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集装箱码头大气污染物排放防治

来源:用户上传      作者:毕志远,李睿瑜,蒋刚,薛洋

  【摘 要】 为推进绿色港口建设,治理港口大气污染,以《港口工程大气污染物排放清单编制技术指南第1部分:集装箱码头》为依据,介绍集装箱码头的大气污染源构成和不同污染源的大气污染物排放量计算方法,以青岛前湾联合集装箱码头为例计算并分析各类大气污染物排放情况和排放量,由此提出积极推进靠港船舶使用岸电、推进港口作业机械和运输车辆电气化、建立能耗和环境智慧管控系统、构建大气污染源排放清单编制机制与体系、积极参与创新交流活动等建议。
  【关键词】 环境保护;绿色港口;大气污染物;测算排放量
  0 引 言
  随着我国经济增长方式由粗放型向集约型转变,港口货物吞吐量日益增大,在保证经济发展、港口运转的同r,需要船舶、港口作业机械、水平搬运机械、集疏运铁路内燃机车、生产配套设施等进行相匹配的生产活动,而随之产生的大气污染物问题也愈发突出。笔者以《港口工程大气污染物排放清单编制技术指南第1部分:集装箱码头》为依据,以青岛前湾联合集装箱码头为例对大气污染物排放量进行分析测算,为其他集装箱码头提供参考依据。
  1 集装箱码头大气污染物构成
  在集装箱码头装卸生产活动中,港口作业机械和运输车辆产生的废气及靠港船舶、驶入港内的集疏运车辆产生的废气都是港内大气污染物排放源。港口作业机械、运输车辆、船舶等产生的有害气体包括氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、可吸入颗粒物、细颗粒物等。
  港口大气污染物形成的酸雨对植物、海洋生物及农作物会产生严重的危害,其所产生的温室气体也会对环境造成负面影响;世界卫生组织研究发现,在燃油燃烧产生的大气污染物中,颗粒物、硫化物、氮化物都会对生物和人类的健康产生危害:大气污染治理不容忽视。
  2 集装箱码头大气污染物计算方法
  针对集装箱码头大气污染物排放源,依据《港口工程大气污染物排放清单编制技术指南第1部分:集装箱码头》,仅对CO、HC、NOx、PM10、PM2.5、SO2等污染物排放量进行计算。
  2.1 港口作业机械大气污染物排放量计算方法
  集装箱码头港口作业机械可分为电动机械和燃油驱动流动作业机械,其中:电动机械包括岸桥、轨道式龙门吊等,因其驱动能源为电力,作业过程不会直接产生大气污染物;燃油驱动流动作业机械大气污染物排放量分别选取动力法和物料平衡法进行测算。
  2.1.1 动力法
  动力法是根据燃油、燃气作业机械的额定功率和平均负荷率动力等参数来计算大气污染物排放量的。笔者采用动力法对CO、HC、NOx、PM10、PM2.5等大气污染物排放量进行计算,计算式为
  E1,i= Q1 ?P?L1?D?Aj,k ?t1?0Ha6(1)
  式中: E1,i为作业机械第i种污染物的排放量,t;Q1为作业机械的保有量;P为作业机械额定功率,kW; L1为作业机械发动机平均负荷率,%;D为作业机械动力法排放因子,g/(kWh);t1为作业机械的工作时间,h;T为排放控制技术修正因子(无量纲);i为污染物种类;j1为作业机械发动机功率段,kW;k1为作业机械排放标准。
  2.1.2 大气污染物SO2排放量计算
  SO2排放量计算式为
   E2=2 ?Y1 ?C ?10Ha9(2)
  式中: E2为SO2排放总量,t; Y1为作业机械燃料消耗量,kg; C为燃料硫含量,kg/t。
  2.2 港内运输车辆大气污染物排放量计算方法
  港内运输车辆大气污染物排放量的计算采用燃料消耗法。燃料消耗法是以燃油、燃气作业机械的燃料种类、消耗量为计算参数的方法,具体计算式为
   E3,i= Q2 ?Y2 ?%j?F?0Ha6(3)
  式中: E3,i为港内运输车辆第i种污染物排放量,t;Q2为水平运输车辆的保有量,辆;Y2为水平运输车辆燃料消耗量,kg;F为水平运输车辆燃料消耗法的排放因子,g/kg; %j 为燃料密度,kg/L; j2为水平运输车辆或集疏运车辆的燃料种类;k2为水平运输车辆或集疏运车辆的排放标准。
  2.3 集疏运车辆大气污染物排放量计算方法
  港口集疏运车辆主要为集疏港的集装箱卡车,基于行驶里程法对CO、HC、NOx、PM10、PM2.5进行计算,其计算式为
   E4,i= Q3 ?M ?S ?0Ha6(4)
  式中: E4,i为集疏运卡车第i种污染物排放量,t; Q3为进入港界范围内的集疏运卡车数量,辆; M为入港界范围内集疏运卡车行驶里程法排放因子,g/km; S为集疏运卡车在港口内行驶里程,km。
  2.4 靠港船舶大气污染物排放量计算方法
  靠港船舶大气污染物排放量是根据靠港船舶靠泊艘次采用动力法进行计算的,其计算式为
   E5= R ?L2?A?t2 ?T ?0Ha6(5)
  式中:E5为船舶辅机的大气污染物排放量,t; R为船舶辅机额定功率,kW;L2为船舶辅机平均负荷率,%; A为船舶辅机大气污染物排放因子,g/(kWh); t2为船舶辅机工作时间,h; j3为船舶燃料种类。
  2.5 生产辅助设施大气污染物排放量计算方法
  港口生活辅助设施主要包括清扫车、洒水车等,其动力系统是燃油运力系统,其大气污染物排放量计算方法参照港内运输车辆大气污染物排放量的测算方法。
  3 实例分析
  3.1 青岛前湾联合集装箱码头概况
  青岛前湾联合集装箱码头有限责任公司主要从事与集装箱装卸等相关的物流业务,拥有9个深水集装箱船专用泊位,可以接卸2万TEU以上的集装箱船,配备34台超巴拿马型集装箱岸桥、85台双通道电动轨道吊、5台集装箱正面起重机、11辆空箱叉车及与吞吐能力配套的LNG拖车,已开通63条航线,对接68条铁路运输线路。2020年,该公司获得“全国四星级绿色港口”的荣誉称号,取得环境管理体系、能源管理体系双认证。

