（环境科学专业论文）电碳行业大气污染影响分析及防治措施的研究.pdf

东北林业大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fe l e c t r i c a lc a r b o ni n d u s t r y , t h ei m p a c to nt h ee n v i r o n m e n ts h o u l d b et a k e ns e r i o u s l ye n o u g h t h em a i np r o d u c t i o np r o c e s s e so fe l e c t r i c a lc a r b o ni n d u s t r yi n c l u d e ：c r u s h i n gm i l l ， p r e s s u r e - t y p ek n e a d i n g , b a k i n g , i m p r e g n a t i o n ，g r a p h i t ea n d o t h e rm a j o rp r o c e s s e s t h r o u g ht h e a n a l y s i so ft h ep r o d u c t i o np r o c e s s e s ，p o l l u t a n t se m i s s i o nn o d e si nt h ep r o d u c t i o np r o c e s s e so f e l e c t r i c a lc a r b o ni n d u s t r yw e r ed e t e r m i n e d ，m a i n l yi n c l u d i n g ：d u s tp o l l u t i o ni nt h ep h y s i c a l p r o c e s s e so ft h ep r e t r e a t m e n to fr a wm a t e r i a l s ；s m o k ea n ds 0 2d u r i n gt h ec o m b u s t i o np r o c e s s i nt h er o a s t e r ；a s p h a l ts m o k ea n db a 】pi np r e s s u r e - t y p ek n e a d i n g , b a k i n g , a s p h a l tm e l t i n ga n d i m p r e g n a t i o n a i rc h a r a c t e rp o l l u t a n t sw h i c ha r en o n - p o i n ts o u r c ed u s tp o l l u t i o n 、a s p h a l ts m o k ea n d b a pw e r ep r o p o s e d n o n p o i n ts o u r c ed u s tp o l l u t i o nc a nc a u s em a n yd i r e c ta n di n d i r e c t d a m a g et oh u m a nh e a l t ha n dt h eq u a l i t yo fa t m o s p h e r i ce n v i r o n m e n t ，i nt h ea t m o s p h e r i c e n v i r o n m e n ti m p a c ta s s e s s m e n ts y s t e m ，a c c o r d i n gt ot h e s eh a z a r dh e a l t hp r o t e c t i v ed i s t a n c e a n da t m o s p h e r i ce n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i v ed i s t a n c ew e r em a d e ；a s p h a l ts m o k ea n db a pc a u s e s e r i o u sd a m a g et oa n i m a l s ，p l a n t s ，h u m a n s ，h a v et h ee y e s , s k i ns t i m u l a t i o n ，a n da r es t r o n g l y c a r c i n o g e n i c ，t e r a t o g e n i ca n dm u t a g e n f o rt h en o n - p o i n ts o u r c ed u s tp o l l u t i o nc o n t r o lm e a s u r e s ，t h em a i na p p r o a c hi