煤、天然气燃烧的污染物产生系数

1、煤、天然气燃烧的污染物产生系数住宅区采暖方式的选择先瑞有朋振农背景和目的某住宅区是新建住宅小区，位于四环路外，该地区已有一燃煤集中供热锅炉 房，但容量不能满足新建住宅的需要。 根据有关规定，新建锅炉房一律不允许烧 煤，只能燃气。当前有多种采暖方式，主要特点如下：表1采暖方式及特点采暖方式采暖设备特点集中供热大型锅炉、管网、热力站、用户设备节能，分户调节、按户计量比较困难分散采暖每栋楼或几栋楼设燃气锅炉，用户设备热效率高，设计时应考虑分户调节，按户计量问题分户采暖燃气两用炉管理方便，室温可调，实现了分户计量电采暖热泵具有调节控制方便等优点，运行费较高本文通过优化计算，从以上几种采暖方式中，选择一

2、种技术上先进，经济上 合理，便于管理，适用于住宅的采暖方式。研究对象是某住宅小区的能源模式， 即能源的选择。目标值：1. 经济性，包括投资、成本、热价和总费用年值法。2. 环境保护。3. 节能性，比较一次能源的消耗量，确定节能效益。通过经济性分析，节能 性分析、环境效益分析后，给出方案的各项指标。由于角度不同，结论是不同的 因此，最后必须进行综合性分析，根据综合评价指标，提出报荐方案。二、住宅区概况住宅分 I、U二区， I区由A、B、C、D、E、F六区组成；U区由 A、 B、C、D、E五区组成。I、U区住宅设计按面积分为高、中、低三个档；设 计以高层为主，辅以多层住宅；多层住宅以“九五”住宅标

3、准为依据，采用了“新 四合院”式，可达到较高的容积率和较好的环境，空间过渡符合人的心理需要。高层住宅以单塔式为主，辅以联塔。设计标准略高于“九五”住宅标准。 主要技 术经济指标见表2。表2 I、U区主要技术经济指标分类In新建总建筑面积（m2） 471660280000住宅建筑面积（m2）428360251340总居住户数（户）36102361平均每户面积（m2/户）118.6118.6三、采暖方式的比较1. 比较方案（1）方案1:集中供热，在已建供热厂新建一台 40t/h燃气锅炉，热水从 锅炉房经过一次管网送至位于住宅区的热力站。 换热后，通过二次管网送至户散 热器。方案2:分散供热，分别在

4、 I区的A、B、C、D、E、F六区新建七 座燃气锅炉房，在 U区的A、B、C、D、E五区新建五座燃气锅炉房，通过 管网将热水送至户散热器。（3）方案3:分散供热，分别在 I区的35栋楼，U区的26栋楼新建54 座燃气锅炉房，直接将热水送至户散热器。 方案4:分户供热，在I区的3610户和U区的2361户共安装燃气 两用炉5971台，并在 I区的A10、A11、B1、E4E8F3和U区的A4、B5、C4新建13座燃气锅炉房，直接供用户采暖。（5）方案5:集中供热，热源、管网、热力站与方案1相同，不同之处，新建一台燃煤炉。 方案6:电采暖，分别在I区的35栋楼，U区的26栋楼新建61个 水源热泵供

5、热系统，通过每户热泵机组将热（冷）风送至各房间。2. 初投资比较（见表3）表3初投资比较锅炉房投资一次网投资热力站投资二次网投资户系统投资天然气增容费单位建筑面积投资合计万元万元万元万元万元万元元/m2万元方案111082029.27507505250450137.810337.2方案21429.24188.76525045097.577318方案31639525045091.87339方案44702.652400450100.37552.65方案5587.62029.27507505250124.99366.8方案6250.018750计算时的几点说明:(1) 方案1锅炉房初投资。由于在已建

6、供热厂新建一台40t /h燃气锅炉，有 些设备、厂地可以利用。只需增加一台锅炉、部分仪表、土建及工程费。合计投 资约为1108万元。(2) 方案2、方案3锅炉类型选择原则：I、U区属高层住宅区，故首先是 安全性，即应选择结构紧凑、体积小、可置于地下室或楼顶及各层的高效锅炉。 其次是环保性，要求排放值、噪音均应符合国家规定。通过调研，我们认为热水机组能满足上述要求。为了解决热水机组承受高层 建筑水位压力的问题，拟采用外置板式换热器的间接加热方式， 板式换热器可承 受1.6MPa的压力，可拆卸、清洗、增减、更换。（3）计算结果（见表4）表4运行费的比较元/m2a耗能量燃料费维修费人工费合计方案11

7、4.42Nm325.963.29130.25方案214.42Nm325.962.420.528.88方案314.42Nm325.962.670.729.33方案414.42Nm320.182.45/22.63方案519.61kg5.93.12110.02方案639.9kWh19.952.5/22.454. 节能性比较（见表5）表5节能性比较方案耗能量一次能耗量（标准煤）方案1414.42Nm317.3方案519.61kg19.61方案639.9kWh16.395. 环境效益的比较（1）各种燃料燃烧时产生的污染物（见表6）表6各种燃料燃烧时产生的污染物二氧化氮二氧化硫烟尘煤 kg/t917s8A

8、(1- n)油 kg/kL2.864.2s0.29(1- n)天然气 kg/万m6.31.02.4煤 kg/Mkcal1.442.74s1.22A(1- n)油 kg/Mkcal1.241.89s0.13天然气 kg/Mkcal0.670.0110.025注：s含硫量，以计；A灰分，以+;n燃烧效率，以小数点计从表6可知，燃煤时产生的NQ、SO、烟尘远远高于燃气、燃油，年用煤量 达3000万吨，是世界上烧煤最多的首都。进入采暖期，空气呈现为典型的煤烟 型污染的特征，二氧化硫浓度从非采暖期的3040微克/卅，猛增至标准的3. 5 倍，采暖期总悬浮颗粒物2/3来源于烟尘，1/3来源于地面扬尘。这说

