焦化行業(yè)污染源普查產(chǎn)排污系數(shù)的回顧與建議

雍微，劉偉軍，徐敏，李志平，莊思源

(1.山西晉環(huán)科源環(huán)境資源科技有限公司，太原 030024； 2.山西眾智檢測(cè)科技有限公司，太原 030021；3.生態(tài)環(huán)境部環(huán)境工程評(píng)估中心，北京 100012)

2008年開展的全國(guó)第一次污染源普查，全面調(diào)查了各行業(yè)污染物產(chǎn)生和排放情況，建立了各類重點(diǎn)污染源檔案和各級(jí)污染源信息數(shù)據(jù)庫(kù)，10余年來為我國(guó)科學(xué)制定環(huán)境保護(hù)政策、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式發(fā)揮了重要的作用。但隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)的工業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)布局以及各類污染源的數(shù)量和管理要求都發(fā)生了巨大的變化，同時(shí)也帶來了新的環(huán)境問題，引起了公眾廣泛的關(guān)注，亟須對(duì)其開展系統(tǒng)性調(diào)查。2016年10月，國(guó)務(wù)院依據(jù)《全國(guó)污染源普查條例》[1]規(guī)定，印發(fā)了《國(guó)務(wù)院關(guān)于開展第二次全國(guó)污染源普查的通知》(國(guó)發(fā)〔2016〕59號(hào))[2]，正式啟動(dòng)了此項(xiàng)工作。

煉焦化學(xué)工業(yè)是《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(國(guó)發(fā)〔2015〕17號(hào))中需要專項(xiàng)整治的“十大重點(diǎn)行業(yè)”之一，也是本次污染源普查的重點(diǎn)行業(yè)，具有產(chǎn)排污環(huán)節(jié)多、污染物種類復(fù)雜、對(duì)人體健康危害大等特點(diǎn)。通過本次污染源普查，全面掌握焦化行業(yè)地區(qū)分布情況及企業(yè)污染源數(shù)量，了解主要污染物和特征污染物產(chǎn)生、排放及管控情況，建立健全相應(yīng)的檔案、信息數(shù)據(jù)庫(kù)和環(huán)境統(tǒng)計(jì)平臺(tái)，對(duì)于制定和實(shí)施焦化行業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)相關(guān)政策、規(guī)劃具有重要的意義。

產(chǎn)排污系數(shù)是污染源普查工作的基礎(chǔ)任務(wù)和核心內(nèi)容，也是直接影響普查結(jié)果科學(xué)性和準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素。本文將在全面分析焦化行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和產(chǎn)排污特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)第一次污染源普查產(chǎn)排污系數(shù)提出完善和修正建議，以提高其應(yīng)用效果和質(zhì)量。

1 焦化行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和特點(diǎn)

1.1 焦化行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

2018年我國(guó)焦炭總產(chǎn)能約6.5億噸，產(chǎn)量4.38億噸，焦炭產(chǎn)量占世界焦炭總產(chǎn)量的68%，為世界第一焦炭生產(chǎn)大國(guó)。其中山西省焦化產(chǎn)能超過1億噸，位列全國(guó)第一，河北省產(chǎn)能約9000萬噸，山東省、陜西省、內(nèi)蒙古自治區(qū)產(chǎn)能均超過5000萬噸，山西、陜西、河北、山東、河南和內(nèi)蒙古等6省、區(qū)焦炭產(chǎn)量共計(jì)占比達(dá)到全國(guó)產(chǎn)量的61.5%。根據(jù)排污許可證管理信息平臺(tái)2018年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全國(guó)焦化企業(yè)數(shù)量約500家，京津冀及周邊“2+26”城市和汾渭平原城市是焦化產(chǎn)業(yè)主要聚集區(qū)，焦炭產(chǎn)能約占全國(guó)的28%和19%；長(zhǎng)三角區(qū)域分布較少，焦炭產(chǎn)能僅占全國(guó)的5%左右。全國(guó)約88%的焦化企業(yè)為獨(dú)立焦化企業(yè)，且獨(dú)立焦化企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模普遍較小。其中產(chǎn)能在100萬噸以下的小型焦化企業(yè)占比高達(dá)66%。我國(guó)焦化行業(yè)集中度不高，仍處于多、小、散的狀況。

