市区采暖期二氧化硫严重超标的原因和对策

内容提要：北京市区采暖期二氧化硫污染严重，大大超过国家二级标准。从用煤角度分析，采暖期和非采暖期工业、商业等用煤变化不大，唯一变化大的是采暖期增加了500多万吨采暖用煤。因此，如何减少采暖煤的污染物排放就成了关键。北京市目前采暖煤大部分来源于山西、河北等地，一般含硫量为1％左右，高的可达到2、3％含灰20－30％。如果这些采暖煤用含硫小于0.5％、含灰10％左右的低硫低灰份优质煤来代替，二氧化硫排放量就可成倍减少。通过调研，北京市推广使用低硫低灰份优质煤是可行的。为保证低硫低灰份优质煤推广工作的顺利进行，必须颁布北京市煤质地方标准及锅炉大气污染物排放地方标准，并争取国家批准北京市提高二氧化硫收费标准。 一、前言 北京市区大气污染的特点之一是季节性差别大，尤以二氧化硫污染更为明显。在非采暖期二氧化硫的浓度只有30－40μg/m³，大大低于国家标准，而在采暖期二氧化硫浓度猛增至200μg/m³以上，又大大超过国家二级标准，见表1。   表1 北京市近十年大气中二氧化硫和烟尘浓度（μg/m³）   年份 二氧化硫 总悬浮颗粒物 采暖期 非采暖期 采暖期 非采暖期 1988 208 38 488 342 1989 203 39 506 322 1990 255 35 514 332 1991 268 42 404 221 1992 288 42 433 336 1993 232 39 395 323 1994 221 45 454 355 1995 196 30 454 319 1996 207 33 445 314 1997 269 40 441 340   造成这种状况有气象方面的因素，冬季逆温天气较多，大气稳定度以稳定型居多，不利于污染物的扩散。更主要的因素是北京需要采暖。进入采暖期后，全市有2.5万台锅炉、1.6万台茶炉、2.4万台大灶、100多万台小炉灶同时投入运行，严重污染了大气。从用煤角度分析，采暖期和非采暖期工业、商业等用煤变化不大，唯一变化大的是采暖期增加了500多万吨采暖用煤。因此，如何减少采暖煤的污染物排放就成了关键。 锅炉排放的污染物与燃料中的硫和灰份有直接关系。北京市目前采暖煤大部分来源于山西、河北等地，一般含硫量为1％左右，高的可达到2％、3％，含灰20－30％。如果这些采暖煤用含硫小于0.5％、含灰10％左右的低硫低灰份优质煤来代替，二氧化硫排放量就可成倍减少。如本市的采暖煤全部用含硫小于0.5％低硫低灰份优质煤来代替，那么采暖期可减少4万吨二氧化硫的排放，效果十分显著。因此，认真调查研究北京市推广使用低硫低灰份优质煤的可行性对解决北京市区二氧化硫污染状况极为重要。   二、供应的可行性 据中国煤种资源数据库的有关资料，我国原煤平均加权硫份1.14％，其中，硫份小于0.5％的占29.75%，硫份0.5－1.0％占34.96％，硫份1.0－1.5％的占13.5，硫份大于1.5％占21.79％。 神府煤田是我国目前发现的储量最大的低硫低灰份优质煤，属世界八大煤田之一。神府煤田位于陕西省榆林地区和内蒙古伊克昭盟境内，含煤面积达3.12万平方公里，己探明的地质储量达2236亿吨，煤质具有“三低一高”的特点，即灰份低、含硫低、含磷低、发热量高（其硫份小于0.5％灰份小于10％、低位发热量大于5800大卡／公斤），是世界罕见的优质、低污的高级动力用煤和气化用煤。 神府煤田的开发分三期建设。一期煤矿建设规模1000万吨／年，同步建设172公里包（头）神（木）铁路；二期煤矿建设规模3000万吨／年，同步建设269公里的神（木）朔（州）铁路；三期煤矿建设规模6000万吨／年，同步建设599公里的朔（州）黄（骅）铁路和3000万吨／年的专用煤港黄骅港；建设总装机容量262.4万干瓦的电厂和相应规模的航运船队，计划到2005年三期工程全部建成，年生产和外运煤炭6000万吨。