辽宁省燃煤锅炉环保和经济指标调查研究

赵晶晶 张威 赵赫男 李肖肖 王诗凝 王洁雯

（辽宁省生态环境事务服务中心，辽宁沈阳 110161）

1 引言

近年来，通过结构调整、加强治理、强化监督等措施，辽宁省的大气污染防治工作取得积极进展。对锅炉的管控，坚持以调结构为治本之策，深入调整能源结构，稳步推进多种清洁能源替代，推进清洁取暖［1］。2020 年是《打赢蓝天保卫战三年行动计划》收官之年，随着工作的有效推进，燃煤锅炉的提标改造和替代工作取得了巨大成果，为了解现存燃煤锅炉环保和经济现状，本文开展了专项调研。

2 锅炉炉型

目前辽宁省燃煤锅炉主力炉型主要为链条炉排炉、循环流化床锅炉，大型电厂中煤粉炉也较常见。

10 多年前，燃煤锅炉选择往复炉排炉的多，该炉型对煤热值要求相对低，3.30～3.36 kcal 的煤均可，煤在炉膛内翻滚燃烧充分，但维修量大，易损坏，煤损失大；热效率使用设计煤型时可达80%，实际运行中热效率一般为70%～75%。之后链条炉逐渐增多，65 t/h 及以下的供暖选择链条炉较多，链条炉一般要选择热值4.20 kcal 以上的煤。近几年循环流化床锅炉逐渐流行，其采用工业化程度较高的洁净煤燃烧技术，具有燃料适应性广、燃烧效率高、高效脱硫、NOX排放低、结构简单、操作方便等诸多优势［2］；煤在炉膛中翻滚悬浮燃烧，大颗粒返回循环燃烧充分，热效率可达90%；对煤适应性好，3.00 kcal 的煤也可以使用，但煤热值低、排灰量大、炉膛损坏大。煤粉炉以煤经过研磨得到的煤粉为燃料，燃烧很完全，但是制粉需要投资制粉机，且耗电量大，运行成本高；煤粉炉的热效率高，比传统燃煤锅炉节煤30%～50%，对功率较大的用电设备配备变频器，节电效果明显。本次调研发现除了大型热电锅炉，中小型锅炉极少选用煤粉炉，沈阳某40 t/h 煤粉炉由于成本原因采用外购煤粉，1 135 元/t，价格远高于普通煤（460～750元/t），部分煤粉炉煤粉储运过程中扬尘污染较大。

3 本次调研情况

本次调研选取了不同吨位、不同炉型的燃煤锅炉，共调研企业30 家，其中，链条炉23 家、往复炉排炉1 家、煤粉炉2 家、循环流化床锅炉3 家、超临界锅炉1 家。

3.1 65 t/h 及以上燃煤锅炉

对于大型燃煤锅炉，只要选用技术成熟的脱硝、除尘、脱硫设施及技术，并保证正常运行，大气污染物的排放均可满足相应的特别排放限值或超低排放要求。

除尘设施一般选择布袋除尘器，大型电厂选择静电除尘器较多，除尘设施的运行成本主要是电费、维修或部件更换费用、人工成本等；脱硫措施基本选用的是石灰石石膏法或氧化镁法，脱硝措施一般是选择性催化还原法（SCR）或选择性非催化还原法（SNCR），都是比较成熟的工艺，脱硫脱硝设施运行成本主要是维修或部件更换费用、药剂费用、水电费、人工成本等；另外，烟气治理还有在线监测设备费用。本次抽样调查显示，正常情况下执行特别排放限值的锅炉环保设施运行成本为40～50 元/t 煤；执行超低排放的锅炉环保设施运行成本为50～113 元/t 煤。

3.1.1 某供热企业

该企业设有58，70 MW 往复热水锅炉各1 台，供暖期5 个月，供暖面积120 万m2，用煤量4.2 万t。供暖期内锅炉房整体运行成本2 246.31 万元，其中，燃煤成本1 932 万元，电费100 万元，水费6 万元，人工费100 万元，药剂费51.31 万元，维修费25 万元（无部件更换，仅有维修，若部件更换，成本还会增加），在线监测托管费22 万元，其他费用10 万元。

