燃煤锅炉情况汇报

雾霾来袭，环保趋严

2016 年入冬以来，京津冀及周边地区重污染天气持续多日，环保部今年初表示“要改善得快，就要加快减少污染物排放量”。而作为我国现阶段重要能源，各类污染物排放 居前的煤炭(2012 年煤炭燃烧及其他使用环节 SO2、NOX、烟尘粉排放占比均超过65%，近年各项相关环保治理政策法规相继出台，治理力度正逐步加大。

究竟雾霾与煤炭有何关系?本报告将对此展开梳理。

煤炭:开采、运输污染较小，主要源自应用

纵观煤炭整个产业流程，前端的开采、运输环节污染相对较小，且具备一定的可控性，而终端的利用环节对环境污染最大。具体而言:

煤炭开采对环境的影响主要表现为对土地资源、水资源的破坏以及对大气环境的污染。在煤炭开采过程中，井下大面积采空，形成大量采空区，容易造成地面沉降;同时，煤炭开采和洗选对水资源造成一定破坏和污染;此外，煤炭开采过程 中，矿井瓦斯以及矸石自然释放的气体也会产生污染。

而对土地资源的破坏可通 过将矿区中大量固体废石填埋到塌陷区域中，再在地表位置填埋土壤的方式加以解决;

水污染占比总体比例不大，2014 年煤炭开采和洗选业废水排放量仅占工业 废水排放量 7.06%，此外废水污染还可通过在井田内河流区域的两侧和断层中预 留防水煤柱的方式有效预防;瓦斯以及矸石自然释放的气体虽有一定污染，不过 矸石可被搬至井下成为置换煤炭的充填物，瓦斯则可加以利用以变废为宝。

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我国煤炭资源分布不均决定了“北煤南运、西煤东运”的格局，在煤炭储、装、 运过程中产生的环境污染主要表现为煤尘飞扬。而对运输车辆覆盖篷布进行遮挡、 并在施工区域安置洒水设备，可有效控制此类粉尘污染。

与煤炭开采、运输相比，煤炭利用对环境影响最大。我国煤炭消费形式以直接燃 烧及焦化等为主，下游包括电力、燃煤锅炉、钢铁、建材及化工等各大领域，而 这些领域也正是我国大气污染的主要来源。

三大应用领域，三大主要污染物

煤主要构成元素为碳、氢、氧、氮和硫等，应用以燃烧为主，而其中含有的部分矿物质 如粘土、石膏、碳酸盐、黄铁矿等并不能直接燃烧，因此最终产生的污染物主要有三类:SO2、NOX 及矿物质分解化合而成的烟尘粉，而这些污染物排放主要集中于电力、燃煤 锅炉及焦化三大领域，其中 2012 年我国 SO2、NOX 及烟粉尘三类污染物排放中，电力、 燃煤锅炉及焦化领域合计占比分别达 76%、54%及 52%。

电力:三类污染物主要来源

煤炭应用:燃烧转化为电能

火力发电，是煤燃烧时产生的化学能转换成电能的过程。具体而言，煤炭通过电磁铁、 碎煤机送至煤仓间煤斗内，进入磨煤机进行磨粉，磨好的煤粉通过空气预热器鼓入的热风被打至粗细分离器，粗细分离器将合格的煤粉送至粉仓，最终由给粉机将煤粉打入喷 燃器送到锅炉进行燃烧。

具体生产流程一般包括三步，第一步是将化学能转化为热能:在锅炉中燃烧化石燃料产 生热能，热能被水吸收变成水蒸气;第二步是将热能转化为机械能:高温蒸汽产生的推 力推动汽轮机旋转;第三步是将机械能转化为电能:利用汽轮机的旋转引动发电机转子 转动，通过切割磁力线来产生电能。

污染:SO2、NOX、烟粉尘并存

火力发电企业生产过程中产生的大气污染物主要有 SO2、NOX、烟尘(悬浮颗粒物)等。 其中二氧化硫是大气主要污染物之一，对人体眼睛、喉咙有强烈的刺激作用，其产生的 温室效应约是二氧化碳的 200-300 倍，电，是造成我国大气污染和酸雨不断加剧的主要 诱因，燃煤发电企业二氧化硫排放占到我国二氧化硫排放总量的 38%左右(2012 年);

氮氧化物不仅会产生光学烟雾，使大气能见度降低力领域排放的氮氧化物占全国比重达 到 44%(2012 年);烟尘中悬浮颗粒会对人体的呼吸系统造成危害，由于粉尘粒子表面 附着各种有害物质，它一旦进入人体，就会引发各种呼吸系统疾病，电力领域排放的烟 尘粉占全国的 18%(2012 年)。

不过近年火力发电量增速呈下滑趋势，占发电总比重由 2010 年的 81.34%下滑到 2014年的 75.6%，火电机组装机容量占全国装机容量比重由 2011 年的 72.5%下滑至 2015年的 66%，叠加火力发电平均供电煤耗相比 2011 年下降 4.3%，相应的二氧化硫、氮 氧化物和烟尘的排放量也相应有所控制。

主要污染物来源

SO2:主要产生在燃烧的锅炉中。煤中有很大一部分硫份是以细的黄铁矿(FeS2)晶体的形式存在的，也有一部分是以有机硫形式存在。在燃烧时，无论是有机硫还是无机硫，大部分都转化为 SO2，还有少量 SO3。

NOx:同样产生在燃烧的锅炉中。煤燃烧过程中产生的氮氧化物主要是一氧化氮(NO，占 90%以上)和二氧化氮(NO2，占 5%~10%)，此外还有少量的氧化二氮(N2O，只占 1%左右)。

