关于市中小型燃煤锅炉污染治理对策的调研报告.docx

关于市中小型燃煤锅炉污染治理对策的调 研报告 *市环境保护局 污控一处 摘要：本研究报告对我市的中小型燃煤锅炉污染提出 了综合防治对策。其中包括：禁止原煤直接燃烧和淘汰小 锅炉；采用清洁燃料；以洁净配煤和型煤作燃料；应用型 煤燃烧技术；采用高效烟气除尘技术。认真实施这些对策， 可以大幅度削减中小型燃煤锅炉烟尘、SO2 的排放量，简便、 经济、有效地控制中小型燃煤锅炉大气烟尘、SO2 污染，减 少烟尘、SO2 对我市大气环境的污染。 大秘书- www,,找范文请到大秘书网 一、概述 自 20 世纪 80 年代初以来，随着*市经济持续迅速发 展，城市化进程加快，人口不断增加，煤炭 年消耗量逐年以 39%的递增率大幅度增加，大气环境 受到了严重污染。*市是我国纬度最低的省会城市，冬季 取暖期长达六个月，每年的供暖能源消耗折合标准煤 500 万吨，占能源年消耗总量的 30%，为全国比重最大，其中消 耗原煤 400 万吨/年，亦为全国之首。根据 XX 年国家环保 总局的统计，目前*是全国 47 个环境保护重点城市中人均 采暖用煤量最多的城市，每年冬季以燃煤烟尘为主的降尘 大量降落到地面，平均每平方公里每月高达 17 吨之多。 通过对大气环境中污染物来源分析表明，*市的大气 污染属于煤烟型污染，其中 SO2 和烟尘等污染物主要是由 煤炭燃烧产生的。煤炭燃烧排放的 SO2 和烟尘，分别占 SO2 总排放量的 90%和烟尘总排放量的 70%。煤炭燃烧排放的 CO2，占 CO2 总排入量的 85%，而中小型燃煤锅炉排放的烟 尘、SO2，占煤炭燃烧排放量的 50%。可见，控制中小型燃 煤锅炉煤炭燃烧 SO2 和烟尘排放量，对控制我市大气污染 具有重要的意义。但中小型燃煤锅炉因其点源多、分布面 广、低空排放、经济上投入多的特点，在污染控制技术上 难度较大，如何采取切实、有效的治理举措，是治理中小 型燃煤锅炉烟尘污染的关键。 多年来的大气污染控制实践表明，应用传统的方法， 如单纯应用除尘和烟气脱硫技术及设备，燃煤锅炉烟尘、 SO2 污染是难以控制的。只有从能源与大气环境问题入手， 采用清洁燃料和洁净煤技术，才能简便、经济、有效地控 制燃煤锅炉大气烟尘、SO2 污染。 二、中小型锅炉的现状与分析 *市原有锅炉 6000 多台，近几年经过市环保局全面实 施“蓝天工程”大力治理改造锅炉和全力推进集中供热项 目，许多污染严重的锅炉得以更新改造和大面积拆除，但 目前锅炉的治理情况仍不容乐观。 燃料结构上仍以煤炭为主，清洁能源使用率偏低。 市区目前尚存各种类型的中小型锅炉 2461 台，其中燃 煤锅炉 1992 台，约占锅炉总台数的 81%，年耗原煤 202 万 吨；型煤专用锅炉 172 台，燃油锅炉 144 台，电锅炉 101 台，燃气锅炉 52 台，清洁能源锅炉仅占总台数的 19%，比 例明显偏低。而国外燃油燃气锅炉占 8595%以上，锅炉容 量越小，燃油燃气的比例越高。例如，美国工业锅炉和商 业锅炉共有 130 多万台，燃煤的仅占 5%左右，其他燃柴油 和天然气等。到 XX 年底，我市将有 200 多台燃煤锅炉改造 为清洁能源锅炉，届时*市的清洁能源使用率将达到 27.2%，有助于进一步缓解市区空气污染程度。 取暖锅炉比例偏重，季节性环境污染压力大。 作为北方典型的煤烟型污染城市，*市的采暖锅炉在 锅炉布局中占据比较显著的位置。目前市区有 1825 台中小 型燃煤锅炉用于冬季取暖，占中小型锅炉总台数的 74%，而 其它用于日常的生产生活的各类中小型锅炉只有 636 台。 