脱硫脱硝效果一定程度上取决于药剂添加量，在不考虑设备维修更换的情况下，药剂费用是脱硫脱硝设施运行的主要成本，该供热企业供暖期内石灰用量406 t，单价520 元/t，脱硝剂费用21.11 万元；脱硫剂用量288 t，单价1 050 元/t，脱硫剂费用30.20 万元，总计51.31 万元，折合脱硫脱硝药剂成本12.22 元/t 煤。该企业执行的是燃煤锅炉特别排放限值标准，根据监测报告，SO2排放浓度在105～114 mg/Nm3，NOX排放浓度在141～158 mg/Nm3，若改为超低排放标准，费用还会大大增加。

3.1.2 某热源厂

该企业设有2 台130 t/h 链条炉，不能稳定达标，供暖面积360 万m2。目前烟气治理措施为陶瓷多管除尘器、氧化镁法脱硫、高分子脱硝（PNCR），烟尘治理后排放浓度不稳定（40～150 mg/m3），起炉时因管路有尘，瞬时值可达200 mg/m3以上，SO2排放浓度100 mg/m3左右，NOX排放浓度150 mg/m3左右。

该企业于2012 年建厂时仅有陶瓷多管除尘器和双碱法脱硫，随着标准加严，2017 年进行了改造，脱硫塔增设了布气板和旋流装置，新增PNCR 脱硝，设计排放浓度为烟尘50 mg/m3、SO2100 mg/m3、NOX100 mg/m3，但实际运行发现达不到，SO2仅能满足400 mg/m3标准，后期又改成了氧化镁法脱硫。目前烟尘达不到特别排放限值，SO2和NOX多数时间可以达标，偶尔存在超标现象。

超标原因为：一是现有厂区建厂时因赶工期，环保设施施工队伍不专业，图纸也不断修改，造成企业环保设施“先天不足”；二是企业目前采用的陶瓷多管除尘器为厂家改良后设计，对风速和管理水平要求比较高，风速变化或管理不好，均会导致除尘效果不稳定；三是企业环保设施运维管理问题，投药比例控制不佳，导致SO2和NOX偶有超标；另外，镁法脱硫时，氧化镁活性不够或者纯度不高时，有颗粒物排出，二次产尘，导致烟尘浓度增高。

3.2 20～65 t/h 锅炉调研情况

本次抽样调查显示，正常情况下能够稳定达到特别排放限值的锅炉环保设施运行成本在145 元/t煤以上（含维修或部件更换费用、药剂费用、水电费、人工成本、脱硫废水处理费用、在线监测费用等）。

对于能够稳定达到特别排放限值的锅炉来说，循环流化床1 t 煤环保运行成本明显低很多，对于普通的链条炉，稳定达到特别排放限值的1 t 煤环保运行成本均在200 元以上，部分企业不能稳定达标。以能稳定达标的某橡胶生产企业和经常出现超标现象的某供热企业为例进行详细说明。

3.2.1 某橡胶生产企业

该企业位于开发区，设有25 t/h 链条炉1 台，原有1 台12 t/h 燃煤蒸汽锅炉，无脱硝措施，已淘汰。新采购的25 t/h 链条炉执行特别排放限值。环境治理设施为布袋除尘器＋氧化镁湿法脱硫＋SNCR 脱硝，属于目前市场上成熟的工艺。

锅炉自2020 年年中运行至今，总体可以达标排放，偶尔出现超标。据企业介绍，公司严格控制煤质（根据其煤质检测报告，硫分0.16%，灰分5.05%），若煤质达不到选择标准，就容易出现超标现象。改造后环保运行成本增加，利润降低，如果改用天然气锅炉，几乎是零利润。

3.2.2 某供热企业

该企业设有2 台20 t/h 链条炉，供暖面积8.2 万m2。目前达不到特别排放限值，根据企业运行监测台账，烟尘浓度波动较大（46～451 mg/m3），SO2相对较好，浓度基本在100～200 mg/m3，但个别时间在318 mg/m3以上，NOX浓度基本在200 mg/m3以上，最高值达255 mg/m3。

运行之初，仅有陶瓷多管除尘器，2019 年进行了改造，目前烟气治理措施为一体化除尘脱硫脱硝装置，陶瓷多管除尘器＋双碱法脱硫脱硝，运行效果不稳定。企业采用的陶瓷多管除尘器为厂家改良后设计，对风速和管理水平要求比较高，风速变化或管理不好，均会导致除尘效果不稳定。由于锅炉不连续稳定运行，因此风速经常变化，除尘效果不稳定，同时含尘量高又会影响后续脱硫脱硝效率。从目前的运行情况看，虽然不断调整、加大投药量，还是时常存在超标现象。

