大气环境污染处理典型案例: 北京市煤炉改用燃气应对煤烟型大气污染① (一)应对燃煤型大气污染问题的提出 近年来，随着北京城市的迅速发展，城市范围加大，城市人口剧增，同时燃煤量也 逐年增加，1998年北京耗煤2678X104t，其中采暖占25％，是造成北京燃煤型大气污染的主要原因。 1．改造项目的基本情况 解决燃煤造成的煤烟型污染，只有改变能源结构，陕甘宁天然气进京为其创造了有利条件。本项目拟将规划市区内1 950台燃煤锅炉改成燃气锅炉，具有现实意义。 供热锅炉房主要由锅炉、换热器、燃料系统、锅炉给水设备、水处理设备和定压系统组成。由于锅炉所用燃料不同，对锅炉房的设计要求有所不同。燃煤锅炉房改燃气锅 炉房的方案有以下两种。 (1)新建燃气锅炉房 当现状燃煤锅炉房改建，其所在位置与周围建筑安全距离不能满足消防部门的要求，且锅炉房内辅助设备均超过使用年限，锅炉房的土建结构不能满足燃气锅炉房的要求时， 建议用户新建锅炉房。本方案的优点是设备新，便于运行管理；缺点是初期投资大，施工周期较长。 (2)改建燃气锅炉房 当现状燃煤锅炉房中的部分或全部辅助设备不需要更新，且土建结构符合有关部门的要求时，建议用户采用以下两个方案：①置换全部锅炉及部分辅助设备 本方案锅炉 房土建结构不变，辅助设备的置换数量由用户根据实际情况和配套资金情况而定。本方案的优点是缩短了施工周期，初期投资有所降低。②置换全部锅炉 本方案锅炉房土建 结构及辅助设备均不变，只置换锅炉。本方案的优点是施工周期最短，初期投资最低。 2．项目的计划进度 项目计划进度分两期：一期工程时间为2000年至2001年，计划新建或改造锅炉的单位数量为291个，置换锅炉552台、容量1 327MW，占锅炉总数的28．3％、总容量的26．6％，二期工程时间为2002年至2004年，计划新建或改造锅炉的单位数量为717个，置换锅炉1 398台、容量3 657MW。 3．项目的周边环境 北京城市规划区东起定福庄、西到石景山，北起清河，南到南苑，由市中心地区和10个边缘集团组成。这10个边缘集团是北苑、酒仙桥、东坝、定福庄、垡头、南苑、丰台、石景山、西苑、清河。北京市规划市区总面积1 0K2，常住人口约600万人。 (2)大气污染源调查 在全市面积6％的规划市区，集中了50％的人口、80％的建筑、80％的能源消耗，形成污染集中在市区的局面。进入采暖期后，全市2．5万台锅炉、1．3万台茶炉、3．4万台大灶、100多万台小煤炉灶同时投入运行，月用煤量为非采暖期的3倍。 (3)大气环境质量现状监测 选用北京市规划市区内的大气自动监测系统7个子站，分别为车公庄西路、前门东街、东四六条、天坛、农展馆、亚运村、古城。监测项目为S02、NOx、TSP、CO。监测 项目表明，近年来北京市人口集中，污染一直十分严重。1998年属于良好以上即满足质量要求的时间只有8周。 (二)工程污染源分析 该项目污染源的变化主要体现在大气污染源。 1．大气污染源现状 主要为锅炉燃煤在燃烧过程中产生的烟尘、S02、NOx、CO。其污染物的产生量与煤 质、锅炉炉型及燃烧方式、除尘设备类型及效率等因素有关。 目前北京市规定必须使用低硫优质煤，其含硫率≤0．5％、灰分≤10％、低位发热值>--24267kJ／kg 2～10t／h的生活采暖炉几乎全部为链条炉；基本上使用多管除尘器。使用半年以后，效果只能达到85％左右；一般用煤量为150kg／(t•h)，按一年150d，每天20h备用炉27％考虑：烟尘和SO2按经验计算公式估算。NO。和CO采用排放因子法估算。燃烧1t煤分别排放6．0kgNOx、14．7kgCO。 计算结果为1950台燃煤锅炉目前共用煤240．3X104t／a。产生烟尘、S02，NO。、CO分别为0．72X104t／a、2．16X104t／a、1．44X104t／a、3．53X104t／a。产生量由大至小依次是海淀、朝阳、宣武、西城、崇文、丰台、石景山、东城。具体分配比例从略。 2．