燃氣鍋爐的環境效益

段樹毅

山西晉城環境保護監測站，山西晉城 048000

近年來，晉城市大力普及燃氣鍋爐的使用，為晉城市環境質量的改善起到了積極的作用。晉城市燃氣鍋爐的氣源來自沁水煤田的煤層氣。煤層氣俗稱“瓦斯”，主要成分是甲烷，甲烷含量一般可達90%以上，燃燒熱效率高，用途廣泛。其可以用作民用燃料、工業燃料、發電燃料、汽車燃料和重要的化工原料。煤層氣的開發具有一舉多的功效，一是可以提高“瓦斯”事故的防范水平；二是可以有效減排溫室氣體；三是作為一種高效的清潔能源，有著巨大的經濟效益。把鍋爐的燃料由 煤變成煤層氣，既節約能源，又減少了污染物的排放，收到了很好的環境效益。

現對燃煤鍋爐和燃氣鍋爐排放的污染物進行一下比較、分析，以下數據由晉城市環境保護監測站監測。

1 監測結果

1.1 監測項目

鍋爐燃燒后產生的煙塵、煙氣和風機噪聲。煙氣中主要污染物包括二氧化硫和氮氧化物。

1.2 執行標準

鍋爐在市區一般執行國家規定的一類區和二類區標準，表1為GB13271-2001《鍋爐大氣污染物排放標準》中規定的燃煤和燃氣鍋爐2001年1月1日起執行的一類區和二類區煙塵、二氧化硫和氮氧化物最高允許排放濃度值。表2為 GB12348-2008《工業企業廠界環境噪聲排放標準》中規定的一類區和二類區噪聲排放限值

表1 鍋爐煙塵、煙氣最高允許排放濃度值[4]

表2 工業企業廠界環境噪聲排放限值[5] dB∶（A）

1.3 采樣和分析方法

依據GB 5468-91《鍋爐煙塵測試方法》、GB/T 16157-1996《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法》、《空氣和廢氣監測分析方法》、《環境監測技術規范》進行采樣。在鍋爐的排放煙囪上布設采樣孔和采樣點。采樣孔應優先選擇在垂直管段，避開煙道彎頭和斷面急劇變化的部位。當現場不符合技術要求時，應選擇比較適宜的管段采樣，并適當增加測點的數量[1-3]。

煙塵采樣為等速采樣法[1-3]，分析方法為重量法，用玻璃纖維濾筒采集煙道中的顆粒物，回到實驗室后用分析天平稱量，計算煙塵濃度。

煙氣采樣為儀器分析方法[1-3]，即定電位電解法。煙氣采樣時，煙道中的氣態或蒸汽態有害物質分布均勻，可在煙道中心位置采樣。

噪聲監測依據GB12348-2008《工業企業廠界環境噪聲排放標準》監測[5]。

1.4 監測儀器

煙塵采樣使用武漢天虹公司生產的TH-880F型微電腦煙塵平行采樣儀；煙氣采樣使用英國凱恩公司生產的KM9106多組分煙氣分析儀；噪聲監測使用杭州愛華產的AWA6218B噪聲統計分析儀。監測時儀器的校準值如下：

表3 儀器校準表

表4 聲級計儀器校準結果一覽表

1.5 監測要求

依照GB 5468-91《鍋爐煙塵測試方法》、GB12348-2008《工業企業廠界環境噪聲排放標準》、《環境監測技術規范》和GB/T16157-1996《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法》中的規定，鍋爐監測時間不少于1個生產周期，采集多個樣品，計算其濃度平均值，以小時濃度均值進行評價[1-3]。噪聲監測結果以等效連續A聲級計。