st of o c u so n n o n - p o i n ts o u r c ed u s tp o l l u t i o nc o l l e c t i o n ，t ot r a n s l a t ei n t ot h ep o i n ts o u r c ee m i s s i o n s i nt h e r e l e v a n tw o r k s h o pa n dr e l e v a n te q u i p m e n to fc r u s h i n gm i l l ，p r e s s u r e - t y p ek n e a d i n ga n d s c r e e n i n g ，t r a n s i t ，r o a s t i n gf u r n a c ei n s t a l l e dc a ni n s t a l lt h eg a sg a t h e r i n gs y s t e m sa n dd u s t c o v e r s ，a n dm a k et h em e c h a n i c a lv e n t i l a t i o nt om a i n t a i nn e g a t i v ep r e s s u r eo p e r a t i o n ，u s es p i r a l s u c t i o nd e v i c e , d u s tc o l l e c t i n gs e n tt oe f f i c i e n tb a gf i l t e rb yf a n s f o rt h er e m o v a lo fa s p h a l t s m o k ea n db 【0 c 】p a tf i r s tt h e yh a v ec o l l e c t e db yf o c u s ，t r a n s l a t e di n t op o i n ts o u r c ep o l l u t i o n ， a n dr e m o v e dt h r o u g ht h ec o r r e s p o n d i n gc o n t r o lm e a s u r e s t h r o u g ha n a l y s i sa n dc o m p a r i s o n ， t h em a i nm e t h o d si n c l u d ei n c i n e r a t i o n ，a b s o r p t i o na n de l e c t r o nc a p t u r em e t h o d t h e s et h r e e m e t h o d sa r ew i d e l ya p p l i e d ，a m o n gt h e m ，w h e r et h ed r ya d s o r p t i o na n dw e te l e c t r i cf i s h i n g m e t h o dh a v et h ei d e a lt r e a t m e n te f f e c t b a s e do nt h ee x a m p l eo ft h er e l o c a t i o na n dr e c o n s t r u c t i o no fh a r b i ne l e c t r i cc a r b o n f a c t o r y , a c c o r d i n gt ot h ea c t u a ld a t ao ft h ee m i s s i o n si nt h ef a c t o r y , b e f o r ea n da f t e rm e a s u r e s t a k e n ，t h ea t m o s p h e r i ce n v i r o n m e n t a li m p a c to ft h er e l o c a t i o no fh a r b i ne l e c t r i cc a r b o n f a c t o r yo nt h ep r o p o s e da r e aw a ss e p a r a t e l yp r e d i c t e d ，t h ei m p a c to fc a r b o nc o r p o r a t eo nt h e a t m o s p h e r i ce n v i r o n m e n tw a sk n o w n ，a n dt h ee f f e c t i v e n e s so ft h ew a s t eg a st r e a t m e n t m e a s u r e so ft h i sf a c t o r yw a se x p l a i n e d ，笛w e l la s ，t h r o u g ht h ec a l c