（矿业工程专业论文）板石矿区工业锅炉污染治理对策.pdf

东北大学工程硕士学位论文摘要 板石矿区工业锅炉污染治理对策 摘要 板石矿业公司是以铁矿采选为主业的综合矿山。矿区内拥有各式 生产、生活供热用锅炉，燃煤耗量大，曾经一段时间大气污染较严重。 燃煤工业锅炉形成的大气污染不仅影响了矿区居民的生产生活环境， 也给板石矿业公司的企业形象造成一定负面影响。同时，随着国家环 境保护管理力度的不断加强，环境污染也给企业造成了直接的经济损 失，基于此，近年来该矿加大了燃煤工业锅炉污染的治理工作。通过 实践和探索，摸索出了一条燃煤工业锅炉污染综合防治对策，经过十 年的综合防治的实践，矿区的大气环境质量得到了明显好转。本文通 过分析板石矿区燃煤工业锅炉污染的历史状况，结合国内外对煤烟型 污染治理的成功经验和笔者历年来的工作实践，提出了板石矿区燃煤 工业锅炉污染的综合防治对策及建议。通过近十年综合措施的采取， 板石矿区的区域环境有了很大的改观，综合效益明显。 关键词燃煤锅炉污染现况综合防治对策 五j e 太茔工程砸土茔位论文些s ! 堕坦! c o u n t e r m e a s u r e s a g a i n s t t h ei n d u s t r i a l b o i l e rp o l l u t i o ni nb a n s h im i n i n g a b s t r a c t t h es l a b s t o n em i n i n gc o r p o r a t i o nw a sa ni n t e g r a t e dm i l l ，a n di r o n o r ee x p l o i t a t i o nw a st h ec o r p o r a t i o n sm a i nb u s i n e s s t h ed i g g i n g sh a d m a n yh e a t i n gb o i l e r ss u p p l y i n gh e a tf o rt h ef a c t o r ya n da l s om e tt h e w o r k e r sd a i l yh e a tn e e d s al a r g ea m o u n to fc o a lw a sb u r n t ，a n dt h a t e n g e n d e r e dt h ea i rp o l l u t i o n t h ea i rp o l l u t i o nc a u s e db yt h eb o i l e r s r u i n e dt h el i v i n ge n v i r o n m e n ta n di m p a c tt h ec o m p a n y sa p p e a r a n c e a t t h es a m et i m e ，t h eg o v e r n m e n tr e i n f o r c e dt h es u p e r v i s i n gr e d u c e dt h e c o r p o r a t i o n sp r o f i t i nr e c e n ty e a r s ，t h ec o r p o r a t i o ne n f o r c e dt h ep r o g r e s s o fc o n t r o l l i n gt h ep o l l u t i o n ，a n dh a df o u n da ni n t e g r a t i v ep o l i c y i nt h e p a s tt e ny e a r s ，w en o to n l y r e m e d i e dt h em i s t a k ea f t e rt h ep o l l u t i o nh a d h a p p e n e d ，w et r i e dt oc o n t r o lt h ep o l l u t i o nb e f o r ei th a p p e n e d t o d a yt h e q u a l i t yo f t h ea t m o s p h e r er o u n dt h ef a c t o r yi m p r o v e de v i d e n t l y t h ea r t i c l e a n a l y z e dt h eh i s t o r yo fp o l l u t i o nc a u s e db yi n d u s t r i a l b o i l e rb u r n i n gc o a l a l s o ，t h ea r t i c l ep r e s e n t e dt h e e x p e r i e n c e so f c o n t r o l l i n gp o l l u t i o ng o i n gw i t ht h eb u r n i n go fc o i li nf o r e i