我国中小型燃煤锅炉SO2排放特征与控制对策.pdf

中国环境科学2 0 11 , 3 1 S u p p l ． 1 - 5 C h i n aE n v i r o n m e n t a lS c i e n c e 我国中小型燃煤锅炉S 0 2 排放特征与控制对策 姚芝茂 ，邹兰，王宗爽，武雪芳 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室，北京1 0 0 0 1 2 摘要基于8 7 台中小型燃烟煤层燃炉 8 0 ％的条件下，s 0 2 初始排放浓度与燃煤硫含量之间具有显著的线性相关性，与锅炉出力和过量空气系数无关；分 别有9 4 ％和8 7 ％的实测锅炉可以满足国家现行排放标准规定的第1 和第1 I 时段S 0 2 最高允许排放浓度． 关键词层燃炉烟煤；二氧化硫；生成特征管理控制 中图分类号X 5 0 5文献标识码A 文章编号1 0 0 0 6 9 2 3 2 0 1 】 s o 一0 0 0 1 0 5 E m i s s i o nc h a r a c t e r i s t i c sa n dc o n t r o lm e a s u r e so fS 0 2f r o mm e d i u ma n ds m a l lc o a l - f i r e db o i l e r si nC h i n a ．Y A O Z h i ．m a o ’，Z O UL a n ，W A N GZ o n g - s h u a n g ，W UX u e f a n g S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fE n v i r o n m e n t a lC r i t e r i aa n dR i s k A s s e s s m e n t ，C h i n e s eR e s e a r c hA c a d e m yo fE n v i r o n m e n t a lS c i e n c e s ，B e i j i n g10 0 012 ，C h i n a ．C h i n aE n v i r o n m e n t a l S c i e n c e ，2 0 1 1 , 3 l s u p p l ． 卜5 A b s t r a c t T h ei n f l u e n c e so fb o i l e ro u t p u t ，e x c e s sa i rc o e f f i c i e n t ，c o a ls u l p h u rc o n t e n to nS 0 2i n i t i a le m i s s i o n c o n c e n t r a t i o ni nc o a lc o m b u s t i o nw e r ei n v e s t i g a t e db ys t a t i s t i c a la n a l y s i sm e t h o du s i n gS 0 2f i e l dd a t aa n dc o a la n a l y s i s d a t af r o m8 7m e d i u ma n ds m a l ll a y e rb u r n i n gb o i l e r sf i r i n gs o f tc o a l ，a c t u a lc a p a c i t yo fb o i l e r s 7 0 M W ．F u r t h e r m o r et h e e m i s s i o ns t a t u so fS 0 2f r o mc o a l - f i r e db o i l e r sw a sa n a l y z e da n dt h ep o s s i b i l i t ya n df e a s i b i l i t yo f r e g u l a t o r yc o n t r o lo f1 0 2 e m i s s i o n so fm e d i u ma n ds m a l lc o a l f i r e db o i l e r si nC h i n aw e r ea l s od i s c u s s e d ．T h er e s u l t si n d i c a t et h eS 0 2i n i t i a l e m i s s i o nc o n c e n t r a t i o n sp r e s e n tah i g h l ys i g n i f i c a n tp o s i t i v el i n e a rc o n ℃l a t i o nw i t hs u l p h u rc o n t e n ma n da r en o tc o r r e l a t e d w i t hb o i l e ro u t p u ta n de x c e s sa i rc o e f f i c i e n tu n d e rt h ec o n d i t i o no fb o i l e rl o a d s ； 8 0 ％．