解決工業(yè)鍋爐煤煙型污染的根本措施

　目前太原市的熱電聯(lián)產(chǎn)工程已完成大部分，難以改變調(diào)整。今后只有搞好管理，降低熱價(jià)，才能被居民所接受，否則大家不用熱電聯(lián)產(chǎn)的熱，而自行采取各種方式取暖，將會(huì)使這個(gè)工程停用而作廢。而且可以肯定的是，用行政手段是不能解決市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的。

　　解決工業(yè)鍋爐煤煙型污染的根本措施郭永葆任小靜2（1.太原市機(jī)械局，太原，030013；2山西省環(huán)保局，太原，030009）氣污染，而當(dāng)前的治理方式又無(wú)法滿(mǎn)足排放要求發(fā)展工業(yè)鍋爐專(zhuān)用型煤具有顯著的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益爐前煤氣發(fā)生爐是鍋爐達(dá)標(biāo)的最佳配套產(chǎn)品。電熱鍋爐沒(méi)有任何煙塵及有害氣體排放，是解決工業(yè)鍋爐煤煙型污染的根本措施。

　　第一：郭永葆，男，1944年8月生，山西省太原市人，1967年畢業(yè)于太原工學(xué)院（現(xiàn)太原理工大學(xué)），高級(jí)工程師，原太原市機(jī)械局副局長(zhǎng)、總工，太原市新民北街6號(hào)，030013山西既是產(chǎn)煤大省，又是燃煤大省。大量工業(yè)鍋爐、窯爐使用原煤散燒，使山西成為國(guó)內(nèi)最嚴(yán)重的煤煙型大氣污染省份。治理工業(yè)鍋爐煙塵污染，成為各級(jí)環(huán)保部門(mén)的重要工作。但是如何采用經(jīng)濟(jì)適用的辦法治理，也是擺在各級(jí)環(huán)保部門(mén)面前的課題尾部除塵，是典型的先污染后治理，既浪費(fèi)了能源，又增加了成本。治理燃煤鍋爐煙塵污染的根本措施是改變?cè)�煤散��，采用最�?jīng)濟(jì)的鍋爐專(zhuān)用型煤及煤氣發(fā)生爐。同時(shí)，在有條件的地方采用天然氣、煤氣，或者電熱鍋爐。因地制宜改變?nèi)剂辖Y(jié)構(gòu)，這是從根本上解決我省煤煙型污染的有效措施。

　　1原煤散燒是造成煤煙型大氣污染的根本原因1.1我國(guó)是以煤為主要能源的國(guó)家300多億t，占全球煤總儲(chǔ)量的46%而石油與天然氣僅分別占全球總儲(chǔ)量的1.6%與。由此導(dǎo)致我國(guó)能源消費(fèi)中煤占到76%，使中國(guó)成為世界上以煤為主要能源的國(guó)家之一1.2落后的燃煤技術(shù)造成了嚴(yán)重的煤煙型大氣污染我國(guó)生產(chǎn)的煤炭80%以上作為燃料直接燒掉，其中發(fā)電占到28.6%，鍋爐、窯爐占40%以上建國(guó)50年來(lái)，我國(guó)在用工業(yè)鍋爐已發(fā)展到50多萬(wàn)臺(tái)，這些鍋爐大部分為層燃鍋爐。由于爐排片縫隙造成一部分煤的掉漏，其中一部分小粒度煤被鼓風(fēng)機(jī)吹走，連同吹起的灰塵共同構(gòu)成了“煙塵初始排放'剩下的一部分煤則隨爐渣一道排出。以上問(wèn)題導(dǎo)致現(xiàn)有鍋爐的燃燒效率及熱效率低下，這一方面浪費(fèi)了大量煤炭資源，另一方面又造成了嚴(yán)重的煤煙型污染。正如聯(lián)合國(guó)全球環(huán)境基金會(huì)（GEF）專(zhuān)家論證指出的：”影響中國(guó)工業(yè)鍋爐效率和污染的根本問(wèn)題在于大量的小型鍋爐，目前不得不燃用煤質(zhì)多變、粒度不等及灰分高的原煤“據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)近10萬(wàn)臺(tái)鍋爐每小時(shí)將20余t煤變成了灰燼和煙塵煙塵和粉塵年排放量達(dá)到2000萬(wàn)t，S2達(dá)到1800萬(wàn)t，形成了嚴(yán)重的煙塵和S2大氣污染以省會(huì)城市太原為例，1998年總耗煤量3 000多萬(wàn)t，占到全省煤炭產(chǎn)量的12.5%，占全市各類(lèi)能源總消費(fèi)量的90%以上其中工業(yè)耗煤2300萬(wàn)t，絕大部分用于工業(yè)鍋爐燃燒，占到全國(guó)工業(yè)鍋爐總耗煤量的6.4%.這么多的原煤散燒，使懸浮顆粒物平均濃度值達(dá)到0.5mg/N.m3，超過(guò)國(guó)家年日均濃度值二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)近1. 5倍；S2全年平均濃度為ft278mg/NDm3，超過(guò)國(guó)家日均濃度值二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)3. 63，形成典型的煤煙型空氣污染。