u l a t i o no ft h eh e a l t h n p r o t e c t i v e d i s t a n c ea n d a t m o s p h e r i c e n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i v ed i s t a n c e , e n v i r o n m e n t a l r e q u i r e m e n t sf o rc o n s t r u c t i o na n ds i t es e l e c t i o no f t h i sp r o j e c tw e r em a d e k e y w o r d s e l c c t r i c a lc 盈l b o ni n d u s t r y ；, c h a r a c t e rp o l l u t a n t s ；p r e v e n t i o nm e a s u r e 1 1 1 l 绪论 1 绪论 1 1 电碳行业的发展与现状 电碳行业为典型的传统工业，在诸多碳素制造行业当中，电碳行业规模较小，属于 机械加工系统中的精细碳材料生产制造业。该行业主要生产各类特种石墨、浸金属碳滑 板和各类机械用电刷等i l l o 我国电碳行业从无到有，逐步发展起来。改革开放前，电碳行业仅有三家工厂：上 海电碳厂、四川东新电碳厂和哈尔滨电碳厂。如今，已发展为3 0 0 余家电碳企业，遍布 全国。同时，企业形式也从过去的单一国有企业发展成合资企业、股份制企业、集体及 私营企业等形式共同发展的格局n 1 。 依据其用途和特点，电碳制品可分1 2 大类、6 3 个系列3 。其中，1 2 类制品包括电 机用电刷、机械用炭、触头、调压器用炭电阻片、机车滑板、炭棒、高纯石墨、特种石 墨、青铜石墨含油轴承、石墨制品、燃料电池用碳材料、锂电池负极材料等。 电碳行业的生产厂家基本上可分为五种类型：第一类是老牌国有电碳生产企业， 如哈尔滨电碳厂，这类企业是在计划经济体制下产生的，曾拥有辉煌的历史，资格也较 老，但这类企业市场竞争力低下，在市场中所占份额逐渐缩小。第二类包括一些中外合 资的企业，如上海摩根电碳厂( 原上海电碳厂) 。第三类是一些国外独资企业，如法国罗 兰碳素、东洋碳素等。而区别于老牌国有电碳生产企业，后两类企业在先进的管理理念 和国外品牌、技术优势下，拥有较强的市场竞争力，并且在我国的市场份额日益扩大。 第四类是股份制企业，如东新电碳厂。第五类则包括一些集体( 乡镇) 和私营企业。与我 国电碳行业相比，英、俄、德、意等国家生产设备较为先进5 1 ，主要体现在生产效率 高，可部分实现无削加工，提高了电刷的生产质量，改善职工劳动条件等。 目前，国内电碳行业生产中低档产品的企业占大部分，即传统碳材料生产企业，如 铝用碳素制品( 阳极炭块、阳极糊和阴极炭块等) 、冶金用碳素制品( 石墨电极等) 、电碳 制品( 炭刷、炭触头、机械用炭、特种石墨和炭棒等) 、化工用碳素制品( 石墨热交换器等) 及其他碳素制品等生产企业。这类企业生产力过剩，市场竞争激烈，经营管理不景气， 亏损严重，生产萎缩明显。尤其是产品品种和质量、工艺装备和科技含量等方面与国外 同类企业相比差距较大，高精尖和大规格产品仍然需要从国外进口。制约电碳行业发展 因素主要包括：获取信息途径不畅通，国内同类企业问技术保密并且对国外高新技术更 是知之甚少；在新技术开发、新材料研制和产品科技含量等方面投入严重不足；行业内 没有在全局意义上形成产、学、研氛围和成长环境。 1 2 电碳行业的环境影响 在我国碳素行业中，电碳行业仅能算作一个较小的行业。无论从企业规模、固定资 产数额、职工人数、产品规格尺寸、产量、产值，还是从技术力量、工艺装备和检测仪 东北林业大学硕士学位论文 器等方面都远远不及碳素行业中的其他较大部门。最初由于电碳行业建设早，在五六十 年代建设阶段还没有实行环境影响评价制度，并且企业数量很少，所以没有受到环保工 作的重视，对其进行的研究也寥寥无几，尤其是环境影响评价方面可供研究的案例数量 也相当有限。 随着改革开放的深入、市场经济的发展和我国加入w t o ，电碳产品也在市场的开 拓和开发方面取得了相应的进展。而在行业逐步壮大，企业日益增多的同时，其产品和 技术却始终保持在中低水平上，电碳行业对环境所造成的影响也越来越大，电碳行业生 产对环境造成的影响必须引起足够的重视。 电碳制品工厂的污染物来源主要来自于以下工序及设备：( 1 ) 面源粉尘污染原材 料堆放场地及原材料仓库、预碎、材料运输、磨粉及筛分机械、配料系统、混捏成型、 焙烧填充料的运输及破碎筛分系统、焙烧装出炉及清理场、石墨化填充料运输、石墨化 装出炉及清理。总之，在产品机械加工系统生产时，都易产生粉尘。( 2 ) 沥青烟尘污染一 一沥青的堆放场地、沥青熔化及运输、沥青计量及混捏、成型、焙烧、浸渍系统设备 等。( 3 ) - 氧化硫污染主要来自焙烧炉和石墨化炉以及部分企业使用的燃煤等。( 4 ) 固体废弃物污染 音烧炉的废填充料( 已烧成灰渣的部分) 、石墨化炉产生的废保温 料、报废的炉底料：燃煤焙烧炉的炉灰渣、工业炉修理时的废耐火砖及狄浆结块等。 ( 5 ) 噪声磨粉机、破碎机及筛分机械、振动、成型设备、空压机、鼓风机和排烟设备 及其他机械运转时产生的噪声。 由以上五点可见，电碳行业与其他行业相比，其对环境造成的独特影响主要在于整 个厂区形成的面源粉尘污染和沥青烟气的污染。面源污染是由电碳行业生产工艺加工性 质决定的，它没有固定的排放点，具有很大的随机性、不稳定性和复杂性，受外界气候 等条件的影响很大，也不易控制和治理。面源粉尘会使人体和生物体产生呼吸系统疾 病，包括咳嗽、咳痰、胸痛等，严重者产生尘肺病、肺结核、呼吸困难等。而沥青烟不 属于常规污染物，它的排放是由电碳行业生产特性决定的，是电碳行业所排放的特殊污 染物。沥青烟具有多种致突变作用、致畸作用和致癌性，如不能加以有效控制，沥青烟 的大量排放会对人体和大气环境造成严重危害。 1 3 大气环境影响评价简介 为分析和评价电碳行业生产对大气环境的影响程度，需要使用到大气环境影响评价 制度。我国现行的大气环境影响评价制度，主要是依据环境影响评价技术导则大 气环境( h j 2 2 2 0 0 8 ) 6 1 进行评价，并结合中华人民共和国环境保护法、中华人民 共和国环境影响评价法、中华人民共和国大气污染防治法以及建设项目环境保护 条例，对大气污染进行防治，以改善环境空气质量。 大气环境影响预测是大气环境影响评价的核心内容，它是通过分析工程建设和生产 过程中排污环节和排放源强，并结合当地气象数据，按照一定的大气扩散模式，计算得 出各种污染物的浓度预测值。通过预测，可以了解到项目对大气环境质量的影响程度和 l 绪论 影响范围，并根据预测结果提出合理的污染防治措施，还可优化区域污染源布局，方便 对污染物进行总量控制等。 大气环境影响评价所采用的预测模型，经过多年来的逐渐发展，已经逐渐趋于完善 和准确，我国现行的环境影响评价技术导则大气环境( h j 2 2 - 2 0 0 8 ) 于2 0 0 9 年4 月1 日实施，该导则废止了之前所采用的高斯扩散模式体系，并提出了新的推荐模式。 包括估算模式s c r e e n 3 模式、a e r m o d 模式系统、a d m s 模式系统、c a l p u f f 系统 等。各种模式均基于推荐软件作为辅助工具进行预测计算，而不再列出复杂的模式计算 公式。本文将会利用到导则推荐的e i a p r o a 2 0 0 8 和e i a a 软件为辅助工具，通过 s c r e e n 3 和a e r m o d 模式，对电碳行业生产的大气环境影响进行预测分析。 1 4 论文研究的意义与主要内容 1 4 1 研究意义 传统的电碳行业常具有高耗能、高污染的特征。由于电碳制品生产工艺的特点，在 对原料进行前处理的物理加工工序中，包括破碎、混合压型等，都极易产生面源粉尘污 染；在混捏成型、焙烧、沥青熔化及浸渍中易产生有害的沥青烟污染。可见电碳行业的 污染物排放有着不同于其他行业的特殊性和危害性。 目前，针对电碳行业进行的环境污染分析在国内外未见报道。因此，对电碳行业开 展污染影响分析及污染防治措施研究，具有重要的现实意义和实用价值。 通过电碳行业大气污染分析和污染防治措施的研究，能够最大限度地减轻该行业的 环境污染，使得我国的电碳行业更加健康稳步的成长，实现环境、经济和社会的协调发 展。 1 4 2 主要研究内容 l 、通过对电碳行业典型生产工艺的分析，明确电碳行业生产流程和排污节点，掌握 电碳行业的生产特点与排污特点。 2 、分析电碳行业的环境影响，重点分析对大气环境的影响， 3 、确定电碳行业生产所排放的大气特征污染物，论述大气特征污染物对环境的影 响 4 、提出针对大气特征污染物的防治措施，并对各项措施进行对比。 5 、为量化并直观地表明电碳行业生产对大气环境的影响，以哈尔滨市电碳厂搬迁 改造工程为例，根据该厂污染物排放的实际数据，对其生产过程中大气污染物排放情况 进行预测研究，了解电碳行业工厂实际生产对大气环境造成的影响程度，并以此来说明 该厂采取大气污染防治措施的有效性。计算卫生防护距离和大气环境防护距离，为该企 业的建设选址提出环保要求。 东北林业大学硕士学位论文 2 电碳行业的工艺流程和环境污染分析 2 1 电碳行业生产的一般工艺流程 一般电碳行业的生产，采用的原材料主要有：石油焦、沥青焦、煤沥青、煤焦油、 炭黑、石墨粉等材料。其一般加工工艺，是将煤沥青融化并与破碎、磨粉后的沥青焦或 石油焦混合形成液态混合物，经轧辊机压片后，送入磨粉机磨成粉末状，再由压型机压 成块状，经过液态沥青浸渍后，装入焙烧炉中焙烧，焙烧结束后，再次浸渍沥青进行二 次焙烧后石墨化。半成品经过检验加工包装后，成为成品 1 。电碳行业主要工艺流程如 图一。 煤沥 图2 1 电碳行业主要工艺流程图 其工艺过程详细为o 破碎、磨粉：工序主要为原料配料，以石油焦、沥青焦和沥青为原料，进行混 合。经过破碎机破碎、筛分成为各种粒度料，再和磨出的粉料按一定比例配制成千混合 料。根据具体原料和工艺的不同，在破碎工艺后，还可能加入煅烧工艺，以使石油焦、 沥青焦等除去挥发份等杂质，使焦炭的理化性能得到进一步改善，如密度、硬度提高， 抗氧化性增强，比电阻降低等。 