煤质对锅炉大气污染物排放量的影响

水利部海河水利委员会引滦工程管理局后勤服务中心 064309

摘要：煤是电厂锅炉运行的主要燃料支撑，不同的煤质对电厂锅炉设计、安全运行和经济性都具有很大的影响作用，文章利用一套4t/h燃煤热水示范锅炉对5种煤进行实验，分析煤质对锅炉大气污染物的影响，并计算不同煤种锅炉大气污染物的排污系数。因此，应鼓励为实现稳定达标排放进行技术和管理创新，如要强制推行“超低排放”，应由政府有关部门开展规范性全面评估，确认环境、经济及技术可行性后再通过修改排放标准途径依法推进。

关键词：煤质，锅炉；大气污染物；排放量；影响

1导言

锅炉既是工业经济发展的重要利器，也与人们的日常生活密切相关.锅炉燃料主要有煤、油、天然820%以上为燃煤锅炉.按照传统的燃烧方式，煤在燃烧过程中将产生大量烟尘和SO2，NOX，CO，CO2以及碳氢化合物等有害气体，对大气环境造成严重污染。由此，必须深入研究煤质对电厂锅炉污染物排放的具体影响，才能够从根本上保证入炉煤质的安全性和可靠性，降低煤耗，促进电厂经济效益的快速提升。

2煤质对锅炉的影响

2.1煤的挥发分影响

煤的挥发分是煤质的重要指标，在确定煤炭的加工利用途径和工艺条件时，挥发分有重要的参考作用。同时，挥发分是煤的燃烧性能的重要衡量标准，煤的挥发分越高，着火性越强，燃烧比较稳定，而且燃烧完全，磨制的煤粉可以粗些。挥发分低、含碳量高的煤，不易着火和燃烧，则磨制的煤粉细度要求细些。电厂锅炉在进行设计时应该与煤的挥发分保持对应关系，在实际使用过程中挥发分应该严格按照设计执行，所用煤的挥发分前后不能出现太大的差异，否则将对锅炉的运行和经济性产生重大的影响。如若锅炉实际用煤与设计的挥发分要求不符，则可能因为火焰中心上移烧坏喷燃器而停炉，或是因为燃烧不尽，而造成锅炉停运事故。

2.2煤的灰分影响

首先：灰分高，煤中的碳含量被灰分严重包围，阻碍碳的燃烧速率，减慢火焰的传播速度，延迟燃点时间，增加燃烧的困难性。而且灰分性含量越高，发热性越差，降低了锅炉内部燃烧温度，延长了煤炭的燃烧时间，燃烧稳定性和燃尽程度也会受到严重影响，煤炭燃烧不完全现象频繁出现，甚至会出现灭火；同时，由于煤炭灰分具有不可燃性，不仅不能够增加锅炉内的温度，反而会因为高温煤渣的排放增加炉内燃烧热能的消耗。其次：煤炭的灰分含量的增加，电厂锅炉以及各种辅助设备的磨损程度将会加深，锅炉受热面的沾污和结渣以及管路的腐蚀会加剧，设备使用寿命降低，增加锅炉的事故率和强迫停运率，造成安全隐患。

3实验分析

3.1装置

建立一套4t/h燃煤热水锅炉及湿式除尘脱硫系统.分别使用混煤、神木兰炭（粉末和块状）、华亭煤和蒲白煤进行实验，对不同煤种锅炉烟气中烟尘、

二氧化硫、氮氧化物以及三氧化硫进行监测，以锅炉出口代表污染物产生量，烟囱代表排放量.

3.2样品采集与分析

烟尘采样使用崂应3012H型自动烟尘（气）测试仪，每个煤种监测两个周期，每个周期监测三次，每次采样时间不少于3分钟，总气量不少于1m3，烟尘测定使用重量法.二氧化硫和氮氧化物使用定电位电解法，监测使用英国凯恩KM9106型综合烟气分析仪，每种燃煤监测两个周期，每个周期连续监测三次取平均值.三氧化硫采用异丙醇-氯化钡-钍试剂法，该方法对三氧化硫的检出下限是1.8×10-8，理论上没有检测上限，采样系统见图1.

图1异丙醇溶液吸收法采样系统

三氧化硫气体采集使用崂应3072H型智能双路烟气采样器，使用3支吸收瓶串联，分别装入80%异丙醇溶液100ml，50ml和50ml，并加入2滴，1滴和1滴钍试剂溶液，取样时将吸收瓶浸在冰块中，流量1.5L/min，取样时间以第3只吸收瓶由粉红色变成黄100ml三角瓶中，加入1滴-2滴指示剂，用0.00125mol/L氯化钡滴定至溶液由黄色变为粉红色为止.

3.3结果与讨论

3.3.1煤质对污染物的影响分析

对烟尘的影响分析实验共采集到有效烟尘样品48个，对样品进行处理与分析，结果见表1.由表1可知，锅炉烟气中的烟尘浓度差别很大，五种实验用煤烟尘产生浓度在328.86mg/m3-3634mg/m3之间，排放浓度在28.99mg/m3-72.91mg/m3，由实验结果可知，烟尘的产生量和排放量与燃煤中的灰分有很大的关系，使用不同煤种进行实验时，蒲白煤烟气中烟尘浓度和排放量最大，其次为混煤，华亭煤和粉末兰炭次之，块状兰炭烟尘排放量最小.对煤质灰分与烟尘排放浓度进行相关性分析，结果见图2.

表1 烟尘监测结果

图2烟尘排放浓度与燃煤中灰分之间的关系

由图2可知，锅炉烟气中烟尘的排放浓度与燃煤灰分之间的相关系数为0.9432，呈显著正相关，说明灰分对锅炉烟尘的排放具有明显的影响.同时，烟尘产生与燃煤粒度也有一定的关系，粒度越小，烟尘产生量和排放量越大.

3.4结论

3.4.1烟尘与煤质灰分呈极显著正相关关系，灰分越高，烟尘浓度就越高；二氧化硫与原料中的含硫量也呈极显著正相关关系，即煤中含硫量越大，烟气中二氧化硫浓度就越高；煤中含氮量与氮氧化物浓度之间的相关性一般，说明煤的含氮量对氮氧化物的影响不大，可能与其他因素有关，具体产生机理仍需做大量研究工作.

3.4.2实验所得排污系数与第一次污染普查系数相比，除烟尘排污系数小于全国污染源普查系数以外，烟气量、二氧化硫和氮氧化物的排污系数均与普查结果一致，说明实验比较成功，结果合理可信.

4改善煤质影响的具体策略

4.1严格把控煤炭来源，加强煤炭验收

目前，各电厂的煤炭来源比较复杂，没有统一的指标规定，各种劣质煤、不达标煤混入，造成煤质成分指标严重不符合设定标准，威胁了电厂锅炉的安全运行，增加了经济负担。由此，应该实施精细化管理，从煤炭源头开始严格控制燃煤质量等级，保障优质煤炭供应，实现电厂锅炉运行和经济性的优化发展。首先，严格把控煤炭来源，在选用入炉煤炭时，应该选择比较规范的煤炭企业，以实际煤质是否符合或接近锅炉设计煤质要