文山三七產業(yè)園區(qū)工業(yè)鍋爐燃源問題的思考

葉 兵

(文山州環(huán)境監(jiān)測站,云南文山 663000)

文山三七產業(yè)園區(qū)工業(yè)鍋爐燃源問題的思考

葉 兵

(文山州環(huán)境監(jiān)測站,云南文山 663000)

針對文山三七產業(yè)園區(qū)發(fā)展中遇到的鍋爐熱源問題,分析其制約因素,提出了使用水煤漿鍋爐的對策。介紹了水煤漿鍋爐的發(fā)展及其技術特點,從經濟比較、環(huán)境達標和減排、對當?shù)卮髿猸h(huán)境影響的可接受性等方面,分析了園區(qū)使用水煤漿鍋爐的可行性,并提出了三七產業(yè)園區(qū)使用水煤漿鍋爐的建議。

產業(yè)園區(qū);鍋爐燃源;對策;文山

文山三七產業(yè)園區(qū)位于云南省文山州文山縣縣城城南新平壩村,占地面積 112.22hm2,于 2000年 6月經云南省人民政府批準立項建設,是云南省30個重點工業(yè)園區(qū)之一,園區(qū)以三七藥業(yè)加工為主,是文山州三七支柱產業(yè)的重要載體,也是云南省打造“云藥”產業(yè)的重點項目。近年來,隨著文山縣城城市的發(fā)展,文山三七產業(yè)園區(qū)周圍土地大部分已被開發(fā),逐步建起了居民住宅,園區(qū)由規(guī)劃立項時的距離文山縣城城區(qū) 1.5km,轉變成了文山縣城城南片區(qū)的一部分,環(huán)境上由原相對不敏感區(qū)域變成了現(xiàn)在的人口集中的敏感區(qū)域。

文山縣城多年主導風向為東南風,風速 2.6m/s,三七產業(yè)園區(qū)位于文山縣城主導風上風向,園區(qū)內企業(yè)所排放大氣污染物對文山縣城大氣環(huán)境質量影響相關性較大,園區(qū)及周圍大氣環(huán)境敏感度高,根據(jù)云南省環(huán)保局云環(huán)監(jiān)發(fā) [2002]111號文件“關于《中國文山三七產業(yè)園區(qū)建設項目環(huán)境影響報告書》的審批意見”,禁止園區(qū)內使用燃煤鍋爐,園區(qū)企業(yè)鍋爐燃源若按園區(qū)環(huán)評時提出的使用燃油或電,其成本太高,企業(yè)無法承擔,園區(qū)企業(yè)鍋爐供熱燃源問題成為了園區(qū)發(fā)展急需解決的環(huán)境制約因素。

1 三七產業(yè)園區(qū)工業(yè)鍋爐使用情況

三七產業(yè)園區(qū)內規(guī)劃工業(yè)發(fā)展用地約 43hm2,主要引進以三七、植物藥為原料的精細加工工業(yè)為主的藥品、保建品生產企業(yè),整個園區(qū)可引進 30家企業(yè)。近期擬進入園區(qū),且生產過程需要使用鍋爐供熱的項目有 5個,具體情況見表 1。

表1 近期園區(qū)內需使用鍋爐供熱的項目

根據(jù)三七產業(yè)園區(qū)發(fā)展規(guī)劃及目前的招商引資、土地預留情況,三七產業(yè)園區(qū)內生產企業(yè)工業(yè)鍋爐裝機容量最終規(guī)?？蛇_ 80t/h左右。

