煤天然气燃烧的污染物产生系数011923.docx

1、煤天然气燃烧的污染物产生系数011923煤、天然气燃烧的污染物产生系数住宅区采暖方式的选择李先瑞 韩有朋 赵振农一、背景和目的北京某住宅区是新建住宅小区，位于四环路外，该地区已有一燃煤集中供热锅炉 房，但容量不能满足新建住宅的需要。根据有关规定，新建锅炉房一律不允许烧煤， 只能燃气。当前有多种采暖方式，主要特点如下：表 1 采暖方式及特点采暖方式采暖设备特点集中供热大型锅炉、管网、热力站、用户设备节能，分户调节、按户计量比较困难分散采暖每栋楼或几栋楼设燃气锅炉，用户设备热效率高，设计时应考虑分户调节，按户计量问题分户采暖燃气两用炉管理方便，室温可调，实现了分户计量电采暖热泵具有调节控制方便等优

2、点，运行费较高本文通过优化计算，从以上几种采暖方式中，选择一种技术上先进，经济上合理，便于管理，适用于住宅的采暖方式。研究对象是某住宅小区的能源模式，即能源的选择。目标值：1.经济性，包括投资、成本、热价和总费用年值法。2.环境保护。3.节能性，比较一次能源的消耗量，确定节能效益。通过经济性分析，节能性分析、环境效益 分析后，给出方案的各项指标。由于角度不同，结论是不同的。因此，最后必须进行综合性分析， 根据综合评价指标，提出报荐方案。二、住宅区概况住宅分 、二区， 区由 A、 B、 C、 D、 E、F六区组成；区由 A、 B、 C、 D、E 五区组成。、区住宅设计按面积分为高、中、低三个档；

3、设计以高层为 主，辅以多层住宅；多层住宅以北京“九五”住宅标准为依据，采用了“新四合院” 式，可达到较高的容积率和较好的环境，空间过渡符合人的心理需要。高层住宅以单 塔式为主，辅以联塔。设计标准略高于“九五”住宅标准。主要技术经济指标见表 2。表 2 、区主要技术经济指标分类新建总建筑面积 (m2)住宅建筑面积 (m2)总居住户数 (户 )36102361平均每户面积 (m2/户 )118.6118.6三、采暖方式的比较1.比较方案(1)方案 1：集中供热， 在已建供热厂新建一台 40t/h 燃气锅炉， 热水从锅炉房 经过一次管网送至位于住宅区内的热力站。换热后，通过二次管网送至户内散热器。(

4、2)方案 2：分散供热，分别在 区的 A、 B 、C、 D、 E、 F 六区内新建七座燃 气锅炉房，在 区的 A、 B、 C、 D、 E 五区内新建五座燃气锅炉房，通过管网将热 水送至户内散热器。(3)方案 3：分散供热，分别在 区的 35 栋楼内，区的 26 栋楼内新建 54 座燃气锅炉房，直接将热水送至户内散热器。(4)方案 4：分户供热，在 区的 3610户和 区的 2361 户内共安装燃气两用 炉 5971 台，并在 区的 A10 、 A11、 B1、 E4E8、F3和 区的 A4、 B5、 C4新建 13 座燃气锅炉房，直接供用户采暖。(5)方案 5：集中供热，热源、管网、热力站与方

5、案 1 相同，不同之处，新建一台燃煤炉(6)方案 6：电采暖，分别在 区的 35 栋楼内，区的 26栋楼内新建 61个水 源热泵供热系统，通过每户热泵机组将热 ( 冷) 风送至各房间内。2.初投资比较 (见表 3)表 3 初投资比较锅炉房投 资 万元一次网投 资 万元热力站投 资 万元二次网投 资 万元户内系统投 资 万元天然气增容 费 万元单位建筑面积投 资2 元/m合计万元方案111082029.27507505250450137.810337.2方案21429.24188.76525045097.577318方案31639525045091.87339方案44702.6524004501

6、00.37552.65方案5587.62029.27507505250124.99366.8方案6250.018750计算时的几点说明：(1)方案 1锅炉房初投资。由于在已建供热厂内新建一台 40th 燃气锅炉，有些设备、厂地可以利用。只需增加一台锅炉、部分仪表、土建及工程费。合计投资约为 1108 万元。(2)方案 2、方案 3 锅炉类型选择原则： 、区属高层住宅区，故首先是安全性，即应选择 结构紧凑、体积小、可置于地下室或楼顶及各层的高效锅炉。其次是环保性，要求排放值、噪音均 应符合国家规定。通过调研， 我们认为热水机组能满足上述要求。 为了解决热水机组承受高层建筑水位压力的问 题，拟采用

7、外置板式换热器的间接加热方式，板式换热器可承受 1.6MPa 的压力，可拆卸、清洗、 增减、更换。(3)天然气增容费，北京市规定，增容费为 1200元 Nm3。故、 区总计 450 万元。(4)分户燃气两用炉：目前进口、国产燃气炉型号只有 18kW、23kW 和 29kW 三种， 、 区每户需要的约为 14kW， 故存在容量偏大的问题。燃气两用炉具有采暖、供生活热水的功能。在方案比较时，应扣除生活热 水部分的投资。5971户0.75万元台 =4478.25 万元。3.运行费用比较(1)年需热量的计算 (kWh)Q=24.Z.qH=2412539.9=1197(2)与计算运行费用相关的数据：燃煤

