江海濤，付春霞

（四川省核工業(yè)輻射測試防護(hù)院（四川省核應(yīng)急技術(shù)支持中心），四川 成都 610052）

近年來，關(guān)于供熱鍋爐煙氣污染等方面的研究有很多課題，主要是因?yàn)闊煔獠粌H帶來了嚴(yán)重的空氣環(huán)境污染，還影響了周邊居民的正常生產(chǎn)生活。而在供熱鍋爐運(yùn)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(fèi)，也難以得到有效利用。除此以外，煙氣還會(huì)直接影響燃料的燃燒質(zhì)量，從而導(dǎo)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(yán)重的生態(tài)環(huán)境污染問題，還不利于社會(huì)的和諧穩(wěn)定和長久健康的可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)，也會(huì)對(duì)供熱鍋爐的綜合使用和綜合效益造成一定制約。因此，對(duì)于供熱鍋爐煙氣污染的原因及相關(guān)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(xì)微的黑色顆粒物，大多是由燃料燃燒不充分產(chǎn)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(huì)含有大量的未燃燒細(xì)微顆粒，這些顆粒經(jīng)熱氣傳至大氣中，會(huì)長期漂浮在空氣中并逐漸積累，不僅阻礙了正常的社會(huì)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(dāng)人體吸入時(shí)，會(huì)同人體內(nèi)部的血液和器官相結(jié)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(yán)格的大氣排放的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以此來控制污染物的排放。

1.2 SO2

該物質(zhì)作為常見的氣態(tài)物質(zhì)，不但對(duì)人的呼吸道有強(qiáng)烈的刺激性，還會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生漂白的斑點(diǎn)、抑制生長、損害葉片和降低產(chǎn)量的負(fù)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(zhì)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(qiáng)的刺激性，會(huì)嚴(yán)重危害人體健康，可使人體產(chǎn)生一系列的呼吸系統(tǒng)疾病，同時(shí)，還能和血液相融合，造成人體全身中毒。如煤炭等相關(guān)燃料中就含有較高的硫元素，在實(shí)際燃燒過程中，會(huì)產(chǎn)生濃度較高的SO2。而當(dāng)SO2濃度過高時(shí)，就會(huì)與水相結(jié)合而形成酸雨，這會(huì)對(duì)地表物質(zhì)形成損傷，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危害人類生命健康，同時(shí)，也會(huì)對(duì)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(dòng)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(jī)中間體廠、有色及黑色金屬冶煉廠的某些生產(chǎn)過程，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，每年向大氣排放的NOx可達(dá)幾千萬噸。通常情況下，NO會(huì)刺人們的激呼吸系統(tǒng)，還能與血紅素結(jié)合成亞硝基血紅素而使人中毒。同樣，NOx也能嚴(yán)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(zhì)就會(huì)導(dǎo)致高鐵血蛋白和肺組織的不可逆損傷，甚至?xí)?dǎo)致人體毛細(xì)血管肺泡壁通透性過強(qiáng)，從而引發(fā)水腫。

1.4 CO2

該物質(zhì)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(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的氣體CO2。且過量的CO2會(huì)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(kuò)散，導(dǎo)致地球溫度升高，產(chǎn)生溫室效應(yīng)。根據(jù)相關(guān)專家預(yù)測，若CO2的排放量不斷提升，地球的表面溫度會(huì)在30年左右提升30 ℃左右，兩極溫度會(huì)提升1 ℃，這樣就會(huì)導(dǎo)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(huì)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(fēng)壓控制不合理

