煤質(zhì)對鍋爐大氣污染物排放量的影響

水利部海河水利委員會引灤工程管理局后勤服務(wù)中心 064309

摘要：煤是電廠鍋爐運行的主要燃料支撐，不同的煤質(zhì)對電廠鍋爐設(shè)計、安全運行和經(jīng)濟性都具有很大的影響作用，文章利用一套4t/h燃煤熱水示范鍋爐對5種煤進行實驗，分析煤質(zhì)對鍋爐大氣污染物的影響，并計算不同煤種鍋爐大氣污染物的排污系數(shù)。因此，應(yīng)鼓勵為實現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放進行技術(shù)和管理創(chuàng)新，如要強制推行“超低排放”，應(yīng)由政府有關(guān)部門開展規(guī)范性全面評估，確認(rèn)環(huán)境、經(jīng)濟及技術(shù)可行性后再通過修改排放標(biāo)準(zhǔn)途徑依法推進。

關(guān)鍵詞：煤質(zhì)，鍋爐；大氣污染物；排放量；影響

1導(dǎo)言

鍋爐既是工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的重要利器，也與人們的日常生活密切相關(guān).鍋爐燃料主要有煤、油、天然820%以上為燃煤鍋爐.按照傳統(tǒng)的燃燒方式，煤在燃燒過程中將產(chǎn)生大量煙塵和SO2，NOX，CO，CO2以及碳?xì)浠衔锏扔泻怏w，對大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染。由此，必須深入研究煤質(zhì)對電廠鍋爐污染物排放的具體影響，才能夠從根本上保證入爐煤質(zhì)的安全性和可靠性，降低煤耗，促進電廠經(jīng)濟效益的快速提升。

2煤質(zhì)對鍋爐的影響

2.1煤的揮發(fā)分影響

煤的揮發(fā)分是煤質(zhì)的重要指標(biāo)，在確定煤炭的加工利用途徑和工藝條件時，揮發(fā)分有重要的參考作用。同時，揮發(fā)分是煤的燃燒性能的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)，煤的揮發(fā)分越高，著火性越強，燃燒比較穩(wěn)定，而且燃燒完全，磨制的煤粉可以粗些。揮發(fā)分低、含碳量高的煤，不易著火和燃燒，則磨制的煤粉細(xì)度要求細(xì)些。電廠鍋爐在進行設(shè)計時應(yīng)該與煤的揮發(fā)分保持對應(yīng)關(guān)系，在實際使用過程中揮發(fā)分應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計執(zhí)行，所用煤的揮發(fā)分前后不能出現(xiàn)太大的差異，否則將對鍋爐的運行和經(jīng)濟性產(chǎn)生重大的影響。如若鍋爐實際用煤與設(shè)計的揮發(fā)分要求不符，則可能因為火焰中心上移燒壞噴燃器而停爐，或是因為燃燒不盡，而造成鍋爐停運事故。

2.2煤的灰分影響

首先：灰分高，煤中的碳含量被灰分嚴(yán)重包圍，阻礙碳的燃燒速率，減慢火焰的傳播速度，延遲燃點時間，增加燃燒的困難性。而且灰分性含量越高，發(fā)熱性越差，降低了鍋爐內(nèi)部燃燒溫度，延長了煤炭的燃燒時間，燃燒穩(wěn)定性和燃盡程度也會受到嚴(yán)重影響，煤炭燃燒不完全現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，甚至?xí)霈F(xiàn)滅火；同時，由于煤炭灰分具有不可燃性，不僅不能夠增加鍋爐內(nèi)的溫度，反而會因為高溫煤渣的排放增加爐內(nèi)燃燒熱能的消耗。其次：煤炭的灰分含量的增加，電廠鍋爐以及各種輔助設(shè)備的磨損程度將會加深，鍋爐受熱面的沾污和結(jié)渣以及管路的腐蝕會加劇，設(shè)備使用壽命降低，增加鍋爐的事故率和強迫停運率，造成安全隱患。

3實驗分析

3.1裝置

建立一套4t/h燃煤熱水鍋爐及濕式除塵脫硫系統(tǒng).分別使用混煤、神木蘭炭（粉末和塊狀）、華亭煤和蒲白煤進行實驗，對不同煤種鍋爐煙氣中煙塵、

二氧化硫、氮氧化物以及三氧化硫進行監(jiān)測，以鍋爐出口代表污染物產(chǎn)生量，煙囪代表排放量.

