小型工業(yè)煤粉鍋爐煙塵排放特點的研究

周 興

1 概述

煙塵對環(huán)境的危害早已引起世界各國的重視，近年來沈陽市煙塵的微小粒徑塵的工作愈來愈受到重視。沈陽市多年來一直非常重視除塵工作，燃燒設(shè)備的除塵工作一直是環(huán)境保護工作中重要內(nèi)容之一。但是隨著認識的不斷深入，人們已經(jīng)開始注意起煙塵的組成和組分，研究不同粒徑塵粒的危害作用。隨之而來的有關(guān)煙塵中各種級別塵粒的組分，其分布特性等相關(guān)內(nèi)容愈來愈受到專業(yè)人士的關(guān)注。

顆粒的粒徑不同，其組分也有很大差異，由于小顆粒比表面積大，其活性和吸附力都比大顆粒強，所以一些有毒的無機物、有機物及“三致”物質(zhì)和多環(huán)芳烴等大多容易富集在小于 3μm的顆粒上。對人群健康可產(chǎn)生長期性、隱發(fā)性危害。能夠真正找出 6 t工業(yè)煤粉鍋爐在煙塵污染、排放、治理等方面存在的重點問題，研究總結(jié)煙塵排放的特點、特征，特別是在排放上的不足之處，做到有的放矢，找出最佳途徑，有針對性地提出具體的解決措施。

2 鍋爐對比實驗

2.1 測試爐型的選擇

1)通過調(diào)查，選擇市內(nèi)工業(yè)企業(yè)中運行正常、工況穩(wěn)定且管理狀態(tài)良好的小噸位鏈條鍋爐作為對比測試鍋爐。

2)在市內(nèi)熱電廠中選擇一臺運行正常、工況穩(wěn)定且管理狀態(tài)良好的大噸位煤粉爐作為對比測試鍋爐。

3)在市內(nèi)選擇一臺小噸位的水煤漿鍋爐作為對比測試鍋爐。

4)新建一臺小型 6 t/h高效煤粉爐進行測試。

鍋爐概況見表 1。

2.2 使用儀器

采用青島嶗山應(yīng)用技術(shù)研究所生產(chǎn)的 3012H型皮托管平行自動煙塵采樣儀;中國預(yù)防醫(yī)學(xué)中心衛(wèi)生研究所研制生產(chǎn)的WY-1型沖擊式塵粒分級儀。

表1 測試鍋爐概況

2.3 現(xiàn)場測試

現(xiàn)場測試和采樣完全按照GB/T 16157-1996固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法和GB 5468-91鍋爐煙塵測試方法進行。

3 鍋爐對比測試結(jié)果分析

目前在用燃煤鍋爐都已安裝不同類型的除塵設(shè)施，因此煙塵中的粒度識別有兩個范疇，首先要研究除塵前即初始狀態(tài)的煙塵中粒度分布情況。另外還要研究經(jīng)除塵后排向大氣環(huán)境的煙塵中，不同顆粒物的組成與分布。

3.1 除塵前的粒度分布

本課題以沈陽市普遍使用的各種鍋爐作為測試鍋爐，對不同種類鍋爐除塵前產(chǎn)生的煙塵中顆粒物進行粒度分級測試，其測試結(jié)果統(tǒng)計情況見圖 1。

根據(jù)圖 1統(tǒng)計結(jié)果比較可看出:

1)目前沈陽市普遍使用的小型燃煤鍋爐煙塵中，在未除塵狀態(tài)下的粒徑分布。粒徑不大于 10μm時，水煤漿爐 ＞煤粉爐 ＞鏈條爐;粒徑在 10μm～100μm時，煤粉爐 ＞鏈條爐 ＞水煤漿爐;粒徑大于 100μm時，鏈條爐 ＞煤粉爐 ＞水煤漿爐。

2)新研制的小型煤粉爐與原有大型煤粉爐相比，在未除塵狀態(tài)下的粒徑分布。粒徑不大于 10μm時，小型煤粉爐 ＞大型煤粉爐;粒徑在 10μm～100μm時，小型煤粉爐 ＞大型煤粉爐;粒徑大于 100μm時，小型煤粉爐 ＜大型煤粉爐。