在鍋爐的運(yùn)行過程中，若想進(jìn)一步提升鍋爐燃料的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和使用效率，必須要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理的調(diào)整和改進(jìn)。因此，可通過控制二次風(fēng)壓來確保爐內(nèi)的燃燒情況，從而有效避免燃料浪費(fèi)和嚴(yán)重污染等問題出現(xiàn)。在實(shí)際使用過程中，絕大部分的鍋爐均會(huì)產(chǎn)生不同程度的污染等問題，這主要是因?yàn)槎物L(fēng)壓的控制不合理、不科學(xué)所導(dǎo)致的，而爐膛內(nèi)部的污染大多是因空氣系數(shù)所導(dǎo)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(shí)際的運(yùn)行過程中，若使用的燃料水分過高，就會(huì)導(dǎo)致燃料燃燒不充分，尤其是當(dāng)鍋爐內(nèi)的一部水分過高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高溫蒸汽，這時(shí)水汽和煙氣就會(huì)混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而造成爐內(nèi)部排煙污染的發(fā)生。同時(shí)，燃料水分也會(huì)對(duì)內(nèi)部排煙溫度產(chǎn)生直接影響，甚至?xí)纬伤嵝晕镔|(zhì)，這對(duì)于鍋爐自身有著致命的損傷和腐蝕，會(huì)直接影響鍋爐的正常使用壽命。

2.3 煤料的質(zhì)量問題

在使用過程中要對(duì)鍋爐進(jìn)行檢查，同時(shí)也要對(duì)煤炭自身的質(zhì)量進(jìn)行定期管控和抽檢，以確保鍋爐使用的燃料是高質(zhì)量、高品質(zhì)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(shè)計(jì)和模式、以及控制有著緊密關(guān)聯(lián)，而提升鍋爐的熱效率就在于鍋爐自身的設(shè)計(jì)和運(yùn)行，這些都是關(guān)鍵性的指標(biāo)。因此，相關(guān)部門要時(shí)刻注重鍋爐的熱效率，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)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(huì)受到多方因素的綜合影響，如燃料燃燒不充分、鍋爐內(nèi)部溫度較低、燃料含水量過高等，均會(huì)影響鍋爐的熱效率轉(zhuǎn)化[3]。同時(shí)，由于內(nèi)部燃燒不充分等多種因素產(chǎn)生的空氣污染問題，已嚴(yán)重威脅到人們的生命和安全，所以，相關(guān)人員要根據(jù)實(shí)際情況，有針對(duì)性進(jìn)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(duì)于衡量鍋爐性能最重要一點(diǎn)就是熱效率指標(biāo)，因此，要通過多種途徑不斷地提升鍋爐內(nèi)部的熱量轉(zhuǎn)化效率，實(shí)現(xiàn)鍋爐的熱能提升。而鍋爐作為重要的能源轉(zhuǎn)化設(shè)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(biāo)反映，而對(duì)于鍋爐內(nèi)部熱效率的利用有著重要的意義和價(jià)值。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，有諸多因素會(huì)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(shè)計(jì)不科學(xué)、不合理，過載運(yùn)行和日常檢修保養(yǎng)不及時(shí)等，都會(huì)造成鍋爐耗能的增加和效率的下降，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象，造成能源的浪費(fèi)。

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(xué)合理的運(yùn)行和節(jié)能的重要指標(biāo)。通常，供熱鍋爐的高碳含量爐渣大多是因?yàn)槊禾课茨艹浞秩紵斐傻?，如煤炭濕度過大，顆粒較大，以及溫度較低，均會(huì)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(huì)影響到煤炭的正常燃燒效率，從而影響熱量的散發(fā)，甚至?xí)?dǎo)致煤炭僅在表面燃燒，未能充分達(dá)到深層燃燒，造成資源浪費(fèi)，這非常不利于環(huán)保。因此，要加強(qiáng)對(duì)煤炭質(zhì)量的管控，盡量使煤炭顆粒得到充分燃燒，以降低爐渣內(nèi)部的含碳量，提高實(shí)際的運(yùn)行效率。此外，若爐膛內(nèi)部溫度過低，既不利于煤炭的充分燃燒，又會(huì)影響正常的運(yùn)行效率，同樣會(huì)造成能源的浪費(fèi)。需要注意的是，若參數(shù)設(shè)置不合理、不科學(xué)，就會(huì)影響氧氣的注入量，從而會(huì)造成溫度不達(dá)標(biāo)，因此，要隨時(shí)調(diào)整爐內(nèi)參數(shù)，降低爐渣內(nèi)部的含碳量[4]。

