主要废气污染物排放量核算方法比较研究

方 奕

(上海市环境监测中心，上海 200235)

污染物排放量广泛应用于排污许可证、环境统计、环境保护税、污染源普查等各项环保工作中，准确计算污染物排放量是落实企业生态环境治理主体责任的前提和关键所在。目前对于污染物排放量的计算主要有三种方法：监测数据法、物料衡算法和产排污系数法，同个污染源采用不同方法核算污染物排放量的计算结果存在一定差异。对上海市的重点行业废气污染物排放量开展核算研究，并对三种不同方法进行比较，分析各种方法的适用条件和应用场景，为准确核算污染物排放量及科学决策提供思路。

上海市火电、钢铁和石油炼制行业是废气污染物排放的重点行业[1-3]，本研究聚焦于上述3个重点行业。2017年上海共有火电企业38家，机组106台，装机容量2788万千瓦；钢铁企业32家，其中生产型企业3家，拥有烧结机4台；石油炼制企业2家，拥有3台催化裂化炉和3台硫磺回收炉。2017年火电、钢铁和石油行业的颗粒物、二氧化硫和氮氧化物排放量分别为9598吨、67383吨和77923吨，占全市重点工业源排放总量的13.3%、89.1%和93.9%。

1 研究方法

1.1 样本选取

火电行业选取12家燃煤火电厂的33台机组，选择监测数据法、物料衡算法和产排污系数法计算颗粒物、二氧化硫和氮氧化物排放量；钢铁行业选取1台烧结机，石油行业由于2家石油炼制企业催化裂化炉在线监测设备未完成验收，选择1台硫磺回收装置。火电机组基本情况见表1。

表1 火电机组基本情况

1.2 排放量计算方法

监测数据法：根据实际监测的废气(流)量和污染物浓度，计算出废气污染物的排放量。监测数据一般可采用手工监测和自动在线监测数据两种，在计算中优先采用通过有效性审核的在线监测数据。

产排污系数法：产排污系数采用《第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数手册》[4](以下简称一污普产排污系数)中炼铁行业(3210)、炼钢行业(3220)、焦化行业(2520)及火力发电行业(4411)等5个行业小类的产排污系数以及《第二次全国污染源普查工业源产排污系数手册(试用版)》[5](以下简称二污普产排污系数)中火力发电行业(4411)、原油加工及石油制品制造行业(2511)、炼铁行业(3110)等3个行业小类的产排污系数。

物料衡算法：工业锅炉、钢铁行业中烧结工序、炼油中的二氧化硫排放量可以采用物料衡算法进行计算。

火电行业污染物产排量计算方法包括监测数据法、物料衡算法、产排污系数法。考虑到所有火电机组均已装有烟气污染物在线监测设备，监测数据法仅为在线监测数据，颗粒物和氮氧化物排放量计算方法包括监测数据法和产排污系数法，二氧化硫排放量计算方法包括监测数据法、物料衡算法和产排污系数法。

烧结机颗粒物、二氧化硫和氮氧化物的排放量使用监测数据法和产排污系数法进行比较。硫磺回收污染物排放量计算方法包括监测数据法和物料衡算法，物料衡算法仅针对二氧化硫，因此仅对二氧化硫排放量进行比较。

2 结果与分析

2.1 火电行业

火电行业颗粒物排放量监测数据法和产排污系数法计算结果(图1)差异较大，33台机组的计算结果显示两种方法计算结果差异极显著(p<0.001)，从图1可见监测数据法计算出33台机组2017年颗粒物排放量平均值为17.62吨，最大值为77.84吨；一污普产排污系数法计算出的颗粒物平均排放量为214.79吨，最大值为516.25吨；二污普产排污系数法计算出的颗粒物平均排放量为106.26吨，最大值为550.71吨。从两种方法的相对偏差来看，一污普产排污系数法相比于监测数据法平均值的相对偏差为1119%，二污普产排污系数法相比于监测数据法平均值的相对偏差为503%。虽然二污普产排污系数法在一污普的基础上增加了处理效率和K值，但系数的设置与实际治理水平还存在一定偏差。从2010年起火电厂颗粒物排放标准从200mg/m3下降至如今的10mg/m3，随着火电行业颗粒物标准趋严，各厂均采用包括安装布袋除尘器、改造现有电除尘器或超净排放改造，除尘效率显著提高，火电行业产排污系数与实际污染排放量不相匹配。