2 三七產業(yè)園區(qū)工業(yè)鍋爐使用的限制性因素分析及對策

2.1 鍋爐大氣污染物排放標準

三七產業(yè)園區(qū)內鍋爐廢氣排放須符合《鍋爐大氣污染物排放標準》 (GBl3271—2001)要求。各種鍋爐廢氣最高允許排放濃度限值要求見表 2。每個新建鍋爐房只能設 1根煙囪,煙囪高度要求見表 3。鍋爐房裝機總容量 ＞40t/h時,其煙囪高度應按批準的環(huán)境影響報告書 (表)要求確定,但不得低于 45m。新建鍋爐房煙囪周圍半徑 200m距離內有建筑物時,其煙囪應高出最高建筑物3m以上。各種鍋爐煙囪高度如果達不到上述的任何一項規(guī)定時,其煙塵、SO2、NOx最高允許排放濃度應按相應區(qū)域和時段排放標準值的 50%執(zhí)行。燃氣、燃輕柴油、煤油鍋爐煙囪高度應按批準的環(huán)境影響報告書 (表)要求確定,但不得低于 8m。

表 2 各種鍋爐最高允許排放濃度限值 (Ⅱ時段) (mg/m3)

表 3 燃煤、燃油 (燃輕柴油、煤油除外)鍋爐房煙囪最低允許高度

2.2 景觀影響因素

根據(jù)上述現(xiàn)行《鍋爐大氣污染物排放標準》,每一燃油 (煤)鍋爐,其煙囪高度均應達到標準要求,僅從現(xiàn)擬進入園區(qū)需使用鍋爐供熱的 5個項目來看,即需要在園區(qū)內面積 0.25km2的范圍內,建設 5根 30～45m高的煙囪,隨著入園企業(yè)的增加,煙囪個數(shù)將進一步增加,園區(qū)內將出現(xiàn)煙囪密集林立的景象,這在三七產業(yè)園區(qū)已屬于文山縣城城南片區(qū)、其周圍為居民集中區(qū)的現(xiàn)實情況下,在城市景觀上是不可行的。園區(qū)內生產企業(yè)工業(yè)鍋爐廢氣需要選用矮煙囪排放。

2.3 園區(qū)環(huán)評對園區(qū)內鍋爐使用的限制要求

云南省環(huán)保局云環(huán)監(jiān)發(fā) [2002]111號文件“關于《中國文山三七產業(yè)園區(qū)建設項目環(huán)境影響報告書》的審批意見”中,禁止園區(qū)內使用燃煤鍋爐;對進駐園區(qū)的生產項目,生產用鍋爐須是燃油鍋爐;如果條件允許可采用清潔能源—天然氣、電。

根據(jù)上述限制要求,建議三七產業(yè)園區(qū)企業(yè)工業(yè)鍋爐可采用水煤漿鍋爐,鍋爐廢氣使用矮煙囪排放,排放標準按《鍋爐大氣污染物排放標準》中相應區(qū)域和時段排放標準值的 50%執(zhí)行,即按煙塵≤100mg/m3、SO2≤450mg/m3執(zhí)行。這即可滿足園區(qū)企業(yè)控制生產成本需要,又可削減二氧化硫、粉塵排放量,改善文山縣城環(huán)境質量和城市景觀。

3 水煤漿鍋爐的發(fā)展及其技術特點

3.1 水煤漿鍋爐技術發(fā)展

以煤粉同水或其他流體調制成煤漿進行直接燃燒的設想,最早可以追溯到 1897年頒發(fā)給Musell和 Smith的專利。其包括了煤漿的制備方法及潛在的用途。由于石油大量開采,長期以來油價低廉、使用方便,大力發(fā)展了燃用油的技術,煤漿燃料技術一直得不到重視。20世紀 70年代的世界石油危機重新引起了世界對煤漿燃料的興趣,1980年前人們的興趣主要集中在油煤混合燃料上,80年代后由于水煤漿能全部代替燃油,許多國家如美國、日本、瑞典、加拿大、前蘇聯(lián)等都把注意力轉移到水煤漿上來。我國政府有關部門在 1980年左右也開始系統(tǒng)研究水煤漿技術,接連三個五年計劃中將水煤漿列入了各種國家重點高新技術發(fā)展項目計劃,我國發(fā)展水煤漿產業(yè)的戰(zhàn)略目的是以煤代油。1995年以前,水煤漿主要被規(guī)模運用在各種大中型火力發(fā)電鍋爐。2001年以后,水煤漿逐步應用于各種類型的中小型工業(yè)鍋爐,技術上逐步完善、成熟。2007年 4月 30日,國家發(fā)改委發(fā)布實施了《當前國家鼓勵發(fā)展的環(huán)保產業(yè)設備 (產品)目錄(2007年修訂)》,將中小型水煤漿鍋爐列為清潔燃煤技術予以推廣使用。