　　1.3當(dāng)前的治理方式無(wú)法滿(mǎn)足排放要求幾十年來(lái)，我們面對(duì)如此嚴(yán)重的煤煙型污染狀況，大量精力用在了尾部除塵凈化上，走的是典型的“先污染，后治理”的路子。從所謂展到濕式“麻石”除塵器，又發(fā)展到干濕一體高效脫硫除塵器，都是在已形成的鍋爐煙塵初始排放濃度前提下想辦法，只治標(biāo)，不治本。為此，用戶(hù)已付出了很多（大約1蒸噸需投入1萬(wàn)元除塵設(shè)備的投資），但并不能真正滿(mǎn)足排放達(dá)標(biāo)的要求。

　　國(guó)家環(huán)保局于2000年3月1日頒布執(zhí)行了新的“鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)”（GWPB3-1999）現(xiàn)有燃用原煤散燒的層燃鍋爐，達(dá)到上述要求的煙塵初始排放濃度是相當(dāng)困難的。若配用除塵器，達(dá)到一類(lèi)區(qū)煙塵排放濃度的要求，也是相當(dāng)困難的。

　　改用燃油、燃?xì)忮仩t與電熱鍋爐，可從根本上減少污染甚至達(dá)到無(wú)污染，這是近年來(lái)環(huán)保部門(mén)探索出的新路子但是，據(jù)有關(guān)專(zhuān)家分析論證，各種能源鍋爐的生產(chǎn)制造成本、運(yùn)行費(fèi)用、熱功率和排污情況差別很大燃油鍋爐一次性投資比燃?xì)忮仩t、電鍋爐低，但燃油價(jià)格一漲再漲，運(yùn)行成本越來(lái)越高，用戶(hù)難以承受燃?xì)忮仩t運(yùn)行成本相對(duì)較低，但安裝一臺(tái)燃?xì)忮仩t僅煤氣管理部門(mén)就要收取集資費(fèi)、增容費(fèi)、工程費(fèi)、設(shè)計(jì)費(fèi)、測(cè)量費(fèi)、碰頭費(fèi)等費(fèi)用，一次性投資太大，用戶(hù)根本投資不起太陽(yáng)能既廉價(jià)又清潔，但受到建筑物采光面積的制約，同時(shí)也受氣候條件的影響，不能保證連續(xù)穩(wěn)定的供熱需求，只適合與鍋爐配套使用而大量在用燃煤鍋爐，尤其是2t/h20t/h的鍋爐全部停用也是根本不現(xiàn)實(shí)的為此，經(jīng)過(guò)有關(guān)專(zhuān)家多方論證后一致認(rèn)為，解決煤煙型污染的最經(jīng)濟(jì)適用的措施有3種：一是燃用型煤；二是小于1t/h的手燒鍋爐，配套使用爐前煤氣發(fā)生爐，燃用煤氣；三是使用電熱鍋爐。

