遼寧省燃煤鍋爐環(huán)保和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)調(diào)查研究

趙晶晶 張威 趙赫男 李肖肖 王詩凝 王潔雯

（遼寧省生態(tài)環(huán)境事務(wù)服務(wù)中心，遼寧沈陽 110161）

1 引言

近年來，通過結(jié)構(gòu)調(diào)整、加強(qiáng)治理、強(qiáng)化監(jiān)督等措施，遼寧省的大氣污染防治工作取得積極進(jìn)展。對(duì)鍋爐的管控，堅(jiān)持以調(diào)結(jié)構(gòu)為治本之策，深入調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，穩(wěn)步推進(jìn)多種清潔能源替代，推進(jìn)清潔取暖［1］。2020 年是《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》收官之年，隨著工作的有效推進(jìn)，燃煤鍋爐的提標(biāo)改造和替代工作取得了巨大成果，為了解現(xiàn)存燃煤鍋爐環(huán)保和經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀，本文開展了專項(xiàng)調(diào)研。

2 鍋爐爐型

目前遼寧省燃煤鍋爐主力爐型主要為鏈條爐排爐、循環(huán)流化床鍋爐，大型電廠中煤粉爐也較常見。

10 多年前，燃煤鍋爐選擇往復(fù)爐排爐的多，該爐型對(duì)煤熱值要求相對(duì)低，3.30～3.36 kcal 的煤均可，煤在爐膛內(nèi)翻滾燃燒充分，但維修量大，易損壞，煤損失大；熱效率使用設(shè)計(jì)煤型時(shí)可達(dá)80%，實(shí)際運(yùn)行中熱效率一般為70%～75%。之后鏈條爐逐漸增多，65 t/h 及以下的供暖選擇鏈條爐較多，鏈條爐一般要選擇熱值4.20 kcal 以上的煤。近幾年循環(huán)流化床鍋爐逐漸流行，其采用工業(yè)化程度較高的潔凈煤燃燒技術(shù)，具有燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、高效脫硫、NOX排放低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便等諸多優(yōu)勢(shì)［2］；煤在爐膛中翻滾懸浮燃燒，大顆粒返回循環(huán)燃燒充分，熱效率可達(dá)90%；對(duì)煤適應(yīng)性好，3.00 kcal 的煤也可以使用，但煤熱值低、排灰量大、爐膛損壞大。煤粉爐以煤經(jīng)過研磨得到的煤粉為燃料，燃燒很完全，但是制粉需要投資制粉機(jī)，且耗電量大，運(yùn)行成本高；煤粉爐的熱效率高，比傳統(tǒng)燃煤鍋爐節(jié)煤30%～50%，對(duì)功率較大的用電設(shè)備配備變頻器，節(jié)電效果明顯。本次調(diào)研發(fā)現(xiàn)除了大型熱電鍋爐，中小型鍋爐極少選用煤粉爐，沈陽某40 t/h 煤粉爐由于成本原因采用外購煤粉，1 135 元/t，價(jià)格遠(yuǎn)高于普通煤（460～750元/t），部分煤粉爐煤粉儲(chǔ)運(yùn)過程中揚(yáng)塵污染較大。

3 本次調(diào)研情況

本次調(diào)研選取了不同噸位、不同爐型的燃煤鍋爐，共調(diào)研企業(yè)30 家，其中，鏈條爐23 家、往復(fù)爐排爐1 家、煤粉爐2 家、循環(huán)流化床鍋爐3 家、超臨界鍋爐1 家。

3.1 65 t/h 及以上燃煤鍋爐

對(duì)于大型燃煤鍋爐，只要選用技術(shù)成熟的脫硝、除塵、脫硫設(shè)施及技術(shù)，并保證正常運(yùn)行，大氣污染物的排放均可滿足相應(yīng)的特別排放限值或超低排放要求。

除塵設(shè)施一般選擇布袋除塵器，大型電廠選擇靜電除塵器較多，除塵設(shè)施的運(yùn)行成本主要是電費(fèi)、維修或部件更換費(fèi)用、人工成本等；脫硫措施基本選用的是石灰石石膏法或氧化鎂法，脫硝措施一般是選擇性催化還原法（SCR）或選擇性非催化還原法（SNCR），都是比較成熟的工藝，脫硫脫硝設(shè)施運(yùn)行成本主要是維修或部件更換費(fèi)用、藥劑費(fèi)用、水電費(fèi)、人工成本等；另外，煙氣治理還有在線監(jiān)測(cè)設(shè)備費(fèi)用。本次抽樣調(diào)查顯示，正常情況下執(zhí)行特別排放限值的鍋爐環(huán)保設(shè)施運(yùn)行成本為40～50 元/t 煤；執(zhí)行超低排放的鍋爐環(huán)保設(shè)施運(yùn)行成本為50～113 元/t 煤。

