煤質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，不同的煤質對電廠鍋爐設計、安全運行和經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。因此，應鼓勵為實現穩定達標排放進行技術和管理創新，如要強制推行“超低排放”，應由政府有關部門開展規范性全面評估，確認環境、經濟及技術可行性后再通過修改排放標準途徑依法推進。

關鍵詞：煤質，鍋爐；大氣污染物；排放量；影響

1導言

鍋爐既是工業經濟發展的重要利器，也與人們的日常生活密切相關.鍋爐燃料主要有煤、油、天然820%以上為燃煤鍋爐.按照傳統的燃燒方式，煤在燃燒過程中將產生大量煙塵和SO2，NOX，CO，CO2以及碳氫化合物等有害氣體，對大氣環境造成嚴重污染。由此，必須深入研究煤質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的安全性和可靠性，降低煤耗，促進電廠經濟效益的快速提升。

2煤質對鍋爐的影響

2.1煤的揮發分影響

煤的揮發分是煤質的重要指標，在確定煤炭的加工利用途徑和工藝條件時，揮發分有重要的參考作用。同時，揮發分是煤的燃燒性能的重要衡量標準，煤的揮發分越高，著火性越強，燃燒比較穩定，而且燃燒完全，磨制的煤粉可以粗些。揮發分低、含碳量高的煤，不易著火和燃燒，則磨制的煤粉細度要求細些。電廠鍋爐在進行設計時應該與煤的揮發分保持對應關系，在實際使用過程中揮發分應該嚴格按照設計執行，所用煤的揮發分前后不能出現太大的差異，否則將對鍋爐的運行和經濟性產生重大的影響。如若鍋爐實際用煤與設計的揮發分要求不符，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，發熱性越差，降低了鍋爐內部燃燒溫度，延長了煤炭的燃燒時間，燃燒穩定性和燃盡程度也會受到嚴重影響，煤炭燃燒不完全現象頻繁出現，甚至會出現滅火；同時，由于煤炭灰分具有不可燃性，不僅不能夠增加鍋爐內的溫度，反而會因為高溫煤渣的排放增加爐內燃燒熱能的消耗。其次：煤炭的灰分含量的增加，電廠鍋爐以及各種輔助設備的磨損程度將會加深，鍋爐受熱面的沾污和結渣以及管路的腐蝕會加劇，設備使用壽命降低，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.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測，以鍋爐出口代表污染物產生量，煙囪代表排放量.

3.2樣品采集與分析

煙塵采樣使用嶗應3012H型自動煙塵（氣）測試儀，每個煤種監測兩個周期，每個周期監測三次，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，監測使用英國凱恩KM9106型綜合煙氣分析儀，每種燃煤監測兩個周期，每個周期連續監測三次取平均值.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，采樣系統見圖1.

圖1異丙醇溶液吸收法采樣系統

三氧化硫氣體采集使用嶗應3072H型智能雙路煙氣采樣器，使用3支吸收瓶串聯，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為粉紅色為止.

3.3結果與討論

3.3.1煤質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，由實驗結果可知，煙塵的產生量和排放量與燃煤中的灰分有很大的關系，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.對煤質灰分與煙塵排放濃度進行相關性分析，結果見圖2.

表1 煙塵監測結果

圖2煙塵排放濃度與燃煤中灰分之間的關系

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系數為0.9432，呈顯著正相關，說明灰分對鍋爐煙塵的排放具有明顯的影響.同時，煙塵產生與燃煤粒度也有一定的關系，粒度越小，煙塵產生量和排放量越大.

3.4結論

3.4.1煙塵與煤質灰分呈極顯著正相關關系，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關系，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，具體產生機理仍需做大量研究工作.

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

4改善煤質影響的具體策略

4.1嚴格把控煤炭來源，加強煤炭驗收

目前，各電廠的煤炭來源比較復雜，沒有統一的指標規定，各種劣質煤、不達標煤混入，造成煤質成分指標嚴重不符合設定標準，威脅了電廠鍋爐的安全運行，增加了經濟負擔。由此，應該實施精細化管理，從煤炭源頭開始嚴格控制燃煤質量等級，保障優質煤炭供應，實現電廠鍋爐運行和經濟性的優化發展。首先，嚴格把控煤炭來源，在選用入爐煤炭時，應該選擇比較規范的煤炭企業，以實際煤質是否符合或接近鍋爐設計煤質要