取暖期采暖锅炉的大量集中使用，对*市冬季取暖期的大 气环境质量形成了很大的压力，冬季的大气污染指数较其 他季节明显偏高。因此，采暖锅炉的治理改造应作为我市 中小型燃煤锅炉改造的重中之重。 锅炉平均吨位小，燃烧技术落后，除尘设备效率低下。 目前*市的中小型锅炉单机容量小，平均吨位只有 1.9 吨/台，其中 1 吨以下锅炉 767 台，14 吨锅炉 1221 台， 410 吨锅炉 357 台，10 吨以上锅炉 121 台。这些锅炉中 的燃煤锅炉多为链条炉、往复炉排式层燃锅 炉，其中，层 燃式炉排锅炉占 90%，悬燃式锅炉和沸腾床锅炉等占 10%。 层燃式锅炉中，链条炉排锅炉占 2/3，往复炉排锅炉占 1/4，大多燃用混合煤，虽然助燃剂的添加在一定程度上促 进了燃烧，提高了煤炭的利用效率，但由于锅炉吨位较小、 燃烧方式低下，多为层燃式，燃烧效率低，污染物排放强 度高。锅炉烟尘排放浓度一般为 250300mg/m3，而国外为 50100mg/m3；锅炉平均热效率只能达到 50%60%，较国 外低 2030 个百分点。同时，由于多数手烧锅炉未安装或 仅安装了简单低效的除尘设施，烟尘的排放没有得到相应 的技术和设施加以有效遏制，市区冒黑烟的现象屡有发生。 二氧化硫的治理长期以来也没有得到足够的重视，由于中 小型燃煤锅炉先进脱硫技术的开发一直处在矛盾之中，在 技术和成本没有达到合理平衡的情况下，推广上存在较大 难度，无法得到治理企业的积极响应和支持，进展一直十 分缓慢。 三、治理措施可行性研究 目前，无论从国外还是国内治理比较好的城市的治理 情况来看，中小型燃煤锅炉的治理多是从调整燃料结构、 改进燃烧方式入手，将原有的燃煤锅炉更新改造为燃油锅 炉、燃气锅炉、电锅炉或使用成熟的洁净煤技术，成效较 为明显，值得借鉴。但是，由于我市实际情况不同，无法 完全照搬成型的经验，应根据本地情况，从实际出发，既 要照顾到区域经济的发展，又要在保证区域经济可持续发 展的基础上摸索出有效的治理举措，逐步、分阶段、高起 点的进行治理。 煤炭、石油和天然气燃烧的影响及评价 1、煤炭、石油和天然气污染物排放评价 煤炭燃烧过程中排放出多种污染物，如烟尘、 SO2、NOx、CO2、CO、烃类、醛类、痕量金属、放射性物质， 以及大量的灰渣。其中痕量元素包括砷、铍、铅、汞及放 射性等有毒有害的痕量元素；灰渣包括底渣和除尘器收集 的飞灰。 石油和重油燃烧不良时，会产生少量黑烟污染环境。 但除了钒等痕量金属元素外，没有其它粉尘排放到大气中， 所以比燃煤要干净得多。石油中的硫化物大都残留在重油 里，不易脱除，燃烧后变成 SO2，但其排放量要比燃煤少得 多。另外，油燃烧时还会排放出 CO2、NOx、CO、烃类、醛 类等污染物，其中 CO2 的生成量要比煤炭燃烧时少得多。 天然气是一种高热值的清洁燃料，燃烧时产生的污染 物很少，基本上可视为洁净燃烧，SO2 生成量极少，燃烧时 NOx、CO2、CO 等。CO2 的生成量也比煤炭要少得多。 2、煤炭、原油和天然气燃烧影响评价 以 1000MW 发热量采用不同能源时的“三废”排放量。 由表 1 可见，采用原煤为燃料时，每年排放的烟尘、SO2、 废渣最多，对环境污染危害也最大；以石油油品、型煤产 品为燃料时居中；而以天然气为燃料时污染物排放量最少， 对环境污染危害最小，近似清洁生产。 