1950台锅炉改燃气后大气污染源分析 主要污染物是SO：、NOX、CO。本项目拟改造的1950台锅炉改造后近期主要以管道天然气、人工煤气为燃料；北京市远期规划逐步用天然气完全取代人工煤气。采用们北 京环境总体规划研究》中的污染物排放因子且全部按使用天然气估算(与部分按煤气计 差别不大)得出该项目锅炉改造后排放的大气污染物量为S02108t／a、NO。1056t／a、C0210t／a，分布规律同现有污染源。 (三)大气环境影响预测与评价 1．评价选用的模型 采用美国环保局推荐使用的多源大气扩散模式ISCST软件的第2版本。 采用经过1999年完成的世行二期项目叫北京市大气环境总体规划研究数据更新”中 验证的模型及其所选定的参数。 2．气象条件分析 选用1997年的气象数据。1997年的气象数据接近多年平均值，和正常年份相比，可 能略微不利于污染物整体输送和扩散。用它预测空气质量，可能得到略微偏高的环境预测浓度。由于本评价预测的将是项目带来的净改善浓度，其结果可能略微乐观。 3．污染影响预测与评价 (1)预测项目 TSP、SO：、NO，、CO的年平均浓度下降值，在取得该下降值时日平均浓度超标率的相应下降值、每年超标日的下降天数，以及受惠地区的面积、人口与文物等。 (2)评价点和模式计算点的选择 北京市大气质量“国家监控点”，即北京市大气自动监测系统的7个子站。这7个站的年日平均值是国家环保局全国城市空气质量评价和污染排名的依据。计算污染物浓度 空间分布的计算点，按规划市区(2X2)km2的网格中心点设置，共234个。 (3)计算方法 从1991年北京市环保局炉窑灶数据库十，选出2—10t的采暖锅炉，计算各km2网格的耗煤量，该耗煤量基本代表采暖月耗煤的空间分布。各网格耗煤量分别除以总耗煤量， 得到网格耗煤量空间分布的权重系数，也是各项污染物总削减量的空间分布系数。 在所有现存锅炉中要改造的1950台分布还不确定的情况下，如果假设各单位参与的积极性相同，上述分布系数可以近似地代表被改造的1950台耗煤量及其污染物排放量的 空间分布。 该项㈠污染物总削减量，分别乘以网格空间分布系数，就是该网格污染物的年平均削减量，可以作为面源输入ISCST2模型估算环境浓度的下降值。 采暖面源的时间不均匀系数(包括月不均匀系数和时不均匀系数)和“北京市人气 环境总体规划研究”相同。 (4)计算结果 将TSP、SO：、NOx、CO排放源强弱和全年逐时气象数据输入ISCST2，得到项日完成后7个讦价点污染物年平均浓度的下降值和污染物各月平均浓度的下降值。 (5)项日完成后的环境影响评价 对北京市大气环境自动监测系统巾各子站的实际监测资料，进行年均值和日均值超标率(超国家：二级标准)的统计。 如果项日取得的环境效应，是从1998年平均值为基准，即TSP、S02、NOX、CO分别从378pg／m3、120pg／m3、152pg／m3、4．4mg／m3的基础上进行，则可以得到相应各点的导数dy／dx(即下均值y对日均值超标率工的变化率)。 口均值超标率的减少二年均值的减少X(dy／dJ) 山计算结果可见项日的实施对于SO2的环境效应最好，可以使现有的S02日均浓度 超标天数每年减少22d：对于TSP、NOx、CO，则也可以分别减少4d、20d、2d。 为进一步了解环境浓度净改善的空间范围，按2kmX2km的网格再次用ISCST2计算SO2、TSP、NOX、CO年日均值分别下降16、6、12、31的等值线，而项目的环境效应，则可以根据空气质量改善区的地理范围和受惠人口来评价。 可以看出：受惠地区正是人口密集的城区，以及四环路以内的大部分地区。北京是中国的政治文化中心，而该地区却是中心的中心，有重要的党、政中央机关，还有故宫、天安门等大量文物古迹，其中全国重点文物保护单位21个，北京市重点文物保护单位144 个。因此，本项目的实施可以明显改善北京市区大气环境。 ①崔莉风，杨忠山，黄振芳主编．环境影响评价和案例分析．北京：中国标准出版社，2005