中国燃煤工业锅炉二氧化硫污染综合防治对策(

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1、武汉锅炉厂修改提供网址：http:/0中国燃煤工业锅炉二氧化硫污染综合防治对策中国燃煤工业锅炉二氧化硫污染综合防治对策( (缩写缩写) )张慧明（中国管理科学研究院终身研究员，266033 青岛市抚顺路 11 号 203 号信箱，0532-5072318） 内容摘要内容摘要 本研究报告对我国燃煤工业锅炉 SO2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；以工业固硫型煤作燃料；应用水煤浆做燃料；应用循环流化床燃烧技术；采用烟气脱硫。认真实施这些对策，可以大幅度削减燃煤工业锅炉 SO2的排放量，简便、经济、有效地控制燃煤工业锅炉大气 SO2污染，减少 SO2对我国

2、大气环境的污染。 关关 键键 词词 燃煤工业锅炉；煤炭；二氧化硫；清洁燃料；洁净燃烧技术；烟气脱硫1 1、引言、引言自 20 世纪 80 年代初以来，随着我国经济持续迅速发展，城市化进程加快，人口不 断增加，煤炭年消耗量逐年以 3-9%的递增率大幅度增加，我国大气环境受到了严重污染， 其中以 SO2和烟尘污染最为严重，成为世界上大气环境污染最严重的国家。在 SO2污染作 用下，我国酸雨污染也日趋加重，成为世界第三大酸雨区。未来煤炭逐年大幅度增加和 SO2排放量的矛盾也不容乐观。大气 SO2环境严重污染，已导致我国大气环境安全问题产 生，对人民健康、生态环境、经济发展和社会进步造成的经济损失相当

3、可观。2 2、中国燃煤工业锅炉大气环境、中国燃煤工业锅炉大气环境 SO2SO2 污染污染 2.1 燃煤工业锅炉是大气 SO2污染的最主要污染源 燃煤工业锅炉，既是支撑我国经济持续迅速发展、量大面广的热能动力设备，又是严 重污染我国大气环境、制约我国经济发展的最重要的 SO2污染源。 2.2 燃煤工业锅炉的特点 （1）锅炉容量小，70%以上的锅炉容量为小于等于 4T/h 的低压小锅炉，平均单台容 量不到 2.5T/h，而美国和日本的平均单台容量为 5-14T/h，最大的高中压锅炉可达武汉锅炉厂修改提供网址：http:/1400T/h。 （2）锅炉以燃煤为主，约占锅炉总容量的 90%左右，燃油燃气

4、的锅炉很少，不到 10%。而国外燃油燃气的工业锅炉及商业锅炉占 85-95%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。 （3）锅炉用煤炭的品质低劣，灰分及硫分含量高。灰分通常高于 22%，有时能达到 40%以上；硫分一般高于 1%，平均为 1.7%，有时高达 3-5%或更高。而国外工业锅炉及商 业锅炉燃用煤炭通常为工业固硫型煤和低灰低硫优质煤。 （4）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。我国锅炉 烟尘排放浓度一般为 400mg/m3，而国外为 50-100mg/m3。 （5）

5、锅炉热效率低，一般为 50-55%，而国外工业锅炉和商业的热效率为 80-85%，相 差 30%。 （6）锅炉烟囱低矮，一般低于 30m，含硫烟气多为低空排放，对城市大气污染贡献 率高，通常为 45-65%。 （7）锅炉布局相当分散，遍及全国各地。 （8）锅炉烟气中 SO2浓度很低，一般为 0.5-1.5%，净化难，回收价值低。 （9）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。 （10）锅炉机械化、自动化水平低，管理水平差。3 3、中国燃煤工业锅炉、中国燃煤工业锅炉 SOSO2 2污染综合防治对策污染综合防治对策 笔者根据国内外燃煤工业锅炉 SO2污染防治的经

6、验和对我国 20 多年工业煤炭燃烧造成 大气环境污染安全问题及影响的反思，从能源与大气环境问题入手，对燃煤工业锅炉 SO2 污染提出了综合防治对策。3.1 燃煤工业锅炉 SO2污染综合防治对策的基本原则 （1）对于燃煤工业锅炉，尤其是小容量的燃煤工业锅炉，优先燃烧清洁燃料，从源 头上控制燃料燃烧产生的 SO2和烟尘等；（2）煤炭要洁净利用，即对煤炭进行洗选、加 工、成型、气化、液化等，将污染型的煤炭转化成清洁的燃料，再用做锅炉的燃料； （3）采用洁净燃烧技术，使大气污染物最少化；（4）对于较大容量的燃煤工业锅炉 （20T/h） ，可适当安装烟气脱硫装置。 从能源与大气环境问题入手，采用清洁燃料

7、和洁净煤技术，是燃煤工业锅炉 SO2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最佳，人类面对长期难以 解决的环境与发展两大矛盾得以解决。 3.2 禁止原煤直接燃烧和淘汰小锅炉控制燃煤工业锅炉 SO2 污染 （1）禁止原煤直接燃烧 为了确保锅炉热效率高和大气污染物排放量最小化，燃煤工业锅炉对煤炭（动力煤或 燃料煤）的品质有严格的要求，并列入国家标准。煤炭的品质包括：煤炭中 C、H、O、N武汉锅炉厂修改提供网址：http:/2的组成，挥发分（V） 、灰分（A） 、水分（W） 、热值（Q） 、煤种、粒度等。然而，由于我国 煤炭洗选能力很低，多年来在 18%徘徊，燃煤工业锅炉的煤炭

