814-2013）中規(guī)定，“排

5、氣筒的出口內(nèi)徑應(yīng)根據(jù)出口流速確定，出口流速不得低于該排氣筒出口處平均風(fēng)速的1.5倍，并不宜小于15 m/s”；機(jī)械工業(yè)出版社出版的鍋爐房實(shí)用設(shè)計手冊中，“機(jī)械通風(fēng)煙囪出口煙氣流速在全負(fù)荷時為12 m/s20 m/s，微正壓燃燒的煙囪出口煙氣流速在全負(fù)荷時為 10 m/s15 m/s”。綜上，相關(guān)技術(shù)規(guī)范及手冊中規(guī)定排氣筒出口流速一般在10 m/s25 m/s。但不同排氣筒出口流速對大氣預(yù)測結(jié)果的影響程度，目前尚未有研究。本文基于環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境（HJ 2.2-2018）中AERSCREEN模型，以具體案例建立模型基本參數(shù)。通過設(shè)置不同排氣筒出口流速情形，預(yù)測分析其對大氣環(huán)境影響評

6、價等級的影響程度。2 模型建立2.1 方案設(shè)置本文以一般工業(yè)制造業(yè)中具有代表性的常見污染物顆粒物為例，在相同的氣象條件、地形條件下，分析不同的排氣筒出口流速取值對大氣環(huán)境影響預(yù)測結(jié)果的影響。預(yù)測范圍設(shè)置為以項目排氣筒為中心、邊長5 km的矩形區(qū)域。污染源數(shù)據(jù)參數(shù)：顆粒物排放速率分別選取0.1 kg/h和1.0 kg/h兩種情形。排氣筒高度20 m，排氣量5000 m3/h，排氣筒出口流速分別設(shè)為7 m/s、10 m/s、15 m/s、20 m/s、25 m/s、30 m/s。排氣筒出口內(nèi)徑根據(jù)出口流速確定。煙氣溫度分別選取25oC和100oC兩種情形。地形數(shù)據(jù)參數(shù)：預(yù)測區(qū)域為天津市南部地區(qū)，地

7、表類型為城市，周邊為簡單地形，地形數(shù)據(jù)選取strm_60_05。氣象數(shù)據(jù)參數(shù)：區(qū)域最高環(huán)境溫度40.4oC，最低地面溫度-22.7oC，地面時間周期選擇按季。2.2 預(yù)測結(jié)果本文在相同的氣象條件、地形條件下，預(yù)測不同排氣筒出口溫度及排放速率情形下出口流速對評價范圍內(nèi)最大落地濃度的影響。顆粒物的環(huán)境空氣質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)以環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3095-2012）中PM10 24 h平均質(zhì)量濃度二級濃度限值的3倍進(jìn)行計算。預(yù)測結(jié)果分別見表1和表2。表1 較低排放速率下大氣環(huán)境影響預(yù)測結(jié)果（污染物排放速率0.1 kg/h）預(yù)測結(jié)果出口流速/(m/s)最大落地濃度/(mg/L)Pmax /%出現(xiàn)距離/m評

8、價等級出口溫度25oC70.005921.3222二級100.005361.1923二級150.004681.0424二級200.004300.9625三級250.003980.8826三級300.003640.8127三級出口溫度100oC70.003510.7823三級100.003420.7623三級150.003290.7324三級200.003190.7124三級250.003100.6924三級300.002980.6625三級表2 較高排放速率下大氣環(huán)境影響預(yù)測結(jié)果（污染物排放速率1.0 kg/h）預(yù)測結(jié)果出口流速/(m/s)最大落地濃度/(mg/L)Pmax /%出現(xiàn)距離/m評

9、價等級出口溫度25oC70.058813.0722一級100.053211.8223一級150.046510.3324一級200.04279.4825二級250.03958.7926二級300.03618.0327二級出口溫度100oC70.03487.7423二級100.03407.5523二級150.03267.2524二級200.03177.0424二級250.03076.8324二級300.02966.5725二級根據(jù)預(yù)測結(jié)果可知，在相同的氣象條件、地形條件及污染源參數(shù)下，隨著排氣筒出口流速的提高，污染物最大地面空氣質(zhì)量濃度及其占標(biāo)率呈逐漸降低趨勢，最大落地濃度的出現(xiàn)距離漸遠(yuǎn)。這主要是

10、由于煙氣出口流速的增加有利于煙氣及污染物的動力抬升，從而可降低污染物落地濃度2。根據(jù)環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境（HJ 2.2-2018），當(dāng)Pmax10%時，大氣評價工作等級為一級；當(dāng)1%Pmax10%時，大氣評價工作等級為二級；當(dāng)Pmax1%時，大氣評價工作等級為三級1。在以上案例中，當(dāng)污染物排放速率為0.1 kg/h、排氣筒出口溫度為25 oC時，出口流速的選取可能會影響大氣評價工作等級為二級或三級；當(dāng)污染物排放速率為1.0 kg/h、排氣筒出口溫度為100 oC時，出口流速的選取可能會影響大氣評價工作等級為一級或二級。因此，當(dāng)Pmax預(yù)測值較接近評價等級判斷臨界值（即1%及10%）時

11、，出口流速的選取值將極易影響大氣評價工作等級的判定，以及項目是否進(jìn)一步預(yù)測與評價。如果環(huán)評人員在工作中對工程設(shè)計參數(shù)選取不當(dāng)，誤選了過高或過低的出口流速，不僅不符合工程實(shí)際運(yùn)行情況，而且在環(huán)境影響評價階段將可能導(dǎo)致降低或提高大氣環(huán)境影響評價等級的情形，從而影響項目的預(yù)測與評價結(jié)果。此外，根據(jù)表1和表2預(yù)測結(jié)果可知，不同情形下排氣筒出口流速影響對Pmax預(yù)測值影響的最大差值分別為0.51%、0.12%、5.04%和1.17%，差異較大。因此，本文對不同情形下Pmax預(yù)測值進(jìn)行對比，見圖1。圖1 不同情形下Pmax預(yù)測結(jié)果對比根據(jù)以上各情形下Pmax預(yù)測值進(jìn)行線性擬合，四種情形下Pmax預(yù)測值擬合

12、趨勢線斜率分別為-0.0213、-0.005、-0.2104和-0.0496。由此可知，當(dāng)污染物排放速率一定，排氣筒出口溫度較低時預(yù)測結(jié)果更容易受出口流速影響；當(dāng)排氣筒出口溫度一定，污染物排放速率較高時預(yù)測結(jié)果更容易受出口流速影響。3 結(jié)論（1）在相同的氣象條件、地形條件及污染源參數(shù)下，隨著排氣筒出口流速的提高，污染物最大地面空氣質(zhì)量濃度及其占標(biāo)率逐漸降低。當(dāng)Pmax預(yù)測值較接近評價等級判斷臨界值（即1%及10%）時，出口流速的選取值將極易影響大氣評價工作等級的判定，從而影響項目的預(yù)測與評價結(jié)果。（2）在相同的氣象條件、地形條件及污染源參數(shù)下，當(dāng)污染物排放速率一定，排氣筒出口溫度較低時預(yù)測結(jié)果更容易受出口流速影響；當(dāng)排氣筒出口溫度一定，污染物排放速率較高時預(yù)測結(jié)果更容易受出口流速影響。（3）實(shí)際環(huán)評工作中，應(yīng)參考大氣污染治理工程技術(shù)導(dǎo)