1.6 監測結果統計

表5 燃煤鍋爐煙塵、煙氣排放數據統計表

煙塵濃度（mg/m3） 657 48.3 692 60.4 1477 96.8 1356 70.9煙塵放量（kg/h） 2.38 0.185 2.42 0.219 10.88 0.777 10.58 0.577二氧化硫濃度（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氮氧化物濃度（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為2t和4t燃煤鍋爐的監測數據，煙塵和煙氣經過鍋爐后面的濕式除塵器凈化后排放。濕式除塵器對煙塵的去除率可達到90%以上，對二氧化硫的去除率只有百分之十幾，其不能去除氮氧化物，所以表中氮氧化物只有除塵器后面的數據。煙塵排放濃度為58.3mg/m3～96.8mg/m3，部分值達不到一類區的標準；由于晉城地區為低硫煤，煤的含硫量大多小于0.5%，所以二氧化硫排放濃度僅為260mg/m3～287mg/m3，氮氧化物排放濃度為179mg/m3～207mg/m3。

表6 燃氣鍋爐煙塵、煙氣排放數據統計表

表6為2t和4t燃氣鍋爐的監測數據，煙塵和煙氣不經過除塵器凈化直接排放。煙塵排放濃度為13.5mg/m3～14.7mg/m3，二氧化硫未檢出，氮氧化物排放濃度為22mg/m3～29mg/m3。

表7 噪聲監測結果統計表 單位： dB（A）

表7為凱利華酒店燃煤鍋爐房其附近居民樓監測數據，居民樓和鍋爐房之間距離約15m。鍋爐房內風機噪聲值達到88.1分貝，因鍋爐房無有效的降噪設施，如安裝消聲器和隔音門窗，鍋爐房外以及居民家中噪聲均超出國家標準。在居民家中監測時，應將表2中的限值減10 dB（A）作為評價依據。

2 環境效益分析

2.1 減少廢氣排放

由表4和表5得出，燃煤鍋爐和燃氣鍋爐相比，煙塵排放濃度是燃氣的數倍，氮氧化物排放濃度是它的十幾倍，燃煤鍋爐的二氧化硫排放濃度雖然達到國家標準，但燃氣鍋爐不排放二氧化硫。表8中以鍋爐每天工作8小時計，一年以365天計，計算得出兩種鍋爐的污染物年排放量。可以看出燃氣鍋爐每年向空氣中排放的污染物比燃煤鍋爐大大減少。2t燃煤鍋爐比2t燃氣鍋爐每年多排放0.536t煙塵，3.05t二氧化硫，2.01t氮氧化物；4t燃煤鍋爐比4t燃氣鍋爐每年多排放1.83t煙塵，6.44t二氧化硫，4.46t氮氧化物。

表8 污染物一年排放量對比統計表

2.2 減少固體廢物的排放

燃煤鍋爐產生的固體廢渣，而燃氣鍋爐不產生廢渣，減少了對環境的污染。表9為燃煤鍋爐年產爐渣的估算量。表中灰分為當地煤的灰分均值，約為20%，小時燃煤量是鍋爐燃燒效率為80%時的估算用煤量。

表9 燃煤鍋爐一年爐渣產生量

2.3 減少噪聲的排放

燃煤鍋爐裝有鼓風機和引風機，風機1m處噪聲值可以達到80分貝～90分貝，如果沒有降噪處理，鍋爐房外監測的噪聲值達不到國家排放標準。當附近有居民居住，將會影響到他們的生活、學習和工作。而燃氣鍋爐則不需要安裝鼓風機和引風機，鍋爐工作時噪音很小。

3 結論

總上所述，晉城市把燃煤鍋爐改為燃氣鍋爐，對原來容易引發煤礦事故的“瓦斯”進行利用，即經濟又環保。首先，燃氣鍋爐不需安裝除塵、降噪設施，節約了資金；晉城市有豐富的煤層氣資源，不管汽車運輸還是管道輸送，路程短，成本低。再者使用燃氣鍋爐減少了煙塵、煙氣、爐渣和噪聲的排放，改善了人們生活、學習和工作的環境，燃氣鍋爐的發展前景廣闊。

[1]王心芳，魏復盛，等.空氣和廢氣監測方法[M].北京：中國科學環境出版社，2003，9：318-440.

[2]鍋爐煙塵測試方法 GB 5468-91.

[3]固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法GB/T16157-1996.

[4]鍋爐大氣污染物排放標準 GB13271-2001.

[5]工業企業廠界環境噪聲排放標準 GB12348-2008.