燃气锅炉的环境效益

段树毅

山西晋城环境保护监测站，山西晋城 048000

近年来，晋城市大力普及燃气锅炉的使用，为晋城市环境质量的改善起到了积极的作用。晋城市燃气锅炉的气源来自沁水煤田的煤层气。煤层气俗称“瓦斯”，主要成分是甲烷，甲烷含量一般可达90%以上，燃烧热效率高，用途广泛。其可以用作民用燃料、工业燃料、发电燃料、汽车燃料和重要的化工原料。煤层气的开发具有一举多的功效，一是可以提高“瓦斯”事故的防范水平；二是可以有效减排温室气体；三是作为一种高效的清洁能源，有着巨大的经济效益。把锅炉的燃料由 煤变成煤层气，既节约能源，又减少了污染物的排放，收到了很好的环境效益。

现对燃煤锅炉和燃气锅炉排放的污染物进行一下比较、分析，以下数据由晋城市环境保护监测站监测。

1 监测结果

1.1 监测项目

锅炉燃烧后产生的烟尘、烟气和风机噪声。烟气中主要污染物包括二氧化硫和氮氧化物。

1.2 执行标准

锅炉在市区一般执行国家规定的一类区和二类区标准，表1为GB13271-2001《锅炉大气污染物排放标准》中规定的燃煤和燃气锅炉2001年1月1日起执行的一类区和二类区烟尘、二氧化硫和氮氧化物最高允许排放浓度值。表2为 GB12348-2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》中规定的一类区和二类区噪声排放限值

表1 锅炉烟尘、烟气最高允许排放浓度值[4]

表2 工业企业厂界环境噪声排放限值[5] dB∶（A）

1.3 采样和分析方法

依据GB 5468-91《锅炉烟尘测试方法》、GB/T 16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》、《空气和废气监测分析方法》、《环境监测技术规范》进行采样。在锅炉的排放烟囱上布设采样孔和采样点。采样孔应优先选择在垂直管段，避开烟道弯头和断面急剧变化的部位。当现场不符合技术要求时，应选择比较适宜的管段采样，并适当增加测点的数量[1-3]。

烟尘采样为等速采样法[1-3]，分析方法为重量法，用玻璃纤维滤筒采集烟道中的颗粒物，回到实验室后用分析天平称量，计算烟尘浓度。

烟气采样为仪器分析方法[1-3]，即定电位电解法。烟气采样时，烟道中的气态或蒸汽态有害物质分布均匀，可在烟道中心位置采样。

噪声监测依据GB12348-2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》监测[5]。

1.4 监测仪器

烟尘采样使用武汉天虹公司生产的TH-880F型微电脑烟尘平行采样仪；烟气采样使用英国凯恩公司生产的KM9106多组分烟气分析仪；噪声监测使用杭州爱华产的AWA6218B噪声统计分析仪。监测时仪器的校准值如下：

表3 仪器校准表

表4 声级计仪器校准结果一览表

1.5 监测要求

依照GB 5468-91《锅炉烟尘测试方法》、GB12348-2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》、《环境监测技术规范》和GB/T16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》中的规定，锅炉监测时间不少于1个生产周期，采集多个样品，计算其浓度平均值，以小时浓度均值进行评价[1-3]。噪声监测结果以等效连续A声级计。

1.6 监测结果统计

表5 燃煤锅炉烟尘、烟气排放数据统计表

烟尘浓度（mg/m3） 657 48.3 692 60.4 1477 96.8 1356 70.9烟尘放量（kg/h） 2.38 0.185 2.42 0.219 10.88 0.777 10.58 0.577二氧化硫浓度（mg/m3） 336 285 315 276 328 287 301 260二氧化硫排放量（kg/h） 1.22 1.09 1.10 1.00 2.42 2.30 2.35 2.11氮氧化物浓度（mg/m3） -- 179 -- 210 -- 201 -- 207氮氧化物排放量（kg/h） -- 0.684 -- 0.762 -- 1.61 -- 1.68

