我國重點調(diào)查企業(yè)工業(yè)鍋爐污染排放特征

董廣霞，呂 卓，程 潔，白 煜，封 雪

中國環(huán)境監(jiān)測總站，國家環(huán)境保護環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制重點實驗室,北京 100012

在相當(dāng)長時間內(nèi)，我國實行“以煤為主”的能源政策，工業(yè)鍋爐的生產(chǎn)、使用一直以燃煤鍋爐為主。隨著工業(yè)鍋爐的快速發(fā)展，工業(yè)鍋爐能源消耗和污染排放也逐漸上升。目前工業(yè)鍋爐能源消耗和污染排放均位居全國第二，僅次于電站鍋爐，煤炭消耗量遠高于鋼鐵、石化、建材等高耗能工業(yè)行業(yè)。工業(yè)鍋爐燃料燃燒是大氣污染的重要來源，其排放的廢氣污染物(如二氧化硫、氮氧化物、細顆粒物、重金屬以及VOCs等)是影響大氣質(zhì)量的重要因子，是灰霾天氣形成的主要原因之一。2015年之前每年開展的環(huán)境統(tǒng)計工作，僅對十幾萬家重點調(diào)查工業(yè)企業(yè)的鍋爐總臺數(shù)等進行統(tǒng)計，具體到每臺鍋爐的規(guī)模、爐型、燃料類型及消耗量、廢氣污染物產(chǎn)排量情況、污染治理設(shè)施及運行效果等，均沒有開展統(tǒng)計。工業(yè)鍋爐的總數(shù)不清，污染現(xiàn)狀、控制措施及運行效果統(tǒng)計不全，導(dǎo)致缺乏準確的工業(yè)鍋爐大氣污染物排放數(shù)據(jù)，影響了工業(yè)鍋爐的總量控制和《大氣污染防治行動計劃》的落實。

為進一步摸清工業(yè)鍋爐污染物排放情況，依托2015年全國環(huán)境統(tǒng)計調(diào)查工作，對約16萬家重點調(diào)查工業(yè)企業(yè)的工業(yè)鍋爐進行了逐臺統(tǒng)計調(diào)查。文中工業(yè)鍋爐是指單臺65 t/h以下的蒸汽鍋爐，各種容量的熱水鍋爐及有機熱載體鍋爐，各種容量的層燃爐、拋煤機爐，不包括電站鍋爐。

1 我國重點調(diào)查工業(yè)企業(yè)工業(yè)鍋爐的現(xiàn)狀

1.1 不同燃料類型的工業(yè)鍋爐現(xiàn)狀

按照燃料類型將工業(yè)鍋爐分為燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐、生物質(zhì)鍋爐和其他鍋爐5種類型開展統(tǒng)計。2015年我國重點調(diào)查的工業(yè)企業(yè)有161 598家，對這些企業(yè)的共96 130臺工業(yè)鍋爐開展了逐臺調(diào)查，其中燃煤鍋爐69 401臺，占總調(diào)查臺數(shù)的72.2%，燃煤鍋爐容量為59.6萬MW，占工業(yè)鍋爐總?cè)萘康?7.5%，平均每臺鍋爐容量約為9.6 MW；臺數(shù)列第二位的是燃氣鍋爐(15 655臺)，占總調(diào)查臺數(shù)的16.3%，燃氣鍋爐容量為10.6萬MW，平均每臺鍋爐容量約為6.8 MW(見表1)。

表1 我國重點調(diào)查工業(yè)企業(yè)工業(yè)鍋爐情況(按燃料類型)Table 1 The situation of industrial boiler in major-survey industrial enterprises of China(Fuel type)

注：空表示沒有相關(guān)數(shù)據(jù)。下同。

燃煤、燃油、燃氣和生物質(zhì)4類工業(yè)鍋爐共排放煙粉塵174.5萬t，其中燃煤鍋爐廢氣污染物產(chǎn)生和排放量均占所有工業(yè)鍋爐的85%以上。燃煤鍋爐消耗燃料煤2.8億t，其煙粉塵的排放強度(煙粉塵排放強度指單位燃料煤的煙粉塵排放量，下同)為5.84 kg/t，遠高于電站鍋爐的排放強度0.71 kg/t，詳見表2。

表2 我國重點調(diào)查工業(yè)企業(yè)工業(yè)鍋爐能源消耗及污染情況(按燃料類型)