3.2樣品采集與分析

煙塵采樣使用嶗應(yīng)3012H型自動煙塵（氣）測試儀，每個煤種監(jiān)測兩個周期，每個周期監(jiān)測三次，每次采樣時間不少于3分鐘，總氣量不少于1m3，煙塵測定使用重量法.二氧化硫和氮氧化物使用定電位電解法，監(jiān)測使用英國凱恩KM9106型綜合煙氣分析儀，每種燃煤監(jiān)測兩個周期，每個周期連續(xù)監(jiān)測三次取平均值.三氧化硫采用異丙醇-氯化鋇-釷試劑法，該方法對三氧化硫的檢出下限是1.8×10-8，理論上沒有檢測上限，采樣系統(tǒng)見圖1.

圖1異丙醇溶液吸收法采樣系統(tǒng)

三氧化硫氣體采集使用嶗應(yīng)3072H型智能雙路煙氣采樣器，使用3支吸收瓶串聯(lián)，分別裝入80%異丙醇溶液100ml，50ml和50ml，并加入2滴，1滴和1滴釷試劑溶液，取樣時將吸收瓶浸在冰塊中，流量1.5L/min，取樣時間以第3只吸收瓶由粉紅色變成黃100ml三角瓶中，加入1滴-2滴指示劑，用0.00125mol/L氯化鋇滴定至溶液由黃色變?yōu)榉奂t色為止.

3.3結(jié)果與討論

3.3.1煤質(zhì)對污染物的影響分析

對煙塵的影響分析實驗共采集到有效煙塵樣品48個，對樣品進行處理與分析，結(jié)果見表1.由表1可知，鍋爐煙氣中的煙塵濃度差別很大，五種實驗用煤煙塵產(chǎn)生濃度在328.86mg/m3-3634mg/m3之間，排放濃度在28.99mg/m3-72.91mg/m3，由實驗結(jié)果可知，煙塵的產(chǎn)生量和排放量與燃煤中的灰分有很大的關(guān)系，使用不同煤種進行實驗時，蒲白煤煙氣中煙塵濃度和排放量最大，其次為混煤，華亭煤和粉末蘭炭次之，塊狀蘭炭煙塵排放量最小.對煤質(zhì)灰分與煙塵排放濃度進行相關(guān)性分析，結(jié)果見圖2.

表1 煙塵監(jiān)測結(jié)果

圖2煙塵排放濃度與燃煤中灰分之間的關(guān)系

由圖2可知，鍋爐煙氣中煙塵的排放濃度與燃煤灰分之間的相關(guān)系數(shù)為0.9432，呈顯著正相關(guān)，說明灰分對鍋爐煙塵的排放具有明顯的影響.同時，煙塵產(chǎn)生與燃煤粒度也有一定的關(guān)系，粒度越小，煙塵產(chǎn)生量和排放量越大.

3.4結(jié)論

3.4.1煙塵與煤質(zhì)灰分呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，灰分越高，煙塵濃度就越高；二氧化硫與原料中的含硫量也呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，即煤中含硫量越大，煙氣中二氧化硫濃度就越高；煤中含氮量與氮氧化物濃度之間的相關(guān)性一般，說明煤的含氮量對氮氧化物的影響不大，可能與其他因素有關(guān)，具體產(chǎn)生機理仍需做大量研究工作.

3.4.2實驗所得排污系數(shù)與第一次污染普查系數(shù)相比，除煙塵排污系數(shù)小于全國污染源普查系數(shù)以外，煙氣量、二氧化硫和氮氧化物的排污系數(shù)均與普查結(jié)果一致，說明實驗比較成功，結(jié)果合理可信.

4改善煤質(zhì)影響的具體策略

4.1嚴(yán)格把控煤炭來源，加強煤炭驗收

目前，各電廠的煤炭來源比較復(fù)雜，沒有統(tǒng)一的指標(biāo)規(guī)定，各種劣質(zhì)煤、不達(dá)標(biāo)煤混入，造成煤質(zhì)成分指標(biāo)嚴(yán)重不符合設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，威脅了電廠鍋爐的安全運行，增加了經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。由此，應(yīng)該實施精細(xì)化管理，從煤炭源頭開始嚴(yán)格控制燃煤質(zhì)量等級，保障優(yōu)質(zhì)煤炭供應(yīng)，實現(xiàn)電廠鍋爐運行和經(jīng)濟性的優(yōu)化發(fā)展。首先，嚴(yán)格把控煤炭來源，在選用入爐煤炭時，應(yīng)該選擇比較規(guī)范的煤炭企業(yè)，以實際煤質(zhì)是否符合或接近鍋爐設(shè)計煤質(zhì)要