導(dǎo)語(yǔ)：鍋爐煙塵高效處理管理論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：本文在10t半沸騰鍋爐原兩級(jí)消煙除塵方案的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)鍋爐和除塵裝置現(xiàn)在運(yùn)行狀況和測(cè)試數(shù)據(jù)的分析，重點(diǎn)運(yùn)用除塵凈化系統(tǒng)的理論及原理，提出對(duì)燃煤進(jìn)行篩分，對(duì)粉狀煤進(jìn)行造粒，提高爐膛溫度等從源頭控制污染的方案。

關(guān)鍵詞：半沸騰鍋爐除塵凈化煙塵達(dá)標(biāo)排放

10t半沸騰鍋爐（型號(hào)為WGC-10/13-11）是七十年代初由我國(guó)自行設(shè)計(jì)、制造的燃煤鍋爐。其燃燒部分的主要特點(diǎn)是：燃煤在爐排上部的一定空間內(nèi)形成沸騰燃燒，由于爐排的傾斜，落入爐排的熾熱碳粒不斷拋向爐前，與新投入的燃料混合燃燒。燃盡的灰渣粘結(jié)成塊，沉積于爐排上，由爐排帶入爐后灰坑。由于10t半沸騰鍋爐的特殊燃燒方式，使其具有著火條件好、煤種適應(yīng)性廣、鍋爐出力較快等優(yōu)點(diǎn)。但是，該鍋爐特殊的燃燒方式所造成的飛灰污染問(wèn)題也一直得不到妥善解決，制約了該鍋爐的應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)僅東風(fēng)公司尚在使用。

東風(fēng)汽車公司現(xiàn)有10t半沸騰鍋爐17臺(tái)，占全公司工業(yè)鍋爐總數(shù)的21.2%。其煙氣排放量為4.9244億立方米/年，占全公司燃燒廢氣總量的11.9%，綜合94年到97年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；煙氣排放中的黑度和粉塵濃度達(dá)標(biāo)率為17.6%。超標(biāo)煙氣量為4.058億立方米/年，約占全公司超標(biāo)煙氣量的95%。因此，國(guó)家環(huán)?？偩謱|風(fēng)公司10t半沸騰鍋爐消煙除塵改造列為2000年前限期治理項(xiàng)目。

經(jīng)過(guò)多年的探索和實(shí)踐，根據(jù)10t半沸騰鍋爐飛灰嚴(yán)重污染的現(xiàn)狀，我們采取兩級(jí)凈化的治理方案：即一級(jí)除塵應(yīng)用多管旋風(fēng)除塵器，二級(jí)除塵應(yīng)用文丘里水膜麻石除塵器。但是，從實(shí)際運(yùn)行的效果上來(lái)看，鍋爐煙氣仍不能達(dá)標(biāo)排放。

為此，我們從半沸騰鍋爐的燃燒狀況和現(xiàn)有兩級(jí)凈化除塵裝置的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)分析鍋爐煙氣超標(biāo)排放的原因，進(jìn)而制定半沸騰鍋爐的消煙除塵深化治理方案。

一、10t半沸騰鍋爐煙塵超標(biāo)的原因分析

1、燃煤燃燒不充分是造成煙氣中黑度和粉塵濃度超標(biāo)排放的固有原因

從公司能源監(jiān)測(cè)部門的測(cè)試數(shù)據(jù)：原煤的固定碳為41.18%,而飛灰中的含碳量高達(dá)39.81%,煙氣中粉塵濃度為2926毫克/立方米,黑度為V級(jí)，測(cè)試的熱效率僅為56.83%。上述數(shù)據(jù)說(shuō)明，鍋爐燃燒并不處于正常運(yùn)行數(shù)值。

那么，是什么原因造成煙氣中粉塵濃度和黑度過(guò)大，熱效率過(guò)低呢？依據(jù)燃料燃燒的理論，燃煤燃盡的三個(gè)條件為：其一有足夠高的爐溫；其二是適量的空氣，并使空氣與燃料很好地接觸與混合；其三是保證燃燒需要的時(shí)間和空間。