9 4 ％a n d8 7 ％o fa l lt e s t e db o i l e r s C a nr e s p e c t i v e l ym e e tt h eS 0 2M a x i m u mA c c e p t a b l eE m i s s i o nC o n c e n t r a t i o n M A E C f o rIa n dI Ip h a s e sp r e s c r i b e db y n a t i o n a le m i s s i o ns t a n d a r d ． K e yw o r d s l a y e rb u r n i n gb o i l e r s ；s o f tc o a l ；s u l p h u rd i o x i d e ；g e n e r a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s ；r e g u l a t o r yc o n t r o l 燃料燃烧过程是大气环境污染物的重要来 源之一，对人体健康、空气质量和气候变化产生 重要的影响【l ～1 ．二氧4 L 硫 s 0 2 是燃料燃烧过程 产生排放的重要大气污染物之一，同时也是我国 “十二五规划纲要”减排控制的主要污染物之 一．“十二五”期间，我国S 0 2 排放总量将比2 0 1 0 年 减少8 ％．近年来我国对于燃煤锅炉烟气中S 0 2 的控制技术做了大量的研究工作[ 4 - 1 1 ] , 关注燃煤 电厂锅炉S 0 2 排放管理控制的研究较多[ 1 2 - 1 3 ] , 而 对于我国目前在用数量最多、涉及面最广的中小 型燃煤锅炉S 0 2 生成特征和管理控制的研究则 较少． 中小型锅炉主要用于工业、生活和商业活动 中，为区别于大型电站锅炉，我国污染源管理上一 般统称为工业锅炉．截至2 0 0 5 年底，我国在用锅炉 总台数为5 5 ．3 8 万台，其中电站锅炉0 ．7 8 万台，工 业锅炉3 1 ．2 8 万台，生活锅炉2 3 ．3 2 万台；而我国是 以煤为主要能源的国家，燃煤工业锅炉占到工业 锅炉的8 0 ％以上，此外锅炉容量- 1 条件下， S 0 2 初始排放浓度d k 主要还是取决于燃煤硫 含量的高低． ㈣ 跏 ㈣ 舢 一．III，8导篁b O 9 8 7 6 5 4，2●O 一 万方数据 4中国环境科学 3 1 卷 2 ．4 燃煤硫含量对S 0 2 初始排放浓度的影响 燃煤基硫含量＆是燃料的基本特性之一， 燃料硫也是燃烧过程中S 0 2 生成的唯一来源．图 6 是S 0 2 初始排放浓度P s o ’随燃煤收到基硫含 量＆的变化． 岛 ％ 图6 S 0 2 初始排放浓度C o s o 随燃煤硫含量＆的变化 F i g ．6C h a n g e so fS O z i n i t i a le m i s s i o nc o n c e n t r a t i o n C o s o w i t hc o a ls u l p h u rc o n t e n tS w 由图6 可以看出，随燃煤收到基硫含量＆的 增大，S 0 2 初始排放浓度C o s o ，成正比例增加，表明 S 0 2 初始排放浓度C o s o ，与燃煤收到基硫含量显 著线性相关． 2 ．5S 0 2 排放与管理控制现状分析 图7 为8 7 台燃煤层燃炉S 0 2 排放浓度C s 0 2 的累计分布P A ．由图7 可以看出，9 4 ％在用燃煤层 燃炉可以达到我国现行污染物排放标准 G B l 3 2 7 1 2 0 0 1 【I 列规定的第1 时段S 0 2 排放限值 1 2 0 0 m g ／m 3 的要求，而达到第1 I 时段S 0 2 排放限 值9 0 0 m g ／m 3 要求的只有8 7 ％．从实测结果来看， 未能达到国家污染物排放标准的锅炉主要是使 用了硫含量过高的燃煤，从实测锅炉所用燃煤硫 含量来看，有的燃煤硫含量高达6 ．0 9 ％．因此，在国 家层面出台关于燃料用煤硫含量的限制规定是 非常必要的．2 0 0 1 年原国家环境保护总局颁布了 关于划分高污染燃料的规定1 1 9 ] ，该规定划定 了包括原 散 煤等在内的高污染燃料，但并没有 明确限定燃煤中的硫含量．依据该规定，南昌 市[ 2 0 1 、景德镇市【2 1 1 、昆明市㈤人民政府等相继 颁布了高污染燃料禁燃区管理规定 办法 ．但是 该规定只适用于国务院划定的大气污染防治重 点城市人民政府划定的禁止销售、使用高污染燃 料的区域 简称“禁燃区” ． c s 0 2 m g ／r n 3 图7S 0 2 排放浓度C s o ，的累积分布 F i g ．7 A c c u m u l a t i v ed i s t r i b u t i o no fS 0 2 e m i s s i o n c o n c e n t r a t i o nC s 0 2 表3 给出了德国【2 3 ] 、英国【2 4 ] 、美副2 5 1 和中 国有关中小型燃煤锅炉S 0 2 排放标准限值．可以 看出我国现行的G B l 3 2 7 1 2 0 0 1 [ 1 7 1 对中小型燃 煤锅炉S 0 2 排放管理控制还是适当的． 