刘梦 贾敏 伯鑫 张尚宣 陶迎 钟渝 康明雄 王彤 钟星立 李时蓓

摘要：本研究选取上海某铁矿石料场为研究对象，采用CFD仿真模型模拟不同工况条件下原料场扬尘排放量（起尘量）。结果表明：相同来流风速，不同来流风向（0°、45°和90°）情况下，安装防尘网可以有效降低铁矿石料堆表面平均风速。其中，来流风向为0°和90°时，添加防尘网可以有效降低料场起尘量，且来流风向为90°时起尘量达最小;相反，来流风向为45°时，添加防尘网对铁矿石料场起尘量并未出现抑制作用。

关键词：扬尘;钢铁;原料场;CFD;PM2.5

中图分类号：X51 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）03-0-04

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.03.075

Simulation study on source emissions of typical iron and steel raw material field with different wind directions

Liu Meng1，Jia Min2，3，Bo Xin3，Zhang Shangxuan4，Tao Ying5，Zhong Yu5，Kang Mingxiong6，Wang Tong7，Zhong Xingli5，Li Shibei3

（1.China Classification Society Certification Company，Beijing 100006，China;2.School of Economics and Management，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China;3.Appraisal Center for Environment and Engineering，Ministry of Ecology and Environment，Beijing 100012，China;4.CISDI Chongqing Environmental Consulting Co.，Ltd.，Chongqing 400013，China;5.CISDI R&D Co.，Ltd.，Chongqing 401122，China;6.Fujian Environmental Protection Design Institute Co.，Ltd.，Fuzhou Fujian 350012，China;7.Shaanxi Environmental Investigation and Assessment Center，Xian Shaanxi 710000，China）

Abstract：Taking an iron ore raw material filed in Shanghai for research object， the dust generated by the raw material field （dust emission） under different working conditions is simulated by CFD simulation model.The results show that the installation of dust-proof net can effectively reduce the mean wind speed on the surface of the iron ore raw material filed under the same wind speed and different wind directions （0°， 45° and 90°）.When the incoming wind direction is 0° and 90°， installing dust-proof net can effectively reduce the dust emission of the material field and the dust emission reached the minimum when the incoming wind direction is 90°.On the contrary， installing dust-proof net did not reduce the dust emission in the iron ore material field when the incoming wind direction is 45°.

Key words：Dust;Iron and steel;Raw material filed;CFD;PM2.5

中國是钢铁生产大国，自1996年粗钢产量稳居世界第一[1]。与发达国家相比（短流程电炉炼钢为主）， 中国主要以长流程炼钢为主（主要工序包括原料场、烧结、球团、焦化、高炉、转炉、电炉、轧钢等） [2]。由于无组织排放源影响因素复杂，中国钢铁企业无组织排放呈现出高污染[3， 4]、难控制[3]等特点。原料场作为重要的无组织排放源之一，其排放对环境造成较大影响[5]。因此，为准确摸清中国钢铁行业大气污染物排放底数，厘清钢铁企业重点排污环节，开展钢铁企业无组织源强（原料场等）排放研究至关重要。

近年来，中国逐步加强对钢铁行业无组织排放源（原料场等）控制水平。钢铁行业现行排放标准[6-9]中明确规定钢铁企业无组织排放浓度限值，推动钢铁企业无组织排放源头治理。2018年6月，国务院进一步发布《打赢蓝天保卫战三年行动计划》[10]，明确提出强化钢铁等重点行业无组织排放管控力度，深度治理企业重点无组织排放节点（物料存储等）。2019年4月，中国颁布《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》[11]，要求全面加强企业无组织排放控制水平，全方位减少烟粉尘等外溢排放。作为钢铁生产大省（2018年占全国粗钢产量25.56%），河北在率先实施超低改造的情况下，在《河北省钢铁、焦化、燃煤电厂深度减排攻坚方案（验收标准）》（冀气领办〔2018〕156号）[12]中详细规范了钢铁企业无组织排放源超低改造治理标准，严格控制钢铁行业无组织排放总量。然而，在钢铁行业无组织排放核算方面，仍存在研究方法参差不齐、排放核算不确定性大等问题。目前钢铁行业无组织排放核算主要有采取系数法和类比法。2017年4月《排污许可证申请与核发技术规范-钢铁工业》[13]中提出对钢铁行业无组织排放采用产污系数法，并给出钢铁原料系统排污系数;次年3月，中国颁布《污染源源强核算技术指南 钢铁》[14]，推荐采用类比法核算无组织排放。上述方法均未考虑不同企业原料场由于空间尺度、流动风速和风向等因素不同带来扬尘排放差异。在2014年底发布的《扬尘源颗粒物排放清单编制技术指南（试行）》[15]中，虽然规定了根据不同风速、含水量核算排污系数的方法，但并未考虑不同风向对无组织排放的影响。另外，国内外研究学者针对钢铁行业无组织排放核算开展了部分研究，已有研究中多采用系数法核算企业无组织排放，例如Wu[16]、朱明奕[5]、郭健[17]和孙威[18]等，伯鑫等[19] 采用SCREEN3估算模式分析钢铁企业原料场扬尘在不同风速下的扩散规律。上述研究均未考虑不同风向对钢铁原料场起尘量的影响，结果存在一定不确定性，无法准确核算钢铁企业原料场无组织排放总量。