混捏、压型：混合好的原料经过破碎，变成不同粒级的焦炭颗粒，根据配方分别 将不同粒级原料混入混捏锅，注入一定量的粘结剂沥青，加温至1 6 - - 1 8 c 后搅拌，达到 要求后用成型机或挤压机挤压成型。大部分过程将全部由电脑操作控制。配料温度的控 2 电碳行业的工艺流程和环境污染分析 制将更加准确，基本实现自动化。 惜烧：该工序主要是将成型后的碳坯在隔绝空气的条件下加热，按一定的升温曲 线加热，在1 3 0 0 ( 2 的温度下，使粘结剂完全焦化，以增强电碳制品的强度，提高导电能 力。 将不同型号的石墨毛坯放入焙烧炉内，每室由4 个焙烧箱和烟道组成，在焙烧箱的 毛坯周围填充河砂( 硅砂) ，作为支撑保温物，上部由密封盖密封，使毛坯均匀加热，不 因受热变形。在焙烧炉内经过3 2 8 4 6 0 小时逐渐加热一保温一升温保温一冷却后出 炉。出炉时，先由天车吊去焙烧箱上部的密封盖，再由抓斗抓去毛坯上部覆盖的保温 料，使毛坯上部暴露后由专用钢丝绳套固定后由天车吊出炉外，剩余保温料由高压抽吸 装置吸回配料部备用。 浸渍：为使碳素制品减少孔隙，增加比重，以达到提高其导电率和机械强度的目 的，把焙烧电碳制品预热至5 0 0 左右，放入浸渍罐，抽真空至一定的真空度后注入沥 青，沥青在一定的压力下，浸到电碳制品内，卸压后冷却出罐，再根据不同的要求返回 进行二次焙烧或直接进入石墨化工序。 石墨化：石墨化工序主要的任务是将焙烧后的电碳半成品在石墨化炉内加热至 2 3 0 0 以上，使之进行石墨化。主要工序是将各类毛坯电碳制品装入石墨化炉炉，靠电 阻料及电碳制品共同组成电阻自身发热达到升温目的。 检验加工：石墨化后的毛坯经过车外圈、镗孔、车螺纹等，包装出厂。 2 2 电碳行业的环境污染分析 2 2 1 电碳行业生产工艺的排污节点 通过对电碳行业生产工艺的分析，在生产过程中，主要的污染物排放来自于沥青熔 和浸渍工序、混合工序、焙烧工序和石墨化工序。 由于电碳制品的特点，在对原料进行前处理的物理加工工序中，包括破碎、混合压 型等，都极易产生粉尘污染；在焙烧炉燃烧过程中将产生烟尘和s 0 2 ；在混捏成型、焙 烧、沥青熔化及浸渍中易产生有害的沥青烟和b a p 。 另外，在各类机械加工过程中，都将伴随着噪声的产生。 电碳行业生产工艺中，具体的排污节点见图2 - 2 及表2 - 1 。 东北林业大学硕士学位论文 g l 图2 - 2 电碳行业主要排污节点图 表2 - 1 电碳行业主要排污环二竹 编号排放源产生环节污染物去向 g l 破碎机原料破碎 粉尘( 面源) 6 2 混合机碳粒混合 粉尘( 面源) 6 3 轧辊机轧辊j ：序粉尘( 面源) 6 4 磨粉机磨粉l j 序粉尘( 面源) 6 5 挤乐机挤压成型粉尘( 面源) 大气 g 6熔化缸 沥青熔化沥青烟、b e a e ( 面源+ 点源) 环境 6 7混合机 混捏成型沥青烟、b a e ( 面源+ 点源) 6 8 压型机 混捍成塑沥青烟、b a p ( 面源+ 点源) 6 9 浸渍罐浸渍：l ：序沥青烟、b 位】p ( 面源+ 点源) g 1 0 焙烧炉 焙烧j l ：序沥青烟、b c a p 、烟尘、s 伤( 点源) g l l 石墨化炉 缸墨化i ：序烟尘( 点源) s 1 石墨化炉 石墨化：r 序废料、废炭 综合利朋 n 1 破碎机原料破碎噪声 n 2 磨粉机磨粉i ：序噪声 n 3 挤压机挤压成型噪声 6 2 电碳行业的工艺流程和环境污染分析 由摊污节点分析可以明显看出，电碳行业生产较其他行业的特殊之处，在于生产工 程中的各个环节极易产生无组织面源排放，包括粉尘、沥青烟和b 【田p 。而沥青烟和 b a p 不属于常规污染物，是由于电碳行业生产的生产形式所特有的污染物。 2 2 2 电碳行业的大气环境污染分析 2 2 2 1 工艺粉尘 通过对电碳行业生产工艺和排污节点的分析可以得出，在对原料进行前处理的物理 加工工序中，包括原料破碎、混合、轧辊、磨粉、挤压成型等工序，以及原材料堆放、 运输、装炉等步骤，都极易产生粉尘污染，且均为面源无组织排放。如果粉尘不经处理 而直接排放，将会对厂区员工的健康造成不利的影响，并且在厂界外造成区域大气t s p 浓度增高，导致区域大气环境质量的下降，影响周边居民及其他环境敏感目标的生产和 生活1 。须将面源无组织排放通过真空清理机和吸尘装置收集，经过除尘器处理达标排 放。 2 2 2 2 沥青烟和b a 】p 污染 由于电碳加工所选用的原料为石油焦、沥青焦、煤沥青等，因此在电碳加工的各个 流程中，均可能产生沥青烟及b a p 。产生污染最严重的是沥青熔化、混捏成型、沥青 浸渍工序和焙烧工序。其中，熔化浸渍和被烧工序产生的沥青烟和b a p 为有组织排 放，混捏成型过程中产生无组织排放。 沥青烟对皮肤黏膜有刺激作用，并有致肿瘤作用，沥青烟中含有的b a p 更被认为 是典型的高活性致癌剂，因此必须对其采取有效的污染防治措施进行治理。须将面源无 组织排放通过真空清理机和吸尘装置收集，再与有组织排放的污染物一起通过烟气净化 装置处理后，经烟囱进行高空排放，以减少对厂区和周边环境敏感目标的污染影响。 