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  3.2 大气污染物排放清单分析
  排放清单测算时间范围是2020年全年,空间范围为青岛前湾联合集装箱码头。围绕青岛前湾联合集装箱码头各大气污染物排放源,分别对各类污染物排放量进行估算。需要说明的是,港内运输车辆及集疏运卡车SO2的排放量与燃油含硫量有关,码头98%的港内运输车辆和约5%的集疏运车辆采用的是LNG燃料,其含硫量极低,计算时忽略不计;在船舶大气污染物排放量的测算中,仅对部分数据进行分析。2020年青岛前湾联合集装箱码头大气污染物排放清单见表1。
  将码头作业机械和水平运输车辆按照机械和车辆种类进一步划分后,各类机械、车辆、船舶的大气污染物排放量见图1和表2。
  由表1、表2和图1可知:靠港船舶大气污染物排放量合计 t,占码头各项污染源大气污染物排放总量的97%;其次是水平运输车辆,其大气污染物排放量合计303.844 t,占码头各项污染源大气污染物排放总量的2.26%。
  综合2020年青岛前湾联合集装箱码头各项污染源产生的大气污染物情况分析,SO2的排放量为 t,NOx的排放量为10 160.672 t,CO的排放量为938.248 t, HC的排放量为325.847 t,PM10的排放量为235.880 t,PM2.5的排放量为213.763 t。可见,港区各项污染源产生的大气污染物排放量从大到小依次为NOx>SO2>CO>HC>PM10>PM2.5,具体占比情况见图2。
  4 集装箱码头大气污染防治建议
  4.1 积极推进靠港船舶使用岸电
  加快推进船舶岸电设施建设,并严格落实新建、改建、扩建码头同步建设岸电设施的要求,持m完善港口岸电设施建设,实现船舶、港口岸电设施能力同步提升;积极配合落实具备受电设施的船舶停靠具有岸电设施的码头超过3 h应当使用岸电的规定,合理安排调度,保证具有受电设施的船舶停靠在具有港口岸电设施的泊位,持续提升船舶岸电使用率。
  4.2 推进港口作业机械和运输车辆电气化
  加快完成新能源集卡应用,新购集卡采用电动等新能源设备,并完成老旧集卡淘汰更新,提高新能源集卡使用率;开展电动空箱堆高机、电动正面吊试点应用,并适时推广;持续关注氢燃料电池、氢能储能等技术发展,适时开展港口机械应用氢能驱动;探寻先进的合作模式推进集疏运车辆应用电动设备,积极与外租车辆公司进行沟通,通过制定优惠举措鼓励外租作业机械采用电动车辆。
  4.3 建立能耗和环境智慧管控系统
  建立以信息化、可视化为平台的空气质量监测微站、燃油在线监测技术,合理进行港区布点、实时监测,对于大气污染区域化精准研判,对大气污染较严重的区域采取相应的环保措施;转变传统人工操作方式,建设能耗、环保智慧管控系统,对港口用能进行全面监测和智能分析,实现数据的互联互通。
  4.4 构建大气污染源排放清单编制机制与体系
  建立完整的港口年度大气污染源排放清单编制计划,编制以港区为划分单元,涵盖港口全污染物、多时空分布的大气污染源排放清单,精准识别大气污染源防治工作重点,提高港口大气污染防治科学决策水平,实现减污降碳协同效应。
  4.5 积极参与创新交流活动
  积极参与国内外绿色港口交流活动;建立用于环保预算的专项资金,做到专款专用;加大对环保领域创新项目的政策激励,鼓励全员创新;主动对外公布港口环境空气质量监测结果,通过公共平台与社会公众就港口环境的热点、难点问题积极开展交流和对话,树立中国港口行业典范。

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