3 结论

（1）本研究表明，相同来流风速，不同来流风向（0°、45°和90°）情况下，安装防尘网可以有效降低铁矿石料堆表面平均风速。

（2）相同来流风速下，来流风向为0°和90°时，添加防尘网可以有效降低料场起尘量，且来流风向为90°时起尘量减排幅度最大;相反，来流风向为45°时，添加防尘网铁矿石料场起尘量并未出现抑制作用，主要由于有防尘网时料堆表面局部高速区更多。

（3）结合铁矿石料场常年风向、风速以及相关工况条件，对料场无组织排放进行CFD仿真模拟，可准确掌握企业不同工况条件下无组织排放水平，为企业未来无组织排放源控制减排提供依据。本研究结论也可借鉴到其他行业原料场防风抑尘设计（例如码头料场等）、钢铁排放清单无组织源强研究[21-22]等。

参考文献

[1]World Steel Association （WSA）. Steel Statistical Yearbook 1990-2019 [M].

[2]Wang， X. et al. A unit-based emission inventory of SO2， NOx and PM for the Chinese iron and steel industry from 2010 to 2015[J]. Science of The Total Environment， 2019， 676： 18-30.

[3]赵羚杰.中国钢铁行业大气污染物排放清单及减排成本研究[D].杭州：浙江大学，2016.

[4]汪旭颖，燕丽，雷宇，等.我国钢铁工业一次颗粒物排放量估算[J].环境科学学报，2016，36（8）：3033-3039.

[5]朱明奕，张余.钢铁企业原料场粉尘无组织排放控制[J].资源节约与环保，2017（5）：74-75.

[6]GB 28662-2012 钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准[S].

[7]GB 28664-2012 炼钢工业大气污染物排放标准[S].

[8]GB 28663-2012 炼铁工业大气污染物排放标准[S].

[9]GB 28665-2012 轧钢工业大气污染物排放标准[S].

[10]国务院.打赢蓝天保卫战三年行动计划. 2018-07-03.http：//www. gov. cn/zhengce/content/2018-07/03/content_5303158. htm.

[11]生态环境部.关于推进实施钢铁行业超低排放的意见[EB/OL].http：//www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk03/201904/t20190429_701463.html？keywords=关于推进实施钢铁行业超低排放的意见.

[12]河北省生态环境厅.河北省钢铁、焦化、燃煤电厂深度减排攻坚方案（验收标准）[EB/OL].http：//www.hb.cangzhou.gov.cn/HBSC/Services/pdf/web/show.jsp？id=540094.

[13]HJ846-2017 排污许可证申请与核发技术规范 钢铁工业[S].

[14]生态环境部.污染源源强核算技术指南 钢铁工业[EB/OL].http：//www.mee.gov.cn/ywgz/fgbz/bz/bzwb/wrfzjszc/201803/W020180329582067501945.pdf.

[15]生态环境部 扬尘源颗粒物排放清单编制技术指南（试行）[EB/OL]. http：//www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/bgg/201501/W02015-0107594588131490.pdf.

[16]Wu X， Zhao L， Zhang Y， et al. Primary air pollutant emissions and future prediction of iron and steel industry in China[J]. Aerosol Air Qual. Res， 2015， 15（4）： 1422-1432.

[17]郭健，刘善军，黄宪江.某钢铁企业颗粒物无组织排放核算与监测对比分析[J].环境保护科学，2017，43（3）：14-18.

[18]孫威，黄学敏，李培.钢铁企业原料场扬尘污染估算[J].环境科学与管理，2009，34（9）：178-179.

[19]伯鑫，韩松，刘梦.钢铁企业原料场扬尘在不同风速下扩散规律研究 [A].2011中国环境科学学会学术年会论文集（第三卷）[C]，2011.

[20]JTS 105-1—2011 港口建设项目环境影响评价规范[S].

[21]伯鑫，李时蓓，吴忠祥，等.基于反演模型的焦炉无组织苯并[a]芘排放因子研究[J].中国环境科学，2016，36（05）：1340-1344.

[22]伯鑫，赵春丽，吴铁，等.京津冀地区钢铁行业高时空分辨率排放清单方法研究[J].中国环境科学，2015，35（08）：2554-2560.

收稿日期：2020-02-24

基金项目：国家重点研发计划项目（2016YFC0208101）;大气重污染成因与治理攻关项目（DQGG0209-07、DQGG0304-07）;生态环境部环境工程评估中心创新科研项目（2019-10）

作者简介：刘梦（1983-），女，硕士研究生，工程师，研究方向为环境管理和环境影响评价。

责任作者：钟星立，高级工程师;李时蓓，研究员。