　　2發(fā)展工業(yè)鍋爐專(zhuān)用型煤勢(shì)在必行21工業(yè)型煤不同于造氣型煤工業(yè)造氣型煤是造氣爐燃用的原料，它是塊煤的代替物，強(qiáng)度指標(biāo)要求較高。這種型煤粒度較大、強(qiáng)度高，如果放入鍋爐中使用，往往點(diǎn)火困難，燃燒緩慢，燃燼不透，出現(xiàn)斷火可以說(shuō)，將這樣的型煤用于工業(yè)鍋爐燃燒是不合適的工業(yè)鍋爐（層燃方式）最主要的要求是燃料的粒度不宜過(guò)大，以25mm-30mm為宜22工業(yè)鍋爐專(zhuān)用型煤工業(yè)鍋爐專(zhuān)用型煤，即所謂“板栗型”爐前成型型煤，進(jìn)入鍋爐后，在跌落、翻滾、擠壓等作用下，有一部分被破碎，但2/3的顆粒保持在25mm之間，完全符合工業(yè)鍋爐燃煤粒度特性的要求。而且值得強(qiáng)調(diào)的是，燃用“板栗型”型煤，鍋爐本體不須做任何改造，僅需在安裝爐前型煤機(jī)時(shí)，對(duì)煤斗做適當(dāng)修改，將煤閘板提高以適當(dāng)增加煤層厚度（因?yàn)橥笟庑缘母纳疲�，爐排速度也相應(yīng)適當(dāng)降低爐渣含碳量?jī)H為6.6%9.4%，鍋爐熱效率可提高5%8%，節(jié)煤率達(dá)8%12%，運(yùn)行成本與原煤相當(dāng)，而煙塵排放濃度可降低30% 40%，S2排放初始濃度可降低30%以上，有顯著的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益23爐前成型機(jī)爐前成型機(jī)分為“原煤”爐前成型機(jī)與“配煤”爐前成型機(jī)兩種原煤爐前成型機(jī)是在原煤配適量水后加入煤斗中，同時(shí)加入固硫劑，經(jīng)攪拌混和，由定量給料裝置將煤送至振動(dòng)篩篩分，6mm25mm的“混小塊煤”直接入爐，小于6mm的粉煤乳制成“板栗型”型煤入爐。

　　實(shí)際形成的是塊煤與型煤同燒，雖然不加粘結(jié)劑，也可達(dá)到5kg以上抗壓強(qiáng)度此外，單位成型面積生產(chǎn)率高，可達(dá)1000L/m2配煤爐前成型機(jī)是將原煤換為配制的潔凈料煤（由小于6mm的煤末添加助燃劑、固硫劑配制而成），其余同前“杭州模式”的“集中配煤（配煤中心），分散成型（用戶(hù)爐前成型）”就采用了這種型煤機(jī)“配煤”的有關(guān)指標(biāo)為：低位發(fā)熱量20M/kg25M/kg，揮發(fā)分25%49%，灰分小于30%，水分8%12%，含硫量小于1%，粒度小于6mm將做為用戶(hù)首選產(chǎn)品。但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高，價(jià)格較貴（5.5萬(wàn)元臺(tái)），用戶(hù)購(gòu)買(mǎi)有一定困難隨著“配煤”的發(fā)展，“配煤”爐前成型機(jī)將會(huì)形成較大的市場(chǎng)GMX型原煤爐前成型機(jī)已被GEF項(xiàng)目正式選用，并于2000年5月通過(guò)了GEF項(xiàng)目德國(guó)專(zhuān)家驗(yàn)收，并配裝營(yíng)口鍋爐廠6t/h鍋爐，2000年7月份將完成安裝調(diào)試。這標(biāo)志著我國(guó)的爐前型煤技術(shù)已經(jīng)完全成熟，并達(dá)到了世界先進(jìn)水平。這一技術(shù)將對(duì)我國(guó)現(xiàn)有工業(yè)鍋爐改變?cè)�煤散燒的現(xiàn)狀，燃用潔凈專(zhuān)用型煤產(chǎn)生革命性影響。它不僅對(duì)我國(guó)工業(yè)鍋爐煤煙型污染的治理將產(chǎn)生重大作用，還可對(duì)環(huán)保機(jī)械一一爐前型煤機(jī)的大量推廣應(yīng)用產(chǎn)生積極影響。對(duì)此，山西的環(huán)保部門(mén)和機(jī)械企業(yè)應(yīng)引起極大關(guān)注。

　　3爐前煤氣發(fā)生爐爐前煤氣發(fā)生爐是鍋爐達(dá)標(biāo)改造的最佳配套產(chǎn)品。

　　3.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及運(yùn)行效果爐前煤氣發(fā)生爐是在小于1t的手燒爐前加裝的煤氣發(fā)生裝置，是將煤轉(zhuǎn)化為煤氣的裝置。爐子由發(fā)生爐爐體、放散裝置、凈化系統(tǒng)、水循環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、工作輔機(jī)、燃燒器6大部分組成。

