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工业污染核算计算类型汇总

1. 玻璃生产计算方法
平板玻璃熔炉产生SO2的原因是燃料中含有硫分，原料中含有芒硝（Na2SO4），这些含硫物燃烧氧化或分解，导致烟气中有大量SO2产生。燃料（重油、天然气、煤气、煤炭）燃烧产生SO2，还有作为玻璃澄清剂的芒硝（Na2SO4，约占平板玻璃配料总量的2～5％，）融化过程，硫分约90％参与分解产生SO2。
表5—67 不同芒硝含率融化后SO2产生量
芒硝含率
SO2产生量
2％
2.5％
3％
3.5％
4％
4.5％
5％
kg/重量箱玻璃
0.11
0.138
0.165
0.193
0.22
0.248
0.275
kg/t玻璃
2.2
2.76
3.3
3.86
4.4
4.96
5.5

目前我国平板玻璃熔炉所用燃料，主要是重油和天然气两种。其中90％左右的生产线采用重油作为燃料。重油含硫量（重油含硫量一般在2％或以下）直接决定了SO2排放水平的高低。单位玻璃产品燃料燃烧产生的SO2主要与燃料类型（重油或天然气）、单位玻璃产品燃料消耗量、燃料含硫率有关。
玻璃融化产生的SO2量由芒硝融化和燃料燃烧产生SO2量之和。计算方法如下：

（1）使用天然气为燃料SO2产生量（天然气含硫忽略）
G硫﹦2.2×（χ/2） ㎏/t玻璃
（2）使用重油为燃料SO2产生量
G硫﹦2.2×（χ/2）＋ 1.95 B0S ㎏/t玻璃
其中： G硫—吨玻璃SO2产生量 ㎏/t玻璃
χ％ —芒硝含率
B0—吨玻璃重油消耗量
S—重油含硫率 ％
如果没有B0值，可按2009年我国玻璃行业热耗指标中的B0值。
（3）SO2去除量
G硫去﹦G硫η ㎏/t玻璃 η—脱硫设施的脱硫率
（4）SO2排放量
G硫排﹦G硫（1－η） ㎏/t玻璃
例如：500t玻璃熔窑，使用含硫2％的重油为燃料，芒硝含率3％，SO2产生量则为：
G硫﹦2.2×（3/2）＋ 1.95 ×179×2％
﹦3.3＋6.98 ﹦10.28 ㎏/t玻璃
表5—68 不同燃料SO2排放水平（单位：mg/Nm3）
燃料
天然气
含1％S重油
含2％S重油
SO2排放水平
300－1000
1200－1800
2200－2800

2. 火电脱硫计算方法

该电厂10 000 t含硫率1%的燃煤燃烧后产生的二氧化硫量为17×10 000=170 000 kg（产生量）。
审核该电厂在Ca/S 1.05、石灰石纯度80% 条件下去除1 kg二氧化硫需消耗石灰石量为2.048 kg/kg。消耗289t石灰石为可以去除的二氧化硫总量为289 000÷2.048= 141 113 kg（实际去除量）。
实际去除率h=141 113÷170 000=83.01%
若正常去除率h0=95%，则运行率V=83.01%÷95%=87.38%。