3.2 水煤漿鍋爐技術特點

水煤漿由 65%～70%的煤粉、29%～34%的水以及 1%左右的化學添加劑組成,是煤經過研磨、細化后,充分與水均勻混合,在化學添加劑作用下,形成的狀態(tài)均勻、性質穩(wěn)定的類似石油一樣可以流動的煤基流體燃料。

水煤漿鍋爐具有以下特點:

(1)水煤漿鍋爐以水煤漿為燃源,水煤漿與燃油相似,實現(xiàn)罐體運輸、貯存,液體燃燒,運、貯、使用過程清潔無污染,儲存占地面積小。因物理化學成份的不同,其危險性幾乎沒有,遠低于燃油。

(2)水煤漿在鍋爐內為懸浮、霧化燃燒,其燃盡率達 98%,與燃油相似,較燃煤鍋爐燃盡率60%～70%提高了 28%～38%,爐渣排放量較燃煤鍋爐顯著減少。山于水煤漿的顆粒粒徑 ＜50μm及其特殊的成漿結構,使其燃燒生成物的灰渣結構非常有利于二氧化硫的固定和除塵處理,燃燒水煤漿更容易控制二氧化硫污染和煙塵污染。

(3)水煤漿鍋爐熱效率 ＞83%,與燃油相當,比傳統(tǒng)中小型燃煤鍋爐提高了 10%～20%。爐渣中的含炭量由燃煤的 13.7%降低到水煤漿的 2%以下 (燃燒是燒煤中所含的炭)。同樣的熱值,通過制水煤漿燃燒比固體直接燃燒可節(jié)約煤 15%以上。燃用水煤漿節(jié)能效果較明顯。大功率鍋爐較小功率鍋爐熱效率更高。

(4)水煤漿鍋爐采用燃油點火,霧化燃燒,燃燒溫度在 900～1200℃,比燃煤的溫度低 100～200℃,避開了低溫燃燒 (400～800℃)階段和1200℃以上高溫燃燒階段,使水煤漿鍋爐燃燒產生的 CO、氮氧化物較少。

(5)水煤漿鍋爐采用液體自動化燃燒?？刂?、調節(jié)與燃油鍋爐相似,優(yōu)于粉煤鍋爐。

(6)水煤漿使用過程采用管道輸送,燃燒器噴燃,減掉爐前口,消除了笨重的體力勞動,改善了工作環(huán)境。

(7)水煤漿鍋爐使用的水煤漿由水煤漿生產企業(yè)制造,水煤漿生產企業(yè)可建在環(huán)境相對不敏感的區(qū)域,從而可減小水煤漿生產過程中原煤貯運、破碎等環(huán)節(jié)產生的粉塵、噪聲的環(huán)境影響。

4 水煤漿鍋爐廢氣環(huán)保達標減排情況與經濟比較分析

4.1 水煤漿鍋爐廢氣環(huán)保達標減排情況

為了解水煤漿鍋爐的實用情況,園區(qū)企業(yè)與文山州環(huán)保局、三七產業(yè)園區(qū)管委會共同對水煤漿鍋爐使用情況進行了實地考察,據(jù)考察,廣西皇氏生物工程乳業(yè)有限公司使用 10t/h水煤漿鍋爐,除所排廢氣中二氧化硫、粉塵以低濃度值達標排放外,在采用 13.8m低煙囪的情況下,其距鍋爐房 50m左右的電子軟件生產企業(yè)可接受其大氣環(huán)境影響。沈陽南方航空公司北方分公司 50t/h集中供熱鍋爐原使用燃煤鍋爐,建 100m高的煙囪,因周圍居民反映粉塵污染問題,改用水煤漿鍋爐,拆除原100m高的煙囪,改造后的煙囪總高度為 20m左右,比鍋爐房略高,除所排放廢氣中二氧化硫、粉塵以低濃度值達標排放外,鍋爐房四周 20m處居住的居民均能接受?？疾旖Y果表明,水煤漿鍋爐所排放廢氣能達到嚴格的環(huán)保要求。