1.2 焦化行業(yè)的相關(guān)特點(diǎn)

1.2.1生產(chǎn)工藝及裝備水平不斷提高

我國(guó)焦?fàn)t爐型以常規(guī)焦?fàn)t為主，其產(chǎn)能約占總產(chǎn)能的86%。按常規(guī)焦?fàn)t裝備水平劃分，5.5米以上大型焦?fàn)t數(shù)量占比已達(dá)到48.5%，較10年前有了大幅度提高。焦化行業(yè)熄焦工藝仍以濕熄焦為主，但干熄焦工藝的比例在逐年提高，截至2018年底，干熄焦總體占比38.5%，其中獨(dú)立焦化企業(yè)和鋼鐵聯(lián)合企業(yè)干熄焦占比分別達(dá)到了26%和94%。

1.2.2產(chǎn)污環(huán)節(jié)多、污染物種類復(fù)雜

以常規(guī)焦?fàn)t為例，焦化生產(chǎn)過程中涉及備煤、煉焦、冷鼓、脫硫、硫銨、洗脫苯、煤氣綜合利用和酚氰污水處理等多個(gè)工藝環(huán)節(jié)[3]，各環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)的排放口眾多，涉及廢氣、廢水、固廢等3大類幾十種污染物，包括苯、酚、多環(huán)芳烴等多種高毒性、高危害性的三致物質(zhì)，國(guó)家也制定了相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)[4]。此外，在煉焦過程中還會(huì)排放大量的乙烯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯等暫無標(biāo)準(zhǔn)限值要求的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)，此類污染物成分非常復(fù)雜，管控難度很大。

1.3 污染防治技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著環(huán)境質(zhì)量改善需求不斷加強(qiáng)，行業(yè)環(huán)境保護(hù)政策日益趨嚴(yán)，為實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放或綜合利用，多種新技術(shù)在污染治理中得到廣泛應(yīng)用。2018年12月，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《煉焦化學(xué)工業(yè)污染防治可行技術(shù)指南》(HJ 2306—2018)，該標(biāo)準(zhǔn)在煉焦化學(xué)工業(yè)廢氣、廢水、固廢和噪聲等治理方面提出了多種污染防治可行技術(shù)，包括預(yù)防技術(shù)，如單孔炭化室壓力調(diào)節(jié)技術(shù)、分段加熱技術(shù)、壓力平衡技術(shù)，還有一些新的治理技術(shù)，如焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝技術(shù)、廢水高級(jí)氧化技術(shù)、脫硫廢液提鹽制酸技術(shù)等。該指南的發(fā)布為焦化企業(yè)建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)、國(guó)家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)制定和修訂、排污許可管理和污染防治技術(shù)選擇提供了全面系統(tǒng)的參考。

2 污染源普查產(chǎn)排污系數(shù)回顧及建議

2.1 焦化行業(yè)產(chǎn)排污系數(shù)回顧

焦化行業(yè)全國(guó)第一次污染源普查產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)于2011年9月正式發(fā)布[5]。該手冊(cè)按照常規(guī)焦?fàn)t和熱回收焦?fàn)t兩種爐型類別，頂裝和搗固兩種裝煤工藝，焦?fàn)t炭化室高度小于4.3 m、4.3 m～6 m、大于6 m等3種規(guī)模，分別提出了焦化行業(yè)產(chǎn)排污系數(shù)表，涉及的產(chǎn)排污環(huán)節(jié)包括焦?fàn)t煙囪、化產(chǎn)回收管式爐、裝煤地面站、出焦地面站、備煤、篩焦、轉(zhuǎn)運(yùn)站、熄焦、蒸氨、污水處理等，污染物指標(biāo)包括工業(yè)廢水量、化學(xué)需氧量、生化需氧量、氨氮、石油類、揮發(fā)酚、氰化物、工業(yè)廢氣量、工業(yè)粉塵、二氧化硫、氮氧化物等2類11項(xiàng)，基本涵蓋了當(dāng)時(shí)焦化行業(yè)各種煉焦?fàn)t爐型、工藝和規(guī)模。