3.2 除塵后的粒度分布

不同種類鍋爐經(jīng)除塵后的煙塵中塵粒的分布情況見圖 2。

根據(jù)圖 2統(tǒng)計結(jié)果可看出:

1)沈陽市普遍使用的小型燃煤鍋爐排放的煙塵中，在除塵后狀態(tài)下的粒徑分布。粒徑不大于 1μm時，煤粉爐 ＞鏈條爐 ＞水煤漿爐;粒徑在 1μm～3μm時，水煤漿爐 ＞煤粉爐 ＞鏈條爐;粒徑在 3μm～5μm時，煤粉爐 ＞水煤漿爐 ＞鏈條爐;粒徑在 5μm～10μm時，水煤漿爐 ＞煤粉爐 ＞鏈條爐;粒徑在 10μm～100μm時，鏈條爐 ＞水煤漿爐 ＞煤粉爐;粒徑大于 100μm時，鏈條爐 ＞水煤漿爐 ＞煤粉爐。

2)新研制的小型煤粉爐與原有大型煤粉爐相比，在除塵后狀態(tài)下的粒徑分布。粒徑不大于 10μm時，小型煤粉爐 ＞大型煤粉爐;粒徑在 10μm～100μm時，小型煤粉爐 ＜大型煤粉爐;粒徑大于 100μm時，小型煤粉爐 ＜大型煤粉爐。

4 鍋爐對比實驗小結(jié)

根據(jù)實驗研究結(jié)果可以得出以下結(jié)論:

1)沈陽市普遍使用的小噸位燃煤鍋爐中，鏈條爐產(chǎn)生的煙塵在未除塵狀態(tài)下含 10μm以下的塵粒占 27.82%(其中，≤1μm占 1.59%，1μm～3μm占 6.16%，3μm～5μm占 6.47%，5μm～10μm占 13.60%);10μm～100μm的塵粒平均占 55.20%;大于100μm的塵粒占 16.98%。

水煤漿爐產(chǎn)生的煙塵在未除塵狀態(tài)下含 10μm以下的塵粒占 47.65%(其中，≤1μm占 0.80%，1μm～3μm占 3.97%，3μm～5μm占 11.45%，5μm～10μm占 31.43%);10μm～100μm的塵粒平均占 52.22%;大于 100μm的塵粒占 0.13%。

煤粉爐產(chǎn)生的煙塵在未除塵狀態(tài)下含 10μm以下的塵粒占35.42%(其中，≤1μm占 0.82%，1μm～3μm占 2.48%，3μm～5μm占 8.78%，5μm～10μm占 23.34%);10μm～100μm的塵粒平均占 63.33%;大于 100μm的塵粒占 1.25%。

2)經(jīng)除塵后排放的煙塵中其塵粒組分發(fā)生了很大變化，10μm以下的粒徑鏈條爐占 69.36%、水煤漿爐占 78.49%、煤粉爐占 83.80%;10μm～100μm的塵粒鏈條爐占 29.38%、水煤漿爐占 21.40%、煤粉爐占 16.17%;而大于 100μm的塵粒鏈條爐僅占 1.26%、水煤漿爐僅占 0.11%、煤粉爐僅占 0.03%。

3)新研制的小型煤粉爐與原有大型煤粉爐相比，10μm以下的塵粒占有的百分?jǐn)?shù)，除塵前、后新型煤粉爐均大于舊式大型煤粉爐;10μm～100μm的塵粒占有的百分?jǐn)?shù)，新型煤粉爐由除塵前小于舊式大型煤粉爐變?yōu)槌龎m后大于舊式大型煤粉爐;而大于100μm的塵粒占有的百分?jǐn)?shù)，除塵前、后新型煤粉爐均小于舊式大型煤粉爐。這說明新型煤粉爐配套高效袋式除塵器對小粒徑塵的去除好于舊式大型煤粉爐配套靜電除塵器，而對大粒徑塵的去除正相反。

4)本研究所獲得煙塵中粒度分布數(shù)據(jù)，均遵從對數(shù)正態(tài)分布規(guī)律，幾何標(biāo)準(zhǔn)差和相關(guān)系數(shù)均符合數(shù)理統(tǒng)計要求。

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