但由于半沸騰鍋爐特殊的燃燒方式，從實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看：第一，燃煤中粉狀煤所占比例過(guò)大，經(jīng)估算粒徑小于2mm的粉狀煤，約占原煤的50%—60%。該粉狀煤進(jìn)入爐膛后還未混入沸騰層進(jìn)行燃燒（也就是說(shuō)無(wú)燃燒所需要的時(shí)間，空氣也未與粉狀煤很好地混合）就被引風(fēng)機(jī)作為飛灰抽走。第二，沸騰層溫度偏低，使碳和氧的反應(yīng)速度緩慢。一般沸騰層的最佳溫度在860～890℃，而目前沸騰層的溫度只有824℃。因此，燃煤中粉狀煤過(guò)多，沸騰層溫度偏低，造成燃燒不充分，從而使煙氣中粉塵濃度和黑度過(guò)大，熱效率低。

2、原有除塵系統(tǒng)的存在設(shè)備運(yùn)行問(wèn)題

10t半沸騰鍋爐多管旋風(fēng)除塵器文丘里洗滌器旋風(fēng)水膜除塵器引風(fēng)機(jī)

圖1：10t半沸騰鍋爐除塵系統(tǒng)示意圖

原有除塵系統(tǒng)由兩級(jí)除塵器組成，通過(guò)測(cè)試分析，我們認(rèn)為除塵設(shè)備參數(shù)擇不合理，除塵效率低是造成煙氣中黑度和粉塵濃度超標(biāo)排放的重要原因。下面我們分別對(duì)兩級(jí)凈化裝置（除塵器）進(jìn)行分析：

①多管旋風(fēng)除塵器

多管旋風(fēng)除塵器是將若干個(gè)鑄造而成的單體小型旋風(fēng)子組裝在箱體內(nèi)，煙氣從箱體入口處切向旋入均布的旋風(fēng)子內(nèi)，凈化后的煙氣從頂部輸出，去除的粉塵在下部灰斗中存放，定時(shí)排出。

10t半沸騰鍋爐所選用的多管旋除塵器的處理風(fēng)量為28800—33600立方米/小時(shí)，內(nèi)部共有48個(gè)旋風(fēng)子。

測(cè)試結(jié)果為：除塵效率：95.48%;阻力損失：495.49Pa。

比較上述數(shù)據(jù)與多管旋風(fēng)除塵器的運(yùn)行技術(shù)參數(shù)，除塵效率達(dá)到最佳值。但阻力損失為495.49Pa，與最佳值900-1200Pa有一定差距。當(dāng)然，從除塵要求上來(lái)看，在保證除塵效率的前提下，阻力損失越小越好。

但是，在此也須分析造成阻力損失較小的原因。旋風(fēng)除塵器的阻力損失與其結(jié)構(gòu)型式和運(yùn)行條件等有關(guān)，理論上計(jì)算是困難的。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：

式中△P為阻力損失

ξ為壓損系數(shù)，

ρ為氣體密度，

VT為進(jìn)口氣流速度

阻力損失與進(jìn)口氣流速度的平方成正比，而進(jìn)口氣流速度與進(jìn)口截面積和進(jìn)口風(fēng)量有關(guān)（風(fēng)量=截面積×風(fēng)速），當(dāng)進(jìn)口截面積為定值時(shí)，進(jìn)口氣流速度與進(jìn)口風(fēng)量有關(guān)。通過(guò)反算，當(dāng)阻力損失減少二分之一時(shí)，進(jìn)口氣流速度則減少0.414倍，進(jìn)口風(fēng)量也減少0.414倍。也就是說(shuō)，原設(shè)計(jì)30000立方米/小時(shí)的除塵器，實(shí)際處理風(fēng)量是只有17580立方米/小時(shí)，未達(dá)到滿負(fù)荷正常運(yùn)行。

這說(shuō)明除塵系統(tǒng)存在較為嚴(yán)重的漏風(fēng)現(xiàn)象，可能是除塵系統(tǒng)的管道或者是設(shè)備連接處出現(xiàn)泄漏。

②麻石文丘里水膜除塵器

麻石文丘里水膜麻石除塵器由兩部分組成，其一為文丘里洗滌器，它的結(jié)構(gòu)由直管、收縮管和喉管組成，含塵氣體在管徑變化和水霧的作用下，潤(rùn)濕→碰撞→凝聚，粉塵隨水流排出。其二為旋風(fēng)水膜除塵器，經(jīng)文丘里洗滌器凈化后的煙氣再次從筒體下部切向?qū)?，旋轉(zhuǎn)上升，靠離心作用甩向器壁的粉塵為水膜所粘附，沿器壁向下排走，再次凈化后的空氣從中間流出。上述二部分均由耐腐蝕的麻石材料制成。