该环境治理设施企业与供热企业签订了长期运维合同，为150 万/a（按年燃6 万t 煤计，合同包括原料成本、运维成本、超标罚款等），派出一位技术人员进行操作，但据企业介绍，该人员并不专业，只是观察监测数据，出现超标情况进行电话请示，然后调整加药量等参数，超标情况时常发生。

3.3 20 t/h 以下锅炉调研情况

小吨位锅炉，尤其是10 t/h 以下燃煤锅炉，普遍除尘、脱硫效率低，无脱硝措施（部分也没有脱硫措施），运行不稳定，多数难以稳定达标排放。能够达标排放的均是有一定规模的企业，注重锅炉及环保设施的选型、运维管理及节能考核，多数小企业没有专人维护管理，个别企业改气、改电后因为运行或成本原因可能复用燃煤锅炉。

本次调研的某洗浴中心，设有0.5 MW 燃煤蒸汽锅炉1 台，在用，为洗浴中心提供蒸汽，无烟气治理措施；50 kW 电锅炉1 台，在用；0.7 MW 燃气锅炉1 台，目前尚未使用。

该企业位于县建成区，燃煤锅炉应已拆除。企业原有3 台燃煤锅炉，3 t/h，2 t/h，0.5 MW 燃煤锅炉各1 台，按要求已经拆除了原有3，2 t/h 燃煤锅炉（1 t/h燃煤锅炉补贴2 万元），同时拆除了原有3 台锅炉共用的陶瓷多管除尘器。

2019 年企业进行了“煤改电”，因成本太高、供热过程复杂而停用。为节约成本，污水（10 ℃左右）和新水进行热交换，使新水加热至50 ℃左右送电锅炉，因此设有一污池、二污池等，环节多，有一个出现问题即无法运行，影响洗浴供热水的稳定性。且目前企业安装的电炉锅无法供蒸汽，只能供热水且成本高昂。企业为了维持热水和蒸汽供应的稳定性，保证客源和降低成本，复用本该拆除的燃煤锅炉进行了补充。

2020 年下半年企业进行了“煤改气”，企业所在县建成区目前已有燃气管网覆盖，但气源供应不稳定，气源紧张，供应商不按合同约定价格供应，涨价现象严重。企业初始合同天然气价格3.00 元/m3，但供应商涨至5.30 元/m3，后政府介入协调，最终供应价格为3.80～4.00 元/m3。企业计划待锅炉检验所检验后启用燃气锅炉，停用电锅炉（或作为备用），拆除燃煤锅炉。

4 结果分析

目前辽宁省内现存的燃煤锅炉中，炉型以链条炉、循环流化床锅炉为主。据调研的企业介绍，锅炉炉型的选择主要考虑设计煤质、锅炉热效率、锅炉结构和质量、厂家情况、售后服务、价格等。环保设施选择主要考虑价格、设计排放指标、产品质量、售后服务等。

目前现存的锅炉中，燃煤锅炉最多且以小吨位为主，现阶段完全取缔燃煤设施不现实。对于大型燃煤锅炉，只要选用技术成熟的脱硝、除尘、脱硫设施及技术，并保证正常运行，大气污染物的排放均可满足相应的特别排放限值或超低排放要求；但35 t/h以下燃煤锅炉很难达到特别排放限值，能达标的也都是通过完善的环保设施加上严格控制煤质实现，经济成本较高，本次调研的某15 t/h 燃煤锅炉（可以稳定达到特别排放限值）的环保设施运行成本达到了145 元/t 煤，普通小微企业无法承担。对于能够稳定达到特别排放限值的锅炉来说，循环流化床锅炉环保运行成本明显低很多，且在NOX控制方面具有一定的优势；10 t 以下燃煤锅炉多数难以稳定达标排放。

5 建议

推进集中供热（蒸汽）设施及配套管网建设，实现“拆小建大”是各区域燃煤锅炉发展的出路，可以有效替代分散的小规模燃煤锅炉。企业购买蒸汽的价格是自产蒸汽成本的2 倍左右，因此很多企业由于成本选择自产蒸汽，政府可以通过给予补贴的方式，降低供蒸汽（热）价格，鼓励企业采用集中供热（蒸汽）。另外，可以推广分时段供暖，实行差异化供暖价格，以适应多种类型企业需要。