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，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，將會使這個工程停用而作廢。而且可以肯定的是，用行政手段是不能解決市場經(jīng)濟問題的。

　　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.太原市機械局，太原，030013；2山西省環(huán)保局，太原，030009）氣污染，而當前的治理方式又無法滿足排放要求發(fā)展工業(yè)鍋爐專用型煤具有顯著的環(huán)境與經(jīng)濟效益爐前煤氣發(fā)生爐是鍋爐達標的最佳配套產(chǎn)品。電熱鍋爐沒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)于太原工學院（現(xiàn)太原理工大學），高級工程師，原太原市機械局副局長、總工，太原市新民北街6號，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，使山西成為國內(nèi)最嚴重的煤煙型大氣污染省份。治理工業(yè)鍋爐煙塵污染，成為各級環(huán)保部門的重要工作。但是如何采用經(jīng)濟適用的辦法治理，也是擺在各級環(huán)保部門面前的課題尾部除塵，是典型的先污染后治理，既浪費了能源，又增加了成本。治理燃煤鍋爐煙塵污染的根本措施是改變原煤散燒，采用最經(jīng)濟的鍋爐專用型煤及煤氣發(fā)生爐。同時，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我國是以煤為主要能源的國家300多億t，占全球煤總儲量的46%而石油與天然氣僅分別占全球總儲量的1.6%與。由此導致我國能源消費中煤占到76%，使中國成為世界上以煤為主要能源的國家之一1.2落后的燃煤技術(shù)造成了嚴重的煤煙型大氣污染我國生產(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50年來，我國在用工業(yè)鍋爐已發(fā)展到50多萬臺，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機吹走，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。以上問題導致現(xiàn)有鍋爐的燃燒效率及熱效率低下，這一方面浪費了大量煤炭資源，另一方面又造成了嚴重的煤煙型污染。正如聯(lián)合國全球環(huán)境基金會（GEF）專家論證指出的：”影響中國工業(yè)鍋爐效率和污染的根本問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，全國近10萬臺鍋爐每小時將20余t煤變成了灰燼和煙塵煙塵和粉塵年排放量達到2000萬t，S2達到1800萬t，形成了嚴重的煙塵和S2大氣污染以省會城市太原為例，1998年總耗煤量3 000多萬t，占到全省煤炭產(chǎn)量的12.5%，占全市各類能源總消費量的90%以上其中工業(yè)耗煤2300萬t，絕大部分用于工業(yè)鍋爐燃燒，占到全國工業(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到0.5mg/N.m3，超過國家年日均濃度值二級標準近1. 5倍；S2全年平均濃度為ft278mg/NDm3，超過國家日均濃度值二級標準3. 63，形成典型的煤煙型空氣污染。

　　1.3當前的治理方式無法滿足排放要求幾十年來，我們面對如此嚴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，不治本。為此，用戶已付出了很多（大約1蒸噸需投入1萬元除塵設(shè)備的投資），但并不能真正滿足排放達標的要求。

　　國家環(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準”（GWPB3-1999）現(xiàn)有燃用原煤散燒的層燃鍋爐，達到上述要求的煙塵初始排放濃度是相當困難的。若配用除塵器，達到一類區(qū)煙塵排放濃度的要求，也是相當困難的。

