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(kù)明

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

1 研究背景

能源是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)?？v觀人類社會(huì)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(kāi)發(fā)利用極大地推進(jìn)了世界經(jīng)濟(jì)和人類社會(huì)的發(fā)展。中國(guó)是一個(gè)煤炭生產(chǎn)大國(guó)，已探明的煤炭?jī)?chǔ)量約為7.65×1013t，占能源總量的95%以上。另一方面，中國(guó)又是一個(gè)煤炭消耗大國(guó)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使其對(duì)能源的需求量越來(lái)越大，目前我國(guó)能源的消費(fèi)總量已位居世界第二。我國(guó)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(guó)是世界少數(shù)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)以煤為主的國(guó)家。從我國(guó)2005年-2009年煤炭消耗量來(lái)看（圖1），呈現(xiàn)逐年持續(xù)上漲趨勢(shì)。

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(guó)煤炭耗煤量數(shù)（數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家2009年度公報(bào)）

2 我國(guó)燃煤工業(yè)鍋爐現(xiàn)狀

工業(yè)鍋爐是我國(guó)重要的熱能動(dòng)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(guó)煤炭消費(fèi)量的80%是原煤直接燃燒，燃燒過(guò)程將會(huì)造成我國(guó)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(guó)在用鍋爐總臺(tái)數(shù)約55萬(wàn)臺(tái),其中:電站鍋爐0.8萬(wàn)臺(tái);工業(yè)鍋爐31.2萬(wàn)臺(tái);生活鍋爐23萬(wàn)臺(tái)。全國(guó)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(guó)工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)效率為72%～80%,接近國(guó)際水平,而運(yùn)行效率平均在60%～65%,遠(yuǎn)低于國(guó)際水平[2]?？傮w上,我國(guó)的工業(yè)鍋爐呈現(xiàn)容量小、效率低、排放高的特點(diǎn)。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(guó)燃煤工業(yè)鍋爐年耗煤4億噸,每年向大氣排放 600萬(wàn)噸SO2、800萬(wàn)噸煙塵（占全國(guó)總排放量的50%左右）、1.64億噸 CO2、8700萬(wàn)噸灰渣 ,工業(yè)鍋爐能源消耗和污染排放均位居全國(guó)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(cè)試選擇遼河油田某供暖燃煤鍋爐房?jī)?nèi)的三臺(tái)鍋爐，對(duì)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(chǎng)采樣（圖2）獲得三臺(tái)燃煤鍋爐主要污染物的排放水平（表1），據(jù)此計(jì)算各類污染物的排放因子，為我國(guó)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(diǎn)位置示意圖

表1 測(cè)定鍋爐基本信息表

3.1 測(cè)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(duì)象。采樣位置和采樣點(diǎn)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16157-1996《固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法》（國(guó)家環(huán)境保護(hù)局，1996a）并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(guò)煙槍直接深入煙道進(jìn)行測(cè)試。為計(jì)算和比較排放因子，對(duì)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(shí)際燃煤量。

3.2 測(cè)試結(jié)果

表2 鍋爐污染物排放效果測(cè)試

根據(jù)測(cè)試結(jié)果(表2)，根據(jù)燃煤元素分析結(jié)果和耗煤量，計(jì)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(diǎn)，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(shí)現(xiàn)技術(shù)節(jié)能

對(duì)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(guò)分層裝置進(jìn)行篩分,通過(guò)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(duì)煤種的適應(yīng)性,減少灰渣含碳量，從而提高了鍋爐運(yùn)行效率。

4.2 加強(qiáng)鍋爐運(yùn)行管理，實(shí)行管理節(jié)能

通過(guò)排煙溫度、煙氣氧含量、過(guò)量空氣系數(shù)等節(jié)能監(jiān)測(cè)指標(biāo)，及時(shí)調(diào)整鍋爐各項(xiàng)參數(shù)，優(yōu)化鍋爐燃燒工況。運(yùn)行鍋爐及管道加強(qiáng)保溫以減少散熱損失，杜絕運(yùn)行過(guò)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(duì)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(shí)和節(jié)能管理方面知識(shí)，使鍋爐管理人員更新觀念，提高鍋爐運(yùn)行和管理水平。

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

鍋爐經(jīng)過(guò)一定時(shí)期的運(yùn)行，鍋爐內(nèi)部將會(huì)出現(xiàn)雜質(zhì)和水垢。據(jù)測(cè)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(duì)鍋爐安全運(yùn)行也極為不利。通過(guò)采取有效的水處理技術(shù)和除垢技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)鍋爐的給水、鍋水、檢驗(yàn)分析，實(shí)現(xiàn)鍋爐無(wú)垢運(yùn)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(shí)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(lái)，積極貫徹落實(shí)國(guó)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(shí)施節(jié)能技術(shù)措施，提高鍋爐的運(yùn)行效率，達(dá)到鍋爐低耗高效的節(jié)能目的。

[1]國(guó)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(cè)[M].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,1996.

[2]趙欽新，王善武.我國(guó)工業(yè)鍋爐未來(lái)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(huì).中國(guó)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