鍋爐煙氣污染的節(jié)能環(huán)保措施研究

江海濤，付春霞

（四川省核工業(yè)輻射測試防護院（四川省核應急技術支持中心），四川 成都 610052）

近年來，關于供熱鍋爐煙氣污染等方面的研究有很多課題，主要是因為煙氣不僅帶來了嚴重的空氣環(huán)境污染，還影響了周邊居民的正常生產生活。而在供熱鍋爐運行期間，如果燃料未得到充分燃燒，不僅造成了燃料的極大浪費，也難以得到有效利用。除此以外，煙氣還會直接影響燃料的燃燒質量，從而導致鍋爐出現(xiàn)不同程度的問題，這不僅造成了巨大的能源損耗和嚴重的生態(tài)環(huán)境污染問題，還不利于社會的和諧穩(wěn)定和長久健康的可持續(xù)發(fā)展，同時，也會對供熱鍋爐的綜合使用和綜合效益造成一定制約。因此，對于供熱鍋爐煙氣污染的原因及相關處理措施研究是極具重要意義的。

1 鍋爐煙氣污染中包含的污染物

1.1 煙塵

煙塵是一種極其細微的黑色顆粒物，大多是由燃料燃燒不充分產生的，而鍋爐煙氣是空氣煙塵的重要源頭之一。通常，煙塵的主要成分是二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、氧化鈣和未經(jīng)燃燒的炭微粒等。在環(huán)境污染中，由于大氣污染物的種類繁多，因此，常見的煙塵有黑煙、紅煙、黃煙和灰煙，且不同顏色的煙塵其組成和來源也各不相同，按形態(tài)概括起來可分為兩類，即顆粒狀污染物和有害氣體。因此，煙塵中會含有大量的未燃燒細微顆粒，這些顆粒經(jīng)熱氣傳至大氣中，會長期漂浮在空氣中并逐漸積累，不僅阻礙了正常的社會發(fā)展，還形成了難以改善的空氣污染狀況，且其極易吸附金屬元素。當人體吸入時，會同人體內部的血液和器官相結合，從而引發(fā)人體中毒，因此，我國根據(jù)基本國情制定了嚴格的大氣排放的相關標準，以此來控制污染物的排放。

1.2 SO2

該物質作為常見的氣態(tài)物質，不但對人的呼吸道有強烈的刺激性，還會對植物產生漂白的斑點、抑制生長、損害葉片和降低產量的負面影響。其影響范圍之大，危害程度之深是難以估量的，因此，國家十分重視此種物質的排放量，但總量仍居高不下。通常情況下，SO2無色，但有著較強的刺激性，會嚴重危害人體健康，可使人體產生一系列的呼吸系統(tǒng)疾病，同時，還能和血液相融合，造成人體全身中毒。如煤炭等相關燃料中就含有較高的硫元素，在實際燃燒過程中，會產生濃度較高的SO2。而當SO2濃度過高時，就會與水相結合而形成酸雨，這會對地表物質形成損傷，嚴重時還會危害人類生命健康，同時，也會對生態(tài)環(huán)境造成不可逆的損傷[1]。

1.3 NOx

NOx是氮氧化合物的總稱，主要包括NO和NOx等，其中，大氣中的NOx主要來源于自然和人為活動的排放。在高溫燃燒條件下，氮氧化物主要以NO的形式存在，而氮氧化物的初始排放量約為95%。在日常生活中，NOx是最常見的一種大氣污染物，主要包括工廠的排放氣，氮肥廠、有機中間體廠、有色及黑色金屬冶煉廠的某些生產過程，經(jīng)統(tǒng)計，每年向大氣排放的NOx可達幾千萬噸。通常情況下，NO會刺人們的激呼吸系統(tǒng)，還能與血紅素結合成亞硝基血紅素而使人中毒。同樣，NOx也能嚴重刺激人們的呼吸系統(tǒng)，并使血紅素硝基化，危害比NO更大，若是人體吸入過多，該物質就會導致高鐵血蛋白和肺組織的不可逆損傷，甚至會導致人體毛細血管肺泡壁通透性過強，從而引發(fā)水腫。

1.4 CO2

該物質是一種在常溫下無色無味無臭的氣體。在鍋爐燃料燃燒過程中，因燃料的不完全燃燒就會產生對環(huán)境有害的氣體CO2。且過量的CO2會直接影響大氣層，使太陽的輻射沒有阻擋物和吸收物，而是直接輻射到地球表面，形成擴散，導致地球溫度升高，產生溫室效應。根據(jù)相關專家預測，若CO2的排放量不斷提升，地球的表面溫度會在30年左右提升30 ℃左右，兩極溫度會提升1 ℃，這樣就會導致冰川融化，海平面上升，而部分較低的島嶼和沿海城市就會被海水吞沒，從而造成難以估量的損失[2]。