3.2.3 鍋爐排煙的溫度

在鍋爐的實(shí)際運(yùn)行過程中，之所以會(huì)產(chǎn)生排煙熱損，主要原因是在于排煙溫度較高，因此，就會(huì)導(dǎo)致熱量的損失和流出。所以，一定要加強(qiáng)對(duì)鍋爐排煙溫度的實(shí)施管控，要使鍋爐的排煙溫度處于合理范圍之內(nèi)，同時(shí)，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(dāng)增加尾部的受熱面積，這時(shí)就需要耗費(fèi)能源來維持此項(xiàng)工作，也因此會(huì)相應(yīng)提高運(yùn)行成本。但若是爐內(nèi)溫度過高，就會(huì)形成較大的通風(fēng)阻力，此時(shí)要應(yīng)用引風(fēng)機(jī)進(jìn)行引風(fēng)，電能就會(huì)增加，導(dǎo)致功能消耗過大。對(duì)此，為了有效達(dá)到節(jié)能減排的目的，避免資源浪費(fèi)，要利用科學(xué)技術(shù)加大對(duì)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(nèi)，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(diào)整二次風(fēng)壓

在鍋爐實(shí)際運(yùn)行的過程中，通過適當(dāng)調(diào)控二次風(fēng)壓，可有效提升鍋爐的整體運(yùn)行效率。若二次風(fēng)壓在不合理不科學(xué)的狀態(tài)下，會(huì)降低燃料的燃燒效率，從而會(huì)導(dǎo)致排煙溫度上升，長此以往，會(huì)極大的損傷鍋爐，縮短鍋爐的正常使用壽命。因此，在實(shí)際運(yùn)行期間，要嚴(yán)格地對(duì)其進(jìn)行風(fēng)壓管控。通過科學(xué)研究分析，二次風(fēng)壓不達(dá)標(biāo)所引起的核心原因在于風(fēng)機(jī)自身，所以，要想在真正調(diào)整風(fēng)壓變化，就要從引風(fēng)機(jī)入手，可通過更換引風(fēng)機(jī)來提升風(fēng)壓，使?fàn)t內(nèi)的氧氣含量迅速提升，并將二次風(fēng)壓從以往的5 KPA提高到9 KPA，從而有效提升二次風(fēng)壓的穿透力，提升燃燒效率，降低鍋爐內(nèi)的燃燒中心溫度，切實(shí)保障爐膛內(nèi)部的燃燒時(shí)間，同時(shí)，也降低排煙溫度，提升運(yùn)行效率，延長鍋爐的正常使用壽命。

4.2 摻配燃料

在實(shí)際的生產(chǎn)使用過程中，將燃料送入鍋爐內(nèi)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(yù)防水分子過高導(dǎo)致的燃燒不充分和燃燒效率受阻。而在實(shí)際生產(chǎn)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(shí)，也要保障排煙的溫度在管控范圍之內(nèi)。但在合理搭配燃料時(shí)，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(jìn)行參配；高水分的燃料和低水分燃料進(jìn)行摻配，以上摻配方式可以更好地提升爐膛內(nèi)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(yùn)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(guān)比例進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)配，以提升受熱面積，改善傳導(dǎo)效力。

4.3 控制煤料的質(zhì)量問題

鍋爐的燃燒質(zhì)量不合理、不科學(xué)，是排煙溫度較高的核心原因所在。因此，在對(duì)鍋爐進(jìn)行改進(jìn)期間，要注重排煙溫度變化，同時(shí)，更要高度重視燃料質(zhì)量的管控等相關(guān)問題。首先要嚴(yán)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(huì)受到水分子的影響，進(jìn)而降低燃料的燃燒性能，也會(huì)直接影響到火焰的燃燒溫度。甚至還會(huì)出現(xiàn)燃燒不充分的現(xiàn)象，導(dǎo)致雜物灰塵混進(jìn)煙霧中，使鍋爐內(nèi)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(yán)格控制燃料的含水量，可通過適當(dāng)?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(shè)計(jì)質(zhì)量