10t半沸騰鍋爐所選用的文丘里水膜麻石除塵器的處理風(fēng)量為32000—38000立方米/小時(shí)。文丘里洗滌器的入口尺寸為900×600（mm）,喉管尺寸為450×400（mm），旋風(fēng)水膜除塵器的入口尺寸為1000×440（mm），主筒直徑為Φ1200（mm），副筒直徑為Φ800mm，高度為11.8m。

經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)運(yùn)行的文丘里水膜麻石除塵器測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其除塵效率和阻力損失與技術(shù)參數(shù)最佳值相差甚遠(yuǎn)，列表如下：

表1：除塵系統(tǒng)阻力測(cè)試值與理論值對(duì)比表除塵效率（%）阻力（Pa）

總計(jì)文丘里洗滌器旋風(fēng)除塵器

測(cè)試值59.28254.5199.85154.66

理論值97.501300.00510.00790.00

下面分別從除塵器的兩部分，以阻力損失入手，分析除塵效率低的原因：

2.1文丘里洗滌器部分：

從理論上進(jìn)行分析

文丘里管的壓力損失經(jīng)驗(yàn)公式為：

或

式中：△P-------壓力損失Pa

ρC------球形離子的單位密度Kg/m3

Ar-------喉管橫斷面積m2

VT-------喉管氣速m/s

QL-------氣體流量m3/s

QG-------液體流量m3/s

上式表明，壓力損失（△P）與喉管氣速（VT）的平方成正比例關(guān)系，與液氣比（QL/QG）成一定的正比例關(guān)系。當(dāng)壓力損失的測(cè)試值（99.85Pa）小于技術(shù)參數(shù)中的最佳值（510Pa）時(shí)，喉管氣速和液氣比均必然小于理論最佳值。

文丘里管的除塵效率經(jīng)驗(yàn)公式為：

式中：StT———慣性碰撞參數(shù)

f----經(jīng)驗(yàn)系數(shù)

dl----液滴直徑μm一般采用表面積平均徑

μG----氣體的粘度Pa•S

上式表明：除塵效率（η）與喉管氣速（VT）和液氣比（QL/QG）均成一定的正比例關(guān)系，同時(shí)還與液滴面徑（dl）也成一定的正比例關(guān)系。當(dāng)喉管氣速和液氣比小于最佳值時(shí)，除塵效率必然大幅度下降。

其次，從實(shí)際測(cè)算的結(jié)果來(lái)看，也充分說(shuō)明上述情況，列表如下：

表2：文丘里段實(shí)際測(cè)算值與理論值對(duì)比表

入口風(fēng)速

（m/s）

喉管氣速

（m/s）

液氣比

（L/m3）

耗水量

（t/h）

測(cè)算值

6.13

18.39

0.068

0.8

理論值

16～22

40～120

0.7～1.01

4.3

綜上所述，喉管氣速低，造成塵粒的慣性力小，凝聚率低。液氣比較小，也就是供水量少，再加上液體霧化較差，雖然液滴直徑大，但液滴總體表面積小，塵粒與液滴的碰撞、攔截的概率小，因此除塵效率就低，凈化效果就差。

2.2旋風(fēng)水膜除塵器部分

旋風(fēng)水膜除塵器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其阻力損失的測(cè)試值（154.66Pa）小于技術(shù)參數(shù)中的理論最佳值（790Pa），也說(shuō)明兩點(diǎn)；其一為入口風(fēng)速太低。阻力損失是與風(fēng)速成正比例關(guān)系的，阻力小，必然入口風(fēng)速低，而入口風(fēng)速低，塵粒所受的離心力小。其二為部分噴咀堵塞，未形成連續(xù)的水膜，塵粒的粘附作用小，塵粒的捕集概率低，含塵氣體在除塵器內(nèi)近似直流，同樣造成除塵效率低。

