李 鑫, 楊 浩,孫 濤, 朱憲澈, 薄美芳

(中國核電工程有限公司,北京 100840)

·環(huán)境評價(jià)·

核燃料循環(huán)后端項(xiàng)目非放射性大氣環(huán)境影響評價(jià)

李 鑫, 楊 浩,孫 濤, 朱憲澈, 薄美芳

(中國核電工程有限公司,北京 100840)

環(huán)境影響報(bào)告書是核設(shè)施設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行前的必要文件，以環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則(大氣環(huán)境)中規(guī)定的非放射性大氣環(huán)境影響評價(jià)方法和流程對核燃料循環(huán)后端項(xiàng)目非放大氣環(huán)境影響進(jìn)行評價(jià)，評價(jià)過程包括：環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查與評價(jià)、污染物源項(xiàng)分析、評價(jià)因子與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)確定、評價(jià)工作等級與評價(jià)范圍確定等，評價(jià)對象主要包括：SO2、NO2和CO氣態(tài)污染物以及PM10、PM2.5、TSP顆粒污染物，評價(jià)過程和結(jié)果可為核燃料循環(huán)后端項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)以及后續(xù)其它核設(shè)施非放大氣環(huán)境影響評價(jià)提供參考和借鑒。

環(huán)境影響評價(jià)；核設(shè)施；非放射性；大氣。

1 引 言

環(huán)境影響評價(jià)工作貫穿于工程設(shè)計(jì)的全壽命周期。核設(shè)施環(huán)境影響評價(jià)報(bào)告書是核設(shè)施申請領(lǐng)取核設(shè)施選址、建造、運(yùn)行許可證和辦理退役審批手續(xù)各個(gè)階段重要的文件。核燃料循環(huán)后端項(xiàng)目屬于核設(shè)施的一部分，是對核電站使用完的含鈾燃料組件進(jìn)行后處理，提取有用成分，然后再加工成特殊元件返回特殊堆型核電站中進(jìn)行復(fù)用，提高鈾資源利用率。

目前法國的阿格廠、英國的THORP廠(英國核燃料循環(huán)后端工廠)、中國的中試廠等國內(nèi)外核燃料循環(huán)后端項(xiàng)目，大部分采用的是基于硝酸體系的PUREX(普雷克斯，一種核燃料后端處理工藝流程)流程，在這些核基地中一般還包括固廢焚燒、鍋爐等配套設(shè)施，因此，非放氣態(tài)流出物主要包括氮氧化物、硫化物、氯化氫以及TSP等氣態(tài)污染物的排放，這些污染物的排放對當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響不容小覷，國內(nèi)外核燃料循環(huán)后端項(xiàng)目非放大氣環(huán)境影響評價(jià)對象也基本上都是圍繞這些污染物開展評價(jià)。

本論文按照國家標(biāo)準(zhǔn)(《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則(大氣環(huán)境)》[1])中規(guī)定的要求，結(jié)合廠址特性，闡述國內(nèi)核燃料循環(huán)后端項(xiàng)目非放氣態(tài)污染物環(huán)境影響評價(jià)過程，滿足國內(nèi)監(jiān)管要求的，其評價(jià)結(jié)果可為后續(xù)相似核設(shè)施非放大氣環(huán)境影響評價(jià)提供借鑒。

2 核燃料循環(huán)后端項(xiàng)目非放大氣環(huán)境影響評價(jià)

2.1 工程污染物排放概況

對核燃料循環(huán)后端項(xiàng)目的氣態(tài)流出物排放點(diǎn)排查和分析，得到該項(xiàng)目運(yùn)行狀態(tài)下非放大氣污染源主要包括排風(fēng)塔排氣、焚燒爐排氣和鍋爐煙囪排氣。排風(fēng)塔排放的非放廢氣主要為NO2，焚燒爐排放的廢氣主要為煙/粉塵、HCl、SO2、NO2、CO和二噁英類，鍋爐煙囪排放的非放廢氣主要為SO2和NOX產(chǎn)物。對于這些污染物的監(jiān)測和分析，要求環(huán)境空氣檢測按照《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)督規(guī)范(實(shí)行)》執(zhí)行[2]，要求樣品采集按照《環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)檢測技術(shù)規(guī)范》[3]和《環(huán)境空氣質(zhì)量手工監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》[4]等執(zhí)行，要求樣品分析按照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[5]中規(guī)定的方法執(zhí)行，數(shù)據(jù)的有效性要求按照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[5]中規(guī)定執(zhí)行；對于計(jì)算得到的數(shù)據(jù)要求嚴(yán)格按照物料衡算和類比分析進(jìn)行。通過這些措施確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性和可靠性。

