燃煤工業(yè)鍋爐污染物特征及節(jié)能途徑淺析——以遼河油田某鍋爐房為例

孫德剛 韋庫明

（1、遼河油田沈陽工程技術(shù)處，遼寧 沈陽 110316 2、武警黃金第三支隊，黑龍江 哈爾濱 150069）

1 研究背景

能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)?？v觀人類社會發(fā)展的歷史，人類文明的每一次重大進(jìn)步都伴隨著能源的改進(jìn)和更替。能源的開發(fā)利用極大地推進(jìn)了世界經(jīng)濟(jì)和人類社會的發(fā)展。中國是一個煤炭生產(chǎn)大國，已探明的煤炭儲量約為7.65×1013t，占能源總量的95%以上。另一方面，中國又是一個煤炭消耗大國，中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使其對能源的需求量越來越大，目前我國能源的消費總量已位居世界第二。我國的能源賦存條件、經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展水平等因素決定了我國是世界少數(shù)能源消費結(jié)構(gòu)以煤為主的國家。從我國2005年-2009年煤炭消耗量來看（圖1），呈現(xiàn)逐年持續(xù)上漲趨勢。

圖1男，于1994年7月畢業(yè)于西南交大，學(xué)士學(xué)2005-2009年中國煤炭耗煤量數(shù)（數(shù)據(jù)來源于國家2009年度公報）

2 我國燃煤工業(yè)鍋爐現(xiàn)狀

工業(yè)鍋爐是我國重要的熱能動力設(shè)備,主要指壓力P≤2.45MPa和容量D≤45.5 MW(或≤65t/h)的工業(yè)用蒸氣鍋爐、采暖熱水鍋爐、民用生活鍋爐、自備熱電聯(lián)產(chǎn)鍋爐、特種用途鍋爐和余熱鍋爐[1]。以煤炭為燃料的工業(yè)鍋爐是大氣中污染物的主要污染源，我國煤炭消費量的80%是原煤直接燃燒，燃燒過程將會造成我國大氣環(huán)境中污染物如 TSP、SO2、CO2、NOx、可吸入顆粒物等大幅度增加。

截止至2005年底,我國在用鍋爐總臺數(shù)約55萬臺,其中:電站鍋爐0.8萬臺;工業(yè)鍋爐31.2萬臺;生活鍋爐23萬臺。全國在用工業(yè)鍋爐中,鍋爐容量小于35t/h的鍋爐約占工業(yè)鍋爐總量的98.9%,其中大于等于20t/h的占不到20%,2～10t/h的占 75%,小于1t/h的占 5%,鍋爐平均容量不到3t/h。全國工業(yè)鍋爐設(shè)計效率為72%～80%,接近國際水平,而運行效率平均在60%～65%,遠(yuǎn)低于國際水平[2]?？傮w上,我國的工業(yè)鍋爐呈現(xiàn)容量小、效率低、排放高的特點。燃煤工業(yè)鍋爐以層燃式鏈條爐為主,占90%以上,其次為層燃式往復(fù)爐,還有少量的流化床、拋煤機(jī)爐和煤粉爐[3-4]。

目前,中國燃煤工業(yè)鍋爐年耗煤4億噸,每年向大氣排放 600萬噸SO2、800萬噸煙塵（占全國總排放量的50%左右）、1.64億噸 CO2、8700萬噸灰渣 ,工業(yè)鍋爐能源消耗和污染排放均位居全國工業(yè)行業(yè)第二，僅次于電站鍋爐。

3 燃煤工業(yè)鍋爐污染物排放特征

燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染物排放特征測試選擇遼河油田某供暖燃煤鍋爐房內(nèi)的三臺鍋爐，對濕式除塵脫硫裝置前后進(jìn)行了煙氣中氣態(tài)污染物現(xiàn)場采樣（圖2）獲得三臺燃煤鍋爐主要污染物的排放水平（表1），據(jù)此計算各類污染物的排放因子，為我國燃煤工業(yè)鍋爐的節(jié)能減排提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

圖2 燃煤鍋爐采樣點位置示意圖

表1 測定鍋爐基本信息表

3.1 測試方法

以燃煤工業(yè)鍋爐產(chǎn)生和排放的氣態(tài)污染物（主要包括SO2和NOx）為研究對象。采樣位置和采樣點按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16157-1996《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》（國家環(huán)境保護(hù)局，1996a）并結(jié)合現(xiàn)場實際情況選擇布置，進(jìn)行等速采樣。