表3 中小型燃煤锅炉s 0 2 排放限值对比 T a b l e3 C o m p a r i s o no fS 0 2 e m i s s i o nl i m i t sf o rm e d i u m a n ds m a l lc o a l f i r e db o i l e r s 镧枷非亲篙雾鬣然料羔 苤里 二 签堡 f 螋 中国剃．s 2 裟篇篇嚣 对于燃煤锅炉S 0 2 的排放，除了国家层面上 的管理控制之外，部分地方政府还颁布了更严格 的地方标准．如北京市D B l l ／1 3 9 2 0 0 7 t 2 6 ] 规定了 燃煤、燃油、燃气、生物质及其他燃料锅炉大气 万方数据 增刊 姚芝茂等我国中小型燃煤锅炉S 0 2 排放特征与控制对策 5 污染物的统一排放限值．对于新建、扩建、改建 工业锅炉要求S 0 2 2 0 m g ／m 3 , 而对于在用工业锅 炉第1 I 时段则要求S 0 2 5 0 m g ／m 3 ．上海市 D B 3 1 ／3 8 7 2 0 0 7 [ 2 7 】规定了上海市锅炉大气污染 物排放限值，其对燃煤锅炉S 0 2 最高允许排放浓 度的规定分别是在A 类区禁止燃煤锅炉排放 S 0 2 ；在B 类区，自然通风锅炉 0 ．7 M W S 0 2 最高 允许排放浓度为3 0 0 m g ／m 3 , 其他燃煤锅炉S 0 2 最 高允许排放浓度为4 0 0 m g ／m 3 ． 3 结语 对于中小型燃用烟煤层燃炉 锅炉容量 7 0 M W 而言，在锅炉运行负荷≥8 0 ％的条件 下，S 0 2 初始排放浓度P s o ，与燃煤硫含量之间显 著线性相关，与锅炉出力和过量空气系数无关分 别有9 4 ％和8 7 ％的锅炉可以满足国家现行排放 标准规定的第1 和第1 I 时段对S 0 2 的排放控制要 求；相比较而言，目前我国对于中小型燃煤锅炉 S 0 2 的排放控制要求是适当的．建议尽快在国家 层面上规定对燃料用燃煤最高硫含量的强制性 限制要求． 参考文献 【1 ] J e f f r e yS G N a n c y A M ．T h e i m p a c t so f c o m b u s t i o ne m i s s i o n so n a i rq u a l i t ya n dc l i m a t e f r o mc o a lt ob i o f u e l sa n db e y o n d 【J 】、 A t m o s p h e r i cE n v i r o n m e n t ，2 0 0 9 ，4 3 1 2 3 3 6 ． 【2 】F e n g e rJ ．A i rp o l l u t i o ni nt h el a s t5 0 y e a r s f r o ml o c a lt og l o b a l [ J 】．A t m o s p h e r i cE n v i r o n m e n t ，2 0 0 9 ，4 3 1 1 3 - 2 2 ． 【3 】M a r i l e n aK ，E l i a sC ．H u m a nH e a l t hE f f e c t so fA i rP o l l u t i o n [ J 】 E n v i r o n m e n t a lP o l l u t i o n ，2 0 0 8 ，1 5 1 2 3 6 2 3 6 7 [ 4 】杨丽芳，何家宁，徐晓军，等．湿式旋流脱硫除尘一体化装置在燃 煤锅炉烟气净化上的应用【J 】．环境工程学报，2 0 0 7 ，1 4 9 6 1 0 0 ． [ 5 】王旭伟，鄢晓忠，陈彦菲，等．国内外电厂燃煤锅炉烟气同时脱硫 脱硝技术的研究进展[ J 】．电站系统工程，2 0 0 7 ，2 3 4 5 7 ． [ 6 】 杨淑萍，曹蕴敏，王泽泳．2 0 t 一3 0 t 燃煤锅炉烟气除尘脱硫工艺研 究[ J 】．煤化工，2 0 0 2 ， 4 2 4 2 6 ． [ 7 】唐志国，程建萍．电站燃煤锅炉S 0 2 ／N O 。联合控制技术[ J 】锅 炉技术，2 0 0 6 ，3 7 1 6 7 7 1 ， [ 8 】周建宏，甘艳，普煜，等．燃煤锅炉氨法烟气脱硫叨．环境工 程，2 0 0 5 ，2 3 3 4 9 5 0 ． [ 9 】张永照．燃煤锅炉脱硫技术综述[ J 】．工业锅炉，2 0 0 3 , 3 1 1 1 ． [ 1 0 】武立军．中小型燃煤锅炉S 0 2 治理技术现状及建议[ J 】电力环 境保护，2 0 0 6 ，2 2 2 12 14 ． [ 11 ] 陈国金．中小型燃煤锅炉脱硫除尘及节能技术[ J 】动力工程， 2 0 0 3 ，2 3 2 2 3 3 3 2 3 3 6 ． [ 1 2 】王志轩，潘荔，赵鹏高，等．现有燃煤电厂二氧化硫治理“十一 五”规划研究【J 】环境科学研究，2 0 0 7 ，2 0 3 1 4 2 1 4 7 ． [ 1 3 】严刚，杨金田，陈罕立，等，基于S 0 2 总量控制探讨我国煤电发 展的环境空间【J 】．环境科学研究，2 0 0 8 ，2 1 3 1 8 5 1 8 9 ． [ 1 4 】赵钦新，王善武．我国工业锅炉未来发展分析【J 】．工业锅炉， 2 0 0 7 ，1 0 】【】 1 9 ． 