污染物排放量幾種核算方法在污染源普查中的應用分析
——以某鋼鐵企業燒結機二氧化硫排放量核算為例

王宏剛，劉 彬，李淑民

(1.唐山市環境工程評估中心，河北 唐山 063000；2.唐山市環境規劃科學研究院，河北 唐山 063000)

1 引言

第二次全國污染源普查是一次重大的國情調查，是環境保護的基礎性工作。數據質量是普查的生命，應將質量把控貫穿于整個數據處理階段。數據審核是數據生產過程中的重要環節，重點是對數據的原始性審核，應運用環保部門日常監管和行政記錄信息強化校核比對[1]，根據企業的基本情況，原輔材料消耗、產品生產情況，產生污染的設施情況，各類污染物產生、治理、排放和綜合利用情況(包括排放口信息、排放方式、排放去向等)，各類污染防治設施情況，自動在線監測數據等進行比對分析。第二次全國污染源普查技術規定明確要求[2]：工業源普查采用監測數據法和產排污系數法(物料衡算法)核算污染物產生量和排放量。對核算方法選取順序、監測數據使用規范要求、產排污系數法使用要求均有明確規定。本文從質量審核的角度，綜合運用排污許可證實際排放量核算法、污染源普查產排污系數法(物料衡算法)進行數據審核，同時結合大氣源清單系數法進行對比分析，以保證污染源普查數據的真實可靠。

唐山市位于河北省東部，是傳統的資源型重化工業城市，產業基礎雄厚，主導產業為鋼鐵、能源、化工、建材、裝備制造。鋼鐵行業是唐山市主要污染源，鋼鐵行業排放的廢氣污染物中約有70%以上的二氧化硫來自于燒結工序[3～7]，因此在污染源普查中對鋼鐵企業燒結機二氧化硫排放量的數據審核尤為重要。

2 核算方法

2.1 排污許可證實際排放量核算方法

根據原環境保護部發布的《排污許可證申請與核發技術規范 鋼鐵工業》(HJ846-2017)中，鋼鐵工業主要排口實際排放量核算方法采用實測法，自動監測實測法是指根據符合監測規范的有效自動監測污染物的小時平均排放濃度、平均煙氣量、運行時間核算污染物年排放量。

2.2 污染源普查產排污系數法(物料衡算法)

根據國務院第二次全國污染源普查領導小組辦公室組織制定的《第二次全國污染源普查工業源產排污系數手冊》，核算污染物排放量。產污系數法利用不同產排污影響因素條件下行業單位產品(原料)污染物產生量，以及行業末端治理技術收集效率、處理效率、運行率進行排污量核算的方法[8～11]。產污系數法特征：相同原料、產品、工藝、規模的工序或企業污染物產生相近。所制定的產污系數與核算的排放量反映了特定行業、工藝、產品、原料等影響因素在典型工況下污染物產生強度和排放量的一般規律。

污染源普查產排污系數法核算污染物排放量的主要方法如下。

(1)計算污染物產生量。某企業某產品在某工藝(工段、源項)、規模、原材料條件下某一污染物的產生量的計算方法：

P產=R產×M

(1)

式(1)中：P產為污染物產生量；R產為污染物對應的行業平均產污系數；M為產品(原料)總量。

(2)計算污染物去除量。由末端治理設施平均運行效率和實際運行效率核算污染物削減量：

P減=P產·k·η

(2)

式(2)中：P減為污染物去除量；k為末端治理設施實際運行率；η為末端治理設施平均治理效率。

(3)計算實際排放量。污染物產生量與削減量的差值：

P排=P產-P減

(3)

