燃煤鍋爐的節能與環保

　　哈爾濱市經貿委節能技術服務中心項海杰劉道合哈爾濱市環境保護局陳志洵鍋爐的燃燒原理以及對環境造成的主要污染源，提出了燃煤鍋爐提高運行效率減少排放污染量的幾項具體措施。

　　1前言2鍋爐的燃燒文稿收到日期：2000-鍋爐是一種熱能轉換設備，主要是由“鍋”與轉變為熱能，被“鍋”內耗能工質（水）吸收后，產生具有一定參數和數量的熱水或蒸汽，廣泛地使用于國民經濟各部門和人民生活福利事業之中。

　　鍋爐使用的燃料分為三種：即固體燃料、液體燃料和氣體燃料。

　　目前我國有大小鍋爐40多萬臺，絕大部份是固體燃料，而鍋爐的燃煤技術還很落后，其中耗煤炭產量三分之一的中小型火電廠鍋爐，工業鍋爐的年均熱效率只有50%~60%遠遠達不到設計能力，能源浪費和環境污染相當嚴重。而采暖鍋爐由于管理和操作上的種種原因，所造成的浪費和污染更突出。據過去調查哈爾濱市區現有1t/h以上的鍋爐6781臺，年耗標煤約370多萬噸，最近我們對哈爾濱市房地局和市政府開發辦系統4t/h以上的采暖鍋爐又做了一次調查，市房地局系統現有4t/h以上采暖鍋爐386臺，年耗煤36萬噸，市政府開發辦系統有55臺，年耗煤2265萬噸。所有這些都是能源消耗和環境污染的主要原因。以環境污染為例，中國溫室氣體排放量占全球溫室氣體排放總量的比重，由1950年的1. 4%上升到1990年的10%，近幾年由于改革開放，工農業飛速發展，所消耗的能源量也大大增加，這樣所造成的污染也隨之增大，因此，努力提高鍋爐的燃燒技術是解決目前世界存在的人口、資源和環境三大難題中后兩項的重要措施。

　　燃煤鍋爐的燃料是煤，而煤是由碳、氫、硫、氧、氮五種成分組成的。其中碳是煤的主要成分，包括固定碳和揮發分中的碳氫化合物。它是煤的主要發熱元素，碳完全燃燒時生成二氧化碳，能放出大量熱量，不完全燃燒時生成一氧化碳，只能放出小量的熱量。氫可以自燃，有加速煤點火的作用。硫也是煤中的可燃成分，燃燒時發出熱量并生成二氧化硫、三氧化硫和氧化鐵。當與水蒸汽結合后，分別成霧狀的亞硫酸或硫酸。氧可以助燃但不能自燃。氮既不能助燃也不能自燃而且它與煤中的一部分氧和碳結合成不可燃的化合物，會降低煤的發熱值。同時，氮隨其它氣體一同排出，還會增加煙氣的熱損失。

　　鍋爐在燃煤的過程中，也是分五個過程進行的，即烘干、分解、著火、燃料、燃盡。

　　煤的烘干過程是煤中水分蒸發的階段，煤的水分越多，其加熱干燥階段就延續越久。煤的分解是在烘干后開始分解出揮發分，揮發分中的碳氫化合物如在缺氧的情況下會發生熱分解解形成微小的碳粒，稱為炭黑，還有一部分隨煙氣帶走形成黑煙。

　　揮發分形成后開始燃燒稱為著火，揮發分著火的溫度稱為火點，煤種不同其著火點也不一樣。燃燒首先是從揮發分開始，由于揮發分首先接觸到氧，氧被大量消耗，影響了氧與焦炭表面的接觸，當揮發分燒盡后，這時焦炭也加熱到一定溫度，此時氧與焦炭大量接觸碳燃燒，放出大量的熱。焦炭燃燒是從焦炭顆粒表面逐步向內部發展，因此，焦炭的燃燒需要有一定的時間。