8、锅炉 =0.75，燃气锅炉 =0 85，燃气两用炉 =085，煤价为 300 元吨标准煤，天 然气家用为 1.4元 Nm3，锅炉房为 18 元 Nm3，电价为 0.5元 kWh。(3)计算结果 (见表 4)表 4 运行费的比较 元/m2. a耗能量燃料费维修费人工费合计方案 114.42Nm 325.963.29130.25方案 214.42Nm 325.962.420.528.88方案 314.42Nm 325.962.670.729.33方案 414.42Nm 320.182.45/22.63方案 519.61kg5.93.12110.02方案 639.9kWh19.952.5/22.45

9、4.节能性比较 (见表 5)表 5 节能性比较方案耗能量一次能耗量 （ 标准煤 ）方案 1 4314.42Nm 317.3方案 519.61kg19.61方案 639.9kWh16.395.环境效益的比较（1）各种燃料燃烧时产生的污染物 （见表 6）表 6 各种燃料燃烧时产生的污染物二氧化氮二氧化硫烟尘煤 kg/t917s8A(1- )油 kg/kL2.864.2s0.29(1- )天然气 kg/ 万 m36.31.02.4煤 kg/Mkcal1.442.74s1.22A(1- 油 kg/Mkcal1.241.89s0.13天然气 kg/Mkcal0.670.0110.025注： s含硫量，以

10、 %计； A 灰分，以 %计； 燃烧效率，以小数点计。从表 6 可知，燃煤时产生的 NO x、SO 2、烟尘远远高于燃气、燃油，北京年用煤量达 3000 万吨，是世界上烧煤最多的首都。进入采暖期，空气呈现为典型的煤烟型污染的特征，二氧化硫浓度 从非采暖期的 3040微克 m3，猛增至标准的 35倍，采暖期总悬浮颗粒物 2/3来源于烟尘， 13 来源于地面扬尘。这说明燃煤的污染是恶化城市环境的主要原因。（2）燃烧天然气的特点气体燃料特点 （见表 7）。表 7 天然气的构成CH4C2H6C3H8CO2N2H2SCOH2O2低发热值3 kcal/Nm 3北京焦炉煤气25.22.02.06.88.65

11、9.21.24074华北油田天然气80.8439.73265.75380.92880.3210473.5陕甘宁天然气95.950.96750.13673.00.00028397.88天然气中不含尘和 SO2，只含微量 H2S，是洁净能源。燃烧天然气，可减少大气中SO2 含量，减少酸雨的发生，降低粉尘浓度。天然气中绝大部分为碳氢化合物， 以甲烷占绝大多数。 甲烷属非稳定性气体，略为加热即易 分解，而且燃烧着的甲烷发光火焰其辐射强度约为一氧化碳火焰的 2倍，是氢火焰的 5 倍。从上述分析可知，燃烧天然气具有提高燃烧设备效率，保障安全运行和改善环境的功能。(3)燃烧天然气时产生的污染物 (见表 8)

12、表 8 天然气燃烧时产生的污染物 kg/Mm3有害物质名称设备类型电厂工业锅炉民用采暖设备颗粒物8024080 24080240硫氧化物9.69.69.6一氧化碳272272320碳氢化合物 (以 CH4 计)1648128氮氧化物 (以 NO2 计)11200192036801280 1290天然气平均含硫量以 4.6kg/Mm 3计。家用取暖设备 1280，民用取暖设备取 1290。(4)燃煤时产生的污染物 (见表 9)表 9 燃烧 1 吨煤炭排放的污染物量 (kg/t) 污染物炉型电站锅炉工业锅炉采暖炉及家用炉一氧化碳 (CO)0.231.3622.7碳氢化合物 (CnHm)0.0910

13、.454.5氮氧化物 (以 NO2)9.089.083.62二氧化硫 (SO2) 16.0S资料来源于美国。S 煤的含硫量，以 %计。(5)污染物排放量比较 (见表 10)。size=3 表 10 污染物排放量 (g/m 2. a) 的比较方案NOxSO2COCmHn烟尘方案 127.680.143.920.781.44方案 227.680.143.920.691.44方案 327.680.143.920.691.44方案 418.450.144.611.851.44方案 5178.131426.68.829.4注：煤含硫量为 1% 。天然气含硫量为 4.6kg/Mm 3 计发电厂所处位置会产生污染物*烟尘排放量 =BAdfh(1-)锅炉房 A=30%,d fh=0.2, =0.。75size=3 (6) 燃气两用炉布置在每户， 燃烧时产生的 NO2 排至户外，户与户之间相互 有影响，分散燃气锅炉房将污染源集中处理，对小区环境特别是邻居关系