g nc o u n t r i e s a n ds e v e r a la d v i c e sa b o u tt h e p o l l u t i o nc o n t r o l l i n g w e r e g i v e n c o n s i d e r i n gm ye x p e r i e n c e so fw o r k i n gi nt h ed i g g i n g s a f t e rat e n - y e a r s l o n ge f f o r t ，t h ee n v i r o n m e n ti m p r o v e dd i s t i n c t l y t h e c o r p o r a t i o nb e n e f i tf r o mt h ei n d e e dt o o k e yw o r d s ： b o i l e rb u r n i n gc o a l ，p o l l u t i o ns t a t u s ，t h ep o l i c yo f p r e v e n t i n ga n dc o n t r o l l i n gp o l l u t i o n 东北大学工程硕士学位论文声明 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。 论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得 其它学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 蓄位沦嘉等者签名：似日期： d u 拜，习朋 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导老师完全了解东北大学有关保 留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索、交流。 蒿雠翥，箍轹弘日期： dd 。 鲥1 另外，如作者和导师不同意网上交流，清在下方签名； 否则视为同意。 学位论文作者签名： 签字日期： 导师签名： 签字日期： 东北大学工程硕士学位论文 第一章引言 第一章引言 1 1 研究背景 1 1 1 板石矿区自然概况 板石矿区位于吉林省白山市东南部的长白山腹地的八道江区板石镇境内，四 面环山。板石矿业公司主要从事铁矿采选业，辖区内有医院、学校等，并下辖机 电厂、汽车大修厂、汽运公司、供热公司等十余家辅业单位，隶属于通化钢铁集 团公司，是通化钢铁集团公司的主要原料基地。 1 1 2 治理锅炉污染源的必要性 随着矿区人们生活质量的逐步提高，要求改善环境质量的欲求愈来愈多，特 别是对水环境和空气环境质量的改善提出了较高的要求，因此，近几年来，板石 矿业公司把提高环境品位，改善空气质量做为民心工程来抓。 矿山生产形成的大气污染是矿区的主要污染源，燃煤锅炉形成的污染是大气 污染的主要组成部分。合理有效地控制燃煤锅炉污染是改善板石矿区环境的必须 途径。自2 0 世纪9 0 年代以来，随着矿山的逐步发展，经济效益逐步的提高，矿 山职工的生产、生活条件逐步得以改善，职工的居住条件及居住面积逐年提高， 固定资产投入带来厂房面积增加，职工交班室的加大，供热要求提高。供热面积 加大，煤炭消耗量相对逐年增加，烟尘及s 0 2 的产生量也在逐年递增，加之国家 环保政策的逐步完善，监管力度逐年加大，排污标准及排污收费力度大幅度提高， 做好矿区的工业锅炉污染治理势在必行。治理锅炉烟尘及s 0 2 污染既是环境保护 的要求，也有利于减少企业的经济损失，提高经济效益和综合竞争能力。 局地污染中，燃煤锅炉形成的煤烟型污染是板石地区最大的污染源。矿区的 特点是点多面广战线长，虽经多年改造，但使用的基本是小型锅炉，原来锅炉最 小吨位0 3 吨，最大的也只有4 吨，而且都是手烧燃煤锅炉，污染较严重，治理 难度大。如单纯的利用传统单一的方法进行处理，烟尘及s 0 2 污染是很难得到控 制的，特别是s 0 2 污染，只有通过探讨和研究煤烟型污染的综合防治对策，借鉴 国内外先进的污染控制技术，才能有效的控制燃煤工业锅炉造成的大气污染，保 护和改善局地大气环境。 一1 一 墨韭苎堂_ 三垄塑圭兰堡垒墨整二童! ! 主 1 2国省市有关治污的要求及规定 我国政府对大气环境污染防治，特别是锅炉煤烟型污染防治相当重视，有一 整套严格完善的法律、法规、条例及标准体系。近年来，相继出台了一系列防治 大气环境污染的法规，如中华人民共和国环境保护法、中华人民共和圉大气 污染防治法、大气环境质量标准、锅炉大气污染物排放标准等，其中国 务院关于酸雨控制区和二氧化硫污染控制区有关问题的批复( 国函 1 9 9 8 1 5 号) 明确规定，现有燃煤含硫量大于1 的部门，要在2 0 0 0 年前采取减排措施，2 0 1 0 年前分期分批建成脱硫设施，或采取其他相应结果的减排s o z 的措施。同时在排 污收费上加大了力度，除提高烟尘排放的收费标准外，对s o z 及其污染物也开始 征收排污费。 