表 1 1000MW 发热量采用不同燃料的三废排放量 项目 能源种类 废气 m3/yr SO2 t/yr 废水中污物含量 t/yr 废渣 t/yr 微量元素 t/yr 放射物质 ci/yr 健康危害 (过早死亡人数) 原 煤 烧 油 烧天然气 型 煤 142103 63.1103 20.8103 102103 11104 3.7103 20 4.1103 1028.7 1017 1051 1020 36105 9.2104 0 36103 20.8 91.2 17810-3 20 6 0.004 7 包括砷、镉、铬、铅、锰、汞、镍、钒 从表中可以看出，以原煤为燃料时为了保护环境所要 付出的代价相当沉重，而以清洁燃料天然气、柴油、型煤 等为燃料时，成套除尘脱硫设备不需要安装，经济效益和 环境效益最佳。 3、燃料价格 由表 2 可见，清洁燃料天然气、液化石油气、柴油等 价格，要比煤炭贵得多。 表 2 主要燃料比价系数 序号 燃 料 单位 价格 热值 百万大卡热值价格 GJ 热值价格 热值 价比系数 1 普通原煤 Kg 0.22 5000 44 10.51 1 2 低硫洗煤 Kg 0.3 6000 50.00 11.94 1.14 3 重油 Kg 2 9800 204.08 48.74 4.64 4 柴油 Kg 2.8 10302 271.79 64.92 6.18 5 液化石油气 Kg 2.4 11650 206.01 49.20 4.68 6 煤气 m3 0.8 4500 177.78 42.46 4.04 7 发电天然气 m3 1.4 8400 166.67 39.81 3.79 8 民用天然气 m3 1.7 8400 202.38 48.34 4.60 9 工业天然气 m3 1.8 8400 214.29 51.18 4.87 10 商业天然气 m3 2.2 8400 261.90 62.55 5.95 11 合理用气价格 m3 1.11 8400 132.14 31.56 3.00 12 型煤 Kg 0.3 6000 55.00 15.52 1.4 电锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉和洁净煤技术产品比较 分析 1、从环境效益的角度，燃烧设备的改造应保证治理后 从根本上提高市区大气环境质量。 电锅炉是以电作为燃料来支持燃烧的，没有烟尘和二 氧化硫排放方面的忧虑，应该说是最为环保的，符合环境 效益上的要求。燃气锅炉使用天然气或煤气作为燃料，有 其燃料上的优势，天然气或煤气燃烧产生的烟气基本上对 环境不构成什么威胁。燃油锅炉从燃料上分为两种，一种 是燃重油、渣油锅炉，这种锅炉所使用的重油、渣油往往 含硫量很高，烟尘排放严重，约为燃煤的 2 倍，同时二氧 化硫和二氧化氮的排放浓度也远远高于燃煤；另一种是燃 用轻质油锅炉，这类锅炉主要使用轻质柴油、汽油支持燃 烧，轻质柴油、汽油都是经过裂变后产生的优质油品，硫 分含量相对较低，燃烧值很高，能够满足锅炉对热量的高 要求，同时从环保的角度也保证了烟气排放的清洁度。 洁净煤技术是一种新兴的先进技术，早在 90 年代初就 已经引起国家的高度重视，主要包括 4 个领域 14 个方面： 一是煤炭加工领域，包括选煤、型煤、配煤、水煤浆技术； 二是煤炭的高效洁净燃烧技术领域，包括先进的燃烧器、 硫化床燃烧技术、整体煤气化联合循环发电技术；三是煤 炭转化领域，包括煤炭气化、煤炭液化、燃料电池；四是 污染排放控制与废弃物处理领域，包括烟气净化、煤层气 的开发利用、煤矸石、粉煤灰合煤泥的综合利用、工业锅 炉和窑炉等技术。经过十几年的研发、实践，其中许多技 术已经得到了不断的改进，具备了相当的实用性。 简言之，从环保的角度来说，除燃烧重油、渣油锅炉 外，电锅炉、燃气锅炉、燃轻质油锅炉和洁净煤技术产品 均能在不同程度上满足治理项目环境效益上的要求，改善 大气环境质量。