　　燒的好壞，實際上燃料的節約、環保的改善，主要是由鍋爐結構、燃料的運用，運行的管理三個要素來決定的。

　　3節約煤炭、減少污染的措施從煤炭的組成和鍋爐燃燒過程的分析，我們清楚地知道，提高運行效率、減少環境污染的途徑盡管很多，但主要方面還是燃料性質和鍋爐結構兩個方面是重點。

　　哈爾濱市政府，根據中華人民共和國節約能源法和中華人民共和國環保法及國務院提出的2000年前“一控、雙達標”的要求，（一控指的是污染物排放總量的控制，雙達標指的是工業污染源達標、城市環境功能達標），結合本地的實際情況，提出提質降低耗增加經濟效率和社會效益，不是企業消滅污染，就是污染消滅企業的號召，曹廣亮市長明確指出，“雙達標”是每個企業非闖不可的關口，2000年完不成任務的追究主要領導責任，污染物排放超標的企業要限期整頓，達不到要求的必須停產。根據這些要求，市經貿委、環保局等單位先后組織了實施方案，在1999年到2000年內我市強行推廣1t/h以下燃煤鍋爐必須燒型煤，4t/h以上鏈條鍋爐必須改成“分層燃燒裝置”，同時制定了哈爾濱市工業鍋爐型煤質量控制的11項指標。

　　粒度：機燒爐最大不超過25mm，手燒爐最大不超過35mm，3mm以下少于10%6mm以上不少于70% 5米高度，水泥地面自然下落三次，仍符合規定的粒度要求。

　　防水性：水浸24小時，室溫放置6小時，做強度試驗仍符合規定的顆粒要求。

　　（1）添加劑中不得含有能造成二次污染的物質。

　　所以，提出的上述控制指標，主要目的是：1具體法是控制煤的揮發分的總含量使其不要過小或過大，控制揮發分的析出速度和均勻性和將煤的顆粒控制在適當范圍，且分布均勻。

　　在型煤中加入一定量的堿性氧化物，使其在燃燒中與NOx生成硫酸鹽而固定在灰渣中，利用這種固硫方法，減少S2的排放量。

　　煤燃燒中的塵主要來自兩部分，一是來自燃燒后的底灰中，另一部分是和煙伴生的。底灰可以隨垃圾一同處理，而伴生的飛灰和未燃盡的炭粒則是降塵和飄塵的主要來源。這部分主要是顆粒松散，燃燒時過剩空氣系數大，使得大量飛灰隨氣流帶走造成的污染。

　　型煤在制造過程中采用了先進的工藝，運用合理的配方，加入一定量的添加劑，助燃劑和固硫劑，所生產的型煤達到上述指標時，在鍋爐上燃燒時就可以達到提高效率，減少污染的目的。

　　不過型煤在生產、運輸、成本上還有一些極待解決問題，因此，小爐使用是可以的，但在大型爐上運用有一定的困難，為此，根據國家計委、經貿委、科委發布的中國節能技術政策大綱的規定，在全國大、中型鏈條鍋爐上，推廣應用技術成熟、改造簡單、工期短、投入少見效快、實踐證明行之有效的方法，鏈條鍋爐的“分層式給煤裝置”。

　　裝一套給煤的“分層裝置”利用機械篩分的方法，在原煤進入爐膛前使煤層形成下大上小的分層，這不但使煤層松動而且煤的顆粒之間保持一定的間隙，減少了通風的阻力，增加了單位面積的通風量，并且使煤層通風均勻，減少了爐排上出現的火口和燃燒不均勻的現象。由于下著火點高，這就明顯的提高了煤層的燃盡程度，由于煤粉是在煤層的上面，它還能在燃燒室內形成半懸浮燃燒，這不但提高了燃燒效率還減少了排塵污染。這種“分層裝置”在我市大量運用時，不但能提高鍋爐效率8%~10%節煤率在10%以上，同時提高了鍋爐的出力和對煤種的適用性，燒劣質煤時效果更為突出。

　　4結論實踐證明，在燃煤鍋爐的運行過程中，根據鍋爐容量的大小和結構的特點，分別采用添加劑、改性劑，分層燃燒裝置和型煤等幾種不同的措施，是：S節約能源改善環境的最佳途徑。