省、市政府也相继与矿业公司签订了，污染物排污总量控制责任书和环 境保护责任状，要求板石矿业公司的烟尘年排放量不超过3 1 5 吨，s 0 2 年排放 量不超过2 0 0 吨。大气环境质量达到国家二级标准。 这些条文及规定对我国大气环境烟尘及s 0 2 污染防治，在时间、空间及具体 内容上做出了明确的规定及要求，有的写进r 法规，以法律的彤式固定f 来。认 真贯彻和实施这些法规、文件、条例和规定，对防治煤烟型污染起到了积极和重 要的作用。省、市政府也对板石矿业公司大气污染防治工作提出了具体要求，明 确规定了治污的时间及应达到的具体标准，对板石矿业公司大气污染防治工作起 到了推动和激励约束作用。 l ，3 企业内部管理的有关规定 根据国省市的有关法律政策及规定，结合企业内部管理的需要，集团公司也 制订j 企业内部的环保管理制度及标准，从而有效地约束各基层单位及部门在新 改扩建工程中严格控制新污染源的产生，努力完成总量控制目标责任制。 1 4 论文结构 通过分析板石矿业公司燃煤1 二业锅炉的特点和目前的煤烟型污染的现状，根 据国家对大气环境烟尘投s 0 2 污染防治的要求发规定，结合国内及国际近年 来在治理煤烟型污染方面的- 些成功经验和具体做法，提出了板石矿业公司具体 的综合防治对策。 的综合防治对策。 东北大学工程硕士学位论文第二章矿区前期燃煤锅炉的特点及污染状况 第二章矿区燃煤锅炉的特点及污染状况 2 1 矿区锅炉历史分布 由于矿区布局分散，矿山规模随着不同的历史时期也在不断的变化，加之缺 乏矿山长远发展设计规划，只是随着供热负荷的增加不断增加锅炉的数量，以满 足当时的供热需求。因此，形成了锅炉点多、锅炉数量不断增加、小锅炉数量不 断增多的状况。具体分布及燃烧方式如表2 i ： 表2 1 矿区原有锅炉分布状况 t a b l e2 1 t h eo r i g i n a lb o i l e ro ft h em i n e r a l t r e s sd i s t r i b u t et h ec o n d i t i o n 序号安装地点吨位型号燃料种类燃烧方式除生方式 1 上青竖井 4 d z l 4 一1 3 原煤手烧旋风除尘器 2上青竖井 4d z l 4 1 3 原煤手烧旋风除尘器 3 上青竖井 4 d z l 4 一l3 原煤手烧旋风除尘器 4 上青家属 4d z l 4 1 3 原煤手烧 旋风除尘器 5上青家属 2d z l 2 7 原煤手烧旋风除尘器 6露天矿 1 k z g 0 7 0 4 原煤 手烧旋风除尘器 7 上青学校 2d z g i 4 0 7 原煤手烧旋风除尘器 8 上青浴池 0 5k z g 原煤手烧无除尘 9 上青水泵 02 卧式茶炉原煤手烧旋风除尘器 1 0 板石8 2o 4k z g 4 0 8 原煤手烧旋风除尘器 1 1板石1 7 # 2 k z g 2 0 8原煤手烧旋风除尘器 1 2 板石6 2 0 l k z g l 0 8 原煤手烧旋风除尘器 1 3矿建公司 2 k z g 2 0 8原煤手烧 旋风除尘器 1 4 文化官 4 k z g 4 一o8原煤手烧旋风除尘器 1 5 文化宫 2 k z g 2 一o8 原煤手烧旋风除尘器 16 独身楼 4 s z w 2 8 0 7原煤 手烧旋风除尘器 1 7 矿机关 2k g g 2 0 8 原煤手烧旋风除尘器 1 8 矿医院 o 9d z l o ，9 7 原煤手烧 旋风除尘器 1 9集体企业 2 k z g 2 一o 8原煤手烧旋风除尘器 东北大学工程硕士学位论文第二章矿区前期燃煤锅炉的特点及污染状况 2 0 板石浴池 o 3l s g 0 3 0 0 8 原煤手烧无除尘器 2 l 汽车队 4k z g 4 0 8 原煤手烧旋风除尘器 2 2 汽车队 4 k z g 4 0 8原煤手烧 旋风除尘器 2 3 三工地i 4k z g 4 0 8 原煤手烧旋风除尘器 2 4 三工地2 2 k z ( 疆一o 8原煤手烧旋风除尘器 2 5 大修厂 4 k z g 4 一o 8 原煤手烧旋风除尘器 大修厂 2 64 k z g 4 一o 8原煤 手烧 旋风除尘器 大修厂 原煤手烧旋风除尘器 2 7 2 k z g 2 一o 8 2 8 大修厂 09k z g 09 0 8 原煤手烧旋风除尘器 2 e 炸药厂 2 k z g 2 一o 8原煤手烧旋风除尘器 3 0 炸药厂 2 k z g 2 一o 8原煤 手烧 旋风除尘器 3 1 炸药厂 2 k z g 2 一o 8原煤 手烧 旋风除尘器 3 2 运输车间 2k z g 2 0 8 原煤手烧旋风除尘器 3 3 运输车问 2 k z g 2 一o 8原煤手烧旋风除尘器 3 4 矿技校 2k z g 2 08 原煤手烧旋风除尘器 3 5 机电厂 4d z w 2 8 0 8原煤手烧旋风除尘器 3 6 选矿厂 4d z w 2 8 0 e 原煤 手烧旋风除尘器 3 7 选矿厂 4 d z w 2 8 一o 8原煤 手烧 旋风除尘器 3 8 选矿厂 4 d z w 2 8 一o 8 原煤手烧旋风除尘器 3 9 选矿厂 4d z w 2 8 0 8原煤手烧旋风除尘器 合计锅炉房2 5 个，锅炉总计39 台1 0 2 8 吨位 2 2 矿区燃煤锅炉的特点 矿区原有各式燃煤锅炉3 9 台1 0 2 8 吨位，总体有以下特点： ( i ) 锅炉单机容量小，都为供热采暖锅炉，7 0 1 2 1 j 二的锅炉容量为小于等 于4 t h 的低压小锅炉。