建立高分辨率工业大气排放清单

2018-07-17

我国火电、钢铁行业是大气污染主要排放来源之一。近年来,我国火电、钢铁行业环保技术快速发展,已有的火电、钢铁污染物排放清单无法反映这两个行业最新的大气排放特征,严重制约了国家大气污染物排放清单建设以及蓝天保卫战等工作的开展。

目前,我国火电、钢铁等工业源整体排放浓度、排放量如何?火电、钢铁等工业源对大气贡献如何?针对这些问题,笔者所在研究团队通过现场调研、数据收集等方法,积累了大量污染源排放清单原始数据集,编制了全国高分辨率火电排放清单、全国高分辨率钢铁排放清单、2000年-2016年全国机场大气排放清单等,开发了相关的清单系统管理软件,为污染源精准治理、打赢蓝天保卫战提供了精细化的数据支撑。

通过调研分析我国火电、钢铁等工业源整体排放浓度和排放量情况,笔者所在研究团队主要得出以下结论。

一是对全国火电排放浓度分析。近年来,虽然我国火电行业装机容量在增长,但污染物浓度、排放量却在大幅度下降。二氧化硫、氮氧化物、烟尘3类常规污染物排放浓度的空间分布具有较为明显的地区差异,经济较为发达的京津冀、长三角、珠三角三大区域,排放浓度均值明显低于其他地区,高值区主要集中在东北地区及西南地区。

二是对全国火电单位活动水平排放大气污染物量(排放因子)分析。火电排放因子是使用污染控制设备或措施后,单位活动水平排放的大气污染物的量。一般来说,火电厂排放因子越低,表明火电厂的大气污染控制水平越好。随着火电超低排放改造的推进,近几年我国火电污染物排放因子出现了“断崖式”下降。

三是全国火电大气污染物排放量。2015年,全国火电一氧化碳、VOCs、氮氧化物、二氧化硫、PM10、PM2.5排放量分别为403.87、10.73、122.94、146.68、28.72、22.80万吨/年。一氧化碳的排放量主要集中在京津冀、长三角、珠三角三大区域以及相关临近地区,表明此地区的火电生产活动水平较高。东北、西北地区活动水平则相对较低,其他污染物排放量空间分布与在线监测排放浓度的分布存在一定差异,即三大区域及临近省份的排放浓度水平较低,但排放量相对较高。

四是火电对大气贡献浓度分析。以京津冀火电行业为例,2011年火电企业对各城市二氧化硫、氮氧化物、PM10年均最大贡献浓度占背景浓度比例分别为1.92%~6.85%、2.00%~6.60%、2.61%~5.24%;2014年火电企业对各城市二氧化硫、氮氧化物、PM10年均最大贡献浓度占背景浓度的比例范围分别为0.45%~2.06%、0.26%~1.44%、0.16%~0.44%。这说明随着火电环保技术的提高、标准的加严、超低改造的推广,京津冀地区火电企业对大气污染物的贡献比例不断下降。当京津冀地区火电企业超低改造全面完成时,火电行业对京津冀大气污染的贡献比例将更低,未来的大气污染防治、超低改造等工作将从火电行业转向非电行业。

五是全国钢铁大气污染物排放量。根据本研究团队2012年钢铁行业大气污染物排放清单显示,2012年我国钢铁行业排放的二氧化硫、氮氧化物、烟尘分别为176万吨、190万吨、79万吨。华北地区和东部地区是钢铁行业排放量最大的区域,各类污染物排放量占全国的45%左右。排放二氧化硫的主要工序是烧结和球团,其排放量占钢铁全流程二氧化硫总排放量的76.66%左右。烧结工序和轧钢工序排放的氮氧化物占比较大,共计达79.2%。烧结和球团工序产生的颗粒物最多,其排放量占钢铁全流程颗粒物总排放量的56.73%。

六是钢铁对大气贡献浓度分析。以京津冀钢铁行业对各城市主要大气污染物浓度贡献情况为例,2012年京津冀钢铁企业对唐山、秦皇岛、承德、邯郸等城市主要大气污染物浓度贡献比例较大。从区域污染排放量及污染物浓度贡献角度看,京津冀钢铁企业,尤其是唐山钢铁企业排放对周边城市大气环境影响显著,在特殊气象条件下对周边环境的影响不容忽视。2012年,京津冀钢铁企业对区域大气环境影响最大的污染物为氮氧化物,夏季最高浓度贡献比例达到了50%以上。目前来看,京津冀钢铁烧结机上脱硝环保措施数量较少,未来京津冀钢铁企业氮氧化物存在较大的减排空间。

为推进高分辨率工业源排放清单建设,加强大气污染防治,助力打赢蓝天保卫战,笔者提出以下几点建议。

首先,我国当前主流大气排放清单中,火电、钢铁等重点行业未考虑近年来因排放标准加严而带来的变化,严重制约了国家大气排放清单建设、蓝天保卫战等工作开展。此外,笔者所在研究团队发现,一些城市的2016年排放清单编制过程中,火电企业排放因子并未考虑超低改造等技术进步因素。为此,建议进一步开展重点区域(京津冀及周边地区、长三角、汾渭平原等)火电、钢铁等企业大气污染研究课题,更新火电、钢铁等排放清单,结合数值模型,分析重点区域火电、钢铁企业对PM2.5贡献情况,完成相关区域“一行一策”和“一厂一策”,为打赢蓝天保卫战、城市精准治污、重污染天气应对等提供数据支持。

其次,未来我国钢铁行业超低改造工作任重道远。根据目前钢铁烧结机机头现有、新建、特排限值要求,2017年全国钢铁烧结机的整体达标情况较好,其中氮氧化物全部能够达到标准要求,颗粒物和二氧化硫基本达到标准要求。但根据超低排放要求,钢铁烧结整体排放浓度水平尚有一定差距。颗粒物、二氧化硫、氮氧化物能够达到超低排放限值的排口,基本为长流程的特大型国营钢铁企业。建议对于粗钢产能在200万吨及以上处于国内先进水平的钢铁企业,应通过加强管理,尤其是氮氧化物治理方面的超低改造,使其污染物浓度达到超低排放标准。对于规模小、装备落后、处于落后水平的钢铁企业,若环保改造后仍无法达标,应加大相关企业落后产能的淘汰力度。同时,加强钢铁行业超低改造可行性分析研究。

第三,结合排污许可与固定污染源管理制度,加强连续在线监测(CEMS)在清单编制中的应用。在线监测可以为重点工业行业的排放清单提供更为精准的排放源强及时间分辨率,推动在线监测数据构建排放清单建立的技术体系,以便于排放清单的及时动态更新,将大气污染治理落实到排放源,提高精细化管理水平。

第四,笔者所在研究团队建立的CALPUFF模型快速解析重污染期间城市工业源贡献的方法,已用于沧州市大气攻关项目,为重点区域、重点企业大气污染管控提供科学支撑。建议地方大气污染治理应基于源解析结果、模型嵌套等,结合应急预案减排措施,快速给出成效分析,应用到秋冬季重污染天气应急管理,为重污染天气应急提供保障。

来源:中国环境网 作者:本站编辑 浏览次数:

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