燃煤鍋爐的節(jié)能與環(huán)保

　哈爾濱市經(jīng)貿(mào)委節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心項(xiàng)海杰劉道合哈爾濱市環(huán)境保護(hù)局陳志洵鍋爐的燃燒原理以及對(duì)環(huán)境造成的主要污染源，提出了燃煤鍋爐提高運(yùn)行效率減少排放污染量的幾項(xiàng)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(zhuǎn)換設(shè)備，主要是由“鍋”與轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮�，被“鍋”�?nèi)耗能工質(zhì)（水）吸收后，產(chǎn)生具有一定參數(shù)和數(shù)量的熱水或蒸汽，廣泛地使用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門和人民生活福利事業(yè)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(guó)有大小鍋爐40多萬(wàn)臺(tái)，絕大部份是固體燃料，而鍋爐的燃煤技術(shù)還很落后，其中耗煤炭產(chǎn)量三分之一的中小型火電廠鍋爐，工業(yè)鍋爐的年均熱效率只有50%~60%遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)能力，能源浪費(fèi)和環(huán)境污染相當(dāng)嚴(yán)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(fèi)和污染更突出。據(jù)過(guò)去調(diào)查哈爾濱市區(qū)現(xiàn)有1t/h以上的鍋爐6781臺(tái)，年耗標(biāo)煤約370多萬(wàn)噸，最近我們對(duì)哈爾濱市房地局和市政府開(kāi)發(fā)辦系統(tǒng)4t/h以上的采暖鍋爐又做了一次調(diào)查，市房地局系統(tǒng)現(xiàn)有4t/h以上采暖鍋爐386臺(tái)，年耗煤36萬(wàn)噸，市政府開(kāi)發(fā)辦系統(tǒng)有55臺(tái)，年耗煤2265萬(wàn)噸。所有這些都是能源消耗和環(huán)境污染的主要原因。以環(huán)境污染為例，中國(guó)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(kāi)放，工農(nóng)業(yè)飛速發(fā)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(shù)是解決目前世界存在的人口、資源和環(huán)境三大難題中后兩項(xiàng)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(fā)分中的碳?xì)浠�合��。它是煤的主要發(fā)熱元素，碳完全燃燒時(shí)生成二氧化碳，能放出大量熱量，不完全燃燒時(shí)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(diǎn)火的作用。硫也是煤中的可燃成分，燃燒時(shí)發(fā)出熱量并生成二氧化硫、三氧化硫和氧化鐵。當(dāng)與水蒸汽結(jié)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(jié)合成不可燃的化合物，會(huì)降低煤的發(fā)熱值。同時(shí)，氮隨其它氣體一同排出，還會(huì)增加煙氣的熱損失。

　　鍋爐在燃煤的過(guò)程中，也是分五個(gè)過(guò)程進(jìn)行的，即烘干、分解、著火、燃料、燃盡。

　　煤的烘干過(guò)程是煤中水分蒸發(fā)的階段，煤的水分越多，其加熱干燥階段就延續(xù)越久。煤的分解是在烘干后開(kāi)始分解出揮發(fā)分，揮發(fā)分中的碳?xì)浠�合物如在缺氧的情況下會(huì)發(fā)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(fā)分形成后開(kāi)始燃燒稱為著火，揮發(fā)分著火的溫度稱為火點(diǎn)，煤種不同其著火點(diǎn)也不一樣。燃燒首先是從揮發(fā)分開(kāi)始，由于揮發(fā)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(dāng)揮發(fā)分燒盡后，這時(shí)焦炭也加熱到一定溫度，此時(shí)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(nèi)部發(fā)展，因此，焦炭的燃燒需要有一定的時(shí)間。

　　燒的好壞，實(shí)際上燃料的節(jié)約、環(huán)保的改善，主要是由鍋爐結(jié)構(gòu)、燃料的運(yùn)用，運(yùn)行的管理三個(gè)要素來(lái)決定的。