( 我国平均单独容量为2 5 t h ，而国外发达国家的平均单独 容量为5 1 4 t h ) ( 2 ) 锅炉用煤的煤源较杂，品质无法保证，灰分及硫分含量较高，灰分通常 高于2 0 ，硫分平均为2 ，有时更高。还含有其它影响锅炉运行的有害物质。 ( 3 ) 锅炉燃烧方式落后，多为层燃式，燃烧效率低，污染物排放强度高， 锅炉烟尘初始排放浓度一般为8 0 0 2 0 0 0 m g n m 3 有的甚至达到4 6 0 0m g n m 。 ( 国外为5 0 1 0 0 m g n m 3 ) 一d 一 东北大学工程硕士学位论文塑三童芝匡萱塑燮竖塑塑塑壁盛壁墨鎏鲨丑 ( 4 ) 锅炉平均热效率较低，多为5 0 7 0 。( 国外为8 0 8 5 ) ( 5 ) 锅炉烟囱低矮，一般低于3 0 m ，含硫烟气多为低空排放，而本地又为 山地地形，对局地大气污染贡献率高。 ( 6 ) 锅炉布局分散，点多面，。，遍及矿区各个供暖区域。 ( 7 ) 锅炉烟气量大，烟气温度高，压力低，含有腐蚀性气体，净化操作难 度大，费用高。 ( 8 ) 锅炉机械化自动化水平低，部分是国家明令淘汰的手烧炉，管理难度大。 ( 9 ) 司炉人员多为季节农民工，文化及技术水平普遍较低，很难保证正常 的操作技能。 2 3 燃煤锅炉污染状况 2 3 1 我国目前燃煤锅炉污染状况 我国目前的大气污染，属煤烟型污染，粉尘及酸雨的危害最大。工业锅炉能 源效率和污染问题十分突出，我国工业锅炉年耗煤量约为3 8 亿吨，约占我国煤 炭消耗总量的1 ，3 ，平均热效率仅为6 0 左右，每年排放的污染物总量约为： s 0 2 6 3 0 万吨、粉尘3 8 0 万吨m 。因此解决和治理工业锅炉污染已成为了北方城市 解决大气污染的难点和重点。未来我国能源消耗量将会逐年不断增加，预测2 0 0 5 年为1 3 3 亿吨标准煤，2 0 1 0 年为1 5 6 亿吨，2 0 1 5 年为1 7 9 亿吨【2 ) ，揭示燃煤工 业锅炉煤炭消耗量与污染物的排放量之间的矛盾更为突出。 2 3 2 矿区污染状况 板石矿区原来拥有各式锅炉1 0 2 8 吨位3 9 台，基本都为手烧锅炉。年耗煤 量3 2 万吨左右，烟尘产生量1 1 4 3 吨年，s 0 2 产生量1 0 2 4 吨年，烟尘排放量 4 0 0 吨，年，s 0 2 排放量1 0 2 4 电年，是板石地区最严重的大气污染源。随着改扩 建工程的加大，锅炉及燃煤总量将逐步增加，如果不能有效地加以治理，燃煤锅炉 污染的状况将进一步加剧。具体排污浓度见表2 2 东北大学工程硕士学位论文第二章矿区前期燃煤锅炉的特点及污染状况 表2 2 矿区锅炉污染物排放浓度监测状况 t a b l e2 1t h eo r i g i n a lb o i l e ro ft h em i n e r a l8 r e 8 sd i s t r i b u t et h ec o n d i t i o n 序号排污地点锅炉数量 烟尘排放浓度二氧化硫排放浓度 ( 台) ( m g ，n m 3 )( 墙n m 3 ) 1上青竖井39 761 9 8 0 上青家属l1 3 0 0 2 7 0 0 3上青家属 l3 9 82 7 0 0 4露天矿l 7 9 0 未测 5 上青学校 l9 7 8未测 6 上青浴池 12 3 00未测 7 e 青水泵 l 黑度5 级 未测 8 板石8 2 0 l9 8 0 2 1 7 0 9 板石1 7 15 7 6 2 1 0 0 1 0 板石6 2 0 l1 1901 9 8 0 1 1 矿建公司 l6 8 0未测 1 2文化宫 24 5 63 1 6 0 1 3 独身楼 l3 5 01 9 9 0 1 4矿机关 l3 4 7 未测 1 5 矿医院 l7 8 0来测 1 6集体企业 l5 4 0 束测 1 7 板石浴池 l黑度3 级未测 1 8 汽车队 2 2 7 8 02 3 4 0 1 9三工地1l 4 6 026 7 0 2 0三工地2l 3 4 53 4 0 0 2 1 大修厂 33 0 0 25 7 6 2 2 大修厂 19 8 7 2 5 7 6 2 3炸药厂 31 3 2 0未测 2 4运输车间 29 7 02 8 7 0 2 5矿技校 156 0未测 2 6机电厂1 4 3 52 2 0 0 2 7 选矿厂 4 9 8 53 6 9 0 6 东北大学工程硕士学位论文第三章 综合防治对策 第三章综合防治对策 笔者根据国内外燃煤工业锅炉烟尘及s 0 2 污染防治的成功经验，结合板石矿 业公司近年来对煤烟型污染治理经验和教训，对煤烟型污染提出了综合治理对策 及建议，供探讨。 3 1 煤烟型污染综合防治的基本原则 ( 1 ) 对于燃煤工业锅炉，特别是小容量的燃煤锅炉，优先选用清洁燃料， 从源头上控制燃料燃烧产生的s 0 2 和烟尘污染。 ( 2 ) 对原煤进行筛选加工、成型等处理后，将污染型的煤炭转化成清洁的 燃料，再用作锅炉的燃料。 ( 3 ) 采用洁净煤技术，使大气污染物最小化。 ( 4 ) 安装脱硫除尘装置。 ( 5 ) 采用新工艺、新技术、新的管理手段提高煤炭的综合利用效率。 采用清洁燃料和洁净煤技术，是燃煤锅炉污染防治的根本措施，以治本为主， 兼顾治表，经济效益和环境效益才能最佳。 3 2 国内外防治煤烟型污染的基本方法 3 2 1 禁止原煤直接燃烧 为了保证较高的锅炉燃烧效率和较低的污染物排放量，锅炉对煤的品质有严 格的要求，并列入国家标准，煤炭的品质包括有“ ：煤炭中c 、h 、o 、n 、s 的 组成，挥发份( v ) 、灰分( a ) 、水分( w ) 、热值( q ) 、煤种、粒度等。多年试 验表明：原煤灰分越高，排烟烟尘浓度越高，在同等条件下，灰分从2 1 5 提高 到3 2 5 ，烟尘浓度从1 4 4 8 m g m 3 增加到2 1 2 3m g m 3 , 原煤硫分越高，排烟s 0 2 浓 度也越高，基本上成正比例。原煤粒度( 兰3 m m ) 增加，烟尘浓度减少，原煤含 量增加，排烟烟尘浓度也增多，例如煤炭颗粒兰3 m m 分别占1 0 0 、7 0 、4 0 时，烟尘浓度为4 2 5m g n m 、1 2 8 4m g n m 3 、2 2 3 8m g n m 3 ，如原煤经过洗选或 筛分，除去大部分煤矸石、灰分和硫分，确保一定的粒度，锅炉的烟尘及s 0 2 东北大学工程硕士学位论文第三章综合防治对策 排放量可大幅度降低，控制或禁止燃煤工业锅炉直接燃烧原煤是治本之策。， 3 2 2 采用清洁燃料控制燃煤工业锅炉s o 。污染 3 2 2 1 清洁燃料概论 根据能源在开发、加工、利用过程中，是否对环境造成污染及影响，能源又 可分为清洁型能源和污染型能源。太阳能和水电属于清洁型能源，而煤炭和石油 则属于污染型能源。习惯上将在利用过程中对环境造成影响较小的能源也称为清 洁型能源或清洁燃料，如天然气、煤制气、优质煤( 灰分低于1 0 ，硫分低于 o 7 ) 等。石油是污染型能源，但石油制品，如柴油、液化石油气等，作为燃煤 工业锅炉燃料时对环境影响很小。 3 2 2 2 煤炭、石油和天然气燃烧的影响及评价 煤炭燃烧过程中排放出多种污染物，如烟尘、s 0 2 、n o 。、c 0 2 、c o 、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；灰渣由底渣和除尘器收集的飞灰组成。 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s o ：，但其排放量要比燃煤少得多，油 燃烧时还会排放出c 0 2 、n o x 、c o 、烃类、醛类等污染物。c 0 2 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，s 0 2 生成量很少，燃烧时还生成n o ；、c 0 2 、c o 等。c 0 2 的生成量也 比煤炭要少得多。 3 2 2 3 清洁燃料价格 国内外清洁燃料的价格差异较大，本文仅列出目前吉林省清洁燃料的价格， 为了便于比较，其它燃料价格也一并列出。 由表3 1 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，这仅是燃料的基本价格，并没有加入因环境污染影响造成的经济损失。如果 考虑环境效益和社会效益，燃烧清洁燃料要比燃煤合算得多。 东北大学工程硕士学位论文 第三章综合防治对策 表3 1 吉林省主要燃料比价系数 t a b l e3 1m a i nf u e lc o m p a r a t i v ep r i c ec o e f f i c i e n to f p r o v i n c eo f j i l i n 价格热值( 大卡)百万大 热g j 热值价格 热倩价 序号燃料 单位 ( 元)( 低热值)值价格( 元) ( 元)比系数 l 普通原煤k g 0 2 65 0 0 0 4 41 0 5 11 2 低硫洗煤k g o 5 36 0 0 05 00 0】1 9 411 4 3 重油 k g 29 8 0 02 0 4 0 84 8 7 44 6 4 4 柴油 k g 281 0 3 0 22 7 17 96 49 26 1 8 5 液化石油气 k g 2 41 】6 5 02 0 6 0 14 92 0 46 8 6 煤气 m 30 84 5 0 01 7 7 7 84 2 4 640 4 7 发电天然气 m 31 48 4 0 01 6 66 73 9 8 l37 9 8 民用天然气 l 一1 78 4 0 02 0 23 84 8 3 4 46 0 9 工业天然气 m 3l88 4 0 02 1 42 95 1 1 848 7 1 0 商业天然气 m 32 28 4 0 02 6 1 9 06 25 559 5 ， 合理用气价格 m 3t1 18 4 0 01 3 2 1 43 1 5 63 0 0 3 2 2 4 小锅炉优先燃烧清洁燃料 燃煤工业锅炉优先采用天然气、柴油等清洁燃料，尤其是小容量的燃煤工业 锅炉，更应优先采用清洁燃料，锅炉容量越小，燃烧清洁燃料的比仞j 也越高。采 用清洁燃料是燃煤工业锅炉s 0 2 污染防治的最简便、最经济、最有效的措施。