表5为2t和4t燃煤锅炉的监测数据，烟尘和烟气经过锅炉后面的湿式除尘器净化后排放。湿式除尘器对烟尘的去除率可达到90%以上，对二氧化硫的去除率只有百分之十几，其不能去除氮氧化物，所以表中氮氧化物只有除尘器后面的数据。烟尘排放浓度为58.3mg/m3～96.8mg/m3，部分值达不到一类区的标准；由于晋城地区为低硫煤，煤的含硫量大多小于0.5%，所以二氧化硫排放浓度仅为260mg/m3～287mg/m3，氮氧化物排放浓度为179mg/m3～207mg/m3。

表6 燃气锅炉烟尘、烟气排放数据统计表

表6为2t和4t燃气锅炉的监测数据，烟尘和烟气不经过除尘器净化直接排放。烟尘排放浓度为13.5mg/m3～14.7mg/m3，二氧化硫未检出，氮氧化物排放浓度为22mg/m3～29mg/m3。

表7 噪声监测结果统计表 单位： dB（A）

表7为凯利华酒店燃煤锅炉房其附近居民楼监测数据，居民楼和锅炉房之间距离约15m。锅炉房内风机噪声值达到88.1分贝，因锅炉房无有效的降噪设施，如安装消声器和隔音门窗，锅炉房外以及居民家中噪声均超出国家标准。在居民家中监测时，应将表2中的限值减10 dB（A）作为评价依据。

2 环境效益分析

2.1 减少废气排放

由表4和表5得出，燃煤锅炉和燃气锅炉相比，烟尘排放浓度是燃气的数倍，氮氧化物排放浓度是它的十几倍，燃煤锅炉的二氧化硫排放浓度虽然达到国家标准，但燃气锅炉不排放二氧化硫。表8中以锅炉每天工作8小时计，一年以365天计，计算得出两种锅炉的污染物年排放量。可以看出燃气锅炉每年向空气中排放的污染物比燃煤锅炉大大减少。2t燃煤锅炉比2t燃气锅炉每年多排放0.536t烟尘，3.05t二氧化硫，2.01t氮氧化物；4t燃煤锅炉比4t燃气锅炉每年多排放1.83t烟尘，6.44t二氧化硫，4.46t氮氧化物。

表8 污染物一年排放量对比统计表

2.2 减少固体废物的排放

燃煤锅炉产生的固体废渣，而燃气锅炉不产生废渣，减少了对环境的污染。表9为燃煤锅炉年产炉渣的估算量。表中灰分为当地煤的灰分均值，约为20%，小时燃煤量是锅炉燃烧效率为80%时的估算用煤量。

表9 燃煤锅炉一年炉渣产生量

2.3 减少噪声的排放

燃煤锅炉装有鼓风机和引风机，风机1m处噪声值可以达到80分贝～90分贝，如果没有降噪处理，锅炉房外监测的噪声值达不到国家排放标准。当附近有居民居住，将会影响到他们的生活、学习和工作。而燃气锅炉则不需要安装鼓风机和引风机，锅炉工作时噪音很小。

3 结论

总上所述，晋城市把燃煤锅炉改为燃气锅炉，对原来容易引发煤矿事故的“瓦斯”进行利用，即经济又环保。首先，燃气锅炉不需安装除尘、降噪设施，节约了资金；晋城市有丰富的煤层气资源，不管汽车运输还是管道输送，路程短，成本低。再者使用燃气锅炉减少了烟尘、烟气、炉渣和噪声的排放，改善了人们生活、学习和工作的环境，燃气锅炉的发展前景广阔。

[1]王心芳，魏复盛，等.空气和废气监测方法[M].北京：中国科学环境出版社，2003，9：318-440.

[2]锅炉烟尘测试方法 GB 5468-91.

[3]固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法GB/T16157-1996.

[4]锅炉大气污染物排放标准 GB13271-2001.

[5]工业企业厂界环境噪声排放标准 GB12348-2008.