污染物排放量几种核算方法在污染源普查中的应用分析——以某钢铁企业烧结机二氧化硫排放量核算为例

王宏刚，刘 彬，李淑民

(1.唐山市环境工程评估中心，河北 唐山 063000；2.唐山市环境规划科学研究院，河北 唐山 063000)

1 引言

第二次全国污染源普查是一次重大的国情调查，是环境保护的基础性工作。数据质量是普查的生命，应将质量把控贯穿于整个数据处理阶段。数据审核是数据生产过程中的重要环节，重点是对数据的原始性审核，应运用环保部门日常监管和行政记录信息强化校核比对[1]，根据企业的基本情况，原辅材料消耗、产品生产情况，产生污染的设施情况，各类污染物产生、治理、排放和综合利用情况(包括排放口信息、排放方式、排放去向等)，各类污染防治设施情况，自动在线监测数据等进行比对分析。第二次全国污染源普查技术规定明确要求[2]：工业源普查采用监测数据法和产排污系数法(物料衡算法)核算污染物产生量和排放量。对核算方法选取顺序、监测数据使用规范要求、产排污系数法使用要求均有明确规定。本文从质量审核的角度，综合运用排污许可证实际排放量核算法、污染源普查产排污系数法(物料衡算法)进行数据审核，同时结合大气源清单系数法进行对比分析，以保证污染源普查数据的真实可靠。

唐山市位于河北省东部，是传统的资源型重化工业城市，产业基础雄厚，主导产业为钢铁、能源、化工、建材、装备制造。钢铁行业是唐山市主要污染源，钢铁行业排放的废气污染物中约有70%以上的二氧化硫来自于烧结工序[3～7]，因此在污染源普查中对钢铁企业烧结机二氧化硫排放量的数据审核尤为重要。

2 核算方法

2.1 排污许可证实际排放量核算方法

根据原环境保护部发布的《排污许可证申请与核发技术规范 钢铁工业》(HJ846-2017)中，钢铁工业主要排口实际排放量核算方法采用实测法，自动监测实测法是指根据符合监测规范的有效自动监测污染物的小时平均排放浓度、平均烟气量、运行时间核算污染物年排放量。

2.2 污染源普查产排污系数法(物料衡算法)

根据国务院第二次全国污染源普查领导小组办公室组织制定的《第二次全国污染源普查工业源产排污系数手册》，核算污染物排放量。产污系数法利用不同产排污影响因素条件下行业单位产品(原料)污染物产生量，以及行业末端治理技术收集效率、处理效率、运行率进行排污量核算的方法[8～11]。产污系数法特征：相同原料、产品、工艺、规模的工序或企业污染物产生相近。所制定的产污系数与核算的排放量反映了特定行业、工艺、产品、原料等影响因素在典型工况下污染物产生强度和排放量的一般规律。

污染源普查产排污系数法核算污染物排放量的主要方法如下。

(1)计算污染物产生量。某企业某产品在某工艺(工段、源项)、规模、原材料条件下某一污染物的产生量的计算方法：

P产=R产×M

(1)

式(1)中：P产为污染物产生量；R产为污染物对应的行业平均产污系数；M为产品(原料)总量。

(2)计算污染物去除量。由末端治理设施平均运行效率和实际运行效率核算污染物削减量：

P减=P产·k·η

(2)

式(2)中：P减为污染物去除量；k为末端治理设施实际运行率；η为末端治理设施平均治理效率。

(3)计算实际排放量。污染物产生量与削减量的差值：

P排=P产-P减

(3)

式(3)中：P排为污染物排放量 ；P产为污染物产生量 ；P减为污染物消减量(去除量)。

2.3 大气源清单系数法

大气污染物排放清单指各种排放源在一定时间跨度和空间区域内向大气中排放的大气污染物的量的集合[12～15]。根据《城市大气污染源排放清单编制技术手册》，清单编制应首先收集污染源活动水平，活动水平应受相应年份能源平衡表及工业产品产量约束，对于存在差异的排放源应分析核对并进行适当调整。《手册》附录中提供了完成的排放系数数据库，可供清单编制使用，排放系数获取也可以通过实测法、物料衡算法和文献调查法。通过污染源活动水平、污染物产生系数、污染控制措施效率可以计算出污染物排放量。

3 钢铁行业烧结工序二氧化硫排放量核算实例分析

以某钢铁联合企业为例，该企业有2台200 m2规模的带式烧结机(分别为1号、2号)。2017年中2台烧结机年消耗铁矿石量分别为151.941万t、134.725万t，铁矿石含硫率均为0.03%；2台烧结机年消耗煤炭量分别为45402.85 t、40997.44 t，煤炭含硫率为0.38%；2台烧结机年消耗焦炭量为50556.25 t、44388.27 t，焦炭含硫率为0.56%；2台烧结机年产烧结矿分别为165.718万t、146.98万t；烧结矿含硫率分别为0.02%、0.04%。

该企业烧结工序废气二氧化硫污染治理技术采用石灰-石膏法脱硫，脱硫效率为90%。本文以废气中二氧化硫为例，说明该企业200 m2烧结机二氧化硫产生量、排放量的计算方法。

3.1 排污许可证实际排放量核算方法

根据钢铁工业排污许可证申请与核发技术规范，钢铁工业烧结工序为主要排口，实际排放量核算方法采用自动监测实测法，根据该企业在线监测数据显示，1号、2号烧结机机头2017年排放二氧化硫平均浓度分别为70.11 mg/m3、73.52 mg/m3，年排放二氧化硫量分别为227.38 t、281.00 t。

3.2 污染源普查产排污系数法(物料衡算法)