相对而言，电锅炉、燃气锅炉的环保效果 最好，环境效益也是最大的，能够彻底的杜绝污染的产生， 也便于管理，其他炉型和产品尽管能达到环保要求，但效 果上要差一些。 2、从技术适用性的角度，燃烧设备的改造治理应在符 合环保要求的前提下提高实用性。 目前，电锅炉、燃气锅炉和燃油锅炉的技术条件已经 比较成熟了，能够满足取暖需求和工业生产上的要求，但 在解决能耗方面一直没有取得突破性的进展，相对于燃煤 锅炉而言，能耗还是比较高的，有待于进一步研发成熟实 用的节能技术。在推广上，这三种类型锅炉比较适用于小 吨位锅炉的更新改造。 洁净煤技术经过十几年的发展已经取得了一定的成就， 但对于中小型燃煤锅炉的治理，比较适用的只有洁净配煤 和型煤锅炉技术，其他诸如煤炭气化、煤炭液化、硫化床 燃烧技术、整体煤气化联合循环发电技术等适用于大型锅 炉的改造，对于中小型燃煤锅炉的改造，技术上的实用性 并不强。 3、从经济性的角度，燃烧设备应该适合于地区特点， 便于推广。 从经济的角度来说，电锅炉、燃气锅炉并不适应不发 达地区特别是*地区的大气污染治理，首先是更新改造的 成本较大，治理单位前期投入很大，据估算，1 个吨位大约 需要前提投入 1215 万元，这在经济不发达、企业经济效 益不太理想的地区，推广的难度是可想而知的。其次，这 几种类型的锅炉在使用的过程中较之燃煤锅炉，使用成本 的提高也是很大的，环保部门即便在锅炉的更新改造前期 投入时动用环保补助资金予以补助，也很难调动企业改造 的积极性。因此，电锅炉、燃气锅炉的推广只能局限于小 吨位锅炉的改造。 虽然燃油锅炉能够满足锅炉环保方面的要求，热效率 高、环保效果好、占地少、便于调节，前期更新改造的投 入较之燃煤锅炉也差不多，但燃油锅炉在经济不发达地区 的推广也存在一定的难度，主要是使用成本太高，环保型 燃油锅炉对燃油的要求较高，一般需要燃用轻质柴油，廉 价的重油无法达到环保的排放标准。另外，燃油除了烟尘 排放比燃煤少以外，其他污染物的排放并不比燃煤少，推 广使用上只能局限于小范围、特定的行业部门。 基于我市能源结构、经济状况和当前国内国际洁净煤 技术的发展情况，我市的中小型燃煤锅炉治理应侧重于推 广型煤、配煤和烟气脱硫等洁净煤技术，这批技术由于从 20 世纪 90 年代初就开始开发研究，到现在为止已经比较成 熟了，能够在短期内显著减少烟煤污染，是一批实用而可 靠的先进技术。而且，这批技术在实际的推广过程中，由 于其成本低、热效率高、环保效果好等优点，能够减少大 面积推广的难度，在较短的时间里取得明显的环保效益和 经济效益。 固硫型煤及型煤专用炉推广前景 1、固硫型煤的特性 型煤的反应活性比原煤高。试验表明，在同一温度下， 型煤的活性值比原煤高 0.32.6 倍。940时原煤活性值 为 0.17，型煤的活性值为 0.78，型煤值比原煤提高了 3.58 倍，此时型煤炉温可达 1100。 型煤燃烧性能比原煤好。试验表明，型煤的燃烧性能 比原煤好。由于型煤具有良好的燃烧性能，所以型煤热效 率高，燃尽率高，节煤好。 表 3 型煤燃烧性能与原煤的比较 燃烧性能 原煤 型煤 热变形特性 焦渣特性 比表面积 孔隙率 炉膛温度 反应活性 (1000时) 不变形 45 5 1 940 31.0 花卉状 3 200 20 1100 54.1 (3)型煤固灰固硫能力比原煤好。由于型煤燃烧性能好， 型煤燃烧时烟尘排放量减少 5080%，苯并芘的排放量也有 大幅度下降，至少减少 50%以上。