以青島北船重工有限公司 4t/h水煤漿鍋爐為例,其采用噴淋泡沫脫硫除塵器,煙囪高度 20m,滿負荷運行,其煙塵排放濃度為 78.4mg/m3,二氧化硫排放濃度為 273mg/m3,煙氣林格曼黑度 1級。能滿足《鍋爐大氣污染物排放標準》中二類區(qū) II時段排放標準限值的 50%。

燃用水煤漿,較燃用重油能更少地排放二氧化硫。同樣生產 1t蒸汽,使用不同燃料所排放的二氧化硫情況見表 4。

表 4 噸蒸汽量不同燃料產生的 SO2排放量

以園區(qū)內鍋爐總規(guī)模 80t/h,使用 24h/d,年運行 300d計,燃用水煤漿二氧化硫排放量為391.68t/a,燃用重油二氧化硫排放量為 800.6t/a,燃用水煤漿較燃用重油減少排放二氧化硫408.9t/a。

4.2 水煤漿鍋爐經濟比較分析

由于各類鍋爐購置成本、運行期管理成本在鍋爐使用成本中所占比例較小,各類鍋爐使用成本差異主要取決于燃料成本,下面主要從燃料成本方面分析各類鍋爐的不同。

文山縣城附近現(xiàn)無煤氣站,三七產業(yè)園區(qū)內可選擇的鍋爐類型為水煤漿鍋爐、重油鍋爐、柴油鍋爐、電鍋爐,各類鍋爐同等產氣量燃料成本比較見表 5。表 5同時給出了燃煤鍋爐的情況,以反映水煤漿鍋爐與燃煤鍋爐的燃料成本比較關系。

表 5 園區(qū)可選各種鍋爐同等產汽量燃料成本比較

從表 5可以看出,水煤漿鍋爐與燃煤鍋爐的燃料成本相當,重油鍋爐成本是水煤漿鍋爐的 2.48倍,柴油鍋爐成本是水煤漿鍋爐的 3.28倍,電鍋爐成本是水煤漿鍋爐的 4.96倍。以園區(qū)內鍋爐總規(guī)模 80t/h,使用 24h/d,運行 300d/a計,使用水煤漿鍋爐年燃料費用為 5529.6萬元,使用重油鍋爐年燃料費用為 13743.3萬元,使用柴油鍋爐年燃料費用為 18144萬元,使用電鍋爐年燃料費用為27417.6萬元。使用水煤漿鍋爐較使用重油鍋爐、柴油鍋爐、電鍋爐年節(jié)省燃料費用 8213.4萬元、12614.4萬元、21888萬元。水煤漿鍋爐在成本上優(yōu)勢明顯。

5 水煤漿鍋爐排放廢氣對當?shù)卮髿猸h(huán)境影響的可接受性分析

5.1 污染源排放源強

根據(jù)文山三七園區(qū)中期規(guī)劃,園區(qū)內工業(yè)鍋爐中期裝機容量約 80t/h,使用水煤漿鍋爐,源強排放參數(shù)見表 6,能達標排放。

表 6 三七產業(yè)園區(qū)鍋爐污染源排放參數(shù)

5.2 預測范圍、方法、氣象參數(shù)、評價標準

預測范圍為三七產業(yè)園區(qū)上風向 2km,下風向4km,側風向各 2km,共計 24km2的區(qū)域。

預測方法采用 HJ/T2.2—93《環(huán)境影響評價技術導則大氣環(huán)境》及《云南省大氣環(huán)境影響評價規(guī)范》中推薦的大氣擴散模型及煙氣抬升高度公式。