3. 炼焦生产计算方法：
炼焦二氧化硫排放量＝
2×[V燃/ （280+1000×（H - 22％）]×{[(32/34)×（280+1000×（H - 22％）×0.008/ B0S煤]×（1-Kη硫）＋（280+1000×（H - 22％）×320×10-6/ B0S煤}×B0S煤×90％ ㎏/t焦
式中：
V燃为炼焦燃烧用的焦炉煤气量；
H为炼焦煤的挥发分；
B0为吨焦煤耗量；
S煤为焦煤含硫率；
K为脱硫设施的运行率；
η硫为脱硫设施正常运行时的脱硫率；
90％为硫化物转化为SO2的转化率。
（一）炼焦过程中的硫平衡测算
炼焦过程除了产生H2S外，还会产生SO2、COS、CH3SH、CS2等气态硫化物，SO2绝大部分会被还原为H2S。炼焦过程中硫平衡测算时，涉及到的变量有三个，即吨焦煤耗 B0、焦煤含硫 S煤、焦炭含硫 S焦。
1．炼焦过程中硫元素的流失量测算
若吨焦煤耗 B0=1350㎏/t焦；焦煤含硫 S煤=0.8％；焦炭含硫 S焦=0.68％，则焦炭中的硫占总硫量的63％，即(S焦×1000)/ B0S煤=(0.68％×1000)/ (1350×0.8％)= 63％。
吨焦硫元素流失量为：
B0S煤－1000×S焦＝10.8－6.8=4㎏/t焦，即吨焦硫元素流失量占焦煤总硫量的37％。
2．焦炉荒煤气产生量测算
焦炉荒煤气产生量为：
V0 =280+1000×（H - 22％）m3/t煤
式中: H—炼焦煤的挥发分。
若炼焦煤的挥发分H为38％，则V0=440 m3/t焦。
3．焦炉荒煤气含硫量测算
出焦散逸煤气中含硫量占焦煤总硫量的1.4％，折合0.15㎏/t焦（H2S、焦油、有机硫等）。
焦炉荒煤气中H2S平均浓度约为6～10g/m3，若H2S浓度为8 g/m3，则焦炉荒煤气中的硫为(32/34)×V0×0.008=(32/34)×440×0.008=3.31㎏/t焦；则焦炉荒煤气中的含硫量占焦煤总硫量的比例为(32/34)×（V0×0.008）/ B0S煤=(32/34)×（440×0.008）/ (1350×0.8％)=31.1％。
焦油（液态）中含硫量换算后约为0.34㎏/t焦，占焦煤总硫量的3.2％。
气态有机硫在焦炉煤气中的浓度约320 mg/m3，气态有机硫含硫量换算后约为0.14㎏/t焦，占焦煤总硫量的 1.3％。
（二）回用于炼焦的焦炉煤气燃烧二氧化硫排放量测算
生产1吨焦炭，加热约需焦炉煤气190m3。
1.回用的焦炉煤气有脱硫措施
脱除煤气体中硫化物的方法很多，通常可分为湿法和干法两大类，而湿法脱硫则按溶液的吸收和再生性质又区分为湿式氧化法、化学吸收法、物理吸收法以及物理-化学吸收法。
①湿式氧化法是借助于吸收溶液中载氧体的催化作用，将吸收的H2S氧化成为硫磺，从而使吸收溶液获得再生。该法主要有改良ADA法、栲胶法、氨水催化法、PDS法及络合铁法等。
②化学吸收法系以弱碱性溶液为吸收剂，与H2S进行化学反应而形成有机化合物，当吸收富液温度升高，压力降低时，该化合物即分解放出H2S。烷基醇胺法、碱性盐溶液法等都属于这类方法。
③物理吸收法常用有机溶剂作吸收剂，其吸收硫化物完全是一种物理过程，当吸收富液压力降低时，则放出H2S。属于这类方法的有冷甲醛法、聚乙醇二甲醚法、碳酸丙烯酯法以及早期的加压水洗法等。
④物理=化学吸收法，该法的吸收液由物理溶剂和化学溶剂组成，因而其兼有物理吸收和化学反应两种性质，主要有环丁砜法、常温甲醛法等。
目前焦炉煤气净化主要采用湿法脱硫工艺，HPF法、TV法和FRC法是目前采用较多的荒煤气粗脱硫技术，但是还有许多问题需要解决；PDS法是非常具有竞争力的方法，其脱硫成本只有ADA法的30％左右，脱硫脱氰能力优于ADA法。
    干法脱硫技术是煤气深加工和高效利用时必不可少的脱硫方法，如果能够克服其缺点，干法脱硫将以其操作简单可靠的优点得到更好的应用前景。
脱硫设施的脱硫率η＝Kη硫
式中：
K——脱硫设施的运行率；
η硫——脱硫设施正常运行时的脱硫率，取值见表9。
则：
炼焦二氧化硫排放量＝2×（190/ V0）×[0.31×（1-Kη硫）＋0.013]×B0S煤×90％ ㎏/t焦
式中：
0.31为焦炉荒煤气中的含硫量占焦煤总硫量的比例；
0.013为气态有机硫占焦煤总硫量的比例；
90％为硫化物转化为SO2的转化率。
若焦炉气量V0取440 m3/t焦。
脱硫率η硫=90％，脱硫设施运行率K=100％时，
炼焦二氧化硫排放量＝2×（190/ V0）×[0.31×（1-Kη硫）＋0.013]×10.8×90％
＝0.369㎏/t焦
脱硫率η硫=95％，脱硫设施运行率K=100％时，
炼焦二氧化硫排放量＝0.239㎏/t焦
脱硫率η硫=99％，脱硫设施运行率K=100％时，
炼焦二氧化硫排放量＝0.135㎏/t焦