在開展第一次普查工作時(shí)，煉焦行業(yè)大氣污染物排放尚在執(zhí)行《煉焦?fàn)t大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16171—1996)，該標(biāo)準(zhǔn)僅提出了顆粒物、二氧化硫、林格曼黑度以及無組織顆粒物、苯可溶物、苯并[a]芘的排放標(biāo)準(zhǔn)值，廢氣產(chǎn)污環(huán)節(jié)和多數(shù)指標(biāo)均未明確，而水污染物排放則參照?qǐng)?zhí)行《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13456—92)。由于標(biāo)準(zhǔn)體系不完善，未能有效包含焦化生產(chǎn)全過程和主要污染物指標(biāo)，造成產(chǎn)排污系數(shù)存在較多缺項(xiàng)。此外，受限于當(dāng)時(shí)調(diào)查人員對(duì)焦化工藝認(rèn)識(shí)不到位、技術(shù)條件相對(duì)落后和環(huán)境管理手段有限等因素，最終確定的產(chǎn)排污系數(shù)和實(shí)際情況存在一定的偏差，間接導(dǎo)致部分普查成果無法得到廣泛應(yīng)用。

2.2 產(chǎn)排污系數(shù)完善和修正建議

2.2.1產(chǎn)排污環(huán)節(jié)

2008年之后，隨著煉焦技術(shù)、污染治理水平的進(jìn)步，我國(guó)煉焦行業(yè)整體格局和水平已發(fā)生了較大變化，為適應(yīng)煉焦發(fā)展新形勢(shì)需要，原環(huán)境保護(hù)部適時(shí)修訂并發(fā)布了《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16171—2012)，對(duì)焦?fàn)t煙囪、裝煤、推焦、干熄焦地面站、各類貯槽、脫硫再生塔、硫銨結(jié)晶干燥等10類廢氣排放環(huán)節(jié)，以及車間或生產(chǎn)設(shè)施廢水排放口和廢水總排放口2類廢水排放環(huán)節(jié)做出了規(guī)定，并對(duì)焦化生產(chǎn)廢水經(jīng)處理后用于洗煤、熄焦和高爐沖渣等環(huán)節(jié)也做出了相應(yīng)規(guī)定。近年來，新技術(shù)在污染治理中應(yīng)用的同時(shí)，也帶來一些新的排污環(huán)節(jié)，如焦?fàn)t煙氣脫硫、脫硝、干熄焦煙氣脫硫、機(jī)側(cè)爐頭煙除塵、脫硫廢液提鹽、制酸、污水站加蓋封閉、深度水處理蒸發(fā)結(jié)晶等。按照區(qū)別對(duì)待、抓住重點(diǎn)的原則，建議本次污染源普查對(duì)焦?fàn)t煙囪、裝煤、推焦、干法熄焦、制酸、污水處理等環(huán)節(jié)以及安裝在線監(jiān)測(cè)設(shè)施的環(huán)節(jié)重點(diǎn)關(guān)注，經(jīng)測(cè)算，上述環(huán)節(jié)排放口顆粒物排放量可占全廠顆粒物排放量的80%以上，二氧化硫和氮氧化物占全廠排放量的95%以上。而其他排污環(huán)節(jié)則可以根據(jù)其排污特點(diǎn)和污染物類型，酌情進(jìn)行合并統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行簡(jiǎn)化管理。

2.2.2污染物指標(biāo)

《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16171—2012)中規(guī)定了顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、苯并[a]芘、非甲烷總烴(NMHC)、氨、硫化氫、酚類等10項(xiàng)大氣污染物排放濃度限值；規(guī)定了化學(xué)需氧量、氨氮、苯、硫化物、揮發(fā)酚、多環(huán)芳烴(PAHs)、苯并[a]芘等14種水污染物排放濃度限值和單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排水量；還提出了各項(xiàng)污染物的特別排放限值，極大地豐富了焦化行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)體系。結(jié)合《第二次全國(guó)污染源普查方案》[6]規(guī)定的普查內(nèi)容，建議本次焦化行業(yè)廢水污染物普查指標(biāo)可確定為：化學(xué)需氧量、氨氮、總氮、總磷、石油類、揮發(fā)酚、氰化物；廢氣污染物普查指標(biāo)可確定為：二氧化硫、氮氧化物、顆粒物、氨和揮發(fā)性有機(jī)物，在后續(xù)工作中廢氣要重點(diǎn)關(guān)注硫化氫、苯、苯并[a]芘和一氧化碳四項(xiàng)因子，廢水要重點(diǎn)關(guān)注生物脫氮后的 PAHs和 苯并[a]芘兩項(xiàng)因子。焦化行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物成分十分復(fù)雜，屬于《“十三五”揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作方案》[7]中重點(diǎn)控制的污染物因子包括乙烯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲基環(huán)己烷、正壬烷、三甲基苯等11項(xiàng)，通過選擇代表性企業(yè)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果全部調(diào)查統(tǒng)計(jì)工作難度極大，為表征VOCs總體排放情況，結(jié)合焦化行業(yè)特征，建議可采用NMHC作為污染控制項(xiàng)目。