2 鍋爐煙氣污染的原因

2.1 二次風壓控制不合理

在鍋爐的運行過程中，若想進一步提升鍋爐燃料的經(jīng)濟價值和使用效率，必須要根據(jù)實際情況進行合理的調整和改進。因此，可通過控制二次風壓來確保爐內的燃燒情況，從而有效避免燃料浪費和嚴重污染等問題出現(xiàn)。在實際使用過程中，絕大部分的鍋爐均會產生不同程度的污染等問題，這主要是因為二次風壓的控制不合理、不科學所導致的，而爐膛內部的污染大多是因空氣系數(shù)所導致的，還有排煙溫度提升所引發(fā)的一系列問題。

2.2 煤料水分過高

在鍋爐實際的運行過程中，若使用的燃料水分過高，就會導致燃料燃燒不充分，尤其是當鍋爐內的一部水分過高時，會產生高溫蒸汽，這時水汽和煙氣就會混合發(fā)生化學反應，從而造成爐內部排煙污染的發(fā)生。同時，燃料水分也會對內部排煙溫度產生直接影響，甚至會形成酸性物質，這對于鍋爐自身有著致命的損傷和腐蝕，會直接影響鍋爐的正常使用壽命。

2.3 煤料的質量問題

在使用過程中要對鍋爐進行檢查，同時也要對煤炭自身的質量進行定期管控和抽檢，以確保鍋爐使用的燃料是高質量、高品質的。

3 鍋爐煙氣污染的節(jié)能環(huán)保原理及影響因素

3.1 鍋爐煙氣污染的節(jié)能環(huán)保原理

工業(yè)鍋爐的節(jié)能性和穩(wěn)定性是同鍋爐自身的設計和模式、以及控制有著緊密關聯(lián)，而提升鍋爐的熱效率就在于鍋爐自身的設計和運行，這些都是關鍵性的指標。因此，相關部門要時刻注重鍋爐的熱效率，并根據(jù)實際情況進行改造，以確保其工作的穩(wěn)定性、持久性、高效性。通常情況下，鍋爐的熱效率會受到多方因素的綜合影響，如燃料燃燒不充分、鍋爐內部溫度較低、燃料含水量過高等，均會影響鍋爐的熱效率轉化[3]。同時，由于內部燃燒不充分等多種因素產生的空氣污染問題，已嚴重威脅到人們的生命和安全，所以，相關人員要根據(jù)實際情況，有針對性進行分析和研發(fā)治理方式，爭取在源頭上解決污染問題。

3.2 鍋爐節(jié)能環(huán)保的影響因素

3.2.1 鍋爐熱效率

對于衡量鍋爐性能最重要一點就是熱效率指標，因此，要通過多種途徑不斷地提升鍋爐內部的熱量轉化效率，實現(xiàn)鍋爐的熱能提升。而鍋爐作為重要的能源轉化設備，在節(jié)能環(huán)保過程中是重要的影響因素，主要是由于其綜合性能可通過熱效率指標反映，而對于鍋爐內部熱效率的利用有著重要的意義和價值。但在實際生產過程中，有諸多因素會影響鍋爐的熱效率。例如，操作人員的不規(guī)范操作和不合理燃料的投入，以及鍋爐的設計不科學、不合理，過載運行和日常檢修保養(yǎng)不及時等，都會造成鍋爐耗能的增加和效率的下降，同時也會產生不穩(wěn)定現(xiàn)象，造成能源的浪費。

3.2.2 鍋爐爐渣含碳量

鍋爐爐渣的含碳量是指供熱鍋爐是否科學合理的運行和節(jié)能的重要指標。通常，供熱鍋爐的高碳含量爐渣大多是因為煤炭未能充分燃燒所造成的，如煤炭濕度過大，顆粒較大，以及溫度較低，均會不同程度地影響煤炭的正常燃燒效率。例如，若煤炭過濕，其中所含的水分子就會影響到煤炭的正常燃燒效率，從而影響熱量的散發(fā)，甚至會導致煤炭僅在表面燃燒，未能充分達到深層燃燒，造成資源浪費，這非常不利于環(huán)保。因此，要加強對煤炭質量的管控，盡量使煤炭顆粒得到充分燃燒，以降低爐渣內部的含碳量，提高實際的運行效率。此外，若爐膛內部溫度過低，既不利于煤炭的充分燃燒，又會影響正常的運行效率，同樣會造成能源的浪費。需要注意的是，若參數(shù)設置不合理、不科學，就會影響氧氣的注入量，從而會造成溫度不達標，因此，要隨時調整爐內參數(shù)，降低爐渣內部的含碳量[4]。

