环境影响评价预测中排气筒出口流速影响分析

吴 凡

(山西欣国环环保科技有限公司，山西 太原 030002 )

1 概述

在气象条件、近地层下垫面相同的条件下，通过增加烟气的初始动量，即增加烟气出口流速能提高烟气的抬升高度，对减小地面污染物浓度有很大帮助[1]。在保证满足排气筒设计要求的前提下适当加大出口流速，有利于烟气及污染物的动力抬升和降低落地浓度[2]。烟气出口流速应控制在适宜的范围内，不宜过高或过低，出口流速过高会阻力过大经济不适宜，出口流速过低会造成“烟羽下洗”现象。

现行的一些技术规范或者参考资料中给出了排气筒出口烟速范围，如，《烧结厂设计规范》(GB50408-2015)的条文说明中给出了“降尘管的流速在以烧结铁精矿为主时，取10 m/s～15 m/s，烧结铁粉矿时流速可大于15 m/s，450 m2烧结机烟气流速可达16.5 m/s”；《电子工程环境保护设计规范》(GB50814-2013)中规定，“排气筒出口排(烟)气流速不得低于该排气筒出口处环境大气平均风速的1.5倍，并不宜小于15 m/s”；《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》(GB/T3840-1991)规定,“排气筒出口处烟气速度不得小于按5.6.1节中方法计算出风速的1.5倍”；《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/s～25 m/s左右”；《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/s～16 m/s”；《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》(CJJ90-2009)中规定，烟气管道内的烟气流速宜按10 m/s～20 m/s设计；《锅炉房实用设计手册》中给出了机械通风烟囱出口烟气流速在全负荷时为12 m/s～20 m/s，微正压燃烧的烟囱出口烟气流速在全负荷时为10 m/s～15 m/s。

上述相关技术规范和标准中要求排气筒出口流速一般在10 m/s～25 m/s，不同的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。本文以某一具体项目为例，基于《环境影响评价技术导则·大气环境》(HJ/T2.2-2008)中的AERMOD模型[3],AERMOD稳态烟羽扩散模型是能够根据行星边界层湍流结构和一些扩展概念计算大气扩散的模型[4]，通过设置排气筒不同出口流速情形，预测分析对其对环境影响的差异。

2 案例论证

2.1 预测方案设置

以山西某钢铁行业为例，本文选择有代表性的高烟囱大气量的烧结机头排放氮氧化物和低烟囱小气量的活性焦筛分排放的颗粒物，分析其排气筒不同出口内径及流速取值对大气环境预测结果的影响，本文将烧结机头和活性焦筛分排气筒出口流速分别设为10 m/s、15 m/s、20 m/s和25 m/s进行预测，出口内径根据出口流速确定。该污染源的相关参数见第225页表1。

表1 不同情形烧结机头点源参数调查表

AERMOD模型所用地面气象参数为当地2017年全年逐日逐次地面观测数据，高空气象数据采用中尺度气象模式MM5模拟生成的2017年当地逐日高空气象模拟数据。地形数据采用CGIAR-CSI提供的SRTM地形高程数据，数据分辨率为90 m。预测范围为15 km的矩形区域，预测网格采用直角坐标网格及近密疏远方法布设，设置了10个敏感点。

2.2 预测结果

烧结机头和活性焦筛分不同情形下各敏感点及最大网格点的污染物贡献浓度值见表2和表3。污染物NO2和PM10执行《环境空气质量标准》(GB3095-2012)二级标准。

表2 烧结机头不同情形下各敏感点及最大网格点的NO2贡献浓度 μg/m3

表3 活性焦筛分不同情形下各敏感点及最大网格点的PM10贡献浓度 μg/m3

由预测结果可知，烧结机头不同情形下各敏感点及最大网格点的NO2小时浓度、日均浓度和年均浓度变化很小，其最大网格点的小时浓度、日均浓度和年均浓度占标率最大差值分别为0.002%、0.367%和0.018%；活性焦筛分不同情形下各敏感点及最大网格点的的PM10小时浓度、日均浓度和年均浓度变化很小，其最大网格点的小时浓度、日均浓度和年均浓度占标率最大差值分别为0.841%、0.013%和0.010%。

不同出口流速对预测结果的敏感点和最大网格点的小时浓度、日均浓度和年均浓度影响变化很小。

3 结论及建议

通过AERMOD模型预测分析，不论是高烟囱大气量的污染源排气筒还是低烟囱小气量的污染源排气筒，不同出口流速对敏感点和最大网格点的小时浓度、日均浓度和年均浓度影响变化很小。因此，在今后的环评大气预测工作中，排气筒的出口流速取值在相关标准或规范规定的合理范围内对于AERMOD模型预测结果影响很小，应更多的关注对烟气抬升高度影响较大的其他排气筒参数如，排气筒的几何高度、烟气出口温度等参数设置的合理性。