2.3鍋爐除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)風(fēng)量過(guò)大，選用風(fēng)機(jī)過(guò)大，是造成運(yùn)行能耗過(guò)大的原因，對(duì)煙氣黑度和粉超標(biāo)排放有一定影響。

鍋爐排煙總量是消煙除塵設(shè)計(jì)中的重要數(shù)據(jù)，一般根據(jù)排煙總量來(lái)選用合適的鍋爐引風(fēng)機(jī)。如果引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量選用不合適，就會(huì)造成整個(gè)凈化系統(tǒng)（除塵系統(tǒng)）不能在最佳狀況下運(yùn)行。那么10t半沸騰鍋爐消煙除塵系統(tǒng)所選引風(fēng)機(jī)是否合適呢？

目前，鍋爐實(shí)際使用的引風(fēng)機(jī)風(fēng)量為38000立方米/小時(shí),但是在正常運(yùn)行下測(cè)試時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)實(shí)際煙氣時(shí)卻是11759立方米/小時(shí)，如果按熱態(tài)狀況下乘1.2的系數(shù)，總煙氣量也只有14100立方米/小時(shí).在運(yùn)行過(guò)程中，風(fēng)機(jī)的開(kāi)啟度僅為30—40%。

為此，我們測(cè)出燃煤的低位發(fā)熱值，空氣過(guò)剩系數(shù)和小時(shí)耗煤量，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，校核計(jì)算出煙氣總量應(yīng)為24140.2立方米/小時(shí)(計(jì)算過(guò)程從略)。

上述數(shù)據(jù)表明：計(jì)算煙氣量是實(shí)測(cè)煙氣量的1.71倍。說(shuō)明燃煤中的大量碳未與空氣中的氧反應(yīng)，燃煤未燃盡；另外，實(shí)際引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量是實(shí)測(cè)煙氣量的2.69倍，是計(jì)算煙氣量的1.57倍，明顯地說(shuō)明，引風(fēng)機(jī)風(fēng)量過(guò)大，一方面浪費(fèi)運(yùn)行中的能耗，另一方面不利于整個(gè)系統(tǒng)在最佳工況下運(yùn)行。查原設(shè)計(jì)資料，因所需風(fēng)壓為3000多Pa，而我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)機(jī)在3000Pa以上的風(fēng)量為38000立方米/小時(shí)，故只能選此類風(fēng)機(jī)。

二、10t半沸騰鍋爐煙塵高效治理技術(shù)分析

通過(guò)上述對(duì)10t半沸騰鍋爐的煙氣中粉塵濃度和黑度超標(biāo)排放的原因分析，在公司的治理實(shí)踐中，我們實(shí)施了以下一些高效治理技術(shù)措施：

1、提高燃煤的平均粒徑

主要從兩個(gè)方面提高燃煤的平均粒徑

一是通過(guò)公司采購(gòu)供應(yīng)部門，嚴(yán)把進(jìn)貨關(guān)，盡量保證采購(gòu)的燃煤粒徑符合技術(shù)要求。

二是通過(guò)深加工，控制煤塊粒徑，提高燃煤利用率，減少飛灰中含碳量。

根據(jù)半沸騰鍋爐的燃燒理論，燃煤粒徑在2mm到12mm時(shí)，能形成沸騰層，而最佳粒徑則在3mm到8mm之間。因此，針對(duì)目前燃煤中粉狀煤過(guò)多的現(xiàn)狀，首先對(duì)燃煤進(jìn)行篩分，采用一般網(wǎng)格篩或滾筒篩均可。對(duì)3mm以上的煤塊直接進(jìn)入爐膛。其次對(duì)3mm以下的粉狀煤進(jìn)行造粒處理，形成3～8mm小煤粒，這樣可以延長(zhǎng)煤粒在沸騰層的燃燒時(shí)間，使其充分氧化、燃盡，從而降低煙氣的黑度，與此同時(shí)，也提高了燃煤利用率，節(jié)約了燃料，提高了鍋爐熱效率。目前，國(guó)內(nèi)有專門生產(chǎn)造粒機(jī)的廠家，可直接購(gòu)買、安裝和使用。

2、提高爐膛溫度，選擇合理的引風(fēng)機(jī)風(fēng)量，促使燃煤充分燃燒，從而減少煙氣中飛灰的含碳量，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行