注：除燃氣鍋爐燃料消耗量單位為億m3外，其余單位均為萬t。

1.2 不同規(guī)模的工業(yè)鍋爐現(xiàn)狀

按照規(guī)模(以X表示，單位t/h)將工業(yè)鍋爐分為X<1、1≤X<10、10≤X<20、20≤X<35、X≥35開展統(tǒng)計分析。1≤X<10的工業(yè)鍋爐數(shù)量占比最高(65.9%)，容量占比為27.9%；其次是小于1 t/h的工業(yè)鍋爐，其數(shù)量占比為14.3%，容量占比為1.0%；10 t/h以下的工業(yè)鍋爐數(shù)量總計占比為80.2%，容量占比為28.9%，小規(guī)模的工業(yè)鍋爐臺數(shù)占絕大多數(shù)，但其容量占比較小，詳見表3。

表3 我國重點調(diào)查工業(yè)企業(yè)工業(yè)鍋爐基本情況

燃煤工業(yè)鍋爐規(guī)模越小，其煙粉塵排放強度越大，小于1 t/h的燃煤工業(yè)鍋爐煙粉塵排放強度高達20.78 kg/t；提高到1≤X<10 t/h的規(guī)模，則煙粉塵排放強度下降一半；提高到10≤X<20 t/h的規(guī)模，煙粉塵排放強度又下降一半，之后隨著規(guī)模越高，煙粉塵排放強度越低。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)測算，工業(yè)鍋爐煙粉塵去除率為91.1%，二氧化硫為36.9%，氮氧化物為8.5%，根據(jù)工業(yè)鍋爐現(xiàn)場調(diào)研情況來看，91.1%的煙粉塵去除率遠高于實際情況，詳見表4、表5。

1.3 工業(yè)鍋爐與電站鍋爐的現(xiàn)狀對比

工業(yè)鍋爐燃料煤消耗量共約2.87億t(除燃煤鍋爐外，其他類型鍋爐也會有少量的燃煤量)，全國電站鍋爐(不含自備電站鍋爐)燃料煤消耗量18.6億t，工業(yè)鍋爐燃料煤消耗量是電站鍋爐燃煤量的15.4%，但其二氧化硫排放量是電站鍋爐的67.2%，氮氧化物排放量是電站鍋爐的25.0%，煙粉塵排放量是電站鍋爐的131.6%?？梢姡阱仩t煙粉塵排放量中，工業(yè)鍋爐貢獻率遠超過電站鍋爐。詳見表6。

表4 我國重點調(diào)查工業(yè)企業(yè)工業(yè)鍋爐燃料消耗情況

表5 我國重點調(diào)查工業(yè)企業(yè)工業(yè)鍋爐污染情況

表6 我國重點調(diào)查企業(yè)工業(yè)鍋爐與電站鍋爐對比情況

1.4 工業(yè)鍋爐污染治理現(xiàn)狀

對工業(yè)鍋爐的除塵、脫硫和脫硝3種廢氣治理設(shè)施進行了統(tǒng)計。工業(yè)鍋爐中，只安裝除塵設(shè)施的有43 563臺，占調(diào)查總數(shù)的45.3%，即超過一半以上的工業(yè)鍋爐無任何除塵設(shè)施，產(chǎn)生的煙粉塵直排；只安裝脫硫設(shè)施的有243臺，同時安裝除塵、脫硫設(shè)施的有11 923臺，說明絕大多數(shù)工業(yè)鍋爐未安裝專門的脫硫設(shè)施，僅安裝了有脫硫效果的除塵脫硫一體化裝置；安裝脫硝設(shè)施的可以忽略不計。詳見表7。

表7 我國重點調(diào)查工業(yè)企業(yè)工業(yè)鍋爐污染治理設(shè)施情況

對安裝除塵設(shè)施的工業(yè)鍋爐分規(guī)模分析：小于1 t/h的工業(yè)鍋爐安裝除塵設(shè)施的比例最低，為28.3%；1≤X<10的工業(yè)鍋爐安裝除塵設(shè)施的比例最高，為49.2%。雖然從除塵設(shè)施的安裝比例來看，1≤X<10的工業(yè)鍋爐最高，但其煙粉塵排放強度遠高于規(guī)模更大的鍋爐，這說明工業(yè)鍋爐污染治理設(shè)施是否安裝是一方面，更重要的是污染治理設(shè)施的運行情況，僅安裝不運行或運行效果差，與未安裝基本無差別。詳見表8。

表8 我國重點調(diào)查工業(yè)企業(yè)工業(yè)鍋爐安裝除塵設(shè)施情況

2 我國重點調(diào)查工業(yè)企業(yè)工業(yè)鍋爐的區(qū)域分布

調(diào)查的工業(yè)鍋爐數(shù)量最多的是遼寧(為11 650臺)，其次是河北、廣東、山東、浙江和江西，都超過5 000臺。少于1 000臺的省份分別為貴州、青海、海南和西藏。