4. 水泥生产计算方法：
水泥生料和燃料煤中都含有硫，按熟料实物煤耗高值164 kg 原煤/t、煤的硫含量为2%计算，生产1吨水泥熟料燃料带入3.28 kg硫，折合成SO3为8.2kg。由煤带入的SO3最多占生料量的0.54%，通常燃料带入水泥生产的SO3折算量不超过生料量的0.3%，大型新型水泥生产线由于燃料消耗少，该比例更低。水泥原料中往往含有一定量的碱（Na2O、K2O），该碱的存在，会在烧成系统结皮，影响烧成系统的连续运行，为此，在水泥生料配料时一方面限制碱含量小于1%，同时要求硫碱比（SO3摩尔数/Na2O摩尔数）控制为0.6～0.8。当生料中碱含量为1%，要满足硫碱比在0.6～0.8的范围内，生料中SO3含量应为0.77%～1.03%（包括燃料带入部分），由此可见，燃料煤带入的硫不能单独满足生料硫碱比的要求，通常情况下，原料带入的硫含量高于燃料煤带入的硫含量。为了利用含硫高的煤，《水泥工厂设计规范》（GB50295-2008）特意把石灰质原料中SO3含量降低到0.5%以下（2008年以前为SO3含量＜1%）。
硫在原燃料中存在的形式为硫化物硫、元素硫、硫酸盐硫和有机硫。元素硫、硫化物硫、有机硫为可燃性硫。硫酸盐是不参与燃烧反应的，多残存于灰烬中，称为非可燃性硫。可燃性硫在燃烧时主要生成SO2，只有1%～5%氧化成SO3，其主要化学反应是：
单体硫燃烧：
S+ O2= SO2
SO2+1/2O2=SO3
硫铁矿的燃烧：4FeS2+11O2=2Fe2O3+ 8SO2
SO2+1/2O2=SO3
硫醚等有机硫的燃烧：
CH3CH2
S H2S+H2+C+C2H4
CH3CH2
2H2S+3O2=2SO2+2H2O
水泥窑S02的生成，主要是由于燃料和水泥原料中的硫铁矿等物质，部分在温度300～600℃时分解生成；还有部分是在燃烧时产生的。但是，因为水泥的主要原料是石灰石，在窑系统的各个部位都有S02被吸收，如Fe2S在顶部两级旋风筒中燃烧产生的S02, 约有70%立刻被生料中的CaO所吸收。尤其在最低一级旋风筒中,气温为800～850℃,S02与活性很大的CaO反应速度最快，来自窑气流中的大部分S02被最低一级的旋风筒截留下来。如果是窑磨一体机，S02在磨中被进一步吸收。水泥熟料锻烧工艺本身就是效率很高的脱硫过程，大部分硫固化后留在残留水泥熟料中，只有少量随废气排放。
新型干法生产烧成用的煤粉，无论是窑头还是分解炉喷入，煤燃烧产生的SO2均通过分解炉，在分解炉内大量刚生成的CaO基本上可将这些SO2全部化合成CaSO4，进一步结合成熟料，只有原料中含有FeS2时预热器的废气中才能有SO2，可以认为新型干法生产工艺SO2的排放量主要取决于生料的SO3含量，新型干法生产工艺SO2的排放量可用下面公式计算。
Gso2= 64/80×t熟料耗生料量×SO3含量×（1- 吸收率）×103 kg/t熟料
前文已经述及，为保证水泥质量和生产正常运行，生料中SO3含量＜1%；一般地说，原燃料带入水泥窑中的硫化合物，在氧化气氛煅烧工况下吸收率可达88～100%。取生料中SO3含量=1%，吸收率=88%，那么：
Gso2= 64/80×1.52×1%×（1-88%）×103=1.46 kg/t熟料
可见，SO2的排放量最大不超过1.46 kg/t熟料。
通常，水泥生料的SO3为0.4%～0.8%，系统吸收率很高，取为95%，SO2的排放量为（0.243~0.486）kg/t熟料，小于排放标准规定的0.6 kg/t熟料限值。新型干法水泥熟料烧成窑尾除尘后吨熟料废气排放量可控制在2000Nm3左右，水泥生料中SO3含量高时，实测SO3排放浓度有可能超过200mg/ Nm3，即超标。
因为目前水泥生产除了生产过程的自吸硫外，一般尚不采取额外脱硫措施，因此生产过程的SO2产生量即为SO2排放量。