　　改用燃油、燃氣鍋爐與電熱鍋爐，可從根本上減少污染甚至達到無污染，這是近年來環(huán)保部門探索出的新路子但是，據(jù)有關(guān)專家分析論證，各種能源鍋爐的生產(chǎn)制造成本、運行費用、熱功率和排污情況差別很大燃油鍋爐一次性投資比燃氣鍋爐、電鍋爐低，但燃油價格一漲再漲，運行成本越來越高，用戶難以承受燃氣鍋爐運行成本相對較低，但安裝一臺燃氣鍋爐僅煤氣管理部門就要收取集資費、增容費、工程費、設(shè)計費、測量費、碰頭費等費用，一次性投資太大，用戶根本投資不起太陽能既廉價又清潔，但受到建筑物采光面積的制約，同時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)實的為此，經(jīng)過有關(guān)專家多方論證后一致認為，解決煤煙型污染的最經(jīng)濟適用的措施有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)鍋爐專用型煤勢在必行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，強度指標要求較高。這種型煤粒度較大、強度高，如果放入鍋爐中使用，往往點火困難，燃燒緩慢，燃燼不透，出現(xiàn)斷火可以說，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大，以25mm-30mm為宜22工業(yè)鍋爐專用型煤工業(yè)鍋爐專用型煤，即所謂“板栗型”爐前成型型煤，進入鍋爐后，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時，對煤斗做適當修改，將煤閘板提高以適當增加煤層厚度（因為透氣性的改善），爐排速度也相應(yīng)適當降低爐渣含碳量僅為6.6%9.4%，鍋爐熱效率可提高5%8%，節(jié)煤率達8%12%，運行成本與原煤相當，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)濟效益23爐前成型機爐前成型機分為“原煤”爐前成型機與“配煤”爐前成型機兩種原煤爐前成型機是在原煤配適量水后加入煤斗中，同時加入固硫劑，經(jīng)攪拌混和，由定量給料裝置將煤送至振動篩篩分，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。

　　實際形成的是塊煤與型煤同燒，雖然不加粘結(jié)劑，也可達到5kg以上抗壓強度此外，單位成型面積生產(chǎn)率高，可達1000L/m2配煤爐前成型機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（用戶爐前成型）”就采用了這種型煤機“配煤”的有關(guān)指標為：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將做為用戶首選產(chǎn)品。但其結(jié)構(gòu)較復雜，成本較高，價格較貴（5.5萬元臺），用戶購買有一定困難隨著“配煤”的發(fā)展，“配煤”爐前成型機將會形成較大的市場GMX型原煤爐前成型機已被GEF項目正式選用，并于2000年5月通過了GEF項目德國專家驗收，并配裝營口鍋爐廠6t/h鍋爐，2000年7月份將完成安裝調(diào)試。這標志著我國的爐前型煤技術(shù)已經(jīng)完全成熟，并達到了世界先進水平。這一技術(shù)將對我國現(xiàn)有工業(yè)鍋爐改變原煤散燒的現(xiàn)狀，燃用潔凈專用型煤產(chǎn)生革命性影響。它不僅對我國工業(yè)鍋爐煤煙型污染的治理將產(chǎn)生重大作用，還可對環(huán)保機械一一爐前型煤機的大量推廣應(yīng)用產(chǎn)生積極影響。對此，山西的環(huán)保部門和機械企業(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)生爐是鍋爐達標改造的最佳配套產(chǎn)品。

　　3.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及運行效果爐前煤氣發(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)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)、工作輔機、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料鐘后入爐，經(jīng)過爐內(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，同時抽吸空氣。點燃后，火焰吹向鍋爐爐膛，使鍋爐工作經(jīng)有關(guān)部門測試，配套煤氣發(fā)生爐的鍋爐，其煙塵排放濃度、SO2排放濃度、NOX排放濃度均達到國家GWPB3-1999鍋爐大氣污染物排放標準一類區(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，使之達標排放尤其是小于1t的手燒鍋爐，廣泛應(yīng)用于賓館、桑拿館、住宅、辦公樓、娛樂場所等地，其環(huán)保指標基本都不達標，屬強化改造對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，一臺大約3萬5萬元而爐前型煤機又恰恰沒有成熟的1t以下鍋爐的配套產(chǎn)品，所以說爐前煤氣發(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（或其它導熱介質(zhì)）加熱，直至汽化，這種能量轉(zhuǎn)移裝置，就稱之為電熱鍋爐。電熱鍋爐是鍋爐中結(jié)構(gòu)最簡單的一種鍋爐，它的用途和燃煤鍋爐、燃油鍋爐是一樣的，只不過電熱鍋爐沒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)用前景國外電熱鍋爐的發(fā)展情況美國精工公司（Precision）于1947年設(shè)計生產(chǎn)了第一臺精工牌電熱鍋爐后，半個世紀以來一直致力于發(fā)展電熱鍋爐系列產(chǎn)品其電熱蒸汽鍋爐最大電功率達24000kW，蒸發(fā)量36t/h，已配套用于我國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，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容量已達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)簡單，使用可靠。

