燃煤锅炉的节能与环保

燃煤锅炉的节能与环保

　哈尔滨市经贸委节能技术服务中心项海杰刘道合哈尔滨市环境保护局陈志洵锅炉的燃烧原理以及对环境造成的主要污染源，提出了燃煤锅炉提高运行效率减少排放污染量的几项具体措施。

　　1前言2锅炉的燃烧文稿收到日期：2000-锅炉是一种热能转换设备，主要是由“锅”与转变为热能，被“锅”内耗能工质（水）吸收后，产生具有一定参数和数量的热水或蒸汽，广泛地使用于国民经济各部门和人民生活福利事业之中。

　　锅炉使用的燃料分为三种：即固体燃料、液体燃料和气体燃料。

　　目前我国有大小锅炉40多万台，绝大部份是固体燃料，而锅炉的燃煤技术还很落后，其中耗煤炭产量三分之一的中小型火电厂锅炉，工业锅炉的年均热效率只有50%~60%远远达不到设计能力，能源浪费和环境污染相当严重。而采暖锅炉由于管理和操作上的种种原因，所造成的浪费和污染更突出。据过去调查哈尔滨市区现有1t/h以上的锅炉6781台，年耗标煤约370多万吨，最近我们对哈尔滨市房地局和市政府开发办系统4t/h以上的采暖锅炉又做了一次调查，市房地局系统现有4t/h以上采暖锅炉386台，年耗煤36万吨，市政府开发办系统有55台，年耗煤2265万吨。所有这些都是能源消耗和环境污染的主要原因。以环境污染为例，中国温室气体排放量占全球温室气体排放总量的比重，由1950年的1. 4%上升到1990年的10%，近几年由于改革开放，工农业飞速发展，所消耗的能源量也大大增加，这样所造成的污染也随之增大，因此，努力提高锅炉的燃烧技术是解决目前世界存在的人口、资源和环境三大难题中后两项的重要措施。

　　燃煤锅炉的燃料是煤，而煤是由碳、氢、硫、氧、氮五种成分组成的。其中碳是煤的主要成分，包括固定碳和挥发分中的碳氢化合物。它是煤的主要发热元素，碳完全燃烧时生成二氧化碳，能放出大量热量，不完全燃烧时生成一氧化碳，只能放出小量的热量。氢可以自燃，有加速煤点火的作用。硫也是煤中的可燃成分，燃烧时发出热量并生成二氧化硫、三氧化硫和氧化铁。当与水蒸汽结合后，分别成雾状的亚硫酸或硫酸。氧可以助燃但不能自燃。氮既不能助燃也不能自燃而且它与煤中的一部分氧和碳结合成不可燃的化合物，会降低煤的发热值。同时，氮随其它气体一同排出，还会增加烟气的热损失。

　　锅炉在燃煤的过程中，也是分五个过程进行的，即烘干、分解、着火、燃料、燃尽。

　　煤的烘干过程是煤中水分蒸发的阶段，煤的水分越多，其加热干燥阶段就延续越久。煤的分解是在烘干后开始分解出挥发分，挥发分中的碳氢化合物如在缺氧的情况下会发生热分解解形成微小的碳粒，称为炭黑，还有一部分随烟气带走形成黑烟。

　　挥发分形成后开始燃烧称为着火，挥发分着火的温度称为火点，煤种不同其着火点也不一样。燃烧首先是从挥发分开始，由于挥发分首先接触到氧，氧被大量消耗，影响了氧与焦炭表面的接触，当挥发分烧尽后，这时焦炭也加热到一定温度，此时氧与焦炭大量接触碳燃烧，放出大量的热。焦炭燃烧是从焦炭颗粒表面逐步向内部发展，因此，焦炭的燃烧需要有一定的时间。

　　烧的好坏，实际上燃料的节约、环保的改善，主要是由锅炉结构、燃料的运用，运行的管理三个要素来决定的。

　　3节约煤炭、减少污染的措施从煤炭的组成和锅炉燃烧过程的分析，我们清楚地知道，提高运行效率、减少环境污染的途径尽管很多，但主要方面还是燃料性质和锅炉结构两个方面是重点。

　　哈尔滨市政府，根据中华人民共和国节约能源法和中华人民共和国环保法及国务院提出的2000年前“一控、双达标”的要求，（一控指的是污染物排放总量的控制，双达标指的是工业污染源达标、城市环境功能达标），结合本地的实际情况，提出提质降低耗增加经济效率和社会效益，不是企业消灭污染，就是污染消灭企业的号召，曹广亮市长明确指出，“双达标”是每个企业非闯不可的关口，2000年完不成任务的追究主要领导责任，污染物排放超标的企业要限期整顿，达不到要求的必须停产。根据这些要求，市经贸委、环保局等单位先后组织了实施方案，在1999年到2000年内我市强行推广1t/h以下燃煤锅炉必须烧型煤，4t/h以上链条锅炉必须改成“分层燃烧装置”，同时制定了哈尔滨市工业锅炉型煤质量控制的11项指标。

　　粒度：机烧炉最大不超过25mm，手烧炉最大不超过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，仍符合规定的粒度要求。

　　防水性：水浸24小时，室温放置6小时，做强度试验仍符合规定的颗粒要求。

　　（1）添加剂中不得含有能造成二次污染的物质。

　　所以，提出的上述控制指标，主要目的是：1具体法是控制煤的挥发分的总含量使其不要过小或过大，控制挥发分的析出速度和均匀性和将煤的颗粒控制在适当范围，且分布均匀。

　　在型煤中加入一定量的碱性氧化物，使其在燃烧中与NOx生成硫酸盐而固定在灰渣中，利用这种固硫方法，减少S2的排放量。

　　煤燃烧中的尘主要来自两部分，一是来自燃烧后的底灰中，另一部分是和烟伴生的。底灰可以随垃圾一同处理，而伴生的飞灰和未燃尽的炭粒则是降尘和飘尘的主要来源。这部分主要是颗粒松散，燃烧时过剩空气系数大，使得大量飞灰随气流带走造成的污染。

　　型煤在制造过程中采用了先进的工艺，运用合理的配方，加入一定量的添加剂，助燃剂和固硫剂，所生产的型煤达到上述指标时，在锅炉上燃烧时就可以达到提高效率，减少污染的目的。

　　不过型煤在生产、运输、成本上还有一些极待解决问题，因此，小炉使用是可以的，但在大型炉上运用有一定的困难，为此，根据国家计委、经贸委、科委发布的中国节能技术政策大纲的规定，在全国大、中型链条锅炉上，推广应用技术成熟、改造简单、工期短、投入少见效快、实践证明行之有效的方法，链条锅炉的“分层式给煤装置”。

　　装一套给煤的“分层装置”利用机械筛分的方法，在原煤进入炉膛前使煤层形成下大上小的分层，这不但使煤层松动而且煤的颗粒之间保持一定的间隙，减少了通风的阻力，增加了单位面积的通风量，并且使煤层通风均匀，减少了炉排上出现的火口和燃烧不均匀的现象。由于下着火点高，这就明显的提高了煤层的燃尽程度，由于煤粉是在煤层的上面，它还能在燃烧室内形成半悬浮燃烧，这不但提高了燃烧效率还减少了排尘污染。这种“分层装置”在我市大量运用时，不但能提高锅炉效率8%~10%节煤率在10%以上，同时提高了锅炉的出力和对煤种的适用性，烧劣质煤时效果更为突出。