5. 烧结生产计算方法：

烧结及球团生产工艺二氧化硫产排放量动态测算数学模型
烧结及球团生产烟气中的SO2，主要来源于在烧结及球团矿原燃料中硫的化合物燃烧。由于烧结及球团生产使用的焦炭量很少，这些硫的化合物主要来自铁精矿。这些硫的化合物也有通过焦炭引入的。而铁矿石中的含量要比其少十倍。每生产一吨烧结及球团矿约产生SO20.8～2.0kg（视精矿粉和燃料中的含硫量多少有所不同）。
烧结及球团生产过程中原料的自熔可去除原料中的部分硫分。由于混合原料含硫率不同，烧结机烟气中SO2的浓度一般在100～1000 mg／Nm3，高的可以达到数千mg/Nm3。采用国产铁精矿粉的混合料含硫一般在0.1～0.3％，产生SO2量在1.8～5.4㎏/t球团；采用进口铁精矿粉的混合料含硫一般在0.01～0.03％，产生SO2量在0.18～0.54㎏/t球团。
生产1吨烧结矿约需1050㎏混合矿和50㎏焦粉（或180m3煤气，约含硫0.07㎏），若铁精粉混合料含硫S精矿，焦粉含硫S焦粉，则原燃料共含硫1050S精矿＋50S焦粉。
烧结及球团生产工艺SO2产生量可以采用以下物料衡算方式进行精确计算：
GSO2产生﹦2×M×（K铁矿×S矿－S产品） t
其中 K铁矿——吨产品（烧结矿）原料消耗量，t/t；
M ——产品（烧结矿）产量，t；
S矿——混合料的含硫率，％；
S产品——产品（烧结矿）含硫率，％。

烧结厂有组织收集的废气中含尘浓度高，SO2的浓度也较高，目前绝大多数企业只对烟粉尘进行净化。
（1）烧结生产工艺二氧化硫产排放量测算
烧结工艺有组织排放废气中混合料中约90％的硫转变为SO2，SO2取决于混合料中的硫分，一般烧结产生的SO2约0.7～8㎏ /t产品，如烧结生产资料不详，其SO2排放量也可用以下计算粗略估计：
G烧结SO2﹦G精矿SO2＋G燃料SO2＝[2×90％×1050S精矿＋2×K×M×S燃料]×（1－ηSO2）
式中：
K——燃料燃烧过程中硫的转化率；
M——燃料消耗量，默认值；
ηSO2——脱硫措施的脱硫率，目前多数钢企烧结尚未采取脱硫措施。