鍋爐本體的改造，主要內(nèi)容是采取各種措施提高爐膛（主要是沸騰層）溫度，可在目前的情況下，提高到860℃---890℃，使沸騰層燃煤燃盡。十多年來(lái)，東風(fēng)公司各專業(yè)廠，在提高爐溫上采取了多種措施，取得一定的效果。在提高爐膛溫度上尚須繼續(xù)努力，如改變爐膛尺寸和結(jié)構(gòu)，增加副燃帶等。其次，針對(duì)各專業(yè)廠鍋爐的具體情況，盡量減少燃燒室的漏風(fēng)。

對(duì)于鍋爐引風(fēng)機(jī)，如果設(shè)備狀態(tài)良好，可暫不更換，但要完善或加裝風(fēng)量調(diào)節(jié)器，根據(jù)燃煤耗量及煙氣排放情況，隨時(shí)調(diào)整；如果設(shè)備狀態(tài)不好需要更換時(shí)，則應(yīng)選擇合適風(fēng)量的風(fēng)機(jī)，在計(jì)算煙氣總量的基礎(chǔ)上增加15%，即風(fēng)量28000立方米/小時(shí)為宜。

3、改善供水狀況，優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，提高除塵系統(tǒng)的除塵效率，減少外排煙氣中粉塵的含量

對(duì)現(xiàn)有兩級(jí)除塵器進(jìn)行改造，其主要內(nèi)容如下：

一是保證足夠的供水量，提高供水壓力，改善水源質(zhì)量，主要是提高液氣比，提高水的霧化效果，增大液滴表面積，使塵粒與液滴的碰撞、攔截的概率提高。主要措施：第一，加大進(jìn)水管直徑，使流量增加；第二，在進(jìn)水管道前加裝一臺(tái)加壓泵，提高供水壓力；第三，在進(jìn)水管道上，增加蒸汽和縮小噴水孔直徑，使液滴霧化效果更好，表面積加大；第四，文丘里洗滌器的水盡可能新鮮水，減少水中雜質(zhì)，避免堵塞噴水孔。

二是改造文丘里洗滌器的喉管部分，根據(jù)運(yùn)行時(shí)煙氣流量，調(diào)整喉管部分的截面積，從而提高喉管風(fēng)速，提高塵粒的慣性力，凝聚率，使粉塵與水液較好的碰撞、凝聚，從而減少粉塵外排數(shù)量。實(shí)際實(shí)施中文丘里喉管流速調(diào)整到40（米/秒），液氣比0.4左右。

三是將麻石水膜除塵器的環(huán)形噴水管改為環(huán)形溢流槽，從而在內(nèi)壁上形成連續(xù)的筒形水幕。當(dāng)煙氣切向進(jìn)入內(nèi)壁時(shí)，其塵粒就能很好地與水幕發(fā)生潤(rùn)濕、碰撞和凝聚，從而減少粉塵外排數(shù)量。

四是改造旋風(fēng)水膜除塵器的煙氣入口尺寸，根據(jù)運(yùn)行時(shí)煙氣的實(shí)踐流量，重新設(shè)計(jì)入口處的截面積。實(shí)際實(shí)施中，旋風(fēng)水膜除塵器的煙氣入口流速為18（米/秒），提高入口風(fēng)速，從而提高塵粒的離心力，使甩向圓筒內(nèi)壁的塵粒增加，減少粉塵外排的數(shù)量。

三、10t半沸騰鍋爐煙塵高效治理技術(shù)的應(yīng)用效果

國(guó)家環(huán)?？偩謱|風(fēng)公司10t半沸騰鍋爐煙塵污染列為2000年前限期治理項(xiàng)目，同時(shí)這一項(xiàng)目也直接影響公司2000年前工業(yè)污染源的“一控雙達(dá)標(biāo)”目標(biāo)的完成。

在1999年至2000年為期兩年的“10t半沸騰鍋爐煙塵污染技術(shù)攻關(guān)”中，我們大量實(shí)施了以上的高效治理技術(shù)，取得了顯著效果。10t半沸鍋爐煙塵的黑度及濃度大幅度下降，達(dá)到了《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13271-2001）。

同時(shí)鍋爐的熱效率得到提高，運(yùn)行成本顯著降低。

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