某燃煤鍋爐煙氣監測數據的分析與評價

■程玉紅 ■河南天成環保科技股份有限公司，河南 平頂山 467000

1 工程概況

平煤股份八礦鍋爐房現有一臺10t/h循環流化床鍋爐和一臺20t/h循環流化床鍋爐，主要是保證八礦和八礦選煤廠的生產用汽及冬季供暖。2014年4月份按照環保部門下發的限期治理要求進行了脫硫除塵系統改造，每臺鍋爐各安裝有一套除塵器及脫硫塔。鍋爐的除塵裝置采用袋式除塵器，脫硫方采用鈉鈣雙堿法。主要工藝流程如下圖:

八礦鍋爐脫硫除塵改造工程工藝流程圖

該項工程在建設之初，是按照原限期治理要求對煙塵及SO2指標進行治理，對原有的袋式除塵器及除灰系統進行了改造、維修處理，對老舊的麻石脫硫塔進行了拆除重建，并利用原有的循環水系統進行改造處理，因地制宜、新老結合，既節省了投資，又滿足工藝要求。工程總投資在370萬元左右，建成后經檢測除塵及脫硫指標均合格，但在原本不涉及治理的氮氧化物指標上確出現了很多問題。建設單位進行了多方位原因的分析、查找和整改后達到了理想目的。

2 檢測指標分析

2.1 實測指標

該工程在2014年11月竣工，并與當月進行了監測驗收，所使用儀器為青島嶗山應用技術研究所“嶗應3012H型自動煙塵(氣)測試儀”，取三次的平均值列表如下:

序號 項目20噸鍋爐 10噸鍋爐初始 排放 初始排放1O2濃度(%) 15.9 16.6 1616.82 SO2濃度(mg/m3) 255.67 26.33 241.6725.333 NOX濃度(mg/m3) 341.33 353 400.67393

2.2 折算指標

通過以上數據，我們根據《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13274－2014)計算方法:

式中:ρ——大氣污染物基準氧含量排放濃度，mg/m3;

ρ'——實測的大氣污染物排放濃度，，mg/m3;

φ'(O2)——實測的氧含量;

φ(O2)——基準氧含量。

φ(O2)按照標準中選擇燃煤鍋爐9%，計算得出的排放指標折算值如下表:

序號 項目20噸鍋爐 10噸鍋爐初始 排放 初始 排放1O2(%) 15.9 16.6 1616.82 SO2濃度(mg/m3) 601.6 71.8 58073.43 NOX濃度(mg/m3) 803.1 962.7 961.61122.9

從表中可以看出，該工程的SO2濃度均未超過標準值400mg/m3，但NOX濃度卻大大超過標準值400mg/m3。由于該鍋爐的限期治理任務是2014年4月份下達，當時的所依據的標準為《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13274－2001)，該標準對NOX濃度并為作具體要求，而新標準《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13274－2014)是在2014年的7月1日正式發布，且規定“10t/h以上在用蒸汽鍋爐和7MW以上在用熱水鍋爐2015年9月30日前執行GB13271－2001中規定的排放限值，10t/h及以下在用蒸汽鍋爐和7MW及以下在用熱水鍋爐2016年6月30日前執行GB13271－2001中規定的排放限值。而新的標準要相應的時間點之后實行”。因此，該工程整體達標。

標準同時保留了各地方政府根據當地環保要求和經濟技術發展條件，提前批準實施新標準的權利，但隨著國家對環保標準的要求越來越嚴格，當地環保部門隨時可能要求企業執行新的標準，所以認真分析產生氮氧化物濃度過高的原因、規律和整改措施，才能防患于未然。

3 存在問題分析及解決辦法

3.1 實測氧含量偏高

對于循環流化床鍋爐來說該值應該在10～12之間，本次實測的氧含量O2值均在15～17之間，明顯偏高。由于氮氧化物及二氧化硫濃度是按照實測氧含量'折算出的值，因此'值得大小直接影響檢測結果的合格與否。

產生剩余空氣含量大的原因主要有以下幾點:(1)系統漏風，包括鍋爐本體、除塵器、脫硫塔及系統管道等。(2)鼓、引風量較大，操作工經驗不足，系統沒有設置過量空氣系數參數表。建設單位對以上因素逐一排查，排查了設備及管道上的漏風點，發現在鍋爐設備的省煤器管道接口法蘭處存在密封不嚴、密封材料大量吹脫、鋼板接口開焊、銹蝕穿孔現象，特別是管道的下表面由于空間狹窄，平時維護不到位，銹蝕加塵粒磨損非常嚴重，產生了大量的孔洞，建設單位對此逐一進行了一些修補，基本杜絕了漏風現象的發生;在保證爐溫的前提下，也鼓、引風量進行了調整。再次監測的數據'值明顯下降，基本保持在11～13左右，該問題得到了有效地解決。

3.2 實測的氮氧化物含量偏高

對于同類鍋爐，本市其他鍋爐的NOX排放值基本保持在200～300mg/m3之間，就本工程實測的NOX排放值卻在300～400mg/m3之間，可以看出是明顯偏高。分析其產生的原因主要從以下幾個方面:(1)爐膛燃燒的溫度;(2)燃料成分。

循環流化床鍋爐，由于其燃燒的溫度一般控制在850～900℃，屬于低溫燃燒方式，又有分機送風方式可有控制和效降低NOX的排放。但溫度若超過900℃，會使NOX排放濃度顯著增加。但本工程的實測溫度并未超過額定值，因此排除了燃燒溫度對NOX排放濃度的影響。

煤炭中氮含量一般在0.5%～2.5%左右，他們是以氮原子的狀態與各種碳氫化合物結合成氮的環狀化合物存在于煤中，該鍋爐使用的燃料是本礦自產的原煤，在煤質分析時本沒有氮含量的檢測，為此，建設單位就燃料成分中氮含量專門進行了化驗分析，發現本期燃料煤中氮含量一般在1.8% ～3.5%之間，屬于明顯偏高的煤種，因此可以確定煤種是導致本次檢測指標中氮氧化物含量偏高的根本原因。后經協調，采取更換煤種的方式使排放的氮氧化物實測值降至200～300mg/m3之間，取得了很好的效果。

4 結論及建議

隨著國家對環保標準的進一步提高，特別是對于在用的燃煤鍋爐污染物排放標準也會進一步提高，特別是NOX排放標準在2015年10月1日及2016年7月1日后都將執行400mg/m3的指標。目前對于燃煤熱水鍋爐的脫硫除塵改造已基本達標，但對于氮氧化物的排放也應該重視起來。影響氮氧化物排放指標的因素主要有系統的剩余氧含量指標、系統漏風率、鍋爐的鼓風及引風的強度、鍋爐爐膛燃燒溫度及燃煤種類。當流化床鍋爐的排放指標偏大時可以通過降低系統的漏風率、采用合理的過量空氣系數控制一二次風強度、控制爐膛溫度及更換燃料煤種的辦法解決，平煤股份八礦鍋爐檢測驗收中出現的問題及解決方案值得有類似情況的企業借鑒。

［1］鍋爐大氣污染物排放標準(GB13271－2001)中國通環境出版社.

［2］鍋爐大氣污染物排放標準(GB13271－2014)中國通環境出版社.

［3］固定污染物源排氣中顆粒物和氣態污染物采樣方法(16157－1996).

［4］呂俊復.循環流化床鍋爐運行與檢修.中國水利水電出版社，2005.

［5］陳鵬.中國高硫煤及其排放SO2污染控制.煤炭轉化，1998.