工業(yè)鍋爐總?cè)萘孔疃嗟氖沁|寧，為9.5×104MW，其次是山東、內(nèi)蒙古、河北、黑龍江、山西和吉林，均超過3.5×104MW。少于0.7×104MW的分別為青海、重慶、海南和西藏。

工業(yè)鍋爐燃料煤消耗量最多的是遼寧(為2 720萬t)，其次是山東、內(nèi)蒙古、山西和河北，均超過2 000萬t。少于200萬t的分別為重慶、上海、海南和西藏。

工業(yè)鍋爐煙塵排放量最多的是遼寧(為15.2萬t)，其次是內(nèi)蒙古、吉林、黑龍江、山東、山西、河北和河南，均超過5.0萬t。少于5 000 t的分別是北京、上海、海南和西藏。

綜上，無論是工業(yè)鍋爐數(shù)量、總?cè)萘?，還是燃料煤消耗量、煙粉塵排放量，均集中在遼寧、吉林、黑龍江、山東、山西、河北、內(nèi)蒙古及河南等東北和華北區(qū)域煤炭產(chǎn)能大省，同時也是冬季取暖的重點區(qū)域。

3 我國重點調(diào)查工業(yè)企業(yè)工業(yè)鍋爐的行業(yè)結(jié)構(gòu)

調(diào)查的工業(yè)鍋爐臺數(shù)較多的行業(yè)分別是熱力、化工、農(nóng)副食品加工、紡織和煤炭采選業(yè)，其中熱力業(yè)鍋爐數(shù)量最多(為18 723臺，占19.5%)，這一分布同樣表現(xiàn)在總?cè)萘?、燃料煤消耗量和煙粉塵排放量等指標中，詳見圖1～圖4。

圖1 分行業(yè)工業(yè)鍋爐數(shù)量占比Fig.1 Industrial boiler units by industry

圖2 分行業(yè)工業(yè)鍋爐總?cè)萘空急菷ig.2 Industrial boiler steam tonnage by industry

圖3 分行業(yè)工業(yè)鍋爐燃煤消耗量占比Fig.3 Industrial boiler coal consumtion by industry

圖4 分行業(yè)工業(yè)鍋爐煙粉塵排放量占比Fig.4 Industrial boiler dust discharged by industry

除熱力行業(yè)外，其他4個行業(yè)的工業(yè)鍋爐主要為7 MW以下的小鍋爐，其中農(nóng)副食品行業(yè)和煤炭采選業(yè)7 MW以下的小鍋爐分別占該行業(yè)的83.8%和79.6%。

4 治理對策建議

燃煤工業(yè)鍋爐占比大，建議監(jiān)管部門進一步加大工業(yè)鍋爐的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，充分考慮天然氣管道鋪設(shè)等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，促進工業(yè)鍋爐煤改氣的改造，降低燃煤工業(yè)鍋爐的排放強度；減少秸稈焚燒、提高秸稈利用率，規(guī)范生物質(zhì)成型材料的加工生產(chǎn)，為生物質(zhì)鍋爐發(fā)展保證合格原料供應(yīng)。

小工業(yè)鍋爐數(shù)量眾多，煙粉塵排放強度大，建議加大淘汰小鍋爐的力度。小規(guī)模的工業(yè)鍋爐數(shù)量眾多，雖總的燃料消耗量不大，但污染物排放量大，為了切實落實“氣十條”，必須加大力度淘汰10 t/h以下的小鍋爐。

建議加大對現(xiàn)有工業(yè)鍋爐除塵、脫硫、脫硝設(shè)施的建設(shè)和運行管理。對工業(yè)鍋爐的治理，除按“氣十條”要求的加快推進集中供熱、“煤改氣”、“煤改電”工程建設(shè)以及淘汰10 t/h以下的小鍋爐，還應(yīng)加大對現(xiàn)有鍋爐的污染治理力度，包括除塵、脫硫、脫硝設(shè)施的建設(shè)和運行管理。