2.2 環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查與評價(jià)

廠址區(qū)域內(nèi)現(xiàn)狀調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。從表中可知，評價(jià)區(qū)內(nèi)SO2、NO2和CO氣態(tài)污染物濃度滿足一級標(biāo)準(zhǔn)要求。PM10、PM2.5、TSP(總懸浮顆粒物粒，徑小于等于100μm的顆粒物)均屬于顆粒物污染物，顆粒物污染物濃度偏高，滿足二級標(biāo)準(zhǔn)要求，不滿足一級標(biāo)準(zhǔn)的要求，主要是受到當(dāng)?shù)貧夂?風(fēng)大)、地貌(戈壁灘)等環(huán)境因素及廠址地區(qū)礦石露天堆放等原因造成的。

表1 廠址區(qū)域環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果Tab.1 Site area environment quality investigation results

2.3 污染物源項(xiàng)分析

2.3.1 排風(fēng)塔源項(xiàng)計(jì)算

核燃料循環(huán)后端項(xiàng)目排風(fēng)塔主要排放各子項(xiàng)工藝尾氣和廠房排風(fēng)，其中廠房排風(fēng)在正常運(yùn)行過程中不含非放大氣污染物；工藝尾氣中非放污染物主要為可燃物焚燒排放的煙氣和工藝廠房硝酸使用工藝過程中產(chǎn)生的氮氧化物。

可燃固體廢物主要為工作服、口罩、手套、廢紙布、脫脂棉、紙制品、木制品以及廢塑料等。由于污染物排放量難以通過計(jì)算得到，因此，采用通過類比法獲取評價(jià)采取值。通過調(diào)研源項(xiàng)比較接近的生活垃圾焚燒廠的源項(xiàng)數(shù)據(jù)，結(jié)合本項(xiàng)目可燃固體廢物的類型，得到焚燒爐正常運(yùn)行時(shí)的煙氣污染物排放情況(具體數(shù)據(jù)見表2)。

核燃料循環(huán)后端項(xiàng)目各子項(xiàng)工藝生產(chǎn)過程排出的工藝氣體經(jīng)多級凈化后通過100m煙囪排入大氣，煙囪出口內(nèi)徑為6.5m，煙氣流量為1.8×106m3/h，煙氣流速約15m/s，煙囪出口處煙氣溫度為25℃～30℃。非放射性工藝廢氣的排放主要為NOX，凈化后排放總量為8.4kg/h(2.331g/s)，氮氧化物的詳細(xì)排放量數(shù)據(jù)見表3。

表2 焚燒爐煙氣污染物排放情況Tab.2 Incineration of flue gas pollutants (濃度：mg/Nm3速率:kg/h)

注：本表數(shù)據(jù)為類比計(jì)算數(shù)據(jù)。

表3 非放射性工藝廢氣排放源項(xiàng)Tab.3 Non-radioactive process exhaust

注：本表數(shù)據(jù)為物料衡算計(jì)算數(shù)據(jù)。

2.3.2 鍋爐煙囪源項(xiàng)計(jì)算

鍋爐煙囪排放也是非放大氣環(huán)境影響評價(jià)的重點(diǎn)，本項(xiàng)目的鍋爐燃?xì)忮仩t，采用原裝進(jìn)口高效環(huán)保型燃燒器，滿足國標(biāo)中對于燃燒污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，污染物主要為SO2和NOX產(chǎn)物。SO2的確定依據(jù)是根據(jù)氣質(zhì)分析報(bào)告中S的含量計(jì)算得出，SO2的排放濃度為5mg/m3；NOX排放濃度按滿足國標(biāo)限值100mg/m3計(jì)算[6]，鍋爐燃燒器選型滿足排放限制，所以NOX的排放濃度為100mg/m3。煙囪出口處的煙氣流量為94 508m3/h，則SO2排放速率為0.131g/s，NOX排放速率為2.625g/s。