目 前，板石矿业公司正在积极探索使用燃气、燃油锅炉，准备在浴池等小锅炉上应 用。 3 2 3 用工业固硫型煤控制燃煤锅炉烟尘及5 0 ：污染： 由于经济条件及资源配置等诸多因素，煤炭依然是燃煤锅炉的主要燃料，并 会长期存在，用作锅炉原料的煤炭应该不是原煤，而是工业固硫型煤，即采用工 业固硫型煤是控制s 0 2 污染的有效途径。型煤为清洁高效燃料，煤炭产生的s 0 2 被c a ( o h ) 2 、m g ( o h ) 2 等碱性物质吸收，生成的硫酸盐被固定在炉渣中，消减了 煤炭燃烧s 0 2 的排放量。 3 2 3 1 工业固硫型煤的生产工艺过程 工业固硫型煤生产工艺。粘结成型型煤的工艺过程如图3 1 所示w 。 一9 一 东北大学工程硕士学位论文 第三章 综合防治对策 图3 1 粘结成型型煤的工艺过程 f i g3 1g l u et 0b e c o m eac o a l yc r a f tp r o c e s s 3 2 3 2 工业固硫型煤的原料煤及粘结剂和囤硫剂 用粘结剂列于表3 2 。粘结剂添加量为6 1 4 。 表3 2 工业固硫型煤常用粘结剂 t a b l e 3 2s o l i ds u l p h u rac o a lo fi n d u s t r i e s e so ft a b l ea r ei ne o m i n o l lu s et og l u et ok n o t 粘结剂分类 粘结剂名称 有机 疏水型煤焦油沥青，石油沥青 亲水型纸浆废液，糠醛废液，酿酒废渡，制糖废液 无机 不溶性 水泥，石灰，各类粘土 水溶性水玻璃等 复台猫锚剂 粘土一纸浆废液，水玻璃一粘土，水玻璃一水泥 ( 3 ) 工业锅炉型煤的固硫剂，按化学组成可分为钙系、纳系及其它三类。表3 3 列出工业固硫型煤常用的固硫剂。，固硫剂的加入量视煤的含硫量而定，一般石灰 加入量为2 3 。型煤高温燃烧时，煤炭产生的s 0 2 被c a ( o h ) 2 、m g ( o h ) 2 、c a o 、 m g o 等碱性物质吸收，生成的硫酸盐被固定在炉渣中，削减了煤炭燃烧s 0 2 的 东北大学工程硕士学位论文 第三章综合防治对策 排放量。型煤燃烧时热效率高，燃尽率高，反应活性大，为无焰燃烧，大大降低 了烟尘的排放量。 衰3 3 工业固硫型煤常用固硫剂 t a b l e3 3t h es o l i ds u l p h u ra s u l p h u rw i t hi nc o m m o n u s ea n ds o l i dc o a lo fi n d u s t r i e s 周硫剂分类固硫剂分子式 钙系金属氧化物 c a o ，m g o 氢氧化物c a ( o i q h ，m g ( o h ) 2 盐类 c a c 0 3 ，t a g c 0 3 钠系 氢氧化物n a o h ，k o h 盐类 n a 2 c o a ，k 2 c 0 3 其它 金属氧化物 m n 0 2 , f e a 0 3 ，s i 0 2 ，a 1 2 0 3 3 2 3 3 工业固硫型煤的特性 ( 1 ) 型煤的反应活性( o t ) 比原煤高。在同一温度下，型煤的活性( o l ) 值比原煤高o 3 2 、6 倍。9 4 & c 时原煤活性( 旺) 值为o 1 7 ，型煤的活性( d ) 值 为o 7 8 ，型煤( d ) 值比原煤提高了3 5 8 倍，此时型煤炉温可达1 1 0 0 。c 。 ( 2 ) 型煤燃烧性能比原煤好。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。 ( 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5 0 - 8 0 ，苯并( n ) 芘的排放量也有大幅度下降，至少减少5 0 以 上。型煤含有固硫剂及其特殊的结构，s 0 2 排放量减少了4 0 8 0 。 3 2 3 ，4锅炉燃烧工业固硫型煤的特点 锅炉燃用固硫型煤是控制污染的治本之策，它具有以下特点： ( 1 ) 型煤克服了原煤的缺陷，具有活性高，反应性能高的特点，燃烧反应 完全，燃尽率高，节约煤炭。 ( 2 ) 加工过程中可适当配料，添加脱硫剂，因此脱硫效果较好。 ( 3 ) 耍4 煤粒度大，入炉后不飞灰，不漏料，又由于具有良好的燃煤性能， 灰渣含碳量低，降低了煤耗。 ( 4 ) 可利用粉煤、泥煤等做型煤的原料，为粉煤、泥煤的利用找到了出路， 资源得到了合理的利用。 ( 5 ) 经济效益和环境效益相当可观，是花费最小的大气污染控制的措施 是锅炉洁净燃料首选的清洁燃料。 东北大学工程硕士学位论文 第三章综合防治对策 ( 6 ) 便于运输，方便使用。煤的成型工艺是原煤的再加工物化过程，是把 不便于运输、不便于使用，易造成粉尘飞扬的细颗粒及粉煤加工成粒度均一、强 度高、疏水性好、便于运输、方便实用的高效洁净固体成型燃料。 