式(3)中：P排為污染物排放量 ；P產為污染物產生量 ；P減為污染物消減量(去除量)。

2.3 大氣源清單系數法

大氣污染物排放清單指各種排放源在一定時間跨度和空間區域內向大氣中排放的大氣污染物的量的集合[12～15]。根據《城市大氣污染源排放清單編制技術手冊》，清單編制應首先收集污染源活動水平，活動水平應受相應年份能源平衡表及工業產品產量約束，對于存在差異的排放源應分析核對并進行適當調整。《手冊》附錄中提供了完成的排放系數數據庫，可供清單編制使用，排放系數獲取也可以通過實測法、物料衡算法和文獻調查法。通過污染源活動水平、污染物產生系數、污染控制措施效率可以計算出污染物排放量。

3 鋼鐵行業燒結工序二氧化硫排放量核算實例分析

以某鋼鐵聯合企業為例，該企業有2臺200 m2規模的帶式燒結機(分別為1號、2號)。2017年中2臺燒結機年消耗鐵礦石量分別為151.941萬t、134.725萬t，鐵礦石含硫率均為0.03%；2臺燒結機年消耗煤炭量分別為45402.85 t、40997.44 t，煤炭含硫率為0.38%；2臺燒結機年消耗焦炭量為50556.25 t、44388.27 t，焦炭含硫率為0.56%；2臺燒結機年產燒結礦分別為165.718萬t、146.98萬t；燒結礦含硫率分別為0.02%、0.04%。

該企業燒結工序廢氣二氧化硫污染治理技術采用石灰-石膏法脫硫，脫硫效率為90%。本文以廢氣中二氧化硫為例，說明該企業200 m2燒結機二氧化硫產生量、排放量的計算方法。

3.1 排污許可證實際排放量核算方法

根據鋼鐵工業排污許可證申請與核發技術規范，鋼鐵工業燒結工序為主要排口，實際排放量核算方法采用自動監測實測法，根據該企業在線監測數據顯示，1號、2號燒結機機頭2017年排放二氧化硫平均濃度分別為70.11 mg/m3、73.52 mg/m3，年排放二氧化硫量分別為227.38 t、281.00 t。

3.2 污染源普查產排污系數法(物料衡算法)

根據第二次全國污染源普查燒結工序產污系數，具體見表1。

由表1中可知，燒結工序所產生的二氧化硫的產污系數計算公式為：

S二氧化硫= 2 ×(M含鐵料×S含鐵料+M固燃×S固燃

-1000×S燒結礦)

(4)

式(4)中，S二氧化硫為二氧化硫產污系數，M含鐵料、M固燃分別為單位合格產品的含鐵料、固態燃料消耗量，S含鐵料、S固燃分別為原料、固態燃料的平均含硫率；S燒結礦為合格燒結礦的平均含硫率。

表1 主要污染源產排污系數核算參數

根據企業相關信息可計算出，1號、2號燒結機產生二氧化硫的系數分別為：

S1=2×(151.941×10000×0.03%+45402.85×0.38%+50556.25×0.56%-165.718×10000×0.02%)×1000/1657180 = 0.70 kg/t-燒結礦

S2=2×(134.725×10000×0.03%+40997.44×0.38%+44388.27×0.56%-146.98×10000×0.04%)×1000/1469800 = 0.71 kg/t-燒結礦

3.2.1 二氧化硫產生量計算

由相關數據計算可得，1號、2號企業燒結機二氧化硫的產污系數分別為：0.70 kg/t燒結礦、0.71 kg/t燒結礦。二氧化硫產生量為各燒結機產污系數與燒結礦用量的乘積，即：

二氧化硫產生量 = 二氧化硫產污系數×燒結礦用量

故1號、2號燒結機二氧化硫的產生量分別為1160.03 t、1043.56 t。

3.2.2 二氧化硫去除量計算

①查找治理技術平均去除效率：該企業二氧化硫治理技術采用石灰石-石膏法，在主要產品為燒結礦、主要原料為煤炭、鐵礦石，主要工藝為帶式燒結機、生產規模為180～360 m2的四同組合下，對應查詢石灰石-石膏法的平均去除效率為85.54%。

②計算污染治理技術實際運行率：根據產污系數組合查詢結果，該組合中石灰石-石膏濕法脫硫措施對應的污染治理設施實際運行參數分別為：脫硫設施實際投運時間、機組實際運行時間。