2.2.3工業(yè)廢氣量

焦化行業(yè)第一次普查產(chǎn)排污系數(shù)提出了焦?fàn)t煙囪、化產(chǎn)回收管式爐、裝煤地面站、出焦地面站、熄焦、備煤、篩焦、轉(zhuǎn)運(yùn)站等環(huán)節(jié)的工業(yè)廢氣量，其中焦?fàn)t煙囪和管式爐產(chǎn)生的廢氣量為燃燒氣量，其他處產(chǎn)生的廢氣量包含工藝廢氣和空氣量[5]。但由于折算參數(shù)不確定、裝備水平持續(xù)提高、管理要求加嚴(yán)等原因，部分工業(yè)廢氣量已很難適用于現(xiàn)有焦化企業(yè)。

(1)以炭化室高度大于6m的頂裝焦?fàn)t為例，此類焦化企業(yè)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)氧含量多數(shù)大于8%，隨著焦?fàn)t煙氣尾部脫硫脫硝裝置投入運(yùn)行，部分企業(yè)氧含量甚至可以達(dá)到12%以上，但系數(shù)手冊(cè)中給出的工業(yè)廢氣量系數(shù)為1275 Nm3/t—產(chǎn)品。按照《現(xiàn)代焦化生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)》[8]燃燒計(jì)算表進(jìn)行折算，此廢氣量對(duì)應(yīng)空氣過剩系數(shù)α取值為1.25，對(duì)應(yīng)氧含量在4%左右，和實(shí)際生產(chǎn)情況存在較大偏差。2019年4月，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》(環(huán)大氣〔2019〕35號(hào))[9]，首次提出焦?fàn)t煙囪基準(zhǔn)氧含量以8%考核，若按照此數(shù)值折算，則焦?fàn)t煙囪工業(yè)廢氣量系數(shù)應(yīng)當(dāng)調(diào)整為1700 Nm3/t—產(chǎn)品左右較為合適。

(2)由于節(jié)能環(huán)保的要求，近年來國(guó)內(nèi)大型焦化廠陸續(xù)采用干熄焦技術(shù)處理焦炭，由于干熄焦生產(chǎn)的技術(shù)特點(diǎn)，在裝焦預(yù)存、底部排焦、循環(huán)氣放散、運(yùn)焦、篩焦、裝車過程中會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，該粉塵具有溫度高、含水量低、起塵量大等特點(diǎn)，需要配套獨(dú)立的除塵地面站進(jìn)行處理，上述環(huán)節(jié)實(shí)測(cè)廢氣量折算系數(shù)通常為1400 Nm3/t—產(chǎn)品～2100 Nm3/t—產(chǎn)品，遠(yuǎn)大于系數(shù)手冊(cè)中給出的750 Nm3/t—產(chǎn)品。

(3)隨著環(huán)境管理日益加嚴(yán)，為了提高污染物捕集效果，減少無組織排放，在提高焦?fàn)t密封性的同時(shí)，各企業(yè)對(duì)焦?fàn)t機(jī)側(cè)、焦側(cè)、爐頂?shù)忍幉扇×酥T如高壓氨水噴射無煙裝煤、高效袋式除塵地面站、移動(dòng)式車載除塵等許多措施，將大量不可控的無組織排放轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽氐挠薪M織排放，與之對(duì)應(yīng)的工業(yè)廢氣量較系數(shù)手冊(cè)也有了大幅度增高，需要重新核算。此外，隨著環(huán)境質(zhì)量改善的需要，頻繁的重污染天氣應(yīng)急響應(yīng)和冬防限產(chǎn)對(duì)企業(yè)穩(wěn)定生產(chǎn)影響嚴(yán)重，對(duì)應(yīng)工業(yè)排氣量也在大范圍波動(dòng)，建議核定系數(shù)時(shí)要酌情考慮此影響因素。