图1 火电行业排放量计算结果比较

火电行业二氧化硫排放量监测数据法和物料衡算法计算结果较为接近，从33台燃煤机组的计算结果来看，两种方法计算结果并无显著差异(p>0.05)，监测数据法计算33台燃煤机组2017年二氧化硫排放量平均值为102.6吨，物料衡算法为101.5吨，两种方法计算结果相对偏差仅为1%，这主要由于物料衡算法计算二氧化硫排放量的脱硫效率为实际效率，使用脱硫系统在线监测进出口浓度计算得出，所以计算结果差异并不大。二氧化硫排放量监测数据法和一污普产排污系数法计算结果差异较大，从33台火电机组的计算结果来看，两种方法计算结果差异显著(p<0.001)；与二污普产排污系数计算结果比较无显著差异(p>0.05)。监测数据法计算出35台火电机组2017年二氧化硫排放量平均值为97.1吨，一污普产排污系数法为587.8吨，相对偏差为505%；二污普产排污系数法为90.68吨，相对偏差为7%，2台燃气机组的相对偏差为498%和232%。无论燃煤还是燃气机组差异都非常显著，这主要与二氧化硫的一污普产排污系数较旧有关。二氧化硫的排放标准从2010年的200mg/m3，下降为如今的35mg/m3，加之如今燃煤火电厂旁路取消，所有烟气都经过脱硫处理，进一步提升了脱硫效率，二污普产排污系数较好地反映了实际的脱硫效率，计算结果与监测数据法差别不大。

火电行业氮氧化物排放量监测数据法和产排污系数计算结果差异较大，从33台燃煤火电机组的计算结果来看，两种方法计算结果差异显著(p<0.001)，监测数据法计算33台火电机组2017年氮氧化物排放量平均值为191.70吨，一污普产排污系数法为1315.79吨，相对偏差为586%；二污普产排污系数法为581.29吨，相对偏差为203%。与颗粒物和二氧化硫相似，造成氮氧化物排放量计算结果差异的主要原因是一污普产排污系数滞后，氮氧化物排放标准已从2010年的400mg/m3下降至现如今的50mg/m3，为达到这一标准从2013年起，上海市开始大规模的火电行业脱硝设施建设，目前已全部完成。在环境质量改善的同时，污染排放标准不断收严，污染治理水平不断提高，导致产排污系数比实际排放量偏高[6]。二污普产排污系数虽然在一污普基础上有所更新，但对于脱硝效率的认定上一般不高于80%，与行业达标仍有差距，与监测数据法的结果偏差较大。

2.2 钢铁行业

钢铁行业排放量计算结果见图2。钢铁行业烧结机颗粒物排放量监测数据法和一污普产排污系数法差异较大，与二污普产排污系数差异较小，监测数据法计算结果为219吨，一污普产排污系数法为1689吨，二污普产排污系数法为436.71吨。二氧化硫排放量两种方法计算结果差异不大，监测数据法为240吨，一污普产排污系数法为226吨，二污普产排污系数法为191.05吨。氮氧化物监测数据法比产排污系数法计算结果稍大，监测数据法为1921吨，一污普产排污系数法为1578吨，二污普产排污系数法为511.88吨。监测数据法计算结果仍比产排污系数法大，这可能与烧结机脱硝设施运行不正常有关，综合脱硝效率未达到产排污系数中的设计值。由于在线监测设备安装到位，在线监测数据较产排污系数法更能反映烧结机的污染治理和排放水平。

2.3 石油行业

硫磺回收污染物排放量计算方法包括监测数据法和物料衡算法，由于硫磺回收装置无产排污系数且物料衡算法仅针对二氧化硫，监测数据法和物料衡算法计算出的二氧化硫排放量分别为75.1吨和11.8吨(图3)。与钢铁行业情况类似，石油行业部分设施存在在线监测设备未完成验收的问题，可能存在监测数据不稳定，而物料衡算法中采用的脱硫效率未能体现硫磺回收的实际运行效率，导致与设计值不符。待在线监测设备完成验收，在线监测数据稳定后可开展进一步比对研究工作。

3 结论

(1)产排污系数法广泛应用于污染源普查、环境统计的污染物核算中，能反映相同行业不同工艺不同治理水平的行业排污特征，对于同一个企业来说对环境治理设施运行稳定的要求较高，在监测数据完备的情况下，不适宜用于环境保护税中污染物排放量的核算。

(2)火电行业颗粒物、二氧化硫和氮氧化物排放量产排污系数法与监测数据法相比均有明显差异，产排污系数法计算结果偏大，这主要由于产排污系数较旧以及污染物治理技术更新所致，二氧化硫排放量产排污系数法与物料衡算法计算结果差异不大。由于火电行业在线监测数据质量较高，且生产情况较为规律，用监测数据法核算污染物排放量更能体现实际排污情况。

(3)钢铁行业颗粒物和氮氧化物排放量产排污系数法与监测数据法相比有明显差异，二氧化硫计算结果差异不大。石油行业二氧化硫物料衡算法与监测数据法相比也有明显差异。钢铁和石油行业目前在线监测数据还不完善，所选代表性样本较少，待在线监测数据完善后可以做进一步研究。

(4)相较于一污普产排污系数，二污普产排污系数将产生量与去除量两个变值的差异来核算排放量[7]，与污染治理水平匹配度更高，在行业和区域层面核算污染物排放量的优势更为明显。

总的来说，在重点行业废气污染物排放量计算中各种方法均有其优缺点，在核算区域或行业污染物排放总量时，宜采用产排污系数法。在核算排污许可量时，考虑到公平性，宜采用产排污系数法。在核算单个企业的环境统计数据或环境保护税污染物时，宜采用在线监测数据或足够频次体现污染源实际工况的手工监测数据。