3.1.1 某供熱企業(yè)

該企業(yè)設(shè)有58，70 MW 往復(fù)熱水鍋爐各1 臺(tái)，供暖期5 個(gè)月，供暖面積120 萬m2，用煤量4.2 萬t。供暖期內(nèi)鍋爐房整體運(yùn)行成本2 246.31 萬元，其中，燃煤成本1 932 萬元，電費(fèi)100 萬元，水費(fèi)6 萬元，人工費(fèi)100 萬元，藥劑費(fèi)51.31 萬元，維修費(fèi)25 萬元（無部件更換，僅有維修，若部件更換，成本還會(huì)增加），在線監(jiān)測(cè)托管費(fèi)22 萬元，其他費(fèi)用10 萬元。

脫硫脫硝效果一定程度上取決于藥劑添加量，在不考慮設(shè)備維修更換的情況下，藥劑費(fèi)用是脫硫脫硝設(shè)施運(yùn)行的主要成本，該供熱企業(yè)供暖期內(nèi)石灰用量406 t，單價(jià)520 元/t，脫硝劑費(fèi)用21.11 萬元；脫硫劑用量288 t，單價(jià)1 050 元/t，脫硫劑費(fèi)用30.20 萬元，總計(jì)51.31 萬元，折合脫硫脫硝藥劑成本12.22 元/t 煤。該企業(yè)執(zhí)行的是燃煤鍋爐特別排放限值標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)監(jiān)測(cè)報(bào)告，SO2排放濃度在105～114 mg/Nm3，NOX排放濃度在141～158 mg/Nm3，若改為超低排放標(biāo)準(zhǔn)，費(fèi)用還會(huì)大大增加。

3.1.2 某熱源廠

該企業(yè)設(shè)有2 臺(tái)130 t/h 鏈條爐，不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，供暖面積360 萬m2。目前煙氣治理措施為陶瓷多管除塵器、氧化鎂法脫硫、高分子脫硝（PNCR），煙塵治理后排放濃度不穩(wěn)定（40～150 mg/m3），起爐時(shí)因管路有塵，瞬時(shí)值可達(dá)200 mg/m3以上，SO2排放濃度100 mg/m3左右，NOX排放濃度150 mg/m3左右。

該企業(yè)于2012 年建廠時(shí)僅有陶瓷多管除塵器和雙堿法脫硫，隨著標(biāo)準(zhǔn)加嚴(yán)，2017 年進(jìn)行了改造，脫硫塔增設(shè)了布?xì)獍搴托餮b置，新增PNCR 脫硝，設(shè)計(jì)排放濃度為煙塵50 mg/m3、SO2100 mg/m3、NOX100 mg/m3，但實(shí)際運(yùn)行發(fā)現(xiàn)達(dá)不到，SO2僅能滿足400 mg/m3標(biāo)準(zhǔn)，后期又改成了氧化鎂法脫硫。目前煙塵達(dá)不到特別排放限值，SO2和NOX多數(shù)時(shí)間可以達(dá)標(biāo)，偶爾存在超標(biāo)現(xiàn)象。

超標(biāo)原因?yàn)椋阂皇乾F(xiàn)有廠區(qū)建廠時(shí)因趕工期，環(huán)保設(shè)施施工隊(duì)伍不專業(yè)，圖紙也不斷修改，造成企業(yè)環(huán)保設(shè)施“先天不足”；二是企業(yè)目前采用的陶瓷多管除塵器為廠家改良后設(shè)計(jì)，對(duì)風(fēng)速和管理水平要求比較高，風(fēng)速變化或管理不好，均會(huì)導(dǎo)致除塵效果不穩(wěn)定；三是企業(yè)環(huán)保設(shè)施運(yùn)維管理問題，投藥比例控制不佳，導(dǎo)致SO2和NOX偶有超標(biāo)；另外，鎂法脫硫時(shí)，氧化鎂活性不夠或者純度不高時(shí)，有顆粒物排出，二次產(chǎn)塵，導(dǎo)致煙塵濃度增高。

3.2 20～65 t/h 鍋爐調(diào)研情況

本次抽樣調(diào)查顯示，正常情況下能夠穩(wěn)定達(dá)到特別排放限值的鍋爐環(huán)保設(shè)施運(yùn)行成本在145 元/t煤以上（含維修或部件更換費(fèi)用、藥劑費(fèi)用、水電費(fèi)、人工成本、脫硫廢水處理費(fèi)用、在線監(jiān)測(cè)費(fèi)用等）。