表13 烧结、球团工艺过程燃料消耗量和硫的转化率
燃料类型
低位热值
烧结燃耗量（M）
球团燃耗（M）
含硫
含硫默认值
燃烧过程硫的转化率（K）
焦炭
27MJ/㎏焦
50㎏
40㎏
S焦
7㎏/t焦
90％
高炉煤气
4 MJ/m3
340 m3
270 m3
S高炉
0.0094 ㎏/1000m3
100％
混合煤气
14 MJ/m3
100 m3
80 m3
S混合
0.031 ㎏/1000m3
95％

例1：烧结矿生产SO2产生量计算
高炉炉渣的碱度为1.05,生铁含Fe为94%,含Si为0.7%.混合矿含Fe为53%,SiO2为9.47%,每1000千克烧结矿的焦粉消耗50千克，如焦分含硫0.7％，则燃烧后产生二氧化硫1.8×50×0.7％＝0.63㎏。
约1050㎏铁精粉混合料和50㎏焦粉生产1吨烧结矿。若铁精粉混合料含硫S精矿，焦粉含硫S焦粉，
原燃料共含硫1050S精矿＋50S焦粉，若原料含硫0.1％、燃料含硫0.7％，原燃料共含硫1.40㎏。
G烧结SO2﹦1.8(1.05＋0.35) ＝1.8×1.4＝2.52㎏/t烧结矿
若原料含硫0.02％、燃料含硫0.7％，原燃料共含硫0.56㎏。
G烧结SO2﹦1.8(1.05×0.2＋0.35) ＝1.8×0.56＝1.008㎏/t烧结矿

（2）球团生产工艺二氧化硫产排放量测算
球团生产过程中产生的SO2与烧结工艺相近。球团生产过程中，混合料中80％的硫转变为SO2。如球团生产资料不详，球团生产SO2排放量也可用以下计算粗略估计：
G球团SO2=G精矿SO2＋G燃料SO2
＝[2×80％×1050S精矿＋2×K×M×S燃料]×（1－ηSO2）
其中：
K——燃料燃烧过程中硫的转化率；
M——燃料消耗量，默认值；
ηSO2——脱硫措施的脱硫率，目前多数钢企烧结尚未采取脱硫措施。

例2：球团生产SO2产生量计算
球团原料混合矿含硫0.3％，每1000千克球团矿的焦粉消耗50千克，如焦分含硫0.6％，SO2产生量为多少？
约1050㎏铁精粉混合料和40㎏焦粉生产1吨球团。若铁精粉混合料含硫S精矿，焦粉含硫S焦粉，
原燃料共含硫1050S精矿＋40S焦粉，若原料含硫0.1％、燃料含硫0.7％，原燃料共含硫1.33㎏。
G烧结SO2﹦1.6(3.15＋0.24) ＝1.6×3.39＝5.42㎏/t球团
若原料含硫0.02％，每1000千克球团矿的消耗270m3高炉煤气，SO2产生量为多少？
G烧结SO2﹦1.6×0.21＋1.9×0.007 ＝0.336＋0.0133＝0.349㎏/t球团
若原料含硫0.03％，每1000千克球团矿的消耗80m3高炉煤气，SO2产生量为多少？
G烧结SO2﹦1.6×0.315＋1.9×0.0208 ＝0.504＋0.0395＝0.544㎏/t球团
若原料含硫0.03％，每1000千克球团矿的消耗26㎏重油，SO2产生量为多少？
G烧结SO2﹦1.6×0.315＋1.9×0.052＝0.504＋0.0988＝0.603㎏/t球团

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