要想真正改善鍋爐煙氣的污染問題，就要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行改善，尤其是對(duì)于鍋爐的受熱面的合理設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)期間，要不斷地對(duì)其燃燒的實(shí)際效率進(jìn)行計(jì)算，明確爐膛的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相關(guān)尺寸，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)容量和最優(yōu)受熱面的負(fù)荷量，再結(jié)合爐膛內(nèi)部容積熱負(fù)荷和出口煙氣溫度等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性分析，以此來設(shè)計(jì)鍋爐的實(shí)際尺寸，但要嚴(yán)格按照相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行選取。這樣能在最大程度上提升吹灰蒸汽壓力，既達(dá)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(yùn)行效率，并使其實(shí)際價(jià)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(yàn)限制，能降低因儀器損壞而導(dǎo)致除塵器無法正確啟動(dòng)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(guān)技術(shù)人員還是有必要通過深入研究國內(nèi)煙灰型環(huán)境污染的特殊性，進(jìn)一步深入開展對(duì)袋式除塵科學(xué)技術(shù)上的研究與革新，從而使該技術(shù)更加完善，滿足市場條件。

當(dāng)前，在鍋爐設(shè)備正常工作的狀況下，袋式除塵工藝的總體設(shè)計(jì)技術(shù)水平、濾料等零件生產(chǎn)技術(shù)及其經(jīng)濟(jì)承受方面，已基本符合現(xiàn)代鍋爐設(shè)備煙氣除塵工藝技術(shù)的發(fā)展需要。

4.5 優(yōu)化鍋爐鼓風(fēng)機(jī)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)

為進(jìn)一步提升鍋爐在運(yùn)行環(huán)節(jié)中的環(huán)保作業(yè)，重點(diǎn)在于要科學(xué)合理地使用鍋爐鼓風(fēng)機(jī)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)，從而提升鍋爐的運(yùn)行效率。通常情況下，鍋爐鼓風(fēng)機(jī)是通過變頻技術(shù)調(diào)速來實(shí)現(xiàn)低電能損耗的。而風(fēng)量控制是人們利用擋風(fēng)板的開度大小，來調(diào)節(jié)風(fēng)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(xué)技術(shù)的進(jìn)步和調(diào)頻技術(shù)的日趨成熟，相關(guān)技術(shù)人員開始使用變頻器來調(diào)節(jié)電源的頻率，從而提升鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，且在不同時(shí)間內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到合理的風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。此外，由于在整個(gè)供暖期內(nèi)，鍋爐一直處于長時(shí)間滿負(fù)荷運(yùn)行，所以，借助變頻調(diào)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(fèi)，從而不斷提升鍋爐的使用效率，實(shí)現(xiàn)供暖鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)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(shù)

在供熱鍋爐的實(shí)際運(yùn)行中，所采用的燃燒技術(shù)主要是將大塊的煤炭進(jìn)行研磨，再結(jié)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(huì)在短時(shí)間內(nèi)迅速燃燒。因此，采用這種燃燒技術(shù)，可以達(dá)到一定的燃燒效果，且在燃燒中產(chǎn)生的污染物也符合國家相關(guān)政策和制度要求。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在我國最新研發(fā)的節(jié)能型燃燒技術(shù)中，循環(huán)流化技術(shù)的效果是最為明顯，這種方法主要是將塊狀煤炭進(jìn)行粉狀顆粒磨碎，然后在進(jìn)行排風(fēng)時(shí)，將粉狀顆粒轉(zhuǎn)化為粉末狀，使其在供熱鍋爐中自燃；并且，在鍋爐中設(shè)置分離器，使混在煙霧中的未燃燒顆?；貭t進(jìn)行第二次燃燒，從而反復(fù)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(nèi)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(jié)語

綜上所述，供熱鍋爐在實(shí)際運(yùn)行期間會(huì)出現(xiàn)煙氣污染等現(xiàn)象，這一問題會(huì)直接影響到鍋爐的正常使用效率，降低燃料的使用價(jià)值。經(jīng)相關(guān)研究顯示，造成鍋爐煙氣污染的原因較多，但主要是因?yàn)闋t膛內(nèi)部的火焰燃燒不充分，過剩空氣系數(shù)所導(dǎo)致的受熱面結(jié)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(shè)計(jì)和燃料自身質(zhì)量等相關(guān)問題，從而切實(shí)提高供熱鍋爐的實(shí)際使用效益以及綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值。