萬小葉

忻州窯煤礦鍋爐大氣污染物排放現(xiàn)狀及減排對策探索

萬小葉

通過對忻州窯煤礦燃煤鍋爐、熱力網(wǎng)調(diào)查，采用物料衡算法測算了現(xiàn)狀污染物排放量，并通過拆小上大、提高鍋爐熱效率、提高脫硫除塵效率等方式最大限度降低了燃煤污染物排放量。

燃煤鍋爐;物料衡算法;拆小上大;污染物排放量

1 概述

煤炭是我國目前主要的消費(fèi)能源之一，作為煤炭生產(chǎn)企業(yè)的煤礦來說，其工業(yè)場地與風(fēng)井場地一般相距較遠(yuǎn)，且遠(yuǎn)離城市聚集區(qū)。因此，煤礦一般都采取燃煤鍋爐實(shí)現(xiàn)全礦井的生產(chǎn)及生活供熱。

同煤集團(tuán)忻州窯礦現(xiàn)有燃煤鍋爐普遍存在運(yùn)行時間長、容量小、運(yùn)行效率低等問題，造成了資源浪費(fèi)和污染物排放量大。因此，通過拆小上大，采用高效節(jié)能環(huán)保鍋爐替換現(xiàn)有小鍋爐，更新脫硫除塵設(shè)施等措施，可有效提高鍋爐運(yùn)行效率，大大減少燃煤鍋爐污染物排放，有效促進(jìn)節(jié)能減排。

2 忻州窯礦燃煤鍋爐供熱狀況及排污情況調(diào)查

2.1 鍋爐及供熱現(xiàn)狀

忻州窯煤礦作為大同煤礦集團(tuán)公司本部老礦井，由于建礦年代久遠(yuǎn)，鍋爐分布相對分散，全礦建有6座鍋爐房、30臺4 t/h的小燃煤鍋爐，為全礦工業(yè)場地及生活區(qū)進(jìn)行分散供熱。鍋爐分布及供熱情況見表1。

表1 忻州窯礦鍋爐、熱力網(wǎng)現(xiàn)狀表

2.2 鍋爐污染物排放現(xiàn)狀

忻州窯礦鍋爐由于運(yùn)行時間較長，存在容量小、燃燒效率低、排放煙囪低矮、污染物排放濃度高等問題。忻州窯礦鍋爐現(xiàn)狀監(jiān)測情況見表2。

表2 忻州窯礦鍋爐現(xiàn)狀監(jiān)測情況表

從表2可以看出，鍋爐污染物排放濃度均超過了《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13271-2014）的要求，監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)部分鍋爐及其脫硫除塵設(shè)施老化嚴(yán)重，因此進(jìn)行鍋爐拆小上大是實(shí)現(xiàn)污染減排的有效對策之一。

3 忻州窯礦鍋爐拆小上大改造方案

按照《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)大氣污染防治行動計(jì)劃的通知》（國發(fā)〔2013〕37號）要求，到2017年除必要保留的以外，地級及以上城市建成區(qū)基本淘汰每小時10蒸噸及以下的燃煤鍋爐，禁止新建每小時20蒸噸以下的燃煤鍋爐；其他地區(qū)原則上不再新建每小時10蒸噸以下的燃煤鍋爐。為了加快淘汰小鍋爐，進(jìn)一步加大污染減排力度，根據(jù)對本礦熱負(fù)荷及對供熱實(shí)際情況的分析，忻州窯礦擬在工業(yè)場區(qū)原新鍋爐房內(nèi)新建4臺20 t/h燃煤蒸汽鍋爐作為集中供熱熱源，3臺為正常使用，1臺作為備用，同步配套建設(shè)脫硫除塵及脫硝設(shè)施。并拆除原有6座鍋爐房30臺4 t/h鍋爐。