2 2 2 3 其他大气污染 除上述污染物外，在电碳行业企业的生产过程中，不可避免地还将产生一些其他常 规大气污染物，如焙烧炉产生的烟尘及s 0 2 ，石墨化炉在石墨化工序中产生的烟尘，部 分需要自行供汽供热的企业，在锅炉的燃煤过程中还将产生的烟尘、s 0 2 、n 0 2 等。这 些污染物的影响和防治方式已为大家所熟知，可经过配套的脱硫和除尘装置进行污染防 治，对大气环境的影响不大。 2 2 3 电碳行业的水、噪声、固体废弃物污染分析 通过对电碳行业生产工艺和排污节点的分析可以得出，电碳行业生产主要造成的环 境污染在于大气环境污染。其产生的水、噪声、固体废弃物污染很小。 由于生产工艺中没有生产用水的加入，所以电碳企业的废水主要来源于工人的生活 用水和循环冷却水定期排污，对水环境影响很小，可经过简单处理后达标排放。 噪声源通常为破碎机、磨粉机、水泵、引风机，噪声源强在9 0 - 1 0 5 d b ( a ) 左右。 在对相应设备采取吸声、减震措施，厂房采取隔声措施后，其噪声通常可以达到工业企 业厂界噪声标准要求。 东北林业大学硕士学位论文 i i 固体废物的排放主要是燃煤灰渣和焙烧填充料废弃物等，焙烧填料和石墨化废料均 可部分回收再利用，其余可作为燃料燃烧。最后产生的灰渣和废弃物均可作为建筑材料 和铸造材料出售。 2 3 本章小结 本章主要总结了电碳行业的一般生产工艺，包括：破碎磨粉、混捏压型、焙烧、浸 渍、石墨化等主要工序。 电碳行业生产对环境造成的主要影响是大气环境影响，其产生的废水、噪声和固体 废弃物对环境造成的污染很小。 电碳行业生产产生的大气污染，主要为面源粉尘污染、沥青烟和b a p 的污染。由 于电碳行业加工方式的特点，在对原料进行前处理的物理加工工序中，包括原料破碎、 混合、轧辊、磨粉、挤压成型等工序，都极易产生粉尘污染。由于其选用原材料的特 点，在碳素原料加工中的沥青熔化、混捏成型、沥青浸渍工序和焙烧工序中，都会产生 沥青烟及be a 3 p 的污染。 3 电碳行业大气特征污染物及其对环境的影响 3 电碳行业大气特征污染物及其对环境的影响 3 1 电碳行业大气特征污染物的提出 由电碳行业的工艺流程不难看出，大气污染物中的粉尘和废气应为电碳行业的主要 污染物。其中烟尘及s t h 为常规污染物，是焙烧炉、石墨化炉在燃烧过程中产生的，其 污染与一般企业的锅炉类似。相比之下，面源粉尘污染以及沥青烟和b a p ，为电碳行 业的特征大气污染物。 3 2 特征大气污染物的环境标准 3 2 1 环境质量标准 t s p 面源粉尘污染和b a p 的环境空气质量标准选用g b 3 0 9 5 - - 1 9 9 6 环境空气质 量标准9 1 的浓度限值。沥青烟为复杂的混合物，无具体环境质量标准。 电碳行业大气特征污染物环境空气质量标准限值，见表3 1 。 表3 - 1 环境空气质鼙标准浓度限值 单位：m g m 3 浓度限值 污染物取值时间 一级标准二级标准 _ 级标准 日均值 o 1 2o 3 0o 5 0 t s p 年均值 o 0 8o 2 0o 3 0 b a l p 日均值 0 o l 豢 瘫b a p 标准浓度限值单位为“g m 3 3 2 - 2 污染物排放标准 电碳行业大气污染物的排放，主要由焙烧窑炉和石墨化炉的点源排放，以及部分沥 青熔化浸渍和混捏成型过程中产生的面源排放。 焙烧炉、石墨化炉的废气排放，应执行大气污染物的排放执行工业窑炉大气污染 物排放标准n g b 9 7 0 8 1 9 9 6 1 1 时段( 1 9 9 7 年1 月1 只后新改扩建的各种工业窑炉) 中，非金属焙( 煅) 烧窑炉标准。具体标准限值见表3 2 。 标准名称及级标准限值 ( 类) 别 污染因子 单位 一级 细：级 ：i 。：业窑炉人 t s p ( 有组织摊放)排放限值 m g m 3 2 0 03 0 0 气污染物排放 t s p ( 无组织排放)最高允许浓度 m g m 3 5 标准 烟气黑度排放限值 l2 g b 9 7 0 8 s 0 2排放浓度 m g m 3 禁排 8 5 01 4 3 0 1 9 9 6 1 1 时段标 准 沥青烟排放浓度 m g m 3 55 01 0 0 b a p 的排放标准在工业窑炉大气污染物排放标准没有规定，参照大气污染 物综合排放标准g b l 6 2 9 7 一1 9 9 6 1 1 规定的最高允许排放浓度和最高允许排放速率限 东北林业大学硕士学位论文 值得执行，具体标准见表3 3 。 表3 - 3 大气污染物综合排放标准 污染 最高允许捧最高允许捧放速率( k g h ) 类型放浓度 排气筒 物 一级二级三级 ( 矗g 匝3 ) ( m ) 1 5 0 0 6 1 0 3 0 0 9 x 1 0 3 0 5 0 x 1 0 - 2 00 1 0 1 0 3 0 1 5 x 1 0 - 3 现有污( 沥青、碳3 0 禁排 0 3 4 x 1 0 40 5 1 1 0 3 染源素制品生产 4 00 5 9 x 1 0 - 30 8 9 x 1 0 3 和加工) 5 00 9 0 x 1 0 一1 4 1 0 1 3 苯并 6 01 3 1 0 3 2 0 1 0 。