對(duì)于能夠穩(wěn)定達(dá)到特別排放限值的鍋爐來說，循環(huán)流化床1 t 煤環(huán)保運(yùn)行成本明顯低很多，對(duì)于普通的鏈條爐，穩(wěn)定達(dá)到特別排放限值的1 t 煤環(huán)保運(yùn)行成本均在200 元以上，部分企業(yè)不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。以能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的某橡膠生產(chǎn)企業(yè)和經(jīng)常出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象的某供熱企業(yè)為例進(jìn)行詳細(xì)說明。

3.2.1 某橡膠生產(chǎn)企業(yè)

該企業(yè)位于開發(fā)區(qū)，設(shè)有25 t/h 鏈條爐1 臺(tái)，原有1 臺(tái)12 t/h 燃煤蒸汽鍋爐，無脫硝措施，已淘汰。新采購的25 t/h 鏈條爐執(zhí)行特別排放限值。環(huán)境治理設(shè)施為布袋除塵器＋氧化鎂濕法脫硫＋SNCR 脫硝，屬于目前市場(chǎng)上成熟的工藝。

鍋爐自2020 年年中運(yùn)行至今，總體可以達(dá)標(biāo)排放，偶爾出現(xiàn)超標(biāo)。據(jù)企業(yè)介紹，公司嚴(yán)格控制煤質(zhì)（根據(jù)其煤質(zhì)檢測(cè)報(bào)告，硫分0.16%，灰分5.05%），若煤質(zhì)達(dá)不到選擇標(biāo)準(zhǔn)，就容易出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。改造后環(huán)保運(yùn)行成本增加，利潤降低，如果改用天然氣鍋爐，幾乎是零利潤。

3.2.2 某供熱企業(yè)

該企業(yè)設(shè)有2 臺(tái)20 t/h 鏈條爐，供暖面積8.2 萬m2。目前達(dá)不到特別排放限值，根據(jù)企業(yè)運(yùn)行監(jiān)測(cè)臺(tái)賬，煙塵濃度波動(dòng)較大（46～451 mg/m3），SO2相對(duì)較好，濃度基本在100～200 mg/m3，但個(gè)別時(shí)間在318 mg/m3以上，NOX濃度基本在200 mg/m3以上，最高值達(dá)255 mg/m3。

運(yùn)行之初，僅有陶瓷多管除塵器，2019 年進(jìn)行了改造，目前煙氣治理措施為一體化除塵脫硫脫硝裝置，陶瓷多管除塵器＋雙堿法脫硫脫硝，運(yùn)行效果不穩(wěn)定。企業(yè)采用的陶瓷多管除塵器為廠家改良后設(shè)計(jì)，對(duì)風(fēng)速和管理水平要求比較高，風(fēng)速變化或管理不好，均會(huì)導(dǎo)致除塵效果不穩(wěn)定。由于鍋爐不連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，因此風(fēng)速經(jīng)常變化，除塵效果不穩(wěn)定，同時(shí)含塵量高又會(huì)影響后續(xù)脫硫脫硝效率。從目前的運(yùn)行情況看，雖然不斷調(diào)整、加大投藥量，還是時(shí)常存在超標(biāo)現(xiàn)象。

該環(huán)境治理設(shè)施企業(yè)與供熱企業(yè)簽訂了長期運(yùn)維合同，為150 萬/a（按年燃6 萬t 煤計(jì)，合同包括原料成本、運(yùn)維成本、超標(biāo)罰款等），派出一位技術(shù)人員進(jìn)行操作，但據(jù)企業(yè)介紹，該人員并不專業(yè)，只是觀察監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，出現(xiàn)超標(biāo)情況進(jìn)行電話請(qǐng)示，然后調(diào)整加藥量等參數(shù)，超標(biāo)情況時(shí)常發(fā)生。

3.3 20 t/h 以下鍋爐調(diào)研情況

小噸位鍋爐，尤其是10 t/h 以下燃煤鍋爐，普遍除塵、脫硫效率低，無脫硝措施（部分也沒有脫硫措施），運(yùn)行不穩(wěn)定，多數(shù)難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。能夠達(dá)標(biāo)排放的均是有一定規(guī)模的企業(yè)，注重鍋爐及環(huán)保設(shè)施的選型、運(yùn)維管理及節(jié)能考核，多數(shù)小企業(yè)沒有專人維護(hù)管理，個(gè)別企業(yè)改氣、改電后因?yàn)檫\(yùn)行或成本原因可能復(fù)用燃煤鍋爐。

本次調(diào)研的某洗浴中心，設(shè)有0.5 MW 燃煤蒸汽鍋爐1 臺(tái)，在用，為洗浴中心提供蒸汽，無煙氣治理措施；50 kW 電鍋爐1 臺(tái)，在用；0.7 MW 燃?xì)忮仩t1 臺(tái)，目前尚未使用。