4 鍋爐改造后污染物排放情況預(yù)測

4.1 物料衡算法測算燃煤鍋爐污染物排放經(jīng)驗(yàn)公式

4.1.1 燃煤鍋爐煙塵排放量計(jì)算方法

煤炭經(jīng)鍋爐燃燒后，其中未完全燃燒的游離碳及揮發(fā)物、以及不可燃的礦物灰分構(gòu)成了煙塵的主要來源，它們的產(chǎn)生量與煤炭成分、設(shè)備及燃燒狀況有關(guān)。

其中：Q煙塵—煙塵排放量(kg);

B—耗煤量(kg);A—煤中的灰分含量(%)；

dfh—煙塵中飛灰占灰分總量的份額(%)（鏈條

爐取25）；

η—除塵系統(tǒng)的除塵效率，未裝除塵器時，η= 0；

Cfh—煙塵中的可燃物含量(%)，Cfh—可取

30%，煤粉爐可取8%，沸騰爐可取25%。

4.1.2 燃煤鍋爐二氧化硫排放量計(jì)算方法

煤炭中硫的成分可分為可燃硫和非可燃硫，可燃硫約占全硫分的80%。

其中：Qso2—二氧化硫排放量(kg)；

B—耗煤量(kg)；S—煤中的全硫分含量(%)；

η—脫硫裝置的脫硫效率(%)。

4.1.3燃煤鍋爐氮氧化物排放量計(jì)算方法

煤炭燃燒時產(chǎn)生的NOX中的約90%為NO，其余主要是NO2。煤炭燃燒時產(chǎn)生氮氧化物量可用下列公式估算：

其中：GNOX—氮氧化物排放量(kg)；

B—耗煤量(kg)；

N—燃料煤中的含氮量(%)，一般為0.5—2.5，平均1.5；

β—燃料煤中氮的轉(zhuǎn)化率(%)（,層燃爐取50，煤粉爐取25）；η—脫硝裝置的脫硝效率(%)。

4.2 忻州窯礦鍋爐拆小上大改造后污染物排放測算

忻州窯礦實(shí)施鍋爐拆小上大工程后，新建4臺20 t/h鍋爐，鍋爐熱效率由原來的不足60%提升到80%以上。新建鍋爐總耗煤量約為18144 t/a，仍燃用本礦原煤，煤質(zhì)硫分0.96%，灰分16.36%。經(jīng)測算，改造前后煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放情況見下表。

表3 忻州窯礦鍋爐改造前后污染物排放情況對比表

5 結(jié)語

忻州窯礦燃煤鍋爐排放現(xiàn)狀表明，鍋爐老舊、噸位小、熱效率底，脫硫除塵設(shè)施去除污染物效率普遍偏低，污染物排放超標(biāo)。采用拆小上大更新鍋爐，在礦區(qū)范圍內(nèi)實(shí)施集中供熱，可有效降低污染物排放量。忻州窯礦實(shí)施鍋爐拆小上大工程后，煙塵、二氧化硫和氮氧化物分別減排275.13 t/a，144.65 t/a和261.43 t/a，節(jié)能減排效果顯著。

參考文獻(xiàn)

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Boiler air pollutant emission situation and reducing emission countermeasure of Xinzhouyao Coal Mine

WAN Xiao-ye

By the research on the coal-fired boilers and the thermal network in Xinzhouyao Coal Mine,the pollut?ant emissions are measured by using the material balance algorithm,through removing the small and installing the big, improving the boiler thermal efficiency,improving the efficiency of desulfurization and dusting,the coal-fired pollutant emissions are reduced maximumly.

Coal-fired boiler；Material balance algorithm；Removing the small and installing the big；Pollutant emission

X933.7

B

1000-4866(2016)06-0026-03

10.19413/j.cnki.14-1117.2016.06.007

2016-11-10

萬小葉，女，助理工程師，1981年10月生，漢族，甘肅省靖遠(yuǎn)縣人，于2012年1月畢業(yè)于山西大同大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化（本科）；2008年3月就職于大同煤礦集團(tuán)忻州窯礦環(huán)保質(zhì)量科。