氣態(tài)污染物和總煙塵分別使用煙氣分析儀和煙塵采樣器，通過煙槍直接深入煙道進(jìn)行測試。為計算和比較排放因子，對燃煤鍋爐房的工況參數(shù)進(jìn)行調(diào)研，主要包括鍋爐負(fù)荷、額定蒸發(fā)量和實際燃煤量。

3.2 測試結(jié)果

表2 鍋爐污染物排放效果測試

根據(jù)測試結(jié)果(表2)，根據(jù)燃煤元素分析結(jié)果和耗煤量，計算排放因子（表3）分別為如下：

表3 燃煤鍋爐污染物排放因子

由排放因子可知，工業(yè)燃煤鍋爐，特別是小容量鍋爐，由于管理不當(dāng)，操作水平低以及熱效率低等缺點，導(dǎo)致排放的大氣污染物較多。

4 燃煤工業(yè)鍋爐節(jié)能減排途徑

4.1 加強(qiáng)鍋爐技術(shù)改造，實現(xiàn)技術(shù)節(jié)能

對在用工業(yè)燃煤鍋爐進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，比如燃煤鍋爐分層給煤裝置改造。分層給煤燃燒技術(shù)是將原煤在入料口先通過分層裝置進(jìn)行篩分,通過篩板將原煤中塊、末自下而上松散地分布在爐排上,有利于進(jìn)風(fēng),改善了燃燒狀況,提高對煤種的適應(yīng)性,減少灰渣含碳量，從而提高了鍋爐運行效率。

4.2 加強(qiáng)鍋爐運行管理，實行管理節(jié)能

通過排煙溫度、煙氣氧含量、過量空氣系數(shù)等節(jié)能監(jiān)測指標(biāo)，及時調(diào)整鍋爐各項參數(shù)，優(yōu)化鍋爐燃燒工況。運行鍋爐及管道加強(qiáng)保溫以減少散熱損失，杜絕運行過程的"跑、冒、滴、漏"。在燃料中添加高效清灰劑或除渣劑，保持鍋爐煙氣受熱面清潔。對管理人員和操作人員加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，提高鍋爐節(jié)能管理和操作人員的綜合素質(zhì)和能力。定期組織鍋爐管理人員學(xué)習(xí)節(jié)能法規(guī)、節(jié)能新知識和節(jié)能管理方面知識，使鍋爐管理人員更新觀念，提高鍋爐運行和管理水平。

4.3 加強(qiáng)鍋爐水質(zhì)監(jiān)督工作，實現(xiàn)水處理節(jié)能

鍋爐經(jīng)過一定時期的運行，鍋爐內(nèi)部將會出現(xiàn)雜質(zhì)和水垢。據(jù)測算，鍋爐本體內(nèi)部每結(jié)1毫米水垢，整體熱效率下降3%，而且鍋爐結(jié)垢后對鍋爐安全運行也極為不利。通過采取有效的水處理技術(shù)和除垢技術(shù)，加強(qiáng)對鍋爐的給水、鍋水、檢驗分析，實現(xiàn)鍋爐無垢運行，整體熱效率平均提高10%。

5 結(jié)論

總之，工業(yè)燃煤鍋爐的節(jié)能工作，是降低能耗、減少環(huán)境污染、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和造福子孫后代的有益事業(yè)。因此，我們應(yīng)該著眼于未來，積極貫徹落實國家的節(jié)能減排政策，高度重視工業(yè)鍋爐節(jié)能減排工作，積極實施節(jié)能技術(shù)措施，提高鍋爐的運行效率，達(dá)到鍋爐低耗高效的節(jié)能目的。

[1]國家環(huán)境保護(hù)局科技標(biāo)準(zhǔn)司.工業(yè)污染物產(chǎn)生和排放系數(shù)手冊[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,1996.

[2]趙欽新，王善武.我國工業(yè)鍋爐未來發(fā)展分析[J]工業(yè)鍋爐.2007,(1):1-9

[3]機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會.中國機(jī)械工業(yè)年鑒2002[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.

[4]李超,李興華,段雷,趙盟,段菁春,郝吉明.燃煤工業(yè)鍋爐可吸入顆粒物的排放特征 [J].環(huán)境科學(xué),2009,30(3):650-655