烟煤层燃炉颗粒物的生成特征与管理控制

以95台中小型燃烟煤层燃炉(≤70MW)的燃料特性分析数据和颗粒物(PM)排放实测数据为基础,利用统计分析方法,研究了锅炉出力、过量空气系数、燃煤灰分含量对燃烧过程中PM初始排放浓度的影响,分析了燃煤锅炉PM排放现状,讨论了我国中小型燃煤锅炉PM排放管理控制的潜力和可行性。结果表明,在锅炉运行负荷≥80%的条件下,PM初始排放浓度随过量空气系数和燃煤灰分含量的增加略有增大,而与锅炉出力无关;在用烟煤层燃炉PM排放浓度基本上能够满足国家现行污染物排放标准规定的排放限值要求;有96%的锅炉所采用的除尘装置的除尘效率大于80%;与其他国家相比,目前我国对于中小型燃煤锅炉PM的排放控制还处于中等水平,建议在国家层面上适时提高燃煤锅炉颗粒物的排放限制。     

小型燃油锅炉大气污染物排放特征

燃料燃烧是大气污染物的重要来源之一,对人体健康、空气质量和气候变化产生严重影响. 以85台小型燃油锅炉(≤10.5 MW)的颗粒物(PM),SO₂和NO_x排放实测数据为基础,通过统计分析方法,研究了大气污染物PM,SO₂和NO_x的排放特征及其影响因素,分析了我国小型燃油锅炉PM,SO₂和NO_x的排放现状. 结果表明,在未采取控制措施的条件下,ρ(PM)与燃油灰分〔w(灰分)〕和硫含量〔w(S)〕无关;而在过量空气系数(α)>1时,ρ(SO₂)与燃油w(S)之间呈现显著的正线性相关性;ρ(NO_x)与燃油氮含量〔w(N)〕不具有相关性,而随过量空气系数的增大而增大. 实测得到ρ(PM),ρ(SO₂)和ρ(NO_x)平均值分别为20.0,259.9和318.2 mg/m3;所有测试锅炉的ρ(PM)远远小于《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271—2001)所规定的最高允许排放限值,有90%以上的锅炉达到ρ(SO₂)最高允许排放限值,有84%的锅炉达到ρ(NO_x)最高允许排放限值.      

中小型烟煤层燃炉NOx排放因子的研究

以86台中小型烟煤层燃炉(额定出力≤65 MW)的燃料特性和NO_x排放实测数据为基础,采用统计分析方法,分析了锅炉出力、过量空气系数、燃煤挥发分〔w(挥发分)〕和燃煤含氮量〔w(N)〕对NO_x排放因子的影响,研究了NO_x排放因子的确定方法. 结果表明:中小型烟煤层燃炉基于燃料消耗量、低位发热量和燃煤w(N)的NO_x排放因子EF_C,EF_H和EF_N的平均值分别为3.87 g/kg,185.01 ng/J和0.47 kg/kg;锅炉出力对NO_x排放因子没有显著影响;NO_x排放因子随燃煤w(挥发分)增高而降低;随过量空气系数和燃煤w(N)增大,NO_x排放因子的EF_C和EF_H增高,而EF_N并不受影响.      

四川省典型工业行业PM_(2.5)成分谱分析

利用荷电低压颗粒物撞击器(ELPI+)对四川省水泥行业、玻璃行业、陶瓷行业、砖瓦行业、燃煤锅炉、生物质锅炉、电厂、钢铁行业等典型行业开展排放特征测试,通过组分分析,获取各行业PM2.5成分特征谱。结果表明:(1)水泥、玻璃、陶瓷、砖瓦等建材行业均以Si、Ca、Mg等元素为主要排放组分,双碱法脱硫SO42-排放占比高于其他脱硫工艺;(2)电厂PM2.5中SO42-、Ca2+、NH4+、Mg和Si为特征组分;燃煤锅炉中OC、Al、Si和Ca等为特征组分;(3)OC和EC是生物质锅炉PM2.5主要排放组分,成型生物质燃料锅炉中K排放占比也较高,非成型生物质燃料锅炉中Cl-排放占比为所有行业中最高;(4)钢铁行业中Ca含量最高,为18.11%,其次为SO42-、Na+和Fe。     

中小燃煤锅炉PM2.5排放特征实测研究

中小燃煤锅炉是我国工业和民用部门最主要的供热方式,掌握其一次颗粒物的排放特征对于研究大气PM2.5的来源和控制途径具有重要意义.本研究通过实测中小燃煤锅炉烟气,获得了中小燃煤锅炉PM2.5及以下粒径段的排放因子和分布,并分析了各粒径段的颗粒密度及除尘装置的去除效率.研究发现,PM2.5质量排放因子平均为(0.123±0.061)kg·t-1,PM2.5粒子数的排放因子平均为(3.17±1.65)×105t-1,烟气中70~120 nm粒径段的积聚模态颗粒在质量和数量上都高于其他粒径段.锅炉燃烧负荷是影响锅炉PM2.5排放的重要因素,锅炉的燃烧负荷越低,PM2.5排放将随之降低.实测锅炉的PM2.5排放因子显著低于物料衡算结果,说明采用物料衡算方法可能极大地高估了现有排放清单中工业燃煤锅炉的一次PM2.5排放量.     

