水泥行业规划大气环境影响评价研究

对照如表1所示。

2 水泥行业大气污染特征

2012年我国水泥产量达到22.1亿t，水泥工业颗粒物排放量占全国颗粒物总排放量的15%～20%，SO2排放占全国总排放量的3%～4%，NOx排放占全国总排放量的8%～10%[4]。水泥工业是我国主要大气污染源之一。

水泥行业大气污染具有以下特征：（1）由于成本因素，水泥生产具有一定的销售半径，因而布局分散，大气污染呈点状；（2）包含熟料生产线的水泥项目多分布在水泥用灰岩矿山附近，一般远离城市，主要对周边村镇、生态环境产生影响；（3）水泥窑是水泥生产中最主要的大气污染源，其特征污染物包括颗粒物、SO2、NOx等，如果使用萤石等含氟矿化剂，应关注氟化物排放[5]，如果协同处置生活垃圾、污泥等固废，还应关注总有机碳、二噁英、重金属等排放[6-7]；（4）水泥本身的物料特性决定了其在储存、转运、粉磨、煅烧、包装、外运等过程中存在有组织或无组织颗粒物排放[8]，采用SNCR、SCR等措施，需关注氨逃逸排放[5]。

3 水泥行业规划大气环评方法

3.1 评价目标与技术路线

3.1.1 评价目标

分析区域大气环境承载力，预测规划实施对重要生态功能区和环境敏感目标的影响，评估节能减排和环境保护目标的可达性，提出规划优化建议，促进规划实施与环境保护协调。

3.1.2 技术路线

结合规划环评技术导则和水泥行业大气污染特征，提出“构建情景—分析承载力—预测影响—评估影响—优化规划”的大气环境影响评价技术路线，如图1所示。

3.2 评价理论与方法

3.2.1 评价情景构建

水泥工业规划本身的导向性、空间弹性和时间模糊性，带来诸多不确定性[9]。因此，针对规划本身难以开展评价工作，需要将规划内容转化为环境影响评价对象，即构建评价情景。根据系统论原理，工业规划属于动态、开放的系统，不确定性和层次性是其复杂性的体现[10-13]。运用系统理论，分析规划系统组成结构、外部执行环境，进而结合情景分析法，可有效形成单个或几个典型的评价情景。

评价情景构建步骤为：第一，分析规划要素、结构及功能；第二，协调内部要素与外部规划的相互关系；第三，构建潜在的工业发展情景。评价情景构建原理及流程见图2。

3.2.2 大气环境承载力分析

（1）承载力估算模型

常用的大气环境容量估算方法有：箱模型法、模拟法、线性规划法等[14]。箱式模型具有气象参数少、适应尺度大等优点，适用于污染源分布较为均匀和大尺度空间的估算需要，也可以采用以箱式模型为基础的A值法进行简单估算[15-17]。

（2）承载力分析

运用DPSCR理论[18]分析大气环境承载力，社会经济发展需求是水泥工业扩张的驱动力（D），导致大气污染物排放量增加对大气环境现状（S）产生压力（P），假如污染物排放量超过大气环境承载力（C），则需要提出响应措施（R）。分析大气环境是否超载，要估算环境容量（Q），还要估算环境压力（P），将评价情景转化为环境压力，计算公式如下：

Pi=∑mj=1∑ni=1Mj×ai×104（1）

式中，Pi为第i类污染物排放总量，t/a；Mj为第j类生产工艺规模，104 t/a；ai为第i类污染物排放系数，t/t。

大气环境承载力分析采用单要素评价法，计算公式如下：

ri=PiQi（2）

式中，ri为第i类污染物环境承载率；Pi为第i类污染物排放总量，t/a；Qi为第i类污染物大气环境容量，t/a。当ri>1，大气环境超载；ri=1，大气环境满载；ri<1，大气环境富载。[18]

3.2.3 大气环境影响预测

分别选取区域典型工艺参数和代表性污染源进行预测，工作流程如下：

（1）确定预测范围。行业布局分散，影响范围接近单个项目，预测半径一般在5 km内。

（2）选取预测因子。选取颗粒物、SO2、NOx、氟化物作为预测因子。

（3）确定污染源源强。优先利用环统数据或行业管理部门数据，在资料匮乏的情况下可类比水泥企业环评文件和监测报告。

（4）选取预测模型。点源采用估算模式，无组织源采用大气环境防护距离计算模式。

（5）开展影响预测。包括两部分内容：一是预测水泥窑、烘干机、破碎机、生料磨、水泥磨及各类料库等有组织排放源的环境影响；二是预测储料场、煤堆场、输送设备、包装机、散装机及装卸设备等无组织排放源的环境影响，估算大气环境防护距离。

