烟气出口流速对大气环境影响评价等级判定的影响

1、烟气出口流速对大气环境影响评价等级判定的影响作者简介：王亚旻，女，博士研究生，注册环境影响评价工程师，从事环境影响评价工作；通讯地址：天津市和平区曲阜道80号联合信用大厦；联系电话王亚旻1，陈 超2，刘 伟2（1. 天津市博创环保科技有限公司，天津市 300000；2. 联合泰泽环境科技发展有限公司，天津市 300042）摘要：为了解排气筒烟气出口流速对污染物最大地面空气质量浓度及其占标率的影响，本文选取典型案例，对比了不同的污染物排放速率及出口温度下，出口流速对AERSCREEN模型计算结果的影响程度。结果表明，烟气出口流速在一定情形下可能对最大地面空气质量浓度及其

2、占标率具有较大影响；跟据污染物排放速率及排气筒出口温度的不同，预测结果受出口流速的影响程度有所区别。实际环评工作中进行大气环境影响评价时，应在适宜范围内选取排气筒烟气出口流速，避免影响大气环境影响评价等级的判定。关键词：环境工程学；大气环境影响评价；AERSCREEN模型；出口流速；评价等级1 概述根据环境影响评价技术导则 大气环境（HJ 2.2-2018），在进行大气环境影响评价工作时，首先采用其附录A推荐模型中的估算模型（即AERSCREEN模型）计算项目污染源的最大环境影响，然后按评价工作分级判据进行分级1。因此，AERSCREEN模型计算得到的污染物最大地面空气质量浓度占标率（Pmax

3、）决定了拟建项目的大气环境影响评价等级，从而影响项目的预测与评价内容以及项目是否进一步预测与评价。AERSCREEN模型对点源进行污染影响预测时，需输入的污染源参数主要包括污染物排放速率、出口温度、排气筒高度及内径等。其中，污染物排放速率、出口温度及排气筒高度由拟建项目特点及相应排放标准要求决定。排气筒内径由排气筒烟气出口流速、排风量等因素确定，是间接影响大气环境影响评价等级的指标之一。因此，当建设单位尚未对治理及排放设施参数确定周详的设计方案时，环评工作人员对于出口流速的经验选取将尤为重要。排气筒烟气出口流速应控制在适宜范围内，不宜过高或过低。当出口流速过高时，将导致送风及排烟系统压力过大，

4、成本较高；当出口流速过低时，易造成“烟羽下洗”现象，不利于烟气扩散，造成局部重污染。排气筒出口流速的一般规定可依据大气污染治理工程技术导则（HJ2000-2010）中规定，“排气筒的出口直径应根据出口流速确定，流速宜取15 m/s左右。当采用钢管烟囱且高度较高时或烟气量较大时，可适当提高出口流速至20 m/s25 m/s左右”。同时还应符合有关工程设计、技术规范和标准等，如：水泥工业除尘工程技术规范（HJ434-2008）规定，“排气筒的出口直径宜根据气体出口流速确定，气体出口流速可取10 m/s16 m/s”；住房城乡建设部发布电子工程环境保护设计规范（GB50814-2013）中规定，“排

5、气筒的出口内径应根据出口流速确定，出口流速不得低于该排气筒出口处平均风速的1.5倍，并不宜小于15 m/s”；机械工业出版社出版的锅炉房实用设计手册中，“机械通风烟囱出口烟气流速在全负荷时为12 m/s20 m/s，微正压燃烧的烟囱出口烟气流速在全负荷时为 10 m/s15 m/s”。综上，相关技术规范及手册中规定排气筒出口流速一般在10 m/s25 m/s。但不同排气筒出口流速对大气预测结果的影响程度，目前尚未有研究。本文基于环境影响评价技术导则 大气环境（HJ 2.2-2018）中AERSCREEN模型，以具体案例建立模型基本参数。通过设置不同排气筒出口流速情形，预测分析其对大气环境影响评

6、价等级的影响程度。2 模型建立2.1 方案设置本文以一般工业制造业中具有代表性的常见污染物颗粒物为例，在相同的气象条件、地形条件下，分析不同的排气筒出口流速取值对大气环境影响预测结果的影响。预测范围设置为以项目排气筒为中心、边长5 km的矩形区域。污染源数据参数：颗粒物排放速率分别选取0.1 kg/h和1.0 kg/h两种情形。排气筒高度20 m，排气量5000 m3/h，排气筒出口流速分别设为7 m/s、10 m/s、15 m/s、20 m/s、25 m/s、30 m/s。排气筒出口内径根据出口流速确定。烟气温度分别选取25oC和100oC两种情形。地形数据参数：预测区域为天津市南部地区，地