3.2.3 鍋爐排煙的溫度

在鍋爐的實際運行過程中，之所以會產生排煙熱損，主要原因是在于排煙溫度較高，因此，就會導致熱量的損失和流出。所以，一定要加強對鍋爐排煙溫度的實施管控，要使鍋爐的排煙溫度處于合理范圍之內，同時，還要不斷的降低燃燒中心的溫度。如果排煙溫度過低，就要適當增加尾部的受熱面積，這時就需要耗費能源來維持此項工作，也因此會相應提高運行成本。但若是爐內溫度過高，就會形成較大的通風阻力，此時要應用引風機進行引風，電能就會增加，導致功能消耗過大。對此，為了有效達到節(jié)能減排的目的，避免資源浪費，要利用科學技術加大對溫度的管控，且經(jīng)過系統(tǒng)核算，要確保各方面的要素都得到合理分配，從而使尾部受熱面積和排煙熱損在管控范圍之內，以此提高鍋爐的使用壽命，降低能源損耗。

4 鍋爐煙氣污染的節(jié)能環(huán)保措施

4.1 調整二次風壓

在鍋爐實際運行的過程中，通過適當調控二次風壓，可有效提升鍋爐的整體運行效率。若二次風壓在不合理不科學的狀態(tài)下，會降低燃料的燃燒效率，從而會導致排煙溫度上升，長此以往，會極大的損傷鍋爐，縮短鍋爐的正常使用壽命。因此，在實際運行期間，要嚴格地對其進行風壓管控。通過科學研究分析，二次風壓不達標所引起的核心原因在于風機自身，所以，要想在真正調整風壓變化，就要從引風機入手，可通過更換引風機來提升風壓，使爐內的氧氣含量迅速提升，并將二次風壓從以往的5 KPA提高到9 KPA，從而有效提升二次風壓的穿透力，提升燃燒效率，降低鍋爐內的燃燒中心溫度，切實保障爐膛內部的燃燒時間，同時，也降低排煙溫度，提升運行效率，延長鍋爐的正常使用壽命。

4.2 摻配燃料

在實際的生產使用過程中，將燃料送入鍋爐內部之前，可加入其他的輔助燃料，保障燃料的正常燃燒，主要是為了預防水分子過高導致的燃燒不充分和燃燒效率受阻。而在實際生產期間，要確保平均熱值在2 000大卡以上，以確保燃料的穩(wěn)定性和床溫始終保持恒定，同時，也要保障排煙的溫度在管控范圍之內。但在合理搭配燃料時，一定要確保各類配料的比例，例如，可以將高熱值和低熱值燃料進行參配；高水分的燃料和低水分燃料進行摻配，以上摻配方式可以更好地提升爐膛內燃料燃燒的效率，從而有效改善鍋爐煙氣的污染問題，降低排煙中所攜帶的煙塵，保障鍋爐正常運行。此外，在投入燃料期間，還可以通過降低燃料的含泥量，按照相關比例進行適當?shù)恼{配，以提升受熱面積，改善傳導效力。

4.3 控制煤料的質量問題

鍋爐的燃燒質量不合理、不科學，是排煙溫度較高的核心原因所在。因此，在對鍋爐進行改進期間，要注重排煙溫度變化，同時，更要高度重視燃料質量的管控等相關問題。首先要嚴格控制燃煤自身的含水量，若燃料自身的含水量超過35%，鍋爐在燃燒過程中就會受到水分子的影響，進而降低燃料的燃燒性能，也會直接影響到火焰的燃燒溫度。甚至還會出現(xiàn)燃燒不充分的現(xiàn)象，導致雜物灰塵混進煙霧中，使鍋爐內部的煙爐排煙溫度提升，這樣既造成了空氣污染和二次燃燒，又影響了鍋爐的正常使用效率。因此，從總體上來講，要嚴格控制燃料的含水量，可通過適當?shù)拇胧┖吞幚恚源擞行Ы档蜔煚t排煙溫度。