工程机械不同工况下PM_(2.5)排放及其碳质组分特征

我国工程机械排放控制起步较晚.为研究实际工况下工程机械的PM2.5排放特性及其碳质组分构成,采用便携式颗粒物稀释采样系统,对3台工程机械(2台挖掘机和1台装载机)在不同典型工况(行驶、作业和怠速)下的PM2.5及其碳质组分〔OC(有机碳)和EC(元素碳)〕的现场排放特征进行了测试.结果表明:沃尔沃挖掘机、山河智能挖掘机的PM2.5排放因子(基于燃油)分别为1.85~3.26和1.56~2.62 g/kg,厦工装载机的PM2.5排放因子为0.98~1.48 g/kg.不同工况对PM2.5排放因子影响较大,怠速工况下PM2.5排放因子是行驶工况下的1.49~1.76倍.工程机械排放的PM2.5中,碳质组分是最主要的成分,其质量分数高达71.0%~84.5%.其中,w(OC)为44.6%~72.0%,在怠速工况下最高;w(EC)则为8.6%~30.9%,在行驶工况下较高.测试工程机械的PM2.5排放水平较高,因此应尽快加强工程机械排放的污染防治.     

民用燃料燃烧排放PM2.5和PM10中碳组分排放因子对比

在实验室中模拟民用燃料在家庭炉灶中的燃烧,应用稀释通道系统采集颗粒物,获得玉米秸秆、薪柴、蜂窝煤和块煤四种常用民用燃料燃烧排放PM10,PM2.5及载带碳组分的排放因子.结果表明,民用燃料燃烧排放的颗粒物以细颗粒为主, PM2.5占PM10的70%~90%.颗粒物排放因子最大的为块煤,其PM2.5和PM10的排放因子分别为9.837和11.929g/kg,分别是蜂窝煤的12.6和13.7倍;玉米秸秆和薪柴PM2.5和PM10的排放因子稍低于块煤,为7.359~10.444g/kg.4种燃料燃烧OC排放因子块煤最高,其在PM2.5和PM10中分别为5.29和5.19g/kg.薪柴燃烧EC的排放因子最高,其在PM2.5和PM10 中的排放因子分别为1.065和1.126g/kg.块煤两种粒径上EC的排放因子略低于薪柴.蜂窝煤EC的排放因子最低,比薪柴低300倍左右,玉米秸秆EC的排放因子也要比薪柴低10倍左右.碳组分是块煤,秸秆,薪柴排放颗粒物的主要成分,其含量在40%~60%之间,该值比蜂窝煤高3倍.四种燃料对应的OC/EC比值差异很大,薪柴和块煤燃烧排放颗粒该值为3~6,秸秆和蜂窝煤燃烧排放颗粒其值高达30~50.     

重庆市燃煤电厂汞排放特征及排放量

以重庆市两种锅炉类型[循环流化床锅炉(CFB)和煤粉炉(PC)]的4个燃煤电厂为研究对象,分析不同规模电厂输入输出物料汞含量,探讨电厂中汞的来源和去向,研究重庆市典型燃煤电厂汞的排放特征,估算其大气汞排放量和排放因子.结果表明,4个电厂的汞主要来源为煤,入炉煤汞含量为(80.77±6.39)~(266.83±4.71)μg·kg-1.4个电厂排放的汞主要进入了固体废物,其中,CFB电厂中汞的去向主要是粉煤灰,而PC电厂汞的去向主要是脱硫石膏和粉煤灰.4个电厂的汞脱除率为72.89%~96.05%,CFB电厂高于PC电厂.4个电厂的大气汞排放因子(EF电、EF煤)分别为4.66~29.47μg·(k W·h)-1和8.55~71.77 mg·t-1,大气汞排放量为6.13~429.17 g·d-1.燃煤电厂的汞排放与煤中汞含量、锅炉类型、发电负荷、污控设备等因素有关.为控制电厂汞排放,需改善燃煤机组的能效,提高烟气净化设备的除汞效率,加强燃煤电厂的固体废物利用监管.     