型煤含有固硫剂及其特殊 的结构，SO2 排放量减少了 4060%。 2、固硫型煤在锅炉上的应用 固硫型煤在锅炉上应用的环境效益和经济效益，优于 其它各种煤加工途径。 表 4 型煤与各种煤加工途径对锅炉用煤的效益比较 加工途径 液化 气化 选煤 块煤筛粉 型煤 环境效益 烟尘减少 95% 95% 增大 40% 5080% SO2 减少 90% 95% 50% 0 4075% 其它污染 减少 减少 0 0 减少 节能效益 浪费 22% 浪费 20% 浪费 14% 节煤 6% 节煤 15% 经济效益 建厂投资 300 270 20 12 20 用户燃料费 增加 3 倍 增加 2 倍 增加 45% 增加 26% 节约 10% 盈利情况 亏 亏 盈 盈 盈 固硫型煤在锅炉上应用的节能效益，优于煤炭不同加 工产品。 表 5 煤炭不同加工产品在工业锅炉上应用的节能效益 燃料或加工途径 原煤 油 气 选煤 块煤 型煤 液化 气化 燃烧效率，% 锅炉热效率，% 节能率，% 能量转化效率，% 总热能利用率，% 节煤率，% 7580 68 100 68 98 88 +29 99 85 +25 7580 68 85 58 -14 86 73 7 98.5 72 6 95 80 17 97.5 78 15 60 53 -22 56 48 -29 固硫型煤在锅炉上应用节约的基建费用，低于各种不 同煤加工途径。 表 6 煤炭不同加工节约基建费用的经济效益 加工途径 原煤 煤液化 煤气化 选煤 块煤 型煤 按原煤计 t 吨/a 基建费用，元/t 按产品计 t 煤/a 的基建投资，元/t 节约 t 煤/a 的投资，元/t 建 厂 周 期 150 300 500 不节煤 45 270 480 不节煤 34 20 23 不节煤 23 10 25 130 12 20 20 118 12 锅炉燃烧固硫型煤的经济效益。锅炉燃烧固硫型煤时 经济效益十分显著。据研究资料记载，在总吨位 150 吨的 几台锅炉上燃用固硫型煤时，比燃用原煤时每年可节约 237.6 万元，其经济效益十分可观。 表 7 锅炉燃用固硫型煤的经济效益 炉窑 类型 燃烧原煤 燃烧固硫型煤 烟尘治理 投资 万元/1000m3 烟尘治理运行管理费用 万元/1000m3 煤炭耗量 t 标/a 烟气量 m3/a 节省治理 投资费用 万元/a 节治治理管理运行费用 万元/a 型煤耗量 t 标/a 节约 煤炭 % 节煤 价值 万元/a 锅炉 0.8900 0.5445 7896.08 150500 133.95 81.95 6689.7 15.3 21.7148 锅炉燃用固硫型煤的环境效益。如表 8 所示，锅炉燃 烧固硫型煤时环境效益也相当可观，在几台总吨位达 5000 吨锅炉上燃用固硫型煤后，烟尘年排放量可减少 1577.2t， 烟尘排放量可减少 57%；可降低烟气林格曼黑度 3 度；SO2 年排放量减少 162.722t，型煤的固硫效率为 54.52%。锅炉 排放烟气烟尘浓度，烟气黑度及 SO2 的浓度，可达到锅 炉大气污染物排放标准的要求。 表 8 锅炉燃用固硫型煤的环境效益 炉窑 锅炉总吨位 燃原煤时 平均排尘 浓度 mg/m3 燃固硫型 煤后减少 排放烟尘 减少排尘量 t/a 降低林格曼黑度 型煤固硫率 减少 SO2 排放量 t/a 锅炉 5000 650 57 1577.2 3 51.52 162.72 综上所述，从环境效益、技术性和经济性上分析，基 于目前中小型燃煤锅炉的现状，我市中小型燃煤锅炉的治 理改造应在坚持使用清洁能源的基础上，推广使用洁净煤 技术产品，特别是型煤产品，最大限度地降低大气污染。 