烟尘:烟尘主要产生于煤通过输煤皮带进入磨煤机-给粉机-锅炉-燃烧排出烟气-灰场等 各个环节。火电厂的煤尘一般是含有 10%以下游离二氧化硅的粉尘，国家规定最高容许 排放量浓度为 10mg/m3，尘粒分散度高，直径小于 5μm 的占 73%。除尘器、干灰输送 系统及粉煤灰等综合利用作业场所的粉尘，也是含有 10%~40%的游离二氧化硅的粉尘， 尘粒直径一般在 15μm 以下，5μm 以下的占有相当份额。

治理:烟气脱硫脱硝技术，联合脱硝脱硫技术

烟气脱硫技术

石灰石一石膏湿法脱硫:采用廉价易得的石灰石或石灰作为脱硫吸收剂，石灰石 经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。当采用石灰作为吸收剂时，石灰 经消化处后加水搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟 气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被吸收脱 除，最终产物为石膏，脱硫渣石膏可以综合利用。

循环流化床锅炉脱硫工艺:燃料和作为吸收剂的石灰石粉燃烧室中部送入，气流 使燃料颗粒、石灰石粉和灰一起在循环流化床强烈扰动并充满燃烧室，石灰石粉 在燃烧室内裂解成氧化钙，氧化钙和二氧化硫结合成亚硫酸钙，锅炉燃烧室温度 控制在 850°C左右，以实现反应最佳。

燃煤锅炉:SO2、烟粉尘排放主要来源

煤炭应用:燃烧产生热能

工业燃煤锅炉是以煤炭为燃料的热能动力设备。燃煤在炉膛中燃烧释放热量，把热媒水 或其它有机热载体(如导热油等)加热到一定温度(或压力)，产生蒸汽或者变成热水。 最终达到供应开水、采暖和洗浴、供应蒸汽、蒸煮和干燥等目的。

在此过程中，为了提高燃料的利用率同时达到国家节能减排要求，原煤在进入锅炉前还 需要进行配比，经过配比的原煤要破碎成粒径较小的碎块或者煤粉，最后再送入锅炉燃烧。

污染:高强度、低空排放

工业燃煤锅炉排放污染物以烟粉尘和 SO2 为主。其烟囱相对低矮，具有高强度、低空排 放的特点，且布局相对分散，是环境空气的重要污染源。 2012 年，我国在用工业燃煤 锅炉排放烟粉尘 407.3 万吨，约占全国排放量的 34%，排放二氧化硫 571.8 万吨，约占 全国排放量的 27%;排放氮氧化物 210.4 万吨，约占全国排放量的 10%。

其中，燃煤锅炉产生的二氧化硫是我国大气中二氧化硫最主要的污染源。煤燃烧时，80%的硫转化成污染大气的二氧化硫。在我国煤炭年总产量中，低、中、高硫煤各占 17%、58%和 25%。其中，低灰低硫优质煤每年产量较少，主要供出口和特殊行业;高硫煤产 量虽仅占全国煤炭产量的 1/ 4 左右, 但燃烧时所造成的二氧化硫污染却相当严重。

燃煤锅炉情况汇报

焦化:主要污染物 SO2煤炭应用:焦煤高温干馏

炼焦过程将炼焦煤在隔绝空气条件下加热到 1000°C左右(高温干馏)，通过热分解和结 焦产生焦炭、焦炉煤气和炼焦化学产品。从炼焦炉出炉的高温焦炭，还需经熄焦、凉焦、 筛焦、贮焦等一系列处理。

炼焦煤之所以需要焦化，主要源于高炉对燃料要求较高，具体包括灰低、硫低、强度高、 块度适当、气孔均匀、致密、反应性适度、反应后强度高等特性。因此天然焦煤必须经 过配比、预处理及炼焦等工艺，才能成为合乎要求的高炉焦。高炉焦为矿石熔化提供热 源，同时也是氧化铁还原成金属铁的还原剂。同时，焦炭也作为高炉料柱骨架，具有保 证料柱透气性，使煤气上升和熔融液体下滴和畅通的作用。

污染:SO2 为主，湿法熄焦污染严重炼焦环节的主要污染物为废气、废水，其中，以 SO2 等为主要成分的废气污染较为严重。

废气方面，焦化生产过程中排入大气的环境污染物主要是煤在干馏、结焦等化学加工转 化过程中流失于环境的有害物质，主要有烟尘、煤尘、飞灰;结焦过程中泄漏的粗煤气， 其中主要污染物为苯并芘(BaP，可间接致癌)等化合物、酚、氰、硫氧化物、氯、碳 氢化合物等多种污染物;空气与焦炉煤气燃烧生成的 SO2、NOX、CO2 等;

出焦时灼热 的焦炭与空气骤然生成的 CO、CO2、NO2 等气体。炼焦过程中的煤里约 30%~35%的 硫会转化成 H2S 气体，与 NH3 和 HCN 一起形成煤气中的杂质。焦炉煤气中 H2S 的含 量一般为 5-8g/m3，HCN 含量一般为 1-1.25g/m3，空气中有 0.1%的 H2S 就能致人死亡， 所以焦化煤气的泄漏对于环境危害极大。

淘汰下游落后产能、清洁用煤乃长久之计

当下煤炭相关污染治理最直接有效的方式为减量消费。严峻大气污染形势之下，鉴于煤炭用量大、污染集中于应用领域特性，治理污染最直接有效的方式为减少下游消费，如2017 年京津冀三地政府工作报告中，均提及压减煤炭消费或关停相关使用设备即为印 证。