　　美國“白浪”牌電熱鍋爐，功率在1. 700m2獨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，可多臺并聯(lián)使用（最多6臺）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、英國也在發(fā)展電熱鍋爐u電熱鍋爐在我國的發(fā)展是我國電力工業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護要求交互作用的必然結(jié)果到1998年底，全國發(fā)電設(shè)備總裝機容量已達27億kW，發(fā)電量1. 1萬億kWh，電網(wǎng)出現(xiàn)供大于求的局面，電負荷大量富余國家決定3年內(nèi)不再新裝火電機組另外，工業(yè)用電下降，居民和商業(yè)用電比例增大，導致電網(wǎng)峰谷差拉大如華北電網(wǎng)最高電負荷2307萬kW峰谷差即達600萬kW（由于電網(wǎng)峰能力嚴重不足，影響到供電安全和質(zhì)量因此，電力部門鼓勵用電，鼓勵采用電熱鍋爐蓄熱系統(tǒng)，開發(fā)低谷電力市場國家鼓勵用低價電，發(fā)展電熱鍋爐1998年4月，國家電力總公司安運部在上海召開電熱鍋爐推廣應(yīng)用會，公布了有計劃推廣試用蓄熱式電熱鍋爐的6點通知，擬在510年全面推廣實施，實行低谷電價，對削峰填谷實行獎勵。

　　兩個月后，新疆自治區(qū)“三電辦”宣布對電熱鍋爐實施優(yōu)惠電價1999年5月，華北電網(wǎng)提出開拓谷電市場，同時適應(yīng)環(huán)保節(jié)能的措施，免收增容費，補貼所用蓄熱設(shè)備費的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號文下發(fā)了山西省電力公司電力優(yōu)惠促銷若干暫行規(guī)定的通知，規(guī)定使用電熱鍋爐可“單獨裝表，緩交貼費，電價在非普工業(yè)電價的基礎(chǔ)上每千瓦時優(yōu)惠5分錢”

　　經(jīng)多方測算，利用低谷電或者低加平，避開高峰用電，電熱鍋爐運行成本與燃用煤氣相近，比燃用柴油低廉大體比例為：燃氣為1，則低谷電為0.8，低加平為1，燃油為1.3如果再將電費中代征的引黃水補費0.015元和山西電源基地建設(shè)資金0.01元取消，每度電價再下降0.025元，則低加平的成本即低于燃用煤氣了4.3對發(fā)展電熱鍋爐的幾點建議進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供配電箱方案，可比現(xiàn)在降低一半以上費用，從而使用戶能用得起電熱鍋爐。

　　電增容的設(shè)備投資可采取租賃使用或分期付款的方法，減輕用戶一次性投資較大的壓力。

　　進一步調(diào)低低谷電價，或者加大低谷電電價優(yōu)惠額。高、平、谷分時段優(yōu)惠，平均優(yōu)惠每度電5分錢，低谷電每度8分錢這樣，使平加谷電價低于燃用煤氣，全低谷電價顯著低于燃用煤氣。這就使用戶在選用池氣、電的方案時，毫不猶豫地選用電熱鍋爐。歐美有的國家晝夜電價差甚至達到1：，1：7，這對我們很有啟：發(fā)這無論對電網(wǎng)的安全運行、提高電力部門的經(jīng)濟效益，還是對廣大用戶降低能耗費用，都可產(chǎn)生顯著作用。

　　鼓勵有條件的用戶采用“太陽能加蓄熱電熱鍋爐'實現(xiàn)最經(jīng)濟的能源組合，進一步降低用戶使用成本。這不論對改善環(huán)境質(zhì)量，還是提高廣大人民的生存質(zhì)量，無疑都是有益的