工業(yè)鍋爐相對集中在東北、華北少數(shù)幾個大省，應(yīng)加強對這幾個大省的工業(yè)鍋爐監(jiān)管力度。

工業(yè)鍋爐相對集中在熱力、化工等少數(shù)幾個重污染行業(yè)，應(yīng)加強對這幾個行業(yè)工業(yè)鍋爐的監(jiān)管力度。

5 結(jié)論

在能源消耗和廢氣污染物產(chǎn)生排放量上，燃煤工業(yè)鍋爐均占85%以上，所占比例超過其臺數(shù)和蒸噸數(shù)的比例。燃煤工業(yè)鍋爐煙粉塵的排放強度為5.84 kg/t，遠高于電站鍋爐的排放強度0.71 kg/t；燃煤工業(yè)鍋爐規(guī)模越小，其煙粉塵排放強度越大。在調(diào)查的工業(yè)鍋爐中，超過一半以上的工業(yè)鍋爐煙粉塵直排，煙粉塵去除率虛高，導(dǎo)致煙粉塵排放量虛低。工業(yè)鍋爐臺數(shù)、總?cè)萘?、燃料消耗量和煙粉塵排放量主要分布在遼寧、吉林、黑龍江、山東、山西、河北、內(nèi)蒙古及河南等北方大省，與這些省份是煤炭產(chǎn)能、耗能大省和取暖大省不無關(guān)系。工業(yè)鍋爐相對集中在熱力、化工等少數(shù)幾個重污染行業(yè)。

[1] 姚芝茂，吳雪芳，康宏，等. 我國中小型鍋爐的NOx排放特征與管理對策[J].化工環(huán)保, 2011,31(3):230-234.

YAO Zhimao，WU Xuefang，KANG Hong，et al. Emission Characteristics of NOxfrom Medium and Small Boilers and Management Strategies in China[J].Environmental Protection of Chemical Industry，2011,31(3):230-234.

[2] 董廣霞，封雪，呂卓，等. 工業(yè)鍋爐污染調(diào)查研究[M]. 北京：中國環(huán)境出版社，2017.

[3] 王健，康麗惠，田豐. 工業(yè)鍋爐生物質(zhì)燃燒利用技術(shù)研究[J].上海節(jié)能，2016(8)：454-458.

WANG Jian, KANG Lihui, TIAN Feng. Study on Industrial Boiler Biomass Combustion Utilization Technology[J]. Shanghai Energy, 2016(8)：454-458.

[4] 王文翊，肖洪，王裕明，等. 燃煤工業(yè)鍋爐實施煤炭高效潔凈燃燒技術(shù)與節(jié)能減排分析[J].工業(yè)鍋爐，2016(3)：43-48.

WANG Wenyi，XIAO Hong，WANG Yuming，et al. The Analysis of Coal Efficient Clean Combustion Technology and Its Implementation in Coal-Fired Industrial Boilers[J]. Industrial Boilers，2016(3)：43-48.

[5] 趙宇明，孫根年. 河北省火電企業(yè)噸煤煙氣排放量測定及污染動態(tài)預(yù)測[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2013,29(4):35-38.

ZHAO Yuming, SUN Gennian. Measurement and Prediction of Pollution of Tons of Coal Smoke in Thermal Power Enterprises in Hebei[J].Environmental Monitoring in China，2013,29(4):35-38.

[6] 梁云平，王則武，馬召輝，等. 燃煤鍋爐濕法脫硫煙氣中顆粒物排放特征[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2016，32(5)：35-39.

LIANG Yunping，WANG Zewu，MA Zhaohui，et al. Study on the Particle Matter Emission Characteristics of Flue Gas from Coal-Fired Boilers Equipped with Wet Desulphurization[J]. Environmental Monitoring in China，2016，32(5)：35-39.

[7] 趙欽新，楊文君，孫一睿，等. 燃煤工業(yè)鍋爐污染物協(xié)同治理關(guān)鍵技術(shù)[J].工業(yè)鍋爐，2015(6)：1-9.

ZHAO Qinxin，YANG Wenjun，SUN Yirui，et al. Key Technologies of Multi-Pollutants Synergia Control in Coal-Fired Industri al Boilers[J].Industrial Boilers，2015(6)：1-9.

[8] 尚慶雨.我國煤粉工業(yè)鍋爐技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2016,44(1):201-206.

SHANG Qingyu． Current Status and Development Trend of Pulverized Coal Industrial Boilers in China[J]. Coal Science and Technology，2016，44(1):201-206．

[9] 王春晶，中小燃煤工業(yè)鍋爐節(jié)能減排途徑及情景分析[J].潔凈煤技術(shù)，2016,22(1)：109-113，117.

WANG Chunjing． Energy-Saving Way Analysis of Small-Medium Coal-Fired Industrial Boilers[J]． Clean Coal Technology，2016，22(1): 109-113，117．

[10] 范鵬. 工業(yè)鍋爐煙氣的生成與控制研究[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2001，15(3):24-28.

FANG Peng. Research on Generation and Control of Flue Gas in Industrial Boiler[J].Environmental Monitoring in China，2001，15(3):24-28.