依據(jù)鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：燃油、燃?xì)忮仩t煙囪，宜單臺爐配置[7]。根據(jù)鍋爐房承受的熱負(fù)荷及以上要求，核燃料循環(huán)后端項(xiàng)目擬設(shè)置額定蒸發(fā)量為75t/h的燃?xì)忮仩t4臺(1.25MPa，193℃)，四臺鍋爐各設(shè)一座高18.5m的煙囪，煙囪上部出口矩形內(nèi)徑為1.8m×1.4m，大氣污染物排放量為：煙囪出口處的煙氣流量 94 508 m3/h，煙氣流速為 10.4 m/s，煙氣溫度為80 ℃；鍋爐煙囪排放的大氣污染物主要為二氧化硫、氮氧化物和煙塵，二氧化硫排放量為0.131g/s，NOX排放量為2.625 g/s，煙塵排放量為0.131g/s。

通過上述工程分析，得到100m排風(fēng)塔和燃?xì)忮仩t煙囪的排放參數(shù)，參數(shù)見表4。

表4 估算模式參數(shù)取值一覽表Tab.4 Values of the estimated mode parameters

注：本表數(shù)據(jù)來自工程設(shè)計(jì)參數(shù)及其推算結(jié)果。

2.4 評價(jià)因子與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)確定

2.4.1 評價(jià)因子

根據(jù)導(dǎo)則規(guī)定大氣環(huán)境影響評價(jià)因子主要是為項(xiàng)目排放的常規(guī)污染物及特征污染物，因此該項(xiàng)目評價(jià)因子有NOX、SO2和TSP。

2.4.2 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

(1)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

按照環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，環(huán)境中NOX、SO2和TSP濃度限值見表5。

(2)排放限值標(biāo)準(zhǔn)

對于核設(shè)施工藝尾氣排放，沒有專門的標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》[8]；我國尚未規(guī)定放射性廢物焚燒污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，參考執(zhí)行較為嚴(yán)格的《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》[9]；由于燃?xì)忮仩t功率為75t/h,《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》[10]不再適用，執(zhí)行更為嚴(yán)格的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》[6]。

表5 NOX、SO2和TSP濃度限值[5]Tab.5 Concentration limit of NOX, SO2, and TSP mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))

注： 《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的NOX一級濃度限值和二級濃度限值相同。

按照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，核燃料循環(huán)后端項(xiàng)目廠區(qū)屬于環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)的二類區(qū)，屬于硝酸使用工程，因此，根據(jù)《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》[8]中新污染源大氣污染物排放限值的規(guī)定，100m排風(fēng)塔NOX排放限值為52 kg/h。同時(shí)，《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》[5]中還要求新污染源排氣筒不應(yīng)低于15m。

《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》[6]規(guī)定，廠區(qū)鍋爐房煙囪氮氧化物、二氧化硫和煙塵最高允許排放濃度分別為 100mg/m3、35mg/m3和5mg/m3。

2.5 評價(jià)工作等級與評價(jià)范圍確定

按照大氣環(huán)評技術(shù)導(dǎo)則規(guī)定，需計(jì)算NOX、TSP和SO2的最大地面濃度占標(biāo)率Pi及污染物的地面濃度達(dá)標(biāo)準(zhǔn)限值10%時(shí)所對應(yīng)的最遠(yuǎn)距離D10%。

評價(jià)工作等級的判定依據(jù)見表6。采用《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境》[1]推薦的估算模式(一種單源預(yù)測模式，適用于建設(shè)項(xiàng)目評價(jià)等級及評價(jià)范圍的確定工作，利用預(yù)設(shè)的氣象條件進(jìn)行計(jì)算)進(jìn)行評價(jià)等級和評價(jià)范圍的估算，具體計(jì)算參數(shù)見表4，估算模式計(jì)算結(jié)果見表7、表8、圖1和圖2。由計(jì)算結(jié)果可知運(yùn)行后，NOX最大1小時(shí)濃度為0.015 1mg/m3，最大占標(biāo)率為7.57%，對應(yīng)的距離為下風(fēng)向569m處；SO2最大1小時(shí)濃度為0.000 76mg/m3，最大占標(biāo)率為0.15%，對應(yīng)的距離為下風(fēng)向569m處；TSP最大1小時(shí)濃度為0.000 76mg/m3，最大占標(biāo)率為0.08%，對應(yīng)的距離為下風(fēng)向569m處。因此Pmax=Max(PNOx、PSO2和PTSP)=7.57%<10%，根據(jù)導(dǎo)則規(guī)定，確定本項(xiàng)目大氣評價(jià)工作等級為三級。