3.2.4 大气环境影响评估

以预测为基础，进一步分析、评估规划实施的社会经济与环境效益之间的关系，明确资源环境约束，具体包括：

（1）根据总量控制目标，分析污染物排放量与总量控制目标的关系，理清行业拟承担的减排任务，评估总量控制对行业规模的约束；

（2）根据环境质量要求，分析大气污染物排放与区域质量达标的关系，评估敏感目标分布对行业空间布局的约束；

（3）根据节能要求，分析行业技术水平提高与节能的关系，评估节能要求对产业结构的约束。

3.2.5 大气环境影响减缓措施

综合规划环境影响分析、预测和评估结果，按照规划要素与环境影响传递机制，论证规划大气环境的可行性，提出规划优化建议，具体流程如图3所示。

4 山西省水泥工业规划大气环评实例

4.1 规划概述及情景设置

4.1.1 规划概述

“十二五”末，山西省水泥产能控制在8 500万t，全部为新型干法水泥，水泥散装率达到50%以上，逐步形成服务晋北、晋中、晋东南、晋南、晋西北五大消费区的产业集群。

4.1.2 情景设置

根据水泥产业政策，形成评价情景：（1）“十二五”末，山西省水泥产量为7 600万t；（2）生产力集中布局在石灰石资源丰富地区；（3）2 000 t/d以下熟料生产线全部淘汰，4 000 t/d以上熟料生产线达到80%；（4）配套高效预热分解设备、料床粉磨的节能设备、余热利用设施、新型高效袋收尘器等先进装备；（5）采用“低氮燃烧+SNCR或SCR”等脱硝技术，效率≥60%。

4.2 大气环境影响评价

4.2.1 大气污染呈局部性，主要污染物环境影响较小

水泥工业有组织源日均值预测结果：PM10占标率<5%，SO2占标率<1%，NO2占标率<3%，对区域环境空气质量区域性影响较小。选取2 500 t/d、4 500 t/d水泥生产线典型参数预测，大气环境防护距离计算结果为100～250 m，影响范围较小。

4.2.2 矿区与保护区部分重叠，对城市环境存在影响

全省有20个省级自然保护区与水泥用灰岩矿区分布重叠，有9个可能受到矿山开采粉尘影响；自然保护区距离水泥生产项目较远。朔城区、太原市、榆次区、文水—交城一线、长治市城区、盐湖区水泥企业相对集中，约占规划企业数的35%。这些项目与市区距离较近，且多处于盆地边缘，可能对城市空气质量产生影响。

4.2.3 单位产品排污强度下降，污染物总量有增有减

水泥单位产品排污强度显著下降。其中，颗粒物排放强度下降0.371 kg/t，SO2排放强度下降0.035 kg/t，NOx排放强度下降0.570 kg/t。全省水泥产量增加1.4倍，大气污染物排放量预计为：SO2 5 640 t、NOx 29 200 t、烟尘6 970 t、工业粉尘21 790 t。与2010年相比，上述各主要污染物排放量分别增加了-39.6%、16.6%、-30.3%和1.2%。

4.3 山西省水泥工业规划优化调整建议

4.3.1 基于市场空间差异，优化水泥工业布局

新增水泥需求的64%来自晋中和晋北（含陕、蒙）地区，由此规划新增2 000万t/a熟料需耗用1.12亿t水泥用灰岩。水泥生产消耗大量的石灰石资源，物料转运量大，生产附加值低，具有一定的销售半径。应加快该区域水泥项目布局，加强水泥用灰岩的资源勘查，保障资源、产能布局与市场需求相适应。同时，严禁城市规划区范围和非建设用地建设水泥厂，现有水泥厂应结合城市规划加快搬迁。矿山建设应与风景名胜区、自然保护区等环境敏感区保持一定距离。

4.3.2 依据总量控制目标，控制水泥工业规模

参照国家对山西省的减排要求，水泥工业排污总量按照“增产不增污”和“达到减排目标”（NOx减排13.9%、SO2减排11.3%）两种情景开展大气环境约束分析。“增产不增污”情景下，通过压小上大、提升改造，全省水泥总产量应控制在5 460万t/a；“达到减排目标”情景下，全省水泥总产量应控制在5 030万t/a。

4.3.3 加快淘汰落后产能，推进产业升级改造

加快淘汰能耗和排污不达标的水泥生产线、水泥粉磨站。新建水泥（熟料）生产线应采用新型干法生产工艺，单线建设要达到4 000 t/d，新建水泥粉磨站的规模要达到60万t/a。加快现有回转窑（Φ 4×60 m以上）、水泥粉磨站磨机（Φ 3.2 m以上）的提升改造速度，并配套低温余热发电、粉磨系统节能、变频调速等减排工艺。

4.3.4 强化烟粉尘治理，全面推进控氮措施

烟粉尘控制方面，严格执行水泥工业除尘相关技术规范，对于物料输送，须采取密闭措施；对于破碎、烘干、粉磨及煅烧系统等，配套建设抑尘、除尘系统；减少包装产尘，企业应配套70%以上散装能力。NOx控制方面，推广低氮燃烧技术，配套烟气脱硝装置（效率不低于60%）。此外，安装在线排放监控装置，环保部门对排污企业进行实时监控。

5 结语

本文以系统论为基础，综合现行评价方法构建的大气环境影响评价技术方法，较全面地评估了水泥工业规划实施的环境影响和制约，较系统地提出了规划优化建议，为山西水泥工业可持续发展提供了有益指导。为进一步落实环评，加强水泥行业大气污染防控，建议工业主管部门在相应政策、计划和任务安排中落实环评优化建议，环保主管部门将规划环评的落实作为项目环境管理的重要内容。

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