　　3節(jié)約煤炭、減少污染的措施從煤炭的組成和鍋爐燃燒過(guò)程的分析，我們清楚地知道，提高運(yùn)行效率、減少環(huán)境污染的途徑盡管很多，但主要方面還是燃料性質(zhì)和鍋爐結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面是重點(diǎn)。

　　哈爾濱市政府，根據(jù)中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法和中華人民共和國(guó)環(huán)保法及國(guó)務(wù)院提出的2000年前“一控、雙達(dá)標(biāo)”的要求，（一控指的是污染物排放總量的控制，雙達(dá)標(biāo)指的是工業(yè)污染源達(dá)標(biāo)、城市環(huán)境功能達(dá)標(biāo)），結(jié)合本地的實(shí)際情況，提出提質(zhì)降低耗增加經(jīng)濟(jì)效率和社會(huì)效益，不是企業(yè)消滅污染，就是污染消滅企業(yè)的號(hào)召，曹廣亮市長(zhǎng)明確指出，“雙達(dá)標(biāo)”是每個(gè)企業(yè)非闖不可的關(guān)口，2000年完不成任務(wù)的追究主要領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任，污染物排放超標(biāo)的企業(yè)要限期整頓，達(dá)不到要求的必須停產(chǎn)。根據(jù)這些要求，市經(jīng)貿(mào)委、環(huán)保局等單位先后組織了實(shí)施方案，在1999年到2000年內(nèi)我市強(qiáng)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(shí)制定了哈爾濱市工業(yè)鍋爐型煤質(zhì)量控制的11項(xiàng)指標(biāo)。

　　粒度：機(jī)燒爐最大不超過(guò)25mm，手燒爐最大不超過(guò)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(guī)定的粒度要求。

　　防水性：水浸24小時(shí)，室溫放置6小時(shí)，做強(qiáng)度試驗(yàn)仍符合規(guī)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(zhì)。

　　所以，提出的上述控制指標(biāo)，主要目的是：1具體法是控制煤的揮發(fā)分的總含量使其不要過(guò)小或過(guò)大，控制揮發(fā)分的析出速度和均勻性和將煤的顆�？刂圃谶m當(dāng)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(lái)自兩部分，一是來(lái)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(lái)源。這部分主要是顆粒松散，燃燒時(shí)過(guò)�？諝庀禂�(shù)大，使得大量飛灰隨氣流帶走造成的污染。

　　型煤在制造過(guò)程中采用了先進(jìn)的工藝，運(yùn)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(chǎn)的型煤達(dá)到上述指標(biāo)時(shí)，在鍋爐上燃燒時(shí)就可以達(dá)到提高效率，減少污染的目的。

　　不過(guò)型煤在生產(chǎn)、運(yùn)輸、成本上還有一些極待解決問(wèn)題，因此，小爐使用是可以的，但在大型爐上運(yùn)用有一定的困難，為此，根據(jù)國(guó)家計(jì)委、經(jīng)貿(mào)委、科委發(fā)布的中國(guó)節(jié)能技術(shù)政策大綱的規(guī)定，在全國(guó)大、中型鏈條鍋爐上，推廣應(yīng)用技術(shù)成熟、改造簡(jiǎn)單、工期短、投入少見(jiàn)效快、實(shí)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(jī)械篩分的方法，在原煤進(jìn)入爐膛前使煤層形成下大上小的分層，這不但使煤層松動(dòng)而且煤的顆粒之間保持一定的間隙，減少了通風(fēng)的阻力，增加了單位面積的通風(fēng)量，并且使煤層通風(fēng)均勻，減少了爐排上出現(xiàn)的火口和燃燒不均勻的現(xiàn)象。由于下著火點(diǎn)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(nèi)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(yùn)用時(shí)，不但能提高鍋爐效率8%~10%節(jié)煤率在10%以上，同時(shí)提高了鍋爐的出力和對(duì)煤種的適用性，燒劣質(zhì)煤時(shí)效果更為突出。