3 2 4 采用循环流化床洁净燃煤工艺技术控制污染： 流化床应用于煤炭的燃烧，即煤的流化床燃烧，是近2 0 年来才发展起来的 一项新型洁净燃烧技术，它的基本工艺过程为：破碎后的煤与脱硫剂( 石灰或石 灰石) 混合物悬浮在空气喷射流上，在炉内以类似沸腾的液体形式激烈翻滚，由 于翻滚运动，使得煤的燃烧过程加剧，燃烧温度可控制在9 0 0 0 c 左右，煤炭燃烧 时，这样的温度有利于脱硫剂在床内吸收煤炭燃烧释放出来的大部分s 0 2 ，脱硫 效率大于8 5 。同时，由于燃煤温度低，空气中的n z 只有少部分被氧化，因此 n o 。排放量也很低，因此，流化床技术不须配套脱硫设备就能满足环保对n o x 和s 0 2 的排放要求。为了提高脱硫剂的利用率，我们可以把干法除尘后收集的大 颗粒灰渣重新返回炉内继续燃烧，脱硫剂和煤飞灰在炉内停留时间大大增加，提 高了脱硫剂的利用率，未燃尽的碳颗粒也将会继续燃烧。人们把这种脱硫技术称 为循环硫化床脱硫( c f b - - f g d ) ，采用循环流化床燃烧技术的锅炉称为循环流 化床锅炉( c f b 8 ) 。 3 2 5 采用水煤浆技术控制燃煤工业锅炉污染 我国水煤浆技术研究开发较晚，但发展较快。目前在燃煤工业锅炉上已进入 工业化应用阶段，制浆技术已达到国际水平，部分水煤浆已向国外出口。 3 2 5 1 水煤浆生产及物理性能 水煤浆是燃料煤经过筛选、筛分及研磨粉碎后加水和少量的悬浮剂，制成煤 水两相流浆体。由于燃料的粒度级配有严格的要求，加上少量添加悬浮剂的作用， 使水煤浆不同于一般的煤水混合物，而具有一定的稳定性和流动性，可以像石油 一样泵送，管道输送，船舶载运，车送，雾化燃烧。水煤浆燃烧稳定，而且经济 效益和环境效益都很好。 3 2 5 2 水煤浆锅炉燃烧系统的工艺过程 水煤浆锅炉燃烧系统的工艺过程如图3 2 所示。 1 2 东北大学工程硕士学位论文 第三章综合防治对策 图3 2水煤浆锅炉燃烧系统的工艺过程 f i g3 2 w a t e rc o a l s y r u p b o i l e r sb u r nt h ec r a f tp r o c e s so ft h es y s t e m 3 2 5 3 水煤浆锅炉环境效益与经济效益 ( 1 ) 水煤浆锅炉环境效益可佳。显然，4 t h 水煤浆锅炉烟尘排放浓度为 6 3 5 m g m 3 ，s o ：排放浓度为73 0 m g m 3 ，烟尘黑度为林格曼1 级，符合锅炉大气 污染物排放标准( g w p b 3 1 9 9 9 ) 标准中一类区时段的要求。而标准中一类区 时段要求烟尘浓度不高于8 0 m g m 3 ，s o 。浓度不高于1 2 0 0 m g m 1 。 ( 2 ) 水煤浆锅炉的经济效益相当可观。水煤浆锅炉年操作费用与燃煤锅炉 大体相当，而比燃油锅炉便宜得多，就年燃料费用而言，一台4 t h 柴油锅炉每 天运行1 0 小时，一年运行3 0 0 天，年柴油消耗9 0 0 t ，年柴油费用为2 5 2 万元， 而水煤浆锅炉水煤浆费用仅需8 1 万元。可见，一台4 t h 水煤浆锅炉一年燃料的 费用，比燃油锅炉要节省1 7 1 万元。 分析比较可以得出，在四种不同燃料的锅炉中，只有水煤浆锅炉具有经济效 益相当可观而且环境效益可佳的显著双重特点。 3 2 5 4 水煤浆锅炉的特点 ( 1 ) 热效率高，节煤，经济效益相当可观。水煤浆燃烧高效稳定，燃烧完 全，燃烧效率高，大于9 5 ，与粉煤燃烧相同。燃尽率高，一般为9 8 ，与燃油 锅炉接近。热效率高，通常为8 4 左右，与燃油锅炉接近。水煤浆锅炉的炉渣含 碳量低，一般为0 6 0 左右，而燃煤锅炉炉渣含碳鼍一般为13 7 ，炉渣量明显 减少。在同等热值下，水煤浆锅炉大大减少燃料的消耗量，节煤效果好。 ( 2 ) 烟尘和s o 。排放浓度低于国家标准，环境效益可佳。由于水煤浆含硫量 低于0 6 ，s o 。排放浓度低，一般为7 0 0 m g m 3 左右，同时烟尘排放浓度也较低， 通常为6 0 m g m 3 左右，排放烟气的黑度为林格曼1 级，符合国家标准要求。燃煤 锅炉环境效益差，是不能与水煤浆锅炉比拟的。 东北大学工程硕士学位论文 第三章综合防治对策 ( 3j 炉温高，可达l30 0 1 3 5 0 或更高。 ( 4 ) 控制、调节自动化，与燃油锅炉相似，优于粉煤炉。 ( 5 ) 储存、运输方式与燃油相似，也优于粉煤炉。 ( 6 ) 水煤浆锅炉的规格尺寸与燃油锅炉相似，比粉煤炉简单、安全。 ( 7 ) 水煤浆浓度高，流变性好，长期储存不发生沉淀，它能像燃油一样泵 送、雾化，在锅炉上完全可以代替燃油。 ( 8 ) 水煤浆采用管道输送，燃烧器喷燃，减掉炉前口，消除了笨重的体力 劳动，改善了工作环境。 ( 9 ) 水煤浆技术为我国主要能源煤炭的高效洁净利用，开辟了一条符合国 情、富有生命力的出路，极大地开拓了煤炭的应用市场，为我国新世纪经济持续 迅速发展提供了清洁能源。预计我国水煤浆技术市场将会迅速发展，水煤浆技术 的用途将会l _ = ；【益不断拓宽。 3 2 6 采用烟气脱硫除尘技术控制污染 3 2 6 1 概述 烟气脱硫除尘是指采用物理及化学的方法，从含尘及s 0 2 烟气中将尘及s 0 2 分离出来，使烟气得到净化的技术过程。它是目前我国研究最广泛、应用最多的 技术。( 国外中小型燃煤锅炉，通常是应用清洁燃料、工业固硫型煤、低灰低硫 优质煤，经济有效的控制烟尘及s 0 2 污染，一般不采取烟气脱硫除尘技术) 。