经过“七五”准备、“八五”大规模开发，到1996年底国家己累计投资127亿元人民币，己形成3000万吨的年产煤能力；在运输方面，神府煤的外运通道神黄线一期工程神（木）朔（州）铁路的运煤线已经通车，年运煤量已达2000万吨以上。近期神府煤可以通过北京煤炭的主要供给线一一丰沙大铁路线引入500吨／年，神黄线全线贯通后，可从神黄线转京广线或京九线引入。 另外，山西大同的一些煤矿也产含硫小于0.5％的低硫煤，每年可外供200一300万吨，可通过铁路和公路运达北京。 北京市的地方煤炭生产对本市的可供量比较小，70％以上从外省市调入。显然，无论从外省市低硫煤的煤源，还是从现有的运输能力来看，北京市大规模推广低硫煤是完全可行的。   三、使用的可行性 神府煤是本市低硫煤的主要来源，使用神府煤对减少本市的二氧化硫排放无疑是十分有效的。然而，据了解，神府煤存在灰熔点较低、着火温度低、水份高等缺陷。现有工业锅炉推广使用中会不会出现结渣？灰渣熔化后，挂在对流辐射管壁上或粘在拱上会不会造成锅炉不能正常运行、会不会影响广大用户生产、生活需要？在运输、贮存中是否会出现自燃现象？为解决这些可能出现的问题，我局特组成考察小组赴己燃用过神府煤多年的上海，浙江、江苏等地进行考察，并调入3000吨神府煤在本市的17个单位不同吨位的采暖锅炉上进行试烧，考察和试烧的结果表明，不需改装锅炉，只要调整风量、调整炉排速度，我市大部分锅炉（设计煤种Ⅱ、Ⅲ类烟煤的工业和民用采暖链条炉）均可直接使用这种低硫低灰份优质煤；低硫低灰份优质煤由于挥发份高，堆放蓄热后，易发生自燃现象，这一问题可以通过压实、减少与空气接触、计划进煤、减少存放时间以及常倒垛、勤查看等方法解决。 总之，只要按技术要求精心操作，本市现有的采暖锅炉直接使用低硫低灰份优质煤是完全可行的，不会影响锅炉供暖。 （3）各种效益 我局对17个试烧单位的33台锅炉进行了测试，使用低硫低灰优质煤和传统的动力煤比较，不仅环境效益显著，而且经济效益和社会效益也较明显，见表2。 表2 部分试烧低硫低灰分单位的测试结果   项目 试烧单位 丽都饭店 动力中心 花家地 供热厂 四博连 环保锅炉厂 锅炉吨位 20 40 2 锅炉出口 SO₂浓度 低硫优质煤 231 458 192 传统动力煤 454 744 765 锅炉出口 烟尘浓度 低硫优质煤 632 1774 1218 传统动力煤 1702 2201 1669 锅炉出口 NO_X浓度 低硫优质煤 284 643 345 传统动力煤 398 697 361 锅炉效率 低硫优质煤 81.62 80.62 78.2 传统动力煤 80.22 78.93 77.1 炉渣重量 低硫优质煤 56.31（16.78MW） 464.15 (27.62MW） / 传统动力煤 196（17.87MW） 821.62（21.19MW） / 注：括号内的数值为实测负荷。   从表2可以看出，与传统动力煤相比，低硫低灰份优质煤可减少二氧化硫排放40一50％、锅炉烟尘初始浓度减少30一60％、锅炉出口氮氧化物浓度也有所降低。 由于神府煤具热值高、含灰少的特点，因此，与传统动力煤相比，使用神府煤还可获得以下效益： ·如果传统动力煤平均热值按5500大卡／千克，使用神府煤，由于煤的热值提高6％左右，锅炉效率可提高1％左右，节煤6％以上。 ·炉渣减少30一60％。这不仅减轻了司炉工的劳动强度，同时减少了北京向外运渣的二次搬运量。司炉工普遍反映，原来每班拉三车灰，现在只有一车灰。 ·由于炉排上的渣量少，锅炉的通风系数阻力小了，鼓风机节电13一40％，引风机节电25％一30％。 ·减轻北京市的运输负担。经测算，如本市现有的采暖用煤全部使用低硫煤，共减少煤及渣运输量65万吨一130万吨（其中，煤20一75万吨、渣45一55万吨）。按载重量为8吨的汽车计算，每年可减少运输8万次一16万次，不仅减少汽油费和运输成本，而且还会减轻交通的拥挤和汽车尾气对环境的影响。 ·不需安装脱硫设备，即可达到排放标准。节省脱硫设备费、安装费及运行费（脱硫设备费：一般每吨出力需脱硫投资5000元；运行费：去除1公斤二氧化硫费用1.5－2元）。 ·减少飞灰对除尘设备的磨损，延长了设备的使用检修周期和寿命，减少维护开支。 综合来看，推广使用低硫低灰份优质煤是现阶段解决本市煤烟型污染成本最低、投入最小、收效最明显的措施。 四、如何保证低硫煤推广工作的顺利进行 尽管低硫低灰份优质煤的环保作用明显，但是很多用户从本单位、本部门甚至个人的利益出发，仍在找借口不烧低硫煤。低硫低灰份优质煤的推广阻力有三个方面： 一是由于其运距远，与本市现用煤种中最好的大同煤售价相比吨煤平均高出约20元； 二是一些单位供销部门与过去的煤炭供应商有经济利益关系、承包关系或合同关系，这种多年形成的关系难以打破； 三是一些单位不能认识改烧低硫低灰份优质煤的整体效益，对低硫低灰份优质煤缺乏了解，不懂得更换煤种后的燃烧方法和贮煤技术，仅仅由于低硫煤价高而产生抵触情绪，以低硫煤可能会烧坏炉排。发生结焦或煤堆自燃现象以及担心供应跟不上等各种借口，拒绝使用低硫地灰份优质煤。 现有的煤炭市场时开放市场，为了确保推广使用低硫低灰份优质煤工作的顺利进行，一方面必须健全有关法规，并加强监督管理；另一方面则要努力争取能利用经济杠杆进行促进。 1、颁布北京市煤质地方标准及锅炉大气污染物排放地方标准 1998年北京被国家划定为二氧化硫控制区。要改善首都二氧化硫污染状况、推广使用高热值低硫低灰份优质煤，必须颁布北京市煤质标准。只有颁布煤质地方标准，有关部门才能依法对用户的煤炭进行监督管理，对经销超标煤的单位进行处罚，并建立相应的煤炭市场管理制度。北京市《低硫煤及制品》地方标准己于1998年7月23日颁布。 控制煤质最终是为控制排放，考虑到北京市区的二氧化硫排放总量己远超过环境容量，采暖期二氧化硫浓度严重超标，因此要制定严于国家的排放标准。根据含硫量与锅炉二氧化硫排放的对应关系（如使用含硫量小于0.5％的优质煤，无需安装脱硫设备，二氧化硫排放浓度将有效控制在650毫克／米³以下），确定本市锅炉排放二氧化硫的限值。按照这一原则制定的北京市《锅炉房大气污染物排放标准》己于1998年11月6日颁布。 控制煤质必须同时对煤炭用户和煤炭经销商进行监管，加大执法力度。市政府己明确的各有关部门在推广低硫低灰份优质煤工作中的职责，要认真落实。对使用不达标煤的燃煤用户，环保部门要下达限期治理通知，逾期不改的，环保部门要依照有关大气污染防治法规予以处罚；市经委、市工商局负责整顿煤炭市场，市经委对在京销售煤炭的单位发放《北京市煤炭经营许可证》，实行煤炭准销制度；技术监督部门对经营不达标煤的单位，要按《北京市产品质量监督管理条例》从重处罚，对贮存高硫煤的煤场，要予以封存、禁止使用并限期运出；工商部门对无证经营和违法经营单位严肃处理，情节严重的，吊销其营业执照。各部门只有紧密配合，才能保证强制推广低硫煤工作的顺利进行。 2．力争国家批准北京市提高二氧化硫收费标准 北京市按照国家统一要求，自1998年1月1日起征收二氧化硫排污费，即每排放1公斤二氧化硫征收0.2元，折合到传统的动力煤每吨仅收3.2元，而低硫优质煤比传统的动力煤贵20元。许多用户宁愿交排污费，而不愿投资削减二氧化硫排放、不愿使用低硫煤。因此，现有的二氧化硫收费标准起不到促进污染者使用低硫优质煤、减少二氧化硫排放的目的。因此，必须向国家申请提高二氧化硫收费标准，建议按相当于对传统动力煤每吨20元的收费标准，将二氧化硫收费标准从0.2元／公斤提高到1.7元／公斤，以充分利用经济手段来促进低硫低灰份优质煤的推广工作。 3、加大宣传力度 强制推广使用低硫地灰份优质煤涉及面很广，不仅涉及本市和外地的煤矿，涉及本市数千家煤炭经销单位，涉及到铁路、公路的运输调配，而且涉及到北京的每个单位和每个市民，需要得到各个部门、各个单位的支持和理解。因此，必须加强保护大气环境质量、推广低硫低灰份优质煤意义以及燃用低硫低灰份优质煤技术的宣传，以增强广大群众的环保意识，消除对低硫低灰份优质煤的“错误认识”，掌握更换煤种后的燃烧技术，自觉使用低硫低灰份优质煤。