　　爐子使用的燃料是所謂的“籽煤”一一即粒度在10mm- 30mm的小粒度塊煤將煤加滿(mǎn)料鐘后入爐，經(jīng)過(guò)爐內(nèi)干餾，煤中的揮發(fā)分逸出，鼓入新鮮空氣和水蒸氣，產(chǎn)出半水煤氣（主要成分為COH2），與逸出的揮發(fā)物混成一種黃色煙狀氣體一低濃度煤氣。煤氣由噴嘴吹出，同時(shí)抽吸空氣。點(diǎn)燃后，火焰吹向鍋爐爐膛，使鍋爐工作經(jīng)有關(guān)部門(mén)測(cè)試，配套煤氣發(fā)生爐的鍋爐，其煙塵排放濃度、SO2排放濃度、NOX排放濃度均達(dá)到國(guó)家GWPB3-1999鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)一類(lèi)區(qū)的要求3.2煤氣發(fā)生爐具有廣闊的推廣應(yīng)用前景煤氣發(fā)生爐的適用范圍很廣，可與鍋爐、鍛造加熱爐、倒煙窯爐及茶爐配套使用，使之達(dá)標(biāo)排放尤其是小于1t的手燒鍋爐，廣泛應(yīng)用于賓館、桑拿館、住宅、辦公樓、娛樂(lè)場(chǎng)所等地，其環(huán)保指標(biāo)基本都不達(dá)標(biāo)，屬?gòu)?qiáng)化改造對(duì)象若配套使用煤氣發(fā)生爐，既不用拆除鍋爐，成本又比油、氣、電鍋爐低得多，一臺(tái)大約3萬(wàn)5萬(wàn)元而爐前型煤機(jī)又恰恰沒(méi)有成熟的1t以下鍋爐的配套產(chǎn)品，所以說(shuō)爐前煤氣發(fā)生爐是用于1t以下鍋爐改造的最佳配套產(chǎn)品。

　　當(dāng)然，使用煤氣發(fā)生爐必須用小塊煤或者造氣型煤，不能用散煤，運(yùn)行成本略高于原煤，但依舊是油、氣、電鍋爐所不可比擬的。

　　4電熱鍋爐應(yīng)用前景分析4.1電熱鍋爐的概念以電能做為能源，將電能轉(zhuǎn)換為熱能，直接或間接將水（或其它導(dǎo)熱介質(zhì)）加熱，直至汽化，這種能量轉(zhuǎn)移裝置，就稱(chēng)之為電熱鍋爐。電熱鍋爐是鍋爐中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種鍋爐，它的用途和燃煤鍋爐、燃油鍋爐是一樣的，只不過(guò)電熱鍋爐沒(méi)有任何煙塵及有害氣體的排放，因此，是所有鍋爐中最潔凈的鍋爐。

　　4.2電熱鍋爐的應(yīng)用前景國(guó)外電熱鍋爐的發(fā)展情況美國(guó)精工公司（Precision）于1947年設(shè)計(jì)生產(chǎn)了第一臺(tái)精工牌電熱鍋爐后，半個(gè)世紀(jì)以來(lái)一直致力于發(fā)展電熱鍋爐系列產(chǎn)品其電熱蒸汽鍋爐最大電功率達(dá)24000kW，蒸發(fā)量36t/h，已配套用于我國(guó)大亞灣與秦山核電站。其電熱熱水鍋爐最大功率為27000kW，熱效率可達(dá)99.99%為了降低成本，該公司已在上海工業(yè)鍋爐廠組裝其產(chǎn)品近年來(lái)，日本也在大力發(fā)展電熱鍋爐u川崎重工公司的電熱蒸汽鍋爐單臺(tái)容量已達(dá)28t/h俄羅斯的比斯克鍋爐廠生產(chǎn)7. 5kW240kW的蒸汽、熱水電熱鍋爐，電熱元件有圓環(huán)型電熱管與電極板兩種，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用可靠。

　　美國(guó)“白浪”牌電熱鍋爐，功率在1. 700m2獨(dú)立單元采暖澳大利亞“恒熱”電熱鍋爐，是一種容積式鍋爐，電功率有7.2kW14.4kW 28.8kW等，最大36kW，可多臺(tái)并聯(lián)使用（最多6臺(tái)）最高出水溫度70°CU由于出水量大，特別適于洗浴使用u韓國(guó)、英國(guó)也在發(fā)展電熱鍋爐u電熱鍋爐在我國(guó)的發(fā)展是我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)要求交互作用的必然結(jié)果到1998年底，全國(guó)發(fā)電設(shè)備總裝機(jī)容量已達(dá)27億kW，發(fā)電量1. 1萬(wàn)億kWh，電網(wǎng)出現(xiàn)供大于求的局面，電負(fù)荷大量富余國(guó)家決定3年內(nèi)不再新裝火電機(jī)組另外，工業(yè)用電下降，居民和商業(yè)用電比例增大，導(dǎo)致電網(wǎng)峰谷差拉大如華北電網(wǎng)最高電負(fù)荷2307萬(wàn)kW峰谷差即達(dá)600萬(wàn)kW（由于電網(wǎng)峰能力嚴(yán)重不足，影響到供電安全和質(zhì)量因此，電力部門(mén)鼓勵(lì)用電，鼓勵(lì)采用電熱鍋爐蓄熱系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)低谷電力市場(chǎng)國(guó)家鼓勵(lì)用低價(jià)電，發(fā)展電熱鍋爐1998年4月，國(guó)家電力總公司安運(yùn)部在上海召開(kāi)電熱鍋爐推廣應(yīng)用會(huì)，公布了有計(jì)劃推廣試用蓄熱式電熱鍋爐的6點(diǎn)通知，擬在510年全面推廣實(shí)施，實(shí)行低谷電價(jià)，對(duì)削峰填谷實(shí)行獎(jiǎng)勵(lì)。