根据第二次全国污染源普查烧结工序产污系数，具体见表1。

由表1中可知，烧结工序所产生的二氧化硫的产污系数计算公式为：

S二氧化硫= 2 ×(M含铁料×S含铁料+M固燃×S固燃

-1000×S烧结矿)

(4)

式(4)中，S二氧化硫为二氧化硫产污系数，M含铁料、M固燃分别为单位合格产品的含铁料、固态燃料消耗量，S含铁料、S固燃分别为原料、固态燃料的平均含硫率；S烧结矿为合格烧结矿的平均含硫率。

表1 主要污染源产排污系数核算参数

根据企业相关信息可计算出，1号、2号烧结机产生二氧化硫的系数分别为：

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-烧结矿

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-烧结矿

3.2.1 二氧化硫产生量计算

由相关数据计算可得，1号、2号企业烧结机二氧化硫的产污系数分别为：0.70 kg/t烧结矿、0.71 kg/t烧结矿。二氧化硫产生量为各烧结机产污系数与烧结矿用量的乘积，即：

二氧化硫产生量 = 二氧化硫产污系数×烧结矿用量

故1号、2号烧结机二氧化硫的产生量分别为1160.03 t、1043.56 t。

3.2.2 二氧化硫去除量计算

①查找治理技术平均去除效率：该企业二氧化硫治理技术采用石灰石-石膏法，在主要产品为烧结矿、主要原料为煤炭、铁矿石，主要工艺为带式烧结机、生产规模为180～360 m2的四同组合下，对应查询石灰石-石膏法的平均去除效率为85.54%。

②计算污染治理技术实际运行率：根据产污系数组合查询结果，该组合中石灰石-石膏湿法脱硫措施对应的污染治理设施实际运行参数分别为：脱硫设施实际投运时间、机组实际运行时间。

根据查询结果，该组合中石灰石-石膏湿法对应的污染治理设施实际运行率计算公式为：

k=脱硫设施实际投运时间/设施实际投运时间

获取企业实际填报情况如下：该企业2017年脱硫设施除尘设备运行时间分别为7297、6514 h/a，机组实际运行时间7297、6514 h/a。由此计算，该企业的石灰石-石膏湿法设备实际运行率均为1。

③计算二氧化硫去除量：

P减=P产·k·η

(5)

1号、2号烧结机二氧化硫去除量分别为:

P1减=1160.03×85.54%×1=992.29 t；

P2减=1043.56×85.54%×1=892.66 t。

3.2.3 二氧化硫排放量计算

污染物排放量 = 污染物产生量-污染物去除量1号、2号烧结机二氧化硫排放量分别为167.74 t、150.9 t。

3.3 大气源清单系数法

根据大气源清单污染物排放量计算公式：

E=A×EF×(1-η)

(6)

式(6)中，A为烧结矿产量；EF为大气污染物产生系数；η为污染控制措施对污染物的去除效率；根据《城市大气污染源排放清单编制技术手册》附录中提供的相关数据可知，EF=1.34 kg/t产品；η为石灰石-石膏法，数值为80%，由此可计算该企业1号、2号烧结机二氧化硫的排放量分别为：

S1=165.718×1.34×(1-0.8)=444.12 t；

S2=146.98×1.34×(1-0.8)=393.91 t。

4 计算结果

该企业1号、2号烧结机二氧化硫排放量计算结果见表2。

表2 各种方法二氧化硫排放量计算结果

5 分析与讨论

(1)根据结果对比分析可知，污染源普查产排污系数法(物料衡算法)<排污许可证实际排放量核算法<大气源清单系数法。

(2)排污许可证实际排放量核算法不确定性分析。排污许可实际排放量核算采用在线监测数据，2017年在线监测系统中存在个别异常值，对数据准确性产生小幅影响。

(3)污染源普查产排污系数法(物料衡算法)结果不确定性分析。普查物料衡算法计算结果偏小，通过对比可知，影响普查计算结果的主要因子为铁矿石的含硫量、以及烧结矿的含硫量。企业填报铁矿石含硫量数值偏小是导致结果偏小的主要原因。

普查系数法要求铁矿石含硫量应填报2017年中相应烧结机用于生产烧结矿所实际消耗铁矿石含硫量的加权平均值。企业目前多采用外矿与国内矿混合使用，一般外矿中含硫量较低为0.02%，国内矿含硫量较高为0.2%～0.4%。在实际填报中，企业无法对每批次进入烧结机的铁矿石进行精准的加权平均计算，该企业按照铁矿石平均含硫量估值为0.03%计算，存在填报数值偏小的可能。

每批次烧结矿的含硫量与原料铁矿石的含硫量密切相关，企业一般不对烧结矿的含硫量进行检测，该企业烧结矿含硫量按照推荐数据0.02%进行估取，对计算结果的不确定性产生一定影响。

(4)大气源清单系数法不确定性分析。源清单计算中采用《手册》推荐的通用排放系数，系数适用于全国平均水平。由于不同地区环境管理要求不同，企业采用原材料和生产工艺不同，通用系数不能很好反映该企业污染源排放特征，计算结果偏大，需要结合环统、实测数据、物料衡算等进行质量约束，直接使用不确定性较大。

(5)排污许可证实际排放量核算法中2号烧结机二氧化硫排放量大于1号烧结机二氧化硫排放量。说明在相同规模、相同工艺情况下，烧结机采用不同含硫量的原料和燃料，对二氧化硫排放会产生较大影响。

(6)该企业2台200 m2烧结机二氧化硫排放量采用3种方法进行计算，误差均为合理范围内，最终采用排污许可实际排放量的核算结果，即采用在线监测数据，结果较为可信。