3 a 芘 1 50 0 5 x l o 一30 0 8 1 0 3 0 3 0 x 1 矿2 0 0 0 8 5 1 0 30 1 3 l o 3 新建污 ( 沥青及碳 3 0 禁排 0 2 9 1 0 30 4 3 1 0 3 染源素制品生产4 00 5 0 1 0 3 0 7 6 1 0 3 和加：t = )5 00 7 7 1 0 3 1 2 1 0 3 6 01 1 1 0 。3 i 7 1 0 3 对于沥青熔化浸渍和混捏成型过程中产生的面源粉尘、沥青烟、b 【c l 】p 的污染物排 放标准，参照大气污染物综合排放标准g b l 6 2 9 7 - - 1 9 9 6 规定的无组织排放监控浓度 限值。具体标准值见表3 - 4 。 表3 - 4 人气污染物综合排放标准无组织排放监测浓度限值 无组织排放监控浓度限值 类型 污染因子 监控点浓度 数值 t s p 无组织排放上风向设参照 m g m 3 5 0 ( 监控点与参 现有污染源 点，卜风向设监控点照点浓度筹值) 沥青烟生产设备不得有明显的无组织排放 b a p i _ t g m 3 0 o l t s p 周界外浓度最高点m e , m 3 1 o 新建污染源 沥青烟生产设备不得有明显的无组织排放 e e a p 周界外浓度最高点 1 1 9 m 3 0 0 0 8 3 2 3 其他国家相关环境空气质量标准 电碳行业所涉及的大气污染物包括t s p 、s 0 2 、沥青烟和b a p 。 其中t s p 和s 0 2 为常规污染物，世界各国均对此类污染物指定了环境空气质量标 准，例如美国环保部规定的国家环境空气质量标准n a t i o n a la m b i e n ta i rq u a l i t y s t a n d a r d s ( n a a q s ) 1 2 | p 节选如表3 5 。其中s 0 2 标准制订于2 0 1 0 年，p m l o 与p m 2 5 标 准制订于2 0 0 6 年。标准中，- 级标准以保护人体健康为主要对象，包括对“敏感 人 群健康状况保护，如哮喘病患者、儿童、老年等；二级标准以保护自然生态及公众福利 为主要对象，主要防止能见度降低和防止对动植物、蔬菜、庄稼及建筑物等造成损害。 3 电碳行业大气特征污染物及其对环境的影响 表3 - 5 美国环境空气质量标准节选 浓度标准 污染物取值时间 一级标准 一。奶标潍 小时值 7 5 p p b 0 5 p p m ( 三小时值) s 0 2日均值 0 1 4 p p m 年均值 0 0 3 p p m 无 p m l 0 小时值 15 0 u g m 315 0 u g m 3 小时值 3 5 1 t g m 33 5 r t g m 3 p m 2 5 年均值 15 0 i t g m 3 15 0 1 a g m 3 可见，美国的标准限值与我国限值基本相同，而美国更重视对人体健康有直接影响 的环境污染物，例如规定的p m 2 5 限值与我国规定的t s p 、p m i o 相比，对人类的影响更 严重更直接，而我国标准未作规定。 而对于沥青烟和b a l p ，少有其他国家对此制定相关环境标准。但不乏相关行业、 相关机构和联盟对此提出标准限值建议。各国各机构对沥青烟和b a p 提出的限制标准 节选，见表3 - 6 。 浓度标准 污染物 名称 标准值取值时间 美国职业安全与卫生( o s h a ) 标准1 3 15 m g m 3 8 小时值 美国政府1 ：业下生学会( a c g i h ) 标准4 15 m g m 3 8 小时值 沥青烟 英国、澳犬利、比利时、 1 0 m g m 3 8 小时值 丹麦短期曝光限值标准1 世界卫生组织推荐标准6 1 0 0 0 012 p g m 3 年均值 0 0 0 3 3 1 a g m 3l 小时值 加拿人安人略省环境空气标准1 订 0 0 0 1l 肛g m 3 日均值 b a p o 0 0 0 2 2 p g m 3 年均值 美国华盛顿州环保局标准m 1 o 0 0 0 4 8i _ t g m 3 年均值 美国加利稿尼弧州环保局标准m 1 0 0 0 9 p g m 3 年均值 荚国德克萨斯州环保局标准呦1 o 0 0 3 1 a g m 3 年均值 新两、二环培卒气质蟹标准2 1 0 0 0 0 3 p g m 3 年均值 由此可见，世界各国对于沥青烟和b a p 的环境质量标准差异较大，并没有达成一 致共识，但是都一致认同了b a l p 的危险性，因此均对b a l p 制定的了极为严格的环境 空气标准，且均严于我国现行标准。 3 3 特征大气污染物对环境的影响 3 3 1 面源粉尘污染对人体及环境的影响 3 3 1 1 面源粉尘的危害 电碳行业生产在破碎磨粉、混捏成型等一系列物理混合、筛分、搅拌、石墨化以及 原料运输过程中，均有粉尘或扬尘的产生，并且大部分为无组织排放，如不能得到有效 东北林业人学硕士学位论文 的处理，将对厂区职工和周边居民造成很大的影响。 面源粉尘污染的直接危害是使人体和生物体产生呼吸系统疾病，包括咳嗽、咳痰、 胸痛等，严重者产生尘肺病、肺结核、呼吸困难等1 2 2 1 。