該企業(yè)位于縣建成區(qū)，燃煤鍋爐應(yīng)已拆除。企業(yè)原有3 臺(tái)燃煤鍋爐，3 t/h，2 t/h，0.5 MW 燃煤鍋爐各1 臺(tái)，按要求已經(jīng)拆除了原有3，2 t/h 燃煤鍋爐（1 t/h燃煤鍋爐補(bǔ)貼2 萬元），同時(shí)拆除了原有3 臺(tái)鍋爐共用的陶瓷多管除塵器。

2019 年企業(yè)進(jìn)行了“煤改電”，因成本太高、供熱過程復(fù)雜而停用。為節(jié)約成本，污水（10 ℃左右）和新水進(jìn)行熱交換，使新水加熱至50 ℃左右送電鍋爐，因此設(shè)有一污池、二污池等，環(huán)節(jié)多，有一個(gè)出現(xiàn)問題即無法運(yùn)行，影響洗浴供熱水的穩(wěn)定性。且目前企業(yè)安裝的電爐鍋無法供蒸汽，只能供熱水且成本高昂。企業(yè)為了維持熱水和蒸汽供應(yīng)的穩(wěn)定性，保證客源和降低成本，復(fù)用本該拆除的燃煤鍋爐進(jìn)行了補(bǔ)充。

2020 年下半年企業(yè)進(jìn)行了“煤改氣”，企業(yè)所在縣建成區(qū)目前已有燃?xì)夤芫W(wǎng)覆蓋，但氣源供應(yīng)不穩(wěn)定，氣源緊張，供應(yīng)商不按合同約定價(jià)格供應(yīng)，漲價(jià)現(xiàn)象嚴(yán)重。企業(yè)初始合同天然氣價(jià)格3.00 元/m3，但供應(yīng)商漲至5.30 元/m3，后政府介入?yún)f(xié)調(diào)，最終供應(yīng)價(jià)格為3.80～4.00 元/m3。企業(yè)計(jì)劃待鍋爐檢驗(yàn)所檢驗(yàn)后啟用燃?xì)忮仩t，停用電鍋爐（或作為備用），拆除燃煤鍋爐。

4 結(jié)果分析

目前遼寧省內(nèi)現(xiàn)存的燃煤鍋爐中，爐型以鏈條爐、循環(huán)流化床鍋爐為主。據(jù)調(diào)研的企業(yè)介紹，鍋爐爐型的選擇主要考慮設(shè)計(jì)煤質(zhì)、鍋爐熱效率、鍋爐結(jié)構(gòu)和質(zhì)量、廠家情況、售后服務(wù)、價(jià)格等。環(huán)保設(shè)施選擇主要考慮價(jià)格、設(shè)計(jì)排放指標(biāo)、產(chǎn)品質(zhì)量、售后服務(wù)等。

目前現(xiàn)存的鍋爐中，燃煤鍋爐最多且以小噸位為主，現(xiàn)階段完全取締燃煤設(shè)施不現(xiàn)實(shí)。對(duì)于大型燃煤鍋爐，只要選用技術(shù)成熟的脫硝、除塵、脫硫設(shè)施及技術(shù)，并保證正常運(yùn)行，大氣污染物的排放均可滿足相應(yīng)的特別排放限值或超低排放要求；但35 t/h以下燃煤鍋爐很難達(dá)到特別排放限值，能達(dá)標(biāo)的也都是通過完善的環(huán)保設(shè)施加上嚴(yán)格控制煤質(zhì)實(shí)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)成本較高，本次調(diào)研的某15 t/h 燃煤鍋爐（可以穩(wěn)定達(dá)到特別排放限值）的環(huán)保設(shè)施運(yùn)行成本達(dá)到了145 元/t 煤，普通小微企業(yè)無法承擔(dān)。對(duì)于能夠穩(wěn)定達(dá)到特別排放限值的鍋爐來說，循環(huán)流化床鍋爐環(huán)保運(yùn)行成本明顯低很多，且在NOX控制方面具有一定的優(yōu)勢(shì)；10 t 以下燃煤鍋爐多數(shù)難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

5 建議

推進(jìn)集中供熱（蒸汽）設(shè)施及配套管網(wǎng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)“拆小建大”是各區(qū)域燃煤鍋爐發(fā)展的出路，可以有效替代分散的小規(guī)模燃煤鍋爐。企業(yè)購買蒸汽的價(jià)格是自產(chǎn)蒸汽成本的2 倍左右，因此很多企業(yè)由于成本選擇自產(chǎn)蒸汽，政府可以通過給予補(bǔ)貼的方式，降低供蒸汽（熱）價(jià)格，鼓勵(lì)企業(yè)采用集中供熱（蒸汽）。另外，可以推廣分時(shí)段供暖，實(shí)行差異化供暖價(jià)格，以適應(yīng)多種類型企業(yè)需要。