9、明燃煤的污染是恶化城市环境的主要原因。燃烧天然气的特点气体燃料特点（见表7）表7天然气的构成CHGH6C3H8CQN2HSCQH2C2低发热值kcal/Nm 3焦炉煤气25.22.02.06.88.659.21.24074华北油田天然气80.8439.73265.75380.92880.3210473.5陕甘宁天然气95.95 C.96750.13673.00.00028397.88天然气中不含尘和SO2,只含微量HS,是洁净能源。燃烧天然气，可减 少大气中SQ含量，减少酸雨的发生，降低粉尘浓度。天然气中绝大部分为碳氢化合物， 以甲烷占绝大多数。甲烷属非稳定性气 体，略为加热即易分解，而且燃烧

10、着的甲烷发光火焰其辐射强度约为一氧化碳火 焰的2倍，是氢火焰的5倍。从上述分析可知，燃烧天然气具有提高燃烧设备效率， 保障安全运行和改善 环境的功能。（3）燃烧天然气时产生的污染物（见表8）表8天然气燃烧时产生的污染物kg/Mm有害物质名称设备类型电厂工业锅炉民用采暖设备颗粒物80 24080 24080 240硫氧化物9.69.69.6一氧化碳272272320碳氢化合物（以CH计）1648128氮氧化物（以NQ计）112001920368012801290 天然气平均含硫量以4.6kg/Mm3计。 家用取暖设备1280,民用取暖设备取1290。燃煤时产生的污染物（见表9）表9燃烧1吨煤炭排

11、放的污染物量（kg/t）污染物炉型电站锅炉工业锅炉采暖炉及家用炉一氧化碳（CQ）0.231.3622.7碳氢化合物（CnHm）0.0910.454.5氮氧化物（以NQ）9.089.083.62二氧化硫（SC2）16.0S 资料来源于美国。 S煤的含硫量，以计（5）污染物排放量比较（见表10）size=3表10污染物排放量（g/m2.a）的比较方案NQxSQCQCmH烟尘方案127.680.143.920.781.44方案227.680.143.920.691.44方案327.680.143.920.691.44方案418.450.144.611.851.44方案5恆1 314 26.6 8.8

12、 29.4注：煤含硫量为1%天然气含硫量为4.6kg/Mm3计发电厂所处位置会产生污染物*烟尘排放量=BX AXdfh x （1- n ）锅炉房 A=30%,d=0.2, n =0.75。分散燃气锅size=3 （6）燃气两用炉布置在每户，燃烧时产生的NQ排至户外，户与户之间相互有影响, 炉房将污染源集中处理，对小区环境特别是邻居关系的影响较小。6.各方案的综合比较（见表11和表12）表11综合比较方案初投资运行费耗能量环境效益综合比较元/m2排名元/m2排名kg 标煤 /m2a排名总分排名方案1137.8530.254A寸22134方案297.57128.883L17.32281方案3 91

13、.8229.33317.32292方案4100.3322.63217.323103方案5124.9410.02119.6136145方案6250.0622.45216.3911103表12综合性比较方案初投资元/m2排名综合比较总分排名方案193.84124方案259.6181方案359.9292方案4100.75124方案586.883135方案6250.006103表11中，方案1、2、3和5,指的是每户都安装热量计，每组散热器都安 装恒温调节阀，具有分户调节、按户计量功能时的投资。方案4、6为分户燃气两用炉和热泵机组，具有调节和计量功能。表12指的是方案1、2、3和5的户系统不设恒温调节

14、阀和每户入口处不安12装热量计，但为了今后适应计量的需要，户系统为双管系统时的投资。从表 可知，分散燃气锅炉房采暖方式的投资最好。从表11、12的综合比较排名可知，方案2分散燃气锅炉采暖方式最优，方 案1、5最差。四、结论方案2为此次研究报告的推荐方案。1. 方案2为最优的原因：(1)随着技术的进步，分散燃气锅炉的热效率达到了85%以上，具有方案1、方案5集中锅炉房供热节能的优点。(2) 从表8不同容量锅炉单位容量造价比中可知， 随着单台容量的增加， 单 位容量价格降低，故方案2的初投资低于方案3。(3) 方案2的初投资主要是分散锅炉房的投资，二次管网的投资很少，而 方案1、方案5的初投资分别

15、由锅炉、一次网、热力站、二次网及户设备组成， 其投资比方案2大得多。(4) 方案2适应性好，与小区建设配合得好，而方案1 一次投入大，见效慢。2. 方案4具有热效率高，调节简单，运行方便等特点，但以下原因使该方案 居于第二位。 目前进口、合资两用炉的规格为 18kW、23kW 29kVV且18kW性能 不够稳定，大部分用户采用23kW供热能力大于需求，这种型号的单价，国产 约为8000元/台，进口约为1000011000元/台。从而使方案4的投资增大。(2) 每户安装两用炉，使用方便，但烟气中的污染物对邻居的环境有些影响。(3) 对于豪华住宅，冬天有些住宅长期无人居住。此时，燃气两用炉本身和 户给排水设备是否安全；也是物业管理关心的问题之一。3. 方案6除投资较高外，运行费、节能性、环保性均较好。从K6、K7的实际情况来看，此次不推荐该方案。(3)天然气增容费，市规定，增容费为 1200元/Nri3 4。故I、 U区总计450 万元。(4)分户燃气两用炉：目前进口、国产燃气炉型号只有18kW 23kWffi 29kW三种，I、 U区每户 需要的约为14kW