四、中小型燃煤锅炉综合治理对策 由于目前型煤专用锅炉的成熟技术仅限于 6 吨以下锅 炉，因此，为加速我市低效锅炉的更新改造，必须从实际 出发，坚持“切实可行，全面规划，抓好重点，科学论证， 先易后难”的原则，采取改用清洁能源、热电结合、集中 供热、联片供热和单炉更新改造等不同方式，逐步取消各 种燃原煤锅炉。 基本原则 1、对于燃煤锅炉，尤其是小容量锅炉，优先燃烧清洁 燃料，从源头上控制燃料燃烧产生的 SO2、烟尘等；在实际 的操作过程中，考虑到我市治理企业经济状况不甚理想， 确有困难或不具备条件的，可改用蜂窝型煤专用锅炉。 2、对于 16 蒸吨取暖锅炉，在集中供热管网覆盖区 域内的，原则上要求其采用集中供热方式，拆除现有锅炉； 暂时不具备条件的，可改用蜂窝型煤专用锅炉；对于 14 蒸吨非采暖锅炉，实行蜂窝型煤专用锅炉治理改造。 3、对于 6 蒸吨以上取暖锅炉和 4 蒸吨以上非采暖锅炉， 由于目前该吨位的蜂窝型煤专用锅炉技术尚不成熟，一方 面在加强技术攻关力度的同时，暂时根据区域环境管理的 需要允许一部分单位进行除尘器配套改造，改用干湿两级 除尘或静电、布袋等高效除尘设施。另外，在燃料的选用 上加强控制管理，杜绝散煤在市区范围内的使用，推广适 用效率较高、环保的洁净配煤。 4、积极推进城市集中供热和联片供热工程的实施，通 过城市集中供热管网的延伸取缔拆除覆盖区域内且具备采 用集中供热条件的锅炉，从根本上改变我市供热方式，减 少取暖锅炉比重，降低点源低空污染，实行规模化集中管 理。 禁止原煤直接燃烧 目前我市燃煤锅炉 SO2 和烟尘污染状况严重，主要是 因为高灰高硫的原煤未经洗选筛选直接燃烧和燃烧技术落 后造成的。但由于我市煤炭洗选能力很低，燃煤锅炉的煤 炭品质基本上得不到保证，多为原煤直接散烧。为了确保 锅炉热效率高和大气污染物排放量最少化，对燃煤锅炉煤 炭的品质要按国家规定严格要求，从锅炉源头上对燃料做 出严格的限制，即禁止锅炉燃烧高灰高硫的原煤，推广使 用洁净配煤或添加燃煤助燃剂。 淘汰小锅炉 锅炉的热效率和污染物的排放量，不仅和煤炭的品质 及燃烧方式有关，而且同锅炉的容量有关。通常在其它条 件相同时，锅炉容量越大，锅炉热效率越高，污染物排放 量越少。这是由于锅炉容量大，热负荷高，炉膛空间相对 较大，烟气停留时间长，煤炭燃尽系数高，热效率高，烟 尘排放量少。热效率高，节省了煤炭，也就是减少了烟尘 和 SO2 的排放量。容量愈小的锅炉，燃烧方式也愈落后， 燃烧不稳定，燃烧效率低，污染物排放量也愈多。20t/h 锅 炉的热效率比 1t/h 锅炉高 10%左右，前者热效率为 6070%， 而后者仅为 5060%，当然，后者污染物排放量也要多。为 此淘汰小容量的锅炉，是提高热效率、节约煤炭、减少 SO2 及烟尘排放量的最简便、最经济的方法。 五、需关注的问题 推动型煤的生产和利用，需要从政策上积极引导。 1、虽然我市已经出台了关于型煤发展的许多相关政策， 但至今没有制定不同煤种、不同用途型煤的产品质量标准， 致使型煤生产无章可循。为促进已更新蜂窝型煤专用锅炉 的高效运行，我市应在国家仍无制定型煤生产标准迹象的 情况下，尽快制定不同类型型煤的地方性暂行标准，例如， 从能源角度出发，首先应考虑型煤的挥发份含量，因挥发 份的大小影响着燃烧过程中的点火难易、火焰长度、传热 类型及调火方式。其次，应考虑型煤的固定碳含量，因其 含量大小直接影响着型煤的发热量。 2、目前我市存在的大小型煤生产厂有十几家，生产的 型煤类型、品种参差不齐，质量情况难以达到令人满意的 程度。由于蜂窝型煤锅炉本身存