4.4 改善鍋爐設計質量

要想真正改善鍋爐煙氣的污染問題，就要根據(jù)實際情況進行改善，尤其是對于鍋爐的受熱面的合理設計。在設計期間，要不斷地對其燃燒的實際效率進行計算，明確爐膛的內部結構和相關尺寸，實現(xiàn)最優(yōu)容量和最優(yōu)受熱面的負荷量，再結合爐膛內部容積熱負荷和出口煙氣溫度等相關數(shù)據(jù)進行綜合性分析，以此來設計鍋爐的實際尺寸，但要嚴格按照相關數(shù)據(jù)進行選取。這樣能在最大程度上提升吹灰蒸汽壓力，既達到了最理想的使用效果，也能在最大程度上降低排煙溫度，由此可以看出，通過改變吹灰方式，能最大程度地保障鍋爐的正常運行效率，并使其實際價值得以充分發(fā)揮[5]。

以袋式除塵方法為例，袋式除塵是目前較為有效的除塵方法，可以不受操作人員的經(jīng)驗限制，能降低因儀器損壞而導致除塵器無法正確啟動的發(fā)生概率，可最大化地降低系統(tǒng)故障率，提高清灰系統(tǒng)的工作效率。但相關技術人員還是有必要通過深入研究國內煙灰型環(huán)境污染的特殊性，進一步深入開展對袋式除塵科學技術上的研究與革新，從而使該技術更加完善，滿足市場條件。

當前，在鍋爐設備正常工作的狀況下，袋式除塵工藝的總體設計技術水平、濾料等零件生產技術及其經(jīng)濟承受方面，已基本符合現(xiàn)代鍋爐設備煙氣除塵工藝技術的發(fā)展需要。

4.5 優(yōu)化鍋爐鼓風機和調節(jié)系統(tǒng)

為進一步提升鍋爐在運行環(huán)節(jié)中的環(huán)保作業(yè)，重點在于要科學合理地使用鍋爐鼓風機和調節(jié)系統(tǒng)，從而提升鍋爐的運行效率。通常情況下，鍋爐鼓風機是通過變頻技術調速來實現(xiàn)低電能損耗的。而風量控制是人們利用擋風板的開度大小，來調節(jié)風量，但這種方式未能在真正意義上起到節(jié)電的作用。因此，近年來，隨著科學技術的進步和調頻技術的日趨成熟，相關技術人員開始使用變頻器來調節(jié)電源的頻率，從而提升鼓風機的轉速，且在不同時間內進行調整，以達到合理的風量，實現(xiàn)節(jié)能的目的。此外，由于在整個供暖期內，鍋爐一直處于長時間滿負荷運行，所以，借助變頻調速可明顯降低電能。因此，要高度重視供暖鍋爐的節(jié)能方式，要最大限度地降低燃料能源的浪費，從而不斷提升鍋爐的使用效率，實現(xiàn)供暖鍋爐運行的經(jīng)濟效益與社會效益的可持續(xù)發(fā)展。

4.6 創(chuàng)新供熱鍋爐節(jié)能環(huán)保技術

在供熱鍋爐的實際運行中，所采用的燃燒技術主要是將大塊的煤炭進行研磨，再結合空氣將煤粉灑在爐膛中，使其燃燒。由于粉末狀顆粒直徑非常小，會在短時間內迅速燃燒。因此，采用這種燃燒技術，可以達到一定的燃燒效果，且在燃燒中產生的污染物也符合國家相關政策和制度要求。隨著科學技術的進步，在我國最新研發(fā)的節(jié)能型燃燒技術中，循環(huán)流化技術的效果是最為明顯，這種方法主要是將塊狀煤炭進行粉狀顆粒磨碎，然后在進行排風時，將粉狀顆粒轉化為粉末狀，使其在供熱鍋爐中自燃；并且，在鍋爐中設置分離器，使混在煙霧中的未燃燒顆粒回爐進行第二次燃燒，從而反復利用，以此提高燃燒效率。經(jīng)過多次的循環(huán)燃燒，可以使燃料在鍋爐內部全方位的燃燒，從而有效提升了鍋爐的使用效率和燃料的燃燒速。

5 結語

綜上所述，供熱鍋爐在實際運行期間會出現(xiàn)煙氣污染等現(xiàn)象，這一問題會直接影響到鍋爐的正常使用效率，降低燃料的使用價值。經(jīng)相關研究顯示，造成鍋爐煙氣污染的原因較多，但主要是因為爐膛內部的火焰燃燒不充分，過?？諝庀禂?shù)所導致的受熱面結垢所造成的。因此，在降低鍋爐溫度期間，一定要綜合考慮多方面的影響因素，還要重視鍋爐的整體設計和燃料自身質量等相關問題，從而切實提高供熱鍋爐的實際使用效益以及綜合經(jīng)濟價值。