煤天然气燃烧的污染物产生系数与住宅区采暖方式的选择Word格式.docx
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Ⅱ区由A、B、C、D、E五区组成。
Ⅰ、Ⅱ区住宅设计按面积分为高、中、低三个档;
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 Ⅰ、Ⅱ区主要技术经济指标
分 类
Ⅰ
Ⅱ
新建总建筑面积(m2)
471660
280000
住宅建筑面积(m2)
428360
251340
总居住户数(户)
3610
2361
平均每户面积(m2/户)
118.6
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。
(2)方案2:
分散供热,分别在Ⅰ区的A、B、C、D、E、F六区内新建七座燃气锅炉房,在Ⅱ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Ⅰ区的35栋楼内,Ⅱ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Ⅰ区的3610户和Ⅱ区的2361户内共安装燃气两用炉5971台,并在Ⅰ区的A10、A11、B1、E4~E8、
F3和Ⅱ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Ⅰ区的35栋楼内,Ⅱ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
热力站投资
二次网投资
户内系统投资
天然气增容费
单位建筑面积投资
元/m2
合 计
方案1
1108
2029.2
750
5250
450
137.8
10337.2
方案2
1429.24
188.76
97.57
7318
方案3
1639
91.8
7339
方案4
4702.65
2400
100.3
7552.65
方案5
587.6
124.9
9366.8
方案6
250.0
18750
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40t/h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:
Ⅰ、Ⅱ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Ⅰ、Ⅱ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,Ⅰ、Ⅱ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=24×
125×
39.9=119.7
(2)与计算运行费用相关的数据:
燃煤锅炉η=0.75,燃气锅炉η=0.85,燃气两用炉η=0.85,煤价为300元/吨标准煤,天然气家用为1.4元/Nm3,锅炉房为1.8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
14.42Nm3
25.96
3.29
1
30.25
2.42
0.5
28.88
2.67
0.7
29.33
20.18
2.45
/
22.63
19.61kg
5.9
3.12
10.02
39.9kWh
19.95
2.5
22.45
4.节能性比较(见表5)
表5 节能性比较
方案
一次能耗量(标准煤)
方案1~4
17.3
19.61
16.39
5.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/t
9
17s
8A(1-η)
油 kg/kL
2.86
4.2s
0.29(1-η)
天然气 kg/万m3
6.3
1.0
2.4
煤 kg/Mkcal
1.44
2.74s
1.22A(1-η)
油 kg/Mkcal
1.24
1.89s
0.13
天然气 kg/Mkcal
0.67
0.011
0.025
注:
s—含硫量,以%计;
A—灰分,以%计;
η—燃烧效率,以小数点计。
从表6可知,燃煤时产生的NOx、SO2、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30~40微克/m3,猛增至标准的3.5倍,采暖期总悬浮颗粒物2/3来源于烟尘,
1/3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
CH4
C2H6
C3H8
CO2
N2
H2S
CO
H2
O2
低发热值
kcal/Nm3
北京焦炉煤气
25.2
2.0
6.8
8.6
59.2
1.2
4074
华北油田天然气
80.843
9.7326
5.7538
0.9288
0.32
10473.5
陕甘宁天然气
95.95
0.9675
0.1367
3.0
0.0002
8397.88
①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。
②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)
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
80~240
硫氧化物①
9.6
一氧化碳
272
320
碳氢化合物(以CH4计)
16
48
128
氮氧化物(以NO2计)
11200
1920~3680
1280~1290②
①天然气平均含硫量以4.6kg/Mm3计。
②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)①
污染物
炉 型
电站锅炉
采暖炉及家用炉
一氧化碳(CO)
0.23
1.36
22.7
碳氢化合物(CnHm)
0.091
0.45
4.5
氮氧化物(以NO2)
9.08
3.62
二氧化硫(SO2)
16.0S②
①资料来源于美国。
②S煤的含硫量,以%计。
(5)污染物排放量比较(见表10)。
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表10 污染物排放量(g/m2.a)的比较
NOx
SO2
CmHn
烟尘
27.68
0.14
3.92
0.78
0.69
18.45
4.61
1.85
178.1
314
26.6
8.8
29.4
煤含硫量为1%。
天然气含硫量为4.6kg/Mm3计
发电厂所处位置会产生污染物
*烟尘排放量=B×
A×
dfh×
(1-η)锅炉房A=30%,dfh=0.2,η=0.75。
(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的影响较小。
6.各方案的综合比较(见表11和表12)
表11 综合比较
初投资
运行费
环境效益
综合比较
排名
kg标煤/m2.a
总分
5
4
2
13
3
8
方
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