2.2.4與排污許可證平臺(tái)銜接

為貫徹《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)控制污染物排放許可制實(shí)施方案的通知》(國(guó)辦發(fā)〔2016〕81號(hào))文件要求，完善焦化行業(yè)排污許可技術(shù)支撐體系，原環(huán)境保護(hù)部于2017年發(fā)布了《排污許可證申請(qǐng)與核發(fā)技術(shù)規(guī)范 煉焦化學(xué)工業(yè)》(HJ 854—2017)，規(guī)定了基本情況填報(bào)要求、許可排放限值確定、實(shí)際排放量核算、合規(guī)判定的方法以及自行監(jiān)測(cè)、環(huán)境管理臺(tái)賬與排污許可證執(zhí)行報(bào)告等環(huán)境管理要求等。截至目前，發(fā)證焦化企業(yè)數(shù)量約500家，基本涵蓋了我國(guó)全部的常規(guī)焦?fàn)t爐型和生產(chǎn)工藝。

建議此次系數(shù)核定工作要與全國(guó)排污許可證管理信息平臺(tái)動(dòng)態(tài)銜接。首先，可以利用平臺(tái)統(tǒng)計(jì)的基本情況信息對(duì)焦化企業(yè)進(jìn)行合理分類，以實(shí)現(xiàn)不同類型企業(yè)精細(xì)化管理；其次，可以利用平臺(tái)上傳的季度、年度執(zhí)行報(bào)告，匯總焦化企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)負(fù)荷和排污量，對(duì)主要污染因子系數(shù)進(jìn)行合理設(shè)定；再次，可以遴選出一些代表性企業(yè)，通過查看環(huán)境管理臺(tái)賬和開展現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，對(duì)系數(shù)進(jìn)行修訂和補(bǔ)充；最后，可以通過普查數(shù)據(jù)和許可證管理信息平臺(tái)數(shù)據(jù)相互校核印證，通過平臺(tái)長(zhǎng)期跟蹤、動(dòng)態(tài)更新污染源數(shù)據(jù)，創(chuàng)建新的環(huán)境管理方式。

3 結(jié)論

我國(guó)是世界第一焦炭生產(chǎn)大國(guó)，但行業(yè)整體來看集中度不高，仍處于多、小、散的狀況。焦化生產(chǎn)具有產(chǎn)污環(huán)節(jié)多、污染物種類復(fù)雜等特點(diǎn)。第一次污染源普查時(shí)由于焦化標(biāo)準(zhǔn)體系不完善、對(duì)焦化工藝認(rèn)識(shí)不到位、技術(shù)條件相對(duì)落后和環(huán)境管理手段有限等因素，最終確定的產(chǎn)排污系數(shù)存在較多缺項(xiàng)，與實(shí)際情況存在一定的偏差。

建議對(duì)焦?fàn)t煙囪、裝煤、推焦、干法熄焦、制酸、污水處理以及其他安裝在線監(jiān)測(cè)設(shè)施的環(huán)節(jié)重點(diǎn)關(guān)注。廢水污染物普查指標(biāo)可確定為化學(xué)需氧量、氨氮、總氮、總磷、石油類、揮發(fā)酚、氰化物，廢氣可確定為二氧化硫、氮氧化物、顆粒物、氨和揮發(fā)性有機(jī)物，但可采用NMHC表征VOCs總體排放情況，后續(xù)要重點(diǎn)關(guān)注廢氣中的硫化氫、苯、苯并[a]芘和一氧化碳，以及廢水中的多環(huán)芳烴(PAHs)和苯并[a]芘。工業(yè)廢氣量系數(shù)的確定要綜合考慮折算氧含量和冬防限產(chǎn)等影響因素；干熄焦、焦?fàn)t機(jī)側(cè)、焦側(cè)、爐頂?shù)忍帍U氣量折算系數(shù)普遍偏小，需要重新核定。同時(shí)建議通過排污許可證管理信息平臺(tái)動(dòng)態(tài)更新污染源數(shù)據(jù)，從而更好地為煉焦化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供及時(shí)有效的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。