过量空气系数对污染物排放的影响

李丹 邵朱强｜文

有色金属行业污染物排放标准中规定，实测大气污染物排放浓度，应换算为基准过量空气系数的排放浓度。就是说判断大气污染物排放浓度是否达标是以折算浓度为基础的。实际生产中，为使燃烧充分，一般都会加入过量空气(即过量的氧)，这也就产生了“稀释”作用，被“稀释”的污染物的排放浓度自然会降低。此外，当人为的增大烟气量，也就是提高了氧含量，污染物的排放浓度也会降低。以折算后的数值作为评判标准主要是为了保证排放浓度不因过量空气数值的变化或人为的稀释而改变。以《铜镍钴工业污染物排放标准》（GB25467-2010）为例，规定炉窑过量空气系数为1.7，实测炉窑的大气污染物排放浓度，应换算成基准过量空气系数排放浓度。

有色金属行业污染物排放标准规定过量空气系数，涉及大气污染物浓度折算的排放标准如下：

有色行业大气污染物排放浓度的折算方法

1.根据《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》（GB/T16157）中的规定，大气污染物排放浓度的折算公式：

ρ为折算过量空气系数的大气污染物排放浓度mg/m3；

ρ'为实测大气污染物排放浓度mg/m3；

α'为实测过量空气系数；

α为规定的标准过量空气系数，炉窑过量空气系数为1.7。

2.过量空气系数是根据烟气中的氧含量进行计算的，监测烟气中的氧含量非常重要，根据过量空气系数的概念燃料燃烧时实际空气消耗量与理论空气需要量之比，过量空气系数与烟气氧含量的关系为：

式中：α'为实测过量空气系数；

φ'（O2）为实测烟气中的氧含量；

3.有色行业标准中规定炉窑过量空气系数为1.7。

表1 有色金属行业涉及浓度折算的排放标准

由此可知：烟气氧含量φ'（O2）为8.65%。

4.铅冶炼排放浓度计算方法：

根据《铅锌工业污染物排放标准》（GB25466-2010）铅锌冶炼炉窑过量空气系数为1.7。某铅冶炼企业铅冶炼富氧熔炼炉制酸尾气实测颗粒物为23mg/m3，实测烟气氧含量14%，实测过量空气系数α'=21/21-φ'（O2），α'=3；颗粒物排放浓度ρ=ρ'（α'/α），ρ=40mg/m3。可以看出折算后的排放浓度比实际排放浓度约高出2倍。

有色行业大气污染物排放标准折算存在的问题

实测冶炼炉窑的污染物排放浓度应按《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》（GB/T16157）的规定，换算为过量空气系数为1.7时（基准氧含量约8.65%）的数值。《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》（GB/T16157），1996年 3月发布，至今已有22年。

《铅锌工业污染物排放标准》于2010年开始执行，起草于2008年前后，当时铅冶炼行业大多数采用“烧结机——鼓风炉”工艺生产，漏风系数大，该标准中的过量空气系数是根据当时使用焦炭作为主燃料进行燃烧的工艺制定，主要是为了避免空气过剩造成稀释，将过量空气系数定为1.7。经过多年的技术进步，我国铜铅锌冶炼均采用世界上先进的富氧熔炼技术，该技术相对鼓风炉大幅度减少了污染物排放浓度和排放量。富氧熔炼技术烟气中的氧浓度高，铅锌冶炼炉实际尾气氧含量在11%～17%间波动，如：铅冶炼富氧熔炼炉氧含量为12%左右，烟化炉、还原炉等烟气含氧量一般为14%左右，远远高于标准的规定氧含量8.65%。目前监测时若仍沿用空气过量系数1.7，将使得折算后的监测数据远高于实际排放数据，没有真实反映企业的实际排放情况。

《铜、镍、钴工业污染物排放标准》规定炉窑的过量空气系数为1.7，还规定单位产品的基准排气量，因此，铜、镍大气污染物排放折算浓度，会出现某股气体既按照基准排气量进行折算，又过量空气系数进行折算，相当于进行了2次折算，这是不合理的。

《关于京津冀大气污染传输通道城市执行大气污染物特别排放限值的公告》有色（不含氧化铝）行业从2018年10月1日起执行特别排放限值，特别排放限值中颗粒物10mg/m3，二氧化硫100mg/m3,氮氧化物100mg/m3。如果严格执行过量空气系数折算，达到颗粒物特别排放限值10mg/m3，实测颗粒物要达到3～5mg/m3。氮氧化物的特别排放限值达标治理工作本身就比较困难，目前大部分有色冶炼窑炉烟气含氧量保持在11%～17%，如果按照8.65%的基准烟含量折算，要达到氮氧化物100mg/m3，实测浓度要达到50mg/m3以下。以目前的污染治理技术，有色企业都将面临超标排放的问题。

关于过量空气系数折算的建议

1.建议适时修订《铅锌工业污染物排放标准》和《铜镍钴工业污染物排放标准》，取消过量空气系数折算，以实测数据作为达标考核依据。

2.建议铜、镍冶炼采用富氧熔炼技术的，应当按照标准要求执行基准排气量，采用GB25467-2010第4.2.7条中的以大气污染物基准排气量排放浓度或实测大气污染物排放浓度作为判定排放是否达标的依据。建议明确铜、镍冶炼采用富氧熔炼工艺技术执行基准排气量的，不再同时执行“炉窑基准过量空气系数1.7”。