氣象參數(shù)選用文山縣氣象站常規(guī)觀測資料,逆溫氣象條件參照文山縣馬塘工業(yè)園區(qū)環(huán)評時進行的邊界層低空探空觀測資料。

文山三七產業(yè)園區(qū)位于文山縣城,區(qū)域環(huán)境空氣質量功能屬二類區(qū),環(huán)境空氣質量執(zhí)行《環(huán)境空氣質量標準》(GB3095—1996)中二級標準。

5.3 預測結果及分析

短時影響:預測結果見表 7。三七產業(yè)園區(qū)鍋爐所排的 SO2、TSP、PM10在典型氣象條件下最大地面小時濃度值分別為 0.1093mg/m3、0.0314mg/m3、0.0063mg/m3,靜風氣象條件下最大地面小時濃度值分別為 0.0129mg/m3、0.0037mg/m3、0.0007mg/m3,均遠低于評價標準值。說明三七產業(yè)園區(qū)鍋爐所排放的 SO2、煙塵對文山縣城短時環(huán)境影響可接受。其中 SO2典型氣象條件下最大落地濃度為 0.1093mg/m3(標態(tài)),出現(xiàn)在 SE風向 (主風向)下風向 1281m處,占大氣二級標準值 0.50mg/m3(標態(tài))的 21.86%,表明三七產業(yè)園區(qū)所排 SO2對 SE風向下風向地面 SO2濃度值貢獻較大。

在熏煙不利氣象條件下,TSP、PM10地面 1h濃度均滿足評價標準值。SO2地面 1h濃度從排氣筒下風向 330m范圍內會出現(xiàn)超標,100m處濃度值為 1.3036mg/m3(標態(tài)),超標 1.6倍。鑒于文山地區(qū)熏煙氣象年發(fā)生頻率較小 (約18d),且發(fā)生持續(xù)時間較短,SO2不會對周圍環(huán)境造成較大的影響。但由于園區(qū)附近均為居民區(qū),園區(qū)企業(yè)應注意嚴格控制熏煙條件時鍋爐 SO2的排放。

表 7下風向不同距離處 SO2、TSP、PM101h地面濃度最大值 (軸線)

日均濃度:以排氣筒為原點,Y軸指向正北,X軸指向正東。通過計算 2007年 11月 1～31日園區(qū)鍋爐所排 SO2逐日日平均濃度,取最大日平均濃度對應的 2007年 11月 4日作典型日,經計算,各污染物日均最大濃度如下:SO2最大落地點:x=-100,y=-100,濃度為 0.068lmg/Nm3;TSP最大落地點:x= -100,y= -100,濃度為0.0183mg/Nm3;P M10最大落地點:x=0,y=-100,濃度為 O.0037mg/Nm3。

三七產業(yè)園區(qū)鍋爐所排的 SO2、TSP、P M10日均濃度均能夠滿足《環(huán)境空氣質量標準》要求,沒有出現(xiàn)超標區(qū)域。

長期影響:以排氣筒為原點,Y軸指向正北,X軸指向正東,各污染物年均最大濃度如下:SO2最大落地點:x= -900,y=900,濃度為0.0107mg/Nm3;TSP最大落地點:x=-800,y=900,濃度為 0.0029mg/Nm3;PM10最大落地點:x=-800,y=900,濃度為 0.00057mg/Nm3。

三七產業(yè)園區(qū)鍋爐所排的 SO2、TSP、P M10年均地面濃度均滿足《環(huán)境空氣質量標準》要求,沒有出現(xiàn)超標區(qū)域。說明三七產業(yè)園區(qū)鍋爐所排放的 SO2、煙塵對文山縣城長期環(huán)境影響可接受。同時,SO2年均地面濃度在東南風下風向 1100m至1300m范圍區(qū)域濃度值達 0.0lmg/m3,占年均濃度限值的 16.6%,說明三七產業(yè)園區(qū)所排 SO2對東南風下風向大氣環(huán)境中 SO2的貢獻較大,應注意加強三七產業(yè)園區(qū)鍋爐 SO2的排放管理。