8、品质基本上得不到保证，而 是原煤直接散烧。 由于优质资源的不断减少和采煤机械化的发展，我国生产的原煤灰分高（27%） 、硫 分高（1.7%） ，今后灰分和硫分都有增加的趋势。试验表明，原煤灰分越高，排烟烟尘 浓度越高，例如在其它条件相同下，灰分从 21.5%提高到 32.5%时，烟尘浓度从 1448mg/m3增加到 2123mg/m3；原煤硫分愈高，排烟 SO2污染也愈高，基本上呈正比例；原 煤粒度（3mm）增加，烟尘浓度减少，原煤含末量增加，排烟 SO2浓度也增多，例如煤 炭粒度 3mm 为 100%、70%和 40%时，烟尘浓度为 425 mg/m3、1284mg/m3和 2238mg/m

9、3。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，提高了商品煤的质 量，致使锅炉热效率高，SO2和烟尘排放量少，能满足用户对煤炭品质的要求。 目前我国燃煤工业锅炉 SO2和烟尘严重污染，就是由于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。浪费资源、污染环境。禁止原煤直接燃烧，是许多国家 控制锅炉 SO2污染的根本措施，因而才产生了采用清洁燃料天然气、柴油、工业固硫型煤、 水煤浆等用作锅炉的燃料。 在我国，为了确保锅炉热效率高，控制锅炉燃烧 SO2和烟尘严重污染，也必须从锅炉 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。近年来，我国相当一部 分城

10、市禁止小容量的锅炉直接烧原煤，如青岛市,在市区内禁止 10T/h 以下的锅炉烧原煤， 北京市在三环以内禁止锅炉直接烧原煤，以油代煤，以气代煤，经济效益和环境效益可佳。 在清洁燃料短缺的地区，可采用工业固硫型煤和水煤浆作锅炉燃料，同样也可做到禁止锅 炉直接烧原煤。 为了确保控制我国大气环境 SO2污染，国家有关部门应尽快做出禁止燃煤工业锅炉直 接燃烧原煤的决定，并在国内部分城市和地区，如酸雨污染控制区和 SO2污染控制区首先 贯彻执行，待取得经验后在全国逐步推广执行。当然，相关的配套工作也应展开，如落实 清洁燃料来源、生产、运输及供应等。（2）淘汰小锅炉 锅炉的热效率和污染物的排放量，不仅和煤炭

11、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，污染物排放量越小。 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 50-55%，而后者仅为 40- 45%，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

12、法。 近年来，我国许多城市都采取淘汰小锅炉节约能源和改善大气环境质量，已取得显著 的成效。不同城市对小锅炉容量划分也不相同，如北京、上海、广州、大连、太原等城市， 将 4T/h 以下（但不包括 4T/h）的小锅炉淘汰，而大量的县级市将 1T/h（不包括 1T/h）武汉锅炉厂修改提供网址：http:/3以下的小锅炉淘汰。创造环保模范城市时，淘汰小锅炉和禁止原煤直接燃烧对改善大气环 境质量，起到了立竿见影的效果。淘汰小锅炉是指燃煤的小容量锅炉，燃油燃气的小容量 锅炉则不属于这个范畴。 3.3 采用清洁燃料控制燃煤工业锅炉 SO2 污染 3.31 清洁燃料概论 根据能源在开发、加工、利用过程中，是否

13、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 10%，硫分低于 0.7%）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，有时说石油 是清洁燃料，实际上是指石油制品（柴油、液化石油气等）是清洁燃料。 能源开发、利用中“三废”排放量有多少，和能源消耗量、耗能方式与技术水平、能 源种类与品质构成这三类因素有关。各种能源以及不同品质的同类能源，其污染物排放量 也有很大的

14、差别，燃烧产生同样能量时的“三废”排放量的差别也很大。 3.3.2 煤炭、石油和天然气燃烧的影响及评价 (1)煤炭、石油和天然气燃烧 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 SO2，但其排放量要比燃煤少得多，油燃烧时还会排放出 CO2、NOx

15、、CO、烃类、醛类等污染物。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生成量很少，燃烧时还生成 CO2、NOx、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 一座 1000MW 发电厂采用不同能源时的“三废”排放量如表 1 所示。由表 1 可见，装 机容量为 1000MW 的电厂采用煤炭为燃料时，每年排放的烟尘、SO2、废渣为最多，对环境 污染危害为最大；以石油油品为燃料时居中；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 采用不同燃料的 1000

16、MW 电厂的三废排放量项目能源种类废气 m3/yrSO2 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T/yr健康危害 （过早死亡 人数） 烧煤142103111041028.73610520.817810-320 烧油63.11033.710310179.210491.21421036 烧天然气20.810320105100142103.004武汉锅炉厂修改提供网址：http:/4包括砷、镉、铬、铅、锰、汞、镍、钒装机容量 1000MW 机组燃煤时安装电除尘器和烟气脱硫装置的投资大约为 15 亿元， 每年环保设备运行费用约 1.7 亿元，单位 SO2脱除费用为 408 元/T（SO2） ，脱硫成本为 11.98 元/MWh,而 SO2和烟尘对生态环境和人体健康的危害还未加考虑。这足以说明以煤 为燃料时为了保护环境所要付出的代价相当沉重。可见，以清洁燃料天然气、柴油等为