對于三級評價(jià)可不進(jìn)行大氣環(huán)境影響預(yù)測工作，直接以估算模式的計(jì)算結(jié)果作為預(yù)測與分析依據(jù)。評價(jià)范圍的確定根據(jù)項(xiàng)目排放污染物的最遠(yuǎn)影響范圍確定項(xiàng)目的大氣影響評價(jià)范圍。應(yīng)以核設(shè)施排放源為中心點(diǎn)，以D10%為半徑的圓或者2×D10%為邊長的矩形作為大氣環(huán)境影響評價(jià)范圍，評價(jià)范圍不應(yīng)小于2.5km，當(dāng)最遠(yuǎn)距離超過25km時(shí)，確定評價(jià)范圍為半徑25km的圓形區(qū)域或邊長50km矩形區(qū)域。因此暫定本項(xiàng)目評價(jià)范圍為以廠址為中心半徑2.5km的范圍。

表6 環(huán)境空氣評價(jià)等級判別依據(jù)[1]Tab.6 Criteria for classification of environment air

注：本表數(shù)據(jù)來自《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則-大氣環(huán)境》。

表7 估算模式計(jì)算結(jié)果(100m排風(fēng)塔)Tab.7 Results of the estimated mode calculation(100 meters chimney)

注：本表數(shù)據(jù)為環(huán)評計(jì)算軟件模擬計(jì)算的結(jié)果(大氣環(huán)評專業(yè)輔助軟件系統(tǒng)，Ver1.1)

表8 估算模式計(jì)算結(jié)果(燃?xì)忮仩t煙囪)Tab.8 Results of the estimated mode calculation(Gas-fired boiler chimney)

注：本表數(shù)據(jù)為環(huán)評計(jì)算軟件模擬計(jì)算的結(jié)果(大氣環(huán)評專業(yè)輔助軟件系統(tǒng)，Ver1.1)

圖1 100m排風(fēng)塔濃度、占標(biāo)率距離曲線圖(下風(fēng)向)Fig.1 The relationship between contaminants concentration of 100m chimney exhaust and accounting for standard rate with distance (Downwind)

2.6 結(jié)果分析

四臺燃?xì)忮仩t和排風(fēng)塔排放污染物按估算模式得到的地面污染物最大濃度通過疊加后(各個(gè)污染物出現(xiàn)最大濃度的位置大部分時(shí)候不在同一個(gè)位置，現(xiàn)假設(shè)在同一個(gè)位置，然后對最大濃度進(jìn)行相加，得出燃?xì)忮仩t煙囪和排風(fēng)塔可能出現(xiàn)的最大濃度值，實(shí)際值都會小于等于這個(gè)值，是保守的)，得出NOX、SO2與TSP導(dǎo)致廠址半徑2.5km范圍內(nèi)環(huán)境在最大濃度點(diǎn)處的最大小時(shí)濃度值分別為0.068 1mg/m3、0.003 02mg/m3、0.003 02mg/m3，根據(jù)廠址周圍非放大氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果，以廠址為中心半徑2.5km的范圍內(nèi)NOX和SO2最大小時(shí)濃度以及TSP最大日均值的疊加值(見表9)，NOx和SO2最大小時(shí)濃度均滿足《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[5]一級標(biāo)準(zhǔn)的要求，TSP最大日均濃度均滿足《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[5]二級標(biāo)準(zhǔn)的要求。

圖2 鍋爐煙囪濃度、占標(biāo)率距離曲線圖(下風(fēng)向)Fig.2 The relationship between contaminants concentration of boiler chimneys exhaust and accounting for standard rate with distance (Downwind)

表9 評價(jià)區(qū)域內(nèi)NOX、SO2和TSP的最大濃度Tab.9 The Maximum concentration of NOX, SO2 and TSP in evaluation area (mg/m3)