7、表类型为城市，周边为简单地形，地形数据选取strm_60_05。气象数据参数：区域最高环境温度40.4oC，最低地面温度-22.7oC，地面时间周期选择按季。2.2 预测结果本文在相同的气象条件、地形条件下，预测不同排气筒出口温度及排放速率情形下出口流速对评价范围内最大落地浓度的影响。颗粒物的环境空气质量浓度标准以环境空气质量标准（GB3095-2012）中PM10 24 h平均质量浓度二级浓度限值的3倍进行计算。预测结果分别见表1和表2。表1 较低排放速率下大气环境影响预测结果（污染物排放速率0.1 kg/h）预测结果出口流速/(m/s)最大落地浓度/(mg/L)Pmax /%出现距离/m评

8、价等级出口温度25oC70.005921.3222二级100.005361.1923二级150.004681.0424二级200.004300.9625三级250.003980.8826三级300.003640.8127三级出口温度100oC70.003510.7823三级100.003420.7623三级150.003290.7324三级200.003190.7124三级250.003100.6924三级300.002980.6625三级表2 较高排放速率下大气环境影响预测结果（污染物排放速率1.0 kg/h）预测结果出口流速/(m/s)最大落地浓度/(mg/L)Pmax /%出现距离/m评

9、价等级出口温度25oC70.058813.0722一级100.053211.8223一级150.046510.3324一级200.04279.4825二级250.03958.7926二级300.03618.0327二级出口温度100oC70.03487.7423二级100.03407.5523二级150.03267.2524二级200.03177.0424二级250.03076.8324二级300.02966.5725二级根据预测结果可知，在相同的气象条件、地形条件及污染源参数下，随着排气筒出口流速的提高，污染物最大地面空气质量浓度及其占标率呈逐渐降低趋势，最大落地浓度的出现距离渐远。这主要是

10、由于烟气出口流速的增加有利于烟气及污染物的动力抬升，从而可降低污染物落地浓度2。根据环境影响评价技术导则 大气环境（HJ 2.2-2018），当Pmax10%时，大气评价工作等级为一级；当1%Pmax10%时，大气评价工作等级为二级；当Pmax1%时，大气评价工作等级为三级1。在以上案例中，当污染物排放速率为0.1 kg/h、排气筒出口温度为25 oC时，出口流速的选取可能会影响大气评价工作等级为二级或三级；当污染物排放速率为1.0 kg/h、排气筒出口温度为100 oC时，出口流速的选取可能会影响大气评价工作等级为一级或二级。因此，当Pmax预测值较接近评价等级判断临界值（即1%及10%）时

11、，出口流速的选取值将极易影响大气评价工作等级的判定，以及项目是否进一步预测与评价。如果环评人员在工作中对工程设计参数选取不当，误选了过高或过低的出口流速，不仅不符合工程实际运行情况，而且在环境影响评价阶段将可能导致降低或提高大气环境影响评价等级的情形，从而影响项目的预测与评价结果。此外，根据表1和表2预测结果可知，不同情形下排气筒出口流速影响对Pmax预测值影响的最大差值分别为0.51%、0.12%、5.04%和1.17%，差异较大。因此，本文对不同情形下Pmax预测值进行对比，见图1。图1 不同情形下Pmax预测结果对比根据以上各情形下Pmax预测值进行线性拟合，四种情形下Pmax预测值拟合

12、趋势线斜率分别为-0.0213、-0.005、-0.2104和-0.0496。由此可知，当污染物排放速率一定，排气筒出口温度较低时预测结果更容易受出口流速影响；当排气筒出口温度一定，污染物排放速率较高时预测结果更容易受出口流速影响。3 结论（1）在相同的气象条件、地形条件及污染源参数下，随着排气筒出口流速的提高，污染物最大地面空气质量浓度及其占标率逐渐降低。当Pmax预测值较接近评价等级判断临界值（即1%及10%）时，出口流速的选取值将极易影响大气评价工作等级的判定，从而影响项目的预测与评价结果。（2）在相同的气象条件、地形条件及污染源参数下，当污染物排放速率一定，排气筒出口温度较低时预测结果更容易受出口流速影响；当排气筒出口温度一定，污染物排放速率较高时预测结果更容易受出口流速影响。（3）实际环评工作中，应参考大气污染治理工程技术导