【15 】G B ／T 1 6 1 5 7 1 9 9 6 固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染 物采样方法[ s 】． r 】6 】G B ／TJ O 】8 0 - 2 0 0 3 工业锅炉热工性能试验规程[ S 】． 【17 】G B l3 2 7 12 0 0 1锅炉大气污染物排放标准[ s 】． 【1 8 】龚金科．热动力设备排放污染及控制[ M 】．北京中国电力出版 社，2 0 0 7 】8 - 1 7 7 ． 【1 9 】国家环境保护总局．关于划分高污染燃料的规定[ z 】．2 0 0 1 年， 环发[ 2 0 0 1 1 3 7 号． 【2 0 】南昌市人民政府．南昌市高污染燃料禁燃区管理办法[ z 】．2 0 0 8 年，市人民政府令第1 3 1 号． [ 2 1 】景德镇市人民政府．景德镇市高污染燃料禁燃区管理办法【Z 】． 2 0 0 8 年，景府令第4 3 号． 【2 2 】昆明市人民政府．昆明市高污染燃料禁燃区管理规定[ z 】．2 0 0 8 年．昆明市人民政府令第8 I 号． [ 2 3 ] F e d e r a lM i n i s t r yf o rE n v i r o n m e n t ，N a t u r eC o n s e r v a t i o na n d N u c l e a rS a f e t y , G e r m a n y ．F i r s tG e n e r a lA d m i n i s t r a t i v e R e g u l a t i o nP e r t a i n i n gt h eF e d e r a lI m m i s s i o nC o n t r o lA c t [ E B ／O L ] [ 2 0 0 81 1 12 】．h t t p ／／w w w ．b m u ．d e ／f i l e s ／p d f s ／a l l g e m e i n ／ a p p l i c a t i o n ／p d f ／t a l u f t _ e n 9 1 ．p d f ． [ 2 4 】T h eD e p a r t m e n tf o rE n v i r o n m e n t ，F o o da n dR u r a lA f f a i r sa n dt h e W e l s hA s s e m b l yG o v e r n m e n t ．A Q2 3 0 4 ，A m e n d m e n t so fP G 1 ／3 9 5 B o i l e r sa n dF u r n a c e s ，2 0 5 0 M WN e tR a t e dT h e r m a l l n p u t [ E B ／O L ] ．[ 2 0 0 8 1 卜12 】．h t t p ／／w w w ．d e f r a ．g o v ．u k ／e n v i r o n m e n t ／ p p e ／l o c a l a u t h ／p u b s ／g u i d a n c e ／n o t e s ／a q n o t e s ／a q 2 3 0 4 ．h t m ． [ 2 5 】T h eE n v i r o n m e n t a lP r o t e c t i o nA g e n c y , t h eU n i t e dS t a t e s ．T i t l e4 0 P r o t e c t i o no fE n v i r o n m e n t ，P A R T6 0 一S T A N D A R D SO F P E R F O R M A N C EF O RN E WS T 棚0 N A R YS O U R C E S ． S u b p a r tD c - - S t a n d a r d so fP e r f o r m a n c ef o rS m a l lI n d u s t r i a l C o m m e r c i a l - I n s t i t u t i o n a lS t e a mG e n e r a t i n gU n i t s ，7 2 F R3 2 7 5 9 ， J u n e1 3 ，2 0 0 7 [ E B ／O L ] ．[ 2 0 0 8 1 1 1 2 】．h t t p ／／e e f r ．g p o a c c e s s ．g o v ／ c g i ／t ／t e x t ／t e x t i d x c e c f r s i d 2 b 0 2 d 6 7 9 b 5 d o e 3 b 8 7 c 5 3 0 9 e 7 f 7 1 c 2 4 b 7 5 r g n d i v 6 v i e w t e x t n o d e 4 0 6 ．0 ，1 ．1 ．1 ．1 2 i d n o 4 0 ． 【2 6 】D B l l ／1 3 9 2 0 0 7 锅炉大气污染物排放标准【s 】． 【2 7 】D B 31 ／3 8 7 2 0 0 7 锅炉大气污染物排放标准【S 】． 作者简介姚芝茂 1 9 6 4 一 ’男，河北廊坊人，研究员，博士，主要从事 环境保护标准研究．发表论文4 0 余篇． 万方数据