佛山市机动车尾气颗粒物PM_(2.5)的排放特征研究

以2010年为基准年,利用COPERTⅣ模型计算了佛山市机动车尾气PM10及PM2.5的排放因子和排放量,评估了交通源车型组成及国标分布特征对PM2.5分担率的影响,建立了5大类车型的PM2.5及PM10排放量比值关系。2010年佛山市机动车的PM2.5及PM10直接排放量分别为1 953.03 t/a及2 422.60 t/a;PM2.5排放量最高的2类车型为重型柴油车与摩托车,分担率分别为61.5%及19.3%;在所有机动车中国0车具有最高PM2.5分担率,高达47.5%;不同车型PM2.5/PM10排放量之比亦不同,依次为:轻型柴油车0.850>重型柴油车0.847>摩托车0.811>轻型汽油车0.574>重型汽油车0.477。柴油车与摩托车为削减PM2.5直接排放的主要控制对象,尤其应重点淘汰国0、国Ⅰ及国Ⅱ柴油类黄标车,综合考虑道路状况的前提下可实施限摩政策。     

湖北省主要固定燃烧源大气颗粒物及VOCs排放特征研究

于2014年1月至12月对湖北省9个城市21家典型企业的固定燃烧源进行了典型大气颗粒物及挥发性有机物(VOCs)的监测工作,研究了固定燃烧源大气颗粒物及VOCs的排放特征及其物质组成。结果表明:大气颗粒物年排放总量与装机容量呈正相关关系,颗粒物粒径越细占总颗粒物的质量百分比越低;不同燃料的锅炉废气中的PM10和PM2.5质量浓度表现为:石油焦煤生活垃圾,燃气锅炉废气中只检出PM1.0;焦化厂和炼铁厂锅炉废气中的VOCs以烯(炔)烃为主,各占79.21%和81.09%,乙烯占总VOCs的百分比最高,分别为69.13%和68.88%;燃油锅炉废气中的VOCs以烯(炔)烃(91.74%)为主,燃气锅炉废气中的VOCs以烯(炔)烃(37.96%)和醛脂(38.79%)为主;锅炉废气中VOCs的组分和浓度受锅炉使用类型和燃料类型差异的影响,排放废气中的VOCs浓度水平表现为:焦化厂锅炉炼铁厂锅炉,燃油锅炉燃气锅炉,且组分更复杂。     

我国中小型燃煤锅炉SO2排放特征与控制对策

 基于87台中小型燃烟煤层燃炉(£70MW)的燃料特性分析数据和SO2排放实测数据,研究了锅炉出力、过量空气系数、燃煤硫含量对燃烧过程中SO2初始排放浓度的影响,分析了燃煤锅炉SO2排放现状,讨论了我国中小型燃煤锅炉SO2排放管理控制的潜力和可行性.结果表明,在锅炉运行负荷³80%的条件下,SO2初始排放浓度与燃煤硫含量之间具有显著的线性相关性,与锅炉出力和过量空气系数无关;分别有94%和87%的实测锅炉可以满足国家现行排放标准规定的第I和第II时段SO2最高允许排放浓度.     

中国燃煤N2O排放量监测和总量估算

对我国不同行业典型燃煤设备－电站锅炉,工业锅炉,工业窑炉和用民灶具燃煤烟气中Ｎ２Ｏ的排放量进行了实际监测,测定的Ｎ２Ｏ浓度为１．５－５７．４ｍｇ／ｍ＾３,通过对燃煤煤质分析和烟灰,炉渣中Ｃ含量测定,计算了不同炉具燃煤煤的氧化和烟气量,进而得到了各种炉具燃煤Ｎ２Ｏ的排放因子。     

低负荷间歇运行燃煤锅炉烟尘排放规律的探讨

通过对不同负荷情况下运行的燃煤锅炉烟尘排放浓度测试，探讨了低负荷间歇运行燃煤锅炉的烟尘排放规律。随着锅炉负荷的降低，过量空气系数变大，烟尘排放浓度和排放量也变大。在相近低负荷条件下运行的不同出力的锅炉，额定出力大的锅炉烟尘排放量大。在燃煤量相近而在不同负荷状态下运行的两台锅炉，额定出力大的锅炉烟尘排放量大。对于常年低负荷运行时的锅炉，环境管理部门在对其烟尘排放进行监督管理时宜以低负荷运行时的烟尘测试数据为依据。     