在 我国由于技术及经济等因素的限制，多采用烟气脱硫除尘的方法控制煤烟型污 染。在中小型燃煤锅炉上，应用烟尘脱硫除尘技术控制煤烟型污染是中国的一大 创举。这主要是由于中国清洁燃料短缺，难以为燃煤锅炉提供数量可观的清洁燃 料，因此，探讨烟气脱硫除尘技术成为目前市场的要求。 3 2 6 2 除尘方法 从废气中将颗粒物分离出来并加以捕集，回收的过程称为除尘。实现上述过 程的设备装置称为除尘器，目前国内外应用的除尘方法主要有以下几种： ( 一) 重力除尘法 ( 1 ) 基本原理：利用烟尘与气体的密度不同，使粉尘靠自身的重力从气流 中自然沉降下来，达到分离或捕集含尘气流中粒子的目的。常用的方法是改变烟 道直径( 或截面积) ，降低气流流动速度，大颗粒粒子即可从气流中沉降下来。 经常采用的为水平气流沉降室，分为单层和多层两种类型，基本结构见图3 3 东北大学工程额士学位论文第三章 综合防治对策 尘尘 图3 3 单层重力沉降室 f i g 3 3s i n g l el a y e rg r a v i t i e so f f i g u r e ss i n kt 0d e c l i n et h el o o m 多层重力沉降即是在单层沉淀室内加数道隔板的方法。 ( 2 ) 特点：重力沉降室结构简单，阻力小，投资省，但除尘效率较低，只 对5 0 斗m 以上尘粒具有较好的沉积作用，占地面积较大，只能作为初级除尘手 段。 ( 二) 惯性力除尘法 ( 1 ) 除尘基本原理：利用烟尘与气体在运动中的惯性力不同，使烟尘从气 流中分离出来，在实际应用中实现惯性分离的一般方法是使含尘气流冲击在挡板 上，使气流方向发生急剧转变，烟尘便从气流中分离出来，在惯性除尘方法中， 除利用了粒子在运动中的惯性较大外，还利用了粒子的重力和离心力。 ( 2 ) 特点：结构简单，阻力较小，但分离效率低，只能捕集1 0 2 0 斗m 以 上的粗尘粒。 ( 三) 离心力除尘法 f1 ) 除尘基本原理：利用含尘气流流动速度，使气流在除尘装置内沿一定 方向作连续运动，粒子在随气流的旋转中获得离心力，导致离子从气流中分离出 来。 ( 2 ) 特点：利用离心力除尘技术是应用较早也较广泛的一种技术，板石矿 业公司燃煤锅炉除尘和多级除尘、预除尘多用离心除尘器。目前锅炉除尘广泛使 用的离心力除尘技术是陶瓷多管除尘器和旋风除尘器，其除尘原理与反转式惯性 力除尘装置类似，但惯性力除尘器中的含尘气流只是受设备的形状或挡板的影 响，简单的改变了气流方向，只做半圈或一圈的旋转，而离心力除尘器中的气流 旋转不止一圈旋转流速也较大，因此，逆转气流中的粒子受到的离心力比重力 大得多，对于小直径、高阻力的旋风除尘器，离心力比重力大2 5 0 0 倍；对大直 径、低阻力旋风除尘器，离心力比重力大5 倍，所以用离心力除尘器从含尘气体 东北大学工程硕士学位论文 第三章 综合防治对策 中除去的粒子比用沉降室或惯性力除尘器除掉的粒子小得多，离心力除尘器具有 以下优点： ( a ) 结构简单，造价低。 ( b ) 没有传动机构及运动部件，维护修理方便。 ( c ) 可用于高温含尘烟气的净化，用一般碳钢制造的除尘器可工作在3 5 0 屯，内壁衬以耐火材料的可以工作在5 0 0 。 ( d ) 可承受内、外压力，干法清灰。 ( 四) 湿式除尘法 ( 1 ) 除尘基本原理：湿式除尘也叫洗涤除尘，该种除尘方法是用液体( 一 般为水) 洗涤含尘气体，利用形成的液膜、液滴或气泡捕获气体中的尘粒， 尘粒随液体排出，气体得到净化。液膜、液滴或气泡主要是通过陨性碰撞、 细小尘粒的扩散作用，液滴、液膜是尘粒增湿后的凝聚作用及对尘粒的黏附 作用，达到捕获尘粒的目的。 ( 2 ) 特点：湿法除尘具有以下优点： ( a ) 在相同能耗的情况下，湿式除尘器的除尘效率比干式除尘器的除尘 效率高，湿式洗涤除尘器清洗o 1 斗m 以下的烟尘粒子，除尘效率较高。 ( b ) 对净化高温、高湿、易燃、易爆的气体具有很高的效率和很好的安 全性。 ( c ) 在除去废气中粉尘粒子的同时，还能通过液体的吸收作用，吸附烟 气中的s o ：及其他有害气体。 湿法除尘在应用中也存在一些明显的缺点： ( a ) 湿法除尘用水量大，且废气中的污染物在被从气相中清除后，全部 转移到水相中，因此对洗涤后的液体必须进行处理，对沉渣要进行适当的处理， 澄清水应尽量利用。 ( b ) 洗涤水中含有一定的腐蚀性，对管道提出了更高的要求。 ( 五) 过滤除尘法 过滤式除尘是含尘气体通过多孔滤料，把气体中的尘粒截留下来，使气体得 到净化。 、 ( 六) 电除尘法n ， ( 1 ) 电除尘是利用高压电场产生的静电力的作用来实现固体粒子或液体粒 子与气流分离。这种电场应是高压直流不均匀电场，构成电场的放电极是表面去 率很大的线状电极，集尘极则是面积很大的板状或管状电极。 ( 2 ) 电除尘器的优点： ( a ) 除尘效率高，可达9 9 以上。 东北大学工程硕士学位论文 第三章综合防治对策 ( b ) 能够除下的粒子粒径范围较宽，对于o 1 斗m 的粉尘粒子仍有较高的 除尘效率。 ( c ) 可净化温度较高的含尘气体，净化3 5 0 以下