6 結論及建議

6.1 結論

文山三七產業(yè)園鍋爐選用水煤漿作燃源,使用水煤漿鍋爐供熱,在經濟上、景觀上、滿足嚴格的污染物排放標準要求上、區(qū)域大氣環(huán)境影響可接受性方面是可行的,是目前解決文山三七產業(yè)園區(qū)鍋爐供熱面臨的經濟制約、環(huán)境制約、景觀制約問題的可行選擇。

6.2 建議

(1)制造水煤漿的煤應選用低灰分、低硫分、高揮發(fā)分、高灰熔點、高熱值的優(yōu)質洗精煤,減小煤的含硫量,從源頭上減小二氧化硫的產生量。水煤漿的含硫率建議應低于 0.5%。

(2)應加強熏煙等不利氣象條件的觀測,在園區(qū)鍋爐接近發(fā)展規(guī)模時應嚴格控制熏煙條件下鍋爐 SO2的排放,保證鍋爐除塵脫硫設備的脫硫效率,降低園區(qū)內鍋爐二氧化硫的排放量和熏煙等不利氣象條件時的環(huán)境影響。

(3)水煤漿制漿廠生產過程中,原煤貯運、破碎、制漿產生的粉塵、噪聲等對周圍環(huán)境均有一定影響,為避免水煤漿生產過程中產生的粉塵、噪聲等對三七產業(yè)園區(qū)周圍居民集中居住區(qū)的影響,水煤漿制漿廠應選址在三七產業(yè)園區(qū)外環(huán)境上相對不敏感的區(qū)域建設,不宜在園區(qū)內建設。

(4)根據(jù)能源發(fā)展 “十一五”規(guī)劃關于 “熱負荷相對集中的工業(yè)園區(qū),實行熱電聯(lián)產、集中供熱,逐步淘汰分散供熱鍋爐,提高綜合能效,保護生態(tài)環(huán)境”的要求,按當前節(jié)能減排要求,為提高鍋爐熱效率,提高二氧化硫、粉塵治理成效,盡可能降低園區(qū)鍋爐廢氣對文山縣城大氣環(huán)境質量的影響,建議三七工業(yè)園區(qū)采用水煤漿鍋爐技術,實行集中供熱。

(5)三七產業(yè)園區(qū)若采用水煤漿鍋爐集中供熱,因三七產業(yè)園區(qū)區(qū)內位置均位于文山縣城上風向,在鍋爐房的選址上無法通過優(yōu)化選址以減小影響,為便于集中供熱,建議園區(qū)內使用蒸氣的加工類項目盡量集中布置,鍋爐房選址可盡量布設在其中心位置,便于管網(wǎng)布設和輸送。

(6)水煤漿鍋爐作為當前國家鼓勵發(fā)展的潔凈燃煤技術,其在節(jié)能減排上效果較明顯,是三七園區(qū)發(fā)展供熱問題的解決方案,相對于使用燃油、燃氣鍋爐的類似工業(yè)區(qū),在使用成本、原料來源保證方面也是一種競爭優(yōu)勢,政策上應給予鼓勵扶持、推廣?？沙雠_推廣應用水煤漿的政策,可從全州工業(yè)結構調整資金和環(huán)保補助資金中安排資金,對企業(yè)、園區(qū)使用水煤漿鍋爐給予補助和獎勵。

[1]國家環(huán)境保護總局環(huán)境工程評估中心.環(huán)境影響評價技術導則與標準匯編 [M].北京:中國環(huán)境科學出版社,2005.

Consideration of Fuel Sources of Industrial Boiler in Pseudoginseng Industrial Park ofW enshan

YE Bing

(Wenshan Environmental Monitoring Station,Wenshan Yunnan 663000 China)

The fuel sources of industrial boiler in pseudoginseng industrial park of Wenshan become a limit factor for development of the industrial park.The measure of using water coal slurry boiler as the fuel may be useful.The feasibility of using water coal slurry boiler is analyzed based on its characteristics and economic comparison and reaching environmental standard and emission reduction.The other suggestions are also put for ward for using water coal slurry boiler.

industrial park;fuel sources of industrial boiler;measure;Wenshan

X701

A

1673-9655(2010)增 1-0037-05

2009-06-01