　　兩個(gè)月后，新疆自治區(qū)“三電辦”宣布對(duì)電熱鍋爐實(shí)施優(yōu)惠電價(jià)1999年5月，華北電網(wǎng)提出開(kāi)拓谷電市場(chǎng)，同時(shí)適應(yīng)環(huán)保節(jié)能的措施，免收增容費(fèi)，補(bǔ)貼所用蓄熱設(shè)備費(fèi)的30%上海、廣東、四川等地都陸續(xù)提出了推廣電熱鍋爐、鼓勵(lì)用低谷電的辦法。北京市政府把推廣電熱鍋爐作為解決北京市環(huán)境污染的措施之一。

　　1999年6月11日，為了促進(jìn)電熱鍋爐在我省的推廣應(yīng)用，山西省經(jīng)貿(mào)委、山西省電力工業(yè)局聯(lián)合以晉經(jīng)貿(mào)電字1999205號(hào)文下發(fā)了山西省電力公司電力優(yōu)惠促銷(xiāo)若干暫行規(guī)定的通知，規(guī)定使用電熱鍋爐可“單獨(dú)裝表，緩交貼費(fèi)，電價(jià)在非普工業(yè)電價(jià)的基礎(chǔ)上每千瓦時(shí)優(yōu)惠5分錢(qián)”

　　經(jīng)多方測(cè)算，利用低谷電或者低加平，避開(kāi)高峰用電，電熱鍋爐運(yùn)行成本與燃用煤氣相近，比燃用柴油低廉大體比例為：燃?xì)鉃?，則低谷電為0.8，低加平為1，燃油為1.3如果再將電費(fèi)中代征的引黃水補(bǔ)費(fèi)0.015元和山西電源基地建設(shè)資金0.01元取消，每度電價(jià)再下降0.025元，則低加平的成本即低于燃用煤氣了4.3對(duì)發(fā)展電熱鍋爐的幾點(diǎn)建議進(jìn)一步降低電熱鍋爐一次性投資。山西省供電局已提出電熱鍋爐專(zhuān)供配電箱方案，可比現(xiàn)在降低一半以上費(fèi)用，從而使用戶(hù)能用得起電熱鍋爐。

　　電增容的設(shè)備投資可采取租賃使用或分期付款的方法，減輕用戶(hù)一次性投資較大的壓力。

　　進(jìn)一步調(diào)低低谷電價(jià)，或者加大低谷電電價(jià)優(yōu)惠額。高、平、谷分時(shí)段優(yōu)惠，平均優(yōu)惠每度電5分錢(qián)，低谷電每度8分錢(qián)這樣，使平加谷電價(jià)低于燃用煤氣，全低谷電價(jià)顯著低于燃用煤氣。這就使用戶(hù)在選用池氣、電的方案時(shí)，毫不猶豫地選用電熱鍋爐。歐美有的國(guó)家晝夜電價(jià)差甚至達(dá)到1：，1：7，這對(duì)我們很有啟：發(fā)這無(wú)論對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行、提高電力部門(mén)的經(jīng)濟(jì)效益，還是對(duì)廣大用戶(hù)降低能耗費(fèi)用，都可產(chǎn)生顯著作用。

　　鼓勵(lì)有條件的用戶(hù)采用“太陽(yáng)能加蓄熱電熱鍋爐'實(shí)現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)的能源組合，進(jìn)一步降低用戶(hù)使用成本。這不論對(duì)改善環(huán)境質(zhì)量，還是提高廣大人民的生存質(zhì)量，無(wú)疑都是有益的