忻州窑煤矿锅炉大气污染物排放现状及减排对策探索

万小叶

忻州窑煤矿锅炉大气污染物排放现状及减排对策探索

万小叶

通过对忻州窑煤矿燃煤锅炉、热力网调查，采用物料衡算法测算了现状污染物排放量，并通过拆小上大、提高锅炉热效率、提高脱硫除尘效率等方式最大限度降低了燃煤污染物排放量。

燃煤锅炉;物料衡算法;拆小上大;污染物排放量

1 概述

煤炭是我国目前主要的消费能源之一，作为煤炭生产企业的煤矿来说，其工业场地与风井场地一般相距较远，且远离城市聚集区。因此，煤矿一般都采取燃煤锅炉实现全矿井的生产及生活供热。

同煤集团忻州窑矿现有燃煤锅炉普遍存在运行时间长、容量小、运行效率低等问题，造成了资源浪费和污染物排放量大。因此，通过拆小上大，采用高效节能环保锅炉替换现有小锅炉，更新脱硫除尘设施等措施，可有效提高锅炉运行效率，大大减少燃煤锅炉污染物排放，有效促进节能减排。

2 忻州窑矿燃煤锅炉供热状况及排污情况调查

2.1 锅炉及供热现状

忻州窑煤矿作为大同煤矿集团公司本部老矿井，由于建矿年代久远，锅炉分布相对分散，全矿建有6座锅炉房、30台4 t/h的小燃煤锅炉，为全矿工业场地及生活区进行分散供热。锅炉分布及供热情况见表1。

表1 忻州窑矿锅炉、热力网现状表

2.2 锅炉污染物排放现状

忻州窑矿锅炉由于运行时间较长，存在容量小、燃烧效率低、排放烟囱低矮、污染物排放浓度高等问题。忻州窑矿锅炉现状监测情况见表2。

表2 忻州窑矿锅炉现状监测情况表

从表2可以看出，锅炉污染物排放浓度均超过了《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2014）的要求，监测过程中发现部分锅炉及其脱硫除尘设施老化严重，因此进行锅炉拆小上大是实现污染减排的有效对策之一。

3 忻州窑矿锅炉拆小上大改造方案

按照《国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知》（国发〔2013〕37号）要求，到2017年除必要保留的以外，地级及以上城市建成区基本淘汰每小时10蒸吨及以下的燃煤锅炉，禁止新建每小时20蒸吨以下的燃煤锅炉；其他地区原则上不再新建每小时10蒸吨以下的燃煤锅炉。为了加快淘汰小锅炉，进一步加大污染减排力度，根据对本矿热负荷及对供热实际情况的分析，忻州窑矿拟在工业场区原新锅炉房内新建4台20 t/h燃煤蒸汽锅炉作为集中供热热源，3台为正常使用，1台作为备用，同步配套建设脱硫除尘及脱硝设施。并拆除原有6座锅炉房30台4 t/h锅炉。

4 锅炉改造后污染物排放情况预测

4.1 物料衡算法测算燃煤锅炉污染物排放经验公式

4.1.1 燃煤锅炉烟尘排放量计算方法

煤炭经锅炉燃烧后，其中未完全燃烧的游离碳及挥发物、以及不可燃的矿物灰分构成了烟尘的主要来源，它们的产生量与煤炭成分、设备及燃烧状况有关。

其中：Q烟尘—烟尘排放量(kg);

B—耗煤量(kg);A—煤中的灰分含量(%)；

dfh—烟尘中飞灰占灰分总量的份额(%)（链条

炉取25）；

η—除尘系统的除尘效率，未装除尘器时，η= 0；

Cfh—烟尘中的可燃物含量(%)，Cfh—可取

30%，煤粉炉可取8%，沸腾炉可取25%。

4.1.2 燃煤锅炉二氧化硫排放量计算方法

煤炭中硫的成分可分为可燃硫和非可燃硫，可燃硫约占全硫分的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—脱硫装置的脱硫效率(%)。

4.1.3燃煤锅炉氮氧化物排放量计算方法

煤炭燃烧时产生的NOX中的约90%为NO，其余主要是NO2。煤炭燃烧时产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(%)，一般为0.5—2.5，平均1.5；

β—燃料煤中氮的转化率(%)（,层燃炉取50，煤粉炉取25）；η—脱硝装置的脱硝效率(%)。

4.2 忻州窑矿锅炉拆小上大改造后污染物排放测算

忻州窑矿实施锅炉拆小上大工程后，新建4台20 t/h锅炉，锅炉热效率由原来的不足60%提升到80%以上。新建锅炉总耗煤量约为18144 t/a，仍燃用本矿原煤，煤质硫分0.96%，灰分16.36%。经测算，改造前后烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放情况见下表。

表3 忻州窑矿锅炉改造前后污染物排放情况对比表

5 结语

忻州窑矿燃煤锅炉排放现状表明，锅炉老旧、吨位小、热效率底，脱硫除尘设施去除污染物效率普遍偏低，污染物排放超标。采用拆小上大更新锅炉，在矿区范围内实施集中供热，可有效降低污染物排放量。忻州窑矿实施锅炉拆小上大工程后，烟尘、二氧化硫和氮氧化物分别减排275.13 t/a，144.65 t/a和261.43 t/a，节能减排效果显著。

参考文献

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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

万小叶，女，助理工程师，1981年10月生，汉族，甘肃省靖远县人，于2012年1月毕业于山西大同大学机械设计制造及其自动化（本科）；2008年3月就职于大同煤矿集团忻州窑矿环保质量科。