過量空氣系數(shù)對污染物排放的影響

李丹 邵朱強｜文

有色金屬行業(yè)污染物排放標準中規(guī)定，實測大氣污染物排放濃度，應換算為基準過量空氣系數(shù)的排放濃度。就是說判斷大氣污染物排放濃度是否達標是以折算濃度為基礎的。實際生產(chǎn)中，為使燃燒充分，一般都會加入過量空氣(即過量的氧)，這也就產(chǎn)生了“稀釋”作用，被“稀釋”的污染物的排放濃度自然會降低。此外，當人為的增大煙氣量，也就是提高了氧含量，污染物的排放濃度也會降低。以折算后的數(shù)值作為評判標準主要是為了保證排放濃度不因過量空氣數(shù)值的變化或人為的稀釋而改變。以《銅鎳鈷工業(yè)污染物排放標準》（GB25467-2010）為例，規(guī)定爐窯過量空氣系數(shù)為1.7，實測爐窯的大氣污染物排放濃度，應換算成基準過量空氣系數(shù)排放濃度。

有色金屬行業(yè)污染物排放標準規(guī)定過量空氣系數(shù)，涉及大氣污染物濃度折算的排放標準如下：

有色行業(yè)大氣污染物排放濃度的折算方法

1.根據(jù)《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》（GB/T16157）中的規(guī)定，大氣污染物排放濃度的折算公式：

ρ為折算過量空氣系數(shù)的大氣污染物排放濃度mg/m3；

ρ'為實測大氣污染物排放濃度mg/m3；

α'為實測過量空氣系數(shù)；

α為規(guī)定的標準過量空氣系數(shù)，爐窯過量空氣系數(shù)為1.7。

2.過量空氣系數(shù)是根據(jù)煙氣中的氧含量進行計算的，監(jiān)測煙氣中的氧含量非常重要，根據(jù)過量空氣系數(shù)的概念燃料燃燒時實際空氣消耗量與理論空氣需要量之比，過量空氣系數(shù)與煙氣氧含量的關系為：

式中：α'為實測過量空氣系數(shù)；

φ'（O2）為實測煙氣中的氧含量；

3.有色行業(yè)標準中規(guī)定爐窯過量空氣系數(shù)為1.7。

表1 有色金屬行業(yè)涉及濃度折算的排放標準

由此可知：煙氣氧含量φ'（O2）為8.65%。

4.鉛冶煉排放濃度計算方法：

根據(jù)《鉛鋅工業(yè)污染物排放標準》（GB25466-2010）鉛鋅冶煉爐窯過量空氣系數(shù)為1.7。某鉛冶煉企業(yè)鉛冶煉富氧熔煉爐制酸尾氣實測顆粒物為23mg/m3，實測煙氣氧含量14%，實測過量空氣系數(shù)α'=21/21-φ'（O2），α'=3；顆粒物排放濃度ρ=ρ'（α'/α），ρ=40mg/m3。可以看出折算后的排放濃度比實際排放濃度約高出2倍。

有色行業(yè)大氣污染物排放標準折算存在的問題

實測冶煉爐窯的污染物排放濃度應按《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》（GB/T16157）的規(guī)定，換算為過量空氣系數(shù)為1.7時（基準氧含量約8.65%）的數(shù)值。《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》（GB/T16157），1996年 3月發(fā)布，至今已有22年。

《鉛鋅工業(yè)污染物排放標準》于2010年開始執(zhí)行，起草于2008年前后，當時鉛冶煉行業(yè)大多數(shù)采用“燒結機——鼓風爐”工藝生產(chǎn)，漏風系數(shù)大，該標準中的過量空氣系數(shù)是根據(jù)當時使用焦炭作為主燃料進行燃燒的工藝制定，主要是為了避免空氣過剩造成稀釋，將過量空氣系數(shù)定為1.7。經(jīng)過多年的技術進步，我國銅鉛鋅冶煉均采用世界上先進的富氧熔煉技術，該技術相對鼓風爐大幅度減少了污染物排放濃度和排放量。富氧熔煉技術煙氣中的氧濃度高，鉛鋅冶煉爐實際尾氣氧含量在11%～17%間波動，如：鉛冶煉富氧熔煉爐氧含量為12%左右，煙化爐、還原爐等煙氣含氧量一般為14%左右，遠遠高于標準的規(guī)定氧含量8.65%。目前監(jiān)測時若仍沿用空氣過量系數(shù)1.7，將使得折算后的監(jiān)測數(shù)據(jù)遠高于實際排放數(shù)據(jù)，沒有真實反映企業(yè)的實際排放情況。

《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標準》規(guī)定爐窯的過量空氣系數(shù)為1.7，還規(guī)定單位產(chǎn)品的基準排氣量，因此，銅、鎳大氣污染物排放折算濃度，會出現(xiàn)某股氣體既按照基準排氣量進行折算，又過量空氣系數(shù)進行折算，相當于進行了2次折算，這是不合理的。

《關于京津冀大氣污染傳輸通道城市執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告》有色（不含氧化鋁）行業(yè)從2018年10月1日起執(zhí)行特別排放限值，特別排放限值中顆粒物10mg/m3，二氧化硫100mg/m3,氮氧化物100mg/m3。如果嚴格執(zhí)行過量空氣系數(shù)折算，達到顆粒物特別排放限值10mg/m3，實測顆粒物要達到3～5mg/m3。氮氧化物的特別排放限值達標治理工作本身就比較困難，目前大部分有色冶煉窯爐煙氣含氧量保持在11%～17%，如果按照8.65%的基準煙含量折算，要達到氮氧化物100mg/m3，實測濃度要達到50mg/m3以下。以目前的污染治理技術，有色企業(yè)都將面臨超標排放的問題。

關于過量空氣系數(shù)折算的建議

1.建議適時修訂《鉛鋅工業(yè)污染物排放標準》和《銅鎳鈷工業(yè)污染物排放標準》，取消過量空氣系數(shù)折算，以實測數(shù)據(jù)作為達標考核依據(jù)。

2.建議銅、鎳冶煉采用富氧熔煉技術的，應當按照標準要求執(zhí)行基準排氣量，采用GB25467-2010第4.2.7條中的以大氣污染物基準排氣量排放濃度或實測大氣污染物排放濃度作為判定排放是否達標的依據(jù)。建議明確銅、鎳冶煉采用富氧熔煉工藝技術執(zhí)行基準排氣量的，不再同時執(zhí)行“爐窯基準過量空氣系數(shù)1.7”。