其间接和长期危害，是造成大 气环境质量下降，由于长期大量的粉尘排放，在近地大气中，尘粒的凝聚效应使得空气 更加混浊，在风力的作用下易产生二次飞扬或尘暴；在高空中由于其进入平流层所产生 的平流层温度变异，会导致大气、地表气温增加、生态环境恶化等全球性环境影响。 电碳行业工厂通常可根据实际情况，在可能产生无组织排放的车间均设置吸尘罩、 密闭集气系统进行收集，通常可将8 0 以上的面源无组织排放转化为点源排放。在加装 除尘器进行处理后，通常可以去除粉尘9 5 0 o - - 9 9 以上，并最终通过烟囱进行高空排 放，即可减少无组织排放粉尘对大气环境造成的影响。 3 3 1 2 卫生防护距离的规定 为了对无组织排放源周边的环境敏感目标提供保护，我国设有卫生防护距离的规 定。卫生防护距离的是根据g b t 1 3 2 0 1 9 1 制定地方大气污染物排放标准的技术方 法规定的，它是指产生有害因素的部门( 车间或工段) 的边界至居住区边界的最小距 离。是在正常生产条件下，无组织排放的有害气体( 大气污染物) 自生产单元( 生产 区、车间或工段) 边界到居住区满足g b 3 0 9 5 - - 1 9 9 6 环境空气质量标准与 p j 3 6 3 9 工业企业设计卫生标准规定的居住区容许浓度限值所需的最小距离t 2 3 1 。其距离是 从排放有害气体的生产单元算起，不是从厂界算起。 卫生防护距离的计算方法如下 q _ _ 2 e ：土f b l c + 0 2 5 r 2 t l d c oa 。 式中：卜工业企业所需卫生防护距离，m ； q i r 工业企业有害气体无组织排放量可以达到的控制水平，k g h ； c o _ 标准浓度限值，m g m 3 ； u - 一计算平均风速( m s ) ； r 一有害气体无组织排放源所产生单元的等效半径，m ；根据生产单元的占地面 积s ( n l z ) 计算，产( s 7 【) o 5 a 、b 、c 、d 一卫生防护距离计算系数，根据工业企业所在地区近五年平均风速 与大气污染源构成类别表进行取值。 而正因为碳素行业生产工艺过程中有大量面源粉尘污染的产生，因此国家质量技术 监督局对碳素行业还专门设有碳素厂卫生防护距离标准g b l 8 0 7 3 2 0 0 0 的规定“钉： 根据年产碳素制品吨数以及当地近五年平均风速的不同，碳素厂卫生防护距离规定为 5 0 0 m 1 0 0 0 m 不等。具体规定见表3 7 。 3 电碳行业大气特征污染物及其对环境的影响 表3 7 碳素厂卫生防护距离 规模近五年平均风速，n s 年产石墨制品，t 4 ) 1 0 0 0 0 1 0 0 0 m8 0 0 m 6 0 0 m 1 0 0 0 0 8 0 0 m6 0 0 m 5 0 0 m 可见，碳素厂规模越大，平均风速越小，则要求卫生防护距离越远。 在卫生防护距离内，不得存在有环境敏感目标，并且在今后的建设当中，也禁止在 此距离范围内建设居民定居点。 3 3 1 3 大气环境防护距离的规定 针对面源无组织排放污染，环境影响评价技术导则一大气环境( h j 2 2 - 2 0 0 8 ) 还 提出了大气环境防护距离的概念。大气环境防护距离是指为保护人群健康，减少正常排 放条件下大气污染物对居住区的环境影响，在污染源与居住区之间设置的环境防护区 域。 在大气环境防护距离内不应有长期居住的人群。因此，应当根据大气环境影响预测 结果及大气环境防护距离计算结果，来评价项目选址和总图布置的合理性与可行性，并 制定优化和调整方案，若存在环境敏感目标，需进行拆迁或修改平面布置图，否则视为 选址不合理，需另行选址进行建设。 大气环境防护距离的计算，主要根据环境影响评价技术导则一大气环境 ( h j 2 2 - 2 0 0 8 ) 中的“推荐模式 进行计算，以确定拟建项目的大气环境防护距离。其 主要计算原理是通过导则推荐的s c r e e n 3 估算模型进行，在最不利的气象条件下，计 算某一污染源对环境空气质量的最大影响程度和影响范围，以得到最保守的计算结果。 计算出其一小时的短期非正常排放值，所计算出的距离是以污染源中心点为起点，到下 风向最远距离超标点的控制距离。因此在此距离以内，污染物浓度将超标，距离以外将 可以达标。与卫生防护距离不同的是，大气环境防护距离应结合厂区平面布置图，确定 控制距离范围，超出厂界以外的范围，即为该项目的大气环境防护距离。 3 3 2 沥青烟及b i a i p 对人体及环境的影响 沥青烟的组成复杂，总体成份与沥青较接近，沥青烟气主要由气、液两相组成，气 相是多种有机气体的混合物，液相是微粒状的挥发冷凝物。其成分主要为大量液态与少 量气态的多环芳烃及少量氧、氮、硫的杂环化合物i z s 。已知其中有萘、菲、酚、咔唑、 吡啶、吡咯、吲哚、茚等1 0 0 余种。粒径多在0 1 1 o 岬之间，最小的仅0 0 1 岬，最 大的约为1 0 0 p m 。多种研究表明，沥青烟具有基因毒性和致癌性。 s i v a k 等通过在实验室条件下，使用沥青烟凝析油研究了其对沙门氏菌的致突变因 素能力，结果表明沥青烟气可以作为激活沙门氏菌新陈代谢的外因，并对致突变作用产 生积极效果t z a | 。m a c h a d