雖然采用的估算模式，并且經(jīng)過疊加后得到的結(jié)果是保守，鑒于距離廠址2.5km范圍內(nèi)有沙棗園子自然保護(hù)區(qū)，因此，在燃?xì)忮仩t運(yùn)行期間，要嚴(yán)格控制顆粒物的排放濃度，在當(dāng)?shù)仡w粒物濃度較高的期間采取強(qiáng)化措施降低顆粒物的排放或者降功率運(yùn)行，保證燃?xì)忮仩t對保護(hù)區(qū)的影響降低到最小值。

此外，100m排風(fēng)塔NOX排放速率為8.4kg/h，排放濃度為4.66mg/m3，分別滿足《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》[8]中新污染源大氣污染物二級排放速率和排放濃度限值的要求。燃?xì)忮仩t煙囪NOX排放濃度為100mg/m3，SO2排放濃度為5mg/m3，煙塵排放濃度5mg/m3；均滿足《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》[6]的規(guī)定中最高允許排放濃度的要求。

3 結(jié) 論

鑒于核燃料循環(huán)后端項(xiàng)目廠址區(qū)域?yàn)楣I(yè)區(qū)，屬于環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)的二類區(qū)，執(zhí)行《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[5]二級標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)環(huán)境影響評價(jià)數(shù)據(jù)，該項(xiàng)目投入運(yùn)行后排風(fēng)塔和鍋爐煙囪非放大氣排放污染物排風(fēng)滿足《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[5]二級標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，評價(jià)結(jié)果表明該項(xiàng)目非放氣體排放對周圍大氣環(huán)境質(zhì)量影響較小，廠址周圍環(huán)境是可以接受的。

該核燃料循環(huán)后端項(xiàng)目廠址區(qū)域，顆粒污染物濃度偏高，在燃?xì)忮仩t運(yùn)行期間，要嚴(yán)格控制顆粒物的排放濃度，在當(dāng)?shù)仡w粒物濃度較高的期間，應(yīng)采取除塵措施降低顆粒物的排放或者降功率運(yùn)行，保證燃?xì)忮仩t對保護(hù)區(qū)的影響降低到最小值。

[1] HJ 2.2-2008，環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則-大氣環(huán)境[S].

[2] 《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)督規(guī)范(實(shí)行)》(國家環(huán)境保護(hù)總局公告2007年第4號)[S].

[3] HJ/T193-2013,環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)檢測技術(shù)規(guī)范[S].

[4] HJ/T194-2005,環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)檢測技術(shù)規(guī)范[S].

[5] GB3095-2012,環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

[6] GB13223-2011,火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

[7] GB 50041-2008,鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[8] GB16297-1996,大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

[9] GB18485-2014,生活垃圾焚燒污染物控制標(biāo)準(zhǔn)[S].

[10] GB13271-2014,鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

None-Radioactive Atmosphere Environmental Impact Assessment for Nuclear Fuel Reprocessing Plant

LI Xin, YANG Hao, SUN Tao, ZHU Xian-che, BO Mei-fang

(ChinaNuclearPowerEngineeringCo.,Ltd.ChemicalEngineeringDepartment,Beijing100840,China)

Environmental impact assessment report was absolutely essential for the nuclear facility design, construction and operating. The paper assessed the none-radioactive atmosphere environmental impact for nuclear fuel reprocessing project based on the method for none-radioactive atmosphere environmental impact assessment in the guidelines for environmental impact assessment -atmospheric environment. The process include environment investigation and assessment, pollutants source analysis, assessment factors and assessment standard, grade and scope of assessment work. Assessment objects include gaseous pollutant SO2, NO2and CO, particulate matters PM10, PM2.5and TSP. It provides some guidelines for the nuclear facility environmental impact assessment.

Environmental impact assessment; nuclear facility; none-radioactive; atmosphere.

2016-12-14

李 鑫(1982-)，男，安徽太湖人，2007年畢業(yè)于清華大學(xué)核工程與核技術(shù)專業(yè)，高級工程師，從事核化工科研與設(shè)計(jì)工作，研究方向?yàn)楹嘶すこ滔嚓P(guān)工藝、布置、環(huán)評、安分等。

X823

A

1001-3644(2017)01-0077-06