根據查詢結果，該組合中石灰石-石膏濕法對應的污染治理設施實際運行率計算公式為：

k=脫硫設施實際投運時間/設施實際投運時間

獲取企業實際填報情況如下：該企業2017年脫硫設施除塵設備運行時間分別為7297、6514 h/a，機組實際運行時間7297、6514 h/a。由此計算，該企業的石灰石-石膏濕法設備實際運行率均為1。

③計算二氧化硫去除量：

P減=P產·k·η

(5)

1號、2號燒結機二氧化硫去除量分別為:

P1減=1160.03×85.54%×1=992.29 t；

P2減=1043.56×85.54%×1=892.66 t。

3.2.3 二氧化硫排放量計算

污染物排放量 = 污染物產生量-污染物去除量1號、2號燒結機二氧化硫排放量分別為167.74 t、150.9 t。

3.3 大氣源清單系數法

根據大氣源清單污染物排放量計算公式：

E=A×EF×(1-η)

(6)

式(6)中，A為燒結礦產量；EF為大氣污染物產生系數；η為污染控制措施對污染物的去除效率；根據《城市大氣污染源排放清單編制技術手冊》附錄中提供的相關數據可知，EF=1.34 kg/t產品；η為石灰石-石膏法，數值為80%，由此可計算該企業1號、2號燒結機二氧化硫的排放量分別為：

S1=165.718×1.34×(1-0.8)=444.12 t；

S2=146.98×1.34×(1-0.8)=393.91 t。

4 計算結果

該企業1號、2號燒結機二氧化硫排放量計算結果見表2。

表2 各種方法二氧化硫排放量計算結果

5 分析與討論

(1)根據結果對比分析可知，污染源普查產排污系數法(物料衡算法)<排污許可證實際排放量核算法<大氣源清單系數法。

(2)排污許可證實際排放量核算法不確定性分析。排污許可實際排放量核算采用在線監測數據，2017年在線監測系統中存在個別異常值，對數據準確性產生小幅影響。

(3)污染源普查產排污系數法(物料衡算法)結果不確定性分析。普查物料衡算法計算結果偏小，通過對比可知，影響普查計算結果的主要因子為鐵礦石的含硫量、以及燒結礦的含硫量。企業填報鐵礦石含硫量數值偏小是導致結果偏小的主要原因。

普查系數法要求鐵礦石含硫量應填報2017年中相應燒結機用于生產燒結礦所實際消耗鐵礦石含硫量的加權平均值。企業目前多采用外礦與國內礦混合使用，一般外礦中含硫量較低為0.02%，國內礦含硫量較高為0.2%～0.4%。在實際填報中，企業無法對每批次進入燒結機的鐵礦石進行精準的加權平均計算，該企業按照鐵礦石平均含硫量估值為0.03%計算，存在填報數值偏小的可能。

每批次燒結礦的含硫量與原料鐵礦石的含硫量密切相關，企業一般不對燒結礦的含硫量進行檢測，該企業燒結礦含硫量按照推薦數據0.02%進行估取，對計算結果的不確定性產生一定影響。

(4)大氣源清單系數法不確定性分析。源清單計算中采用《手冊》推薦的通用排放系數，系數適用于全國平均水平。由于不同地區環境管理要求不同，企業采用原材料和生產工藝不同，通用系數不能很好反映該企業污染源排放特征，計算結果偏大，需要結合環統、實測數據、物料衡算等進行質量約束，直接使用不確定性較大。

(5)排污許可證實際排放量核算法中2號燒結機二氧化硫排放量大于1號燒結機二氧化硫排放量。說明在相同規模、相同工藝情況下，燒結機采用不同含硫量的原料和燃料，對二氧化硫排放會產生較大影響。

(6)該企業2臺200 m2燒結機二氧化硫排放量采用3種方法進行計算，誤差均為合理范圍內，最終采用排污許可實際排放量的核算結果，即采用在線監測數據，結果較為可信。