京津冀大气污染传输通道城市燃煤大气污染减排潜力

以京津冀大气污染传输通道城市为研究对象,建立了燃煤电厂、燃煤锅炉、农村散煤三大污染源主要大气污染物排放计算方法,以2015年为基准年,梳理现有燃煤污染减排政策措施,对2017年“2+26”城市燃煤污染源SO₂、NOx、PM、PM₁₀、PM_2.5的减排潜力进行了分析.结果表明：实施燃煤电厂超低排放改造、燃煤锅炉淘汰或改造、散煤改电（气）等措施后,“2+26”城市2017年燃煤SO₂、NOx、PM、PM₁₀、PM_2.5排放量分别达到87×10⁴t、56×10⁴t、64×10⁴t、45×10⁴t、32×10⁴t,预计比2015年分别减少44%、48%、33%、32%、30%.燃煤电厂、燃煤锅炉、农村散煤替代各项污染物减排比例分别在55%~70%、31%~38%、18%~21%,未来农村散煤治理的减排潜力还较大.从各城市情况来看,多数城市燃煤SO₂、NO_x减排主要来自燃煤电厂超低排放改造;保定、廊坊等城市燃煤颗粒物减排量较大,得益于散煤治理工作的大力推进.     

燃煤工业锅炉污染物协同治理与超低排放技术研究

工业锅炉不同于电站锅炉,其规模小、负荷波动较大,且大多燃用未经洗选加工的原煤,故燃煤工业锅炉的污染物治理不能简单沿用当前电站锅炉的治理模式。基于燃煤工业锅炉污染物排放和治理现状,结合国家和地区大气污染物排放标准和企业发展方向,从工艺技术路线、关键技术装备、智能监控等方面进行研究,因地制宜进行污染物的协同治理和高效脱除并实现超低排放。     

燃煤电厂氮氧化物产生浓度影响因素的敏感性和相关性研究

燃煤电厂氮氧化物产生浓度监测是计算排放浓度的基础,要实现氮氧化物排放浓度的控制,研究其产生浓度的影响因素很重要.因此,本文选取了187组燃煤电厂的现场实测及历史实测氮氧化物数据,装机规模覆盖12～1000MW,通过敏感性分析和偏相关分析,对不同类型燃煤机组氮氧化物产生浓度的各主要影响因素进行定量分析.敏感性分析发现,采用低氮燃烧技术的发电锅炉中,影响氮氧化物产生浓度的因素依次为机组规模、空气过剩系数、机组负荷率、煤中挥发分、煤中含氮量;未采用低氮燃烧技术的发电锅炉中,影响氮氧化物产生浓度的因素依次为煤中挥发分、空气过剩系数、机组规模、机组负荷率、煤中含氮量.通过偏相关分析发现,对于采用低氮燃烧技术的发电锅炉,在置信水平为99%的情况下,氮氧化物产生浓度与机组规模呈负相关关系,偏相关系数为-0.412;与空气过剩系数呈正相关关系,偏相关系数为0.265;与煤中挥发分呈负相关关系,偏相关系数为-0.355;与机组负荷率呈正相关关系,偏相关系数为0.245;与煤中含氮量的相关性不显著.对于未采用低氮燃烧技术的发电锅炉,在置信水平为99%的情况下,氮氧化物产生浓度与机组规模呈正相关关系,偏相关系数为0.345;与空气过剩系数呈正相关关系,偏相关系数为0.325;与煤中挥发分呈负相关关系,偏相关系数为-0.543;与机组负荷率及煤中含氮量的相关性不显著.     

民用燃煤污染物排放因子的本地化与减排分析:以辽宁省为例

为探究辽宁省民用燃煤的污染物排放情况,本文选用常见的散煤与型煤为研究对象在农户家中进行燃烧试验,定量评估了不同煤型和不同炉具的排放因子,并比较了不同取暖方式的经济成本. 结果表明:①不同类型燃煤的污染物排放因子差异较大,与烟煤Ⅰ(劣质散煤)相比,洁净煤球的NO_x、CO、VOCs和PM排放因子分别降低了39.8%、44.2%、42.1%和57.9%;与烟煤Ⅱ(优质散煤)相比,洁净煤球的CO、VOCs排放因子分别降低了14.9%和27.8%. ②炉具类型对民用燃煤污染物排放因子的影响较大,与站炉相比,烟煤Ⅰ在环保炉中燃烧产生的SO₂、PM和CO排放因子分别降低了72.8%、35.1%和39.5%. ③2020年辽宁省民用燃煤的SO₂、NO_x、CO、VOCs和PM排放量分别为0.473×104、1.207×104、86.295×104、0.642×104和1.474×104 t,其中散煤的污染物排放量大于型煤. ④取暖方式的费用是居民考虑的重要因素,在政府补贴下型煤+环保炉具取暖方式费用为每年1 073.99元,较散煤+环保炉具取暖方式减少了35%. ⑤用经济成本较低的型煤+环保炉具取暖方式替代辽宁省现有的散煤取暖方式,VOCs、PM和CO约分别减排79.9%、85.3%和42.6%. 研究显示,在保证型煤品质的前提下,型煤+环保炉具取暖方式在排放量和经济成本上均优于散煤+传统炉具,政府可以在经济水平较差的农村地区推广使用.