小型工业煤粉锅炉烟尘排放特点的研究

周 兴

1 概述

烟尘对环境的危害早已引起世界各国的重视，近年来沈阳市烟尘的微小粒径尘的工作愈来愈受到重视。沈阳市多年来一直非常重视除尘工作，燃烧设备的除尘工作一直是环境保护工作中重要内容之一。但是随着认识的不断深入，人们已经开始注意起烟尘的组成和组分，研究不同粒径尘粒的危害作用。随之而来的有关烟尘中各种级别尘粒的组分，其分布特性等相关内容愈来愈受到专业人士的关注。

颗粒的粒径不同，其组分也有很大差异，由于小颗粒比表面积大，其活性和吸附力都比大颗粒强，所以一些有毒的无机物、有机物及“三致”物质和多环芳烃等大多容易富集在小于 3μm的颗粒上。对人群健康可产生长期性、隐发性危害。能够真正找出 6 t工业煤粉锅炉在烟尘污染、排放、治理等方面存在的重点问题，研究总结烟尘排放的特点、特征，特别是在排放上的不足之处，做到有的放矢，找出最佳途径，有针对性地提出具体的解决措施。

2 锅炉对比实验

2.1 测试炉型的选择

1)通过调查，选择市内工业企业中运行正常、工况稳定且管理状态良好的小吨位链条锅炉作为对比测试锅炉。

2)在市内热电厂中选择一台运行正常、工况稳定且管理状态良好的大吨位煤粉炉作为对比测试锅炉。

3)在市内选择一台小吨位的水煤浆锅炉作为对比测试锅炉。

4)新建一台小型 6 t/h高效煤粉炉进行测试。

锅炉概况见表 1。

2.2 使用仪器

采用青岛崂山应用技术研究所生产的 3012H型皮托管平行自动烟尘采样仪;中国预防医学中心卫生研究所研制生产的WY-1型冲击式尘粒分级仪。

表1 测试锅炉概况

2.3 现场测试

现场测试和采样完全按照GB/T 16157-1996固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法和GB 5468-91锅炉烟尘测试方法进行。

3 锅炉对比测试结果分析

目前在用燃煤锅炉都已安装不同类型的除尘设施，因此烟尘中的粒度识别有两个范畴，首先要研究除尘前即初始状态的烟尘中粒度分布情况。另外还要研究经除尘后排向大气环境的烟尘中，不同颗粒物的组成与分布。

3.1 除尘前的粒度分布

本课题以沈阳市普遍使用的各种锅炉作为测试锅炉，对不同种类锅炉除尘前产生的烟尘中颗粒物进行粒度分级测试，其测试结果统计情况见图 1。

根据图 1统计结果比较可看出:

1)目前沈阳市普遍使用的小型燃煤锅炉烟尘中，在未除尘状态下的粒径分布。粒径不大于 10μm时，水煤浆炉 ＞煤粉炉 ＞链条炉;粒径在 10μm～100μm时，煤粉炉 ＞链条炉 ＞水煤浆炉;粒径大于 100μm时，链条炉 ＞煤粉炉 ＞水煤浆炉。

2)新研制的小型煤粉炉与原有大型煤粉炉相比，在未除尘状态下的粒径分布。粒径不大于 10μm时，小型煤粉炉 ＞大型煤粉炉;粒径在 10μm～100μm时，小型煤粉炉 ＞大型煤粉炉;粒径大于 100μm时，小型煤粉炉 ＜大型煤粉炉。

3.2 除尘后的粒度分布

不同种类锅炉经除尘后的烟尘中尘粒的分布情况见图 2。

根据图 2统计结果可看出:

1)沈阳市普遍使用的小型燃煤锅炉排放的烟尘中，在除尘后状态下的粒径分布。粒径不大于 1μm时，煤粉炉 ＞链条炉 ＞水煤浆炉;粒径在 1μm～3μm时，水煤浆炉 ＞煤粉炉 ＞链条炉;粒径在 3μm～5μm时，煤粉炉 ＞水煤浆炉 ＞链条炉;粒径在 5μm～10μm时，水煤浆炉 ＞煤粉炉 ＞链条炉;粒径在 10μm～100μm时，链条炉 ＞水煤浆炉 ＞煤粉炉;粒径大于 100μm时，链条炉 ＞水煤浆炉 ＞煤粉炉。

2)新研制的小型煤粉炉与原有大型煤粉炉相比，在除尘后状态下的粒径分布。粒径不大于 10μm时，小型煤粉炉 ＞大型煤粉炉;粒径在 10μm～100μm时，小型煤粉炉 ＜大型煤粉炉;粒径大于 100μm时，小型煤粉炉 ＜大型煤粉炉。

4 锅炉对比实验小结

根据实验研究结果可以得出以下结论:

1)沈阳市普遍使用的小吨位燃煤锅炉中，链条炉产生的烟尘在未除尘状态下含 10μm以下的尘粒占 27.82%(其中，≤1μm占 1.59%，1μm～3μm占 6.16%，3μm～5μm占 6.47%，5μm～10μm占 13.60%);10μm～100μm的尘粒平均占 55.20%;大于100μm的尘粒占 16.98%。

水煤浆炉产生的烟尘在未除尘状态下含 10μm以下的尘粒占 47.65%(其中，≤1μm占 0.80%，1μm～3μm占 3.97%，3μm～5μm占 11.45%，5μm～10μm占 31.43%);10μm～100μm的尘粒平均占 52.22%;大于 100μm的尘粒占 0.13%。

煤粉炉产生的烟尘在未除尘状态下含 10μm以下的尘粒占35.42%(其中，≤1μm占 0.82%，1μm～3μm占 2.48%，3μm～5μm占 8.78%，5μm～10μm占 23.34%);10μm～100μm的尘粒平均占 63.33%;大于 100μm的尘粒占 1.25%。

2)经除尘后排放的烟尘中其尘粒组分发生了很大变化，10μm以下的粒径链条炉占 69.36%、水煤浆炉占 78.49%、煤粉炉占 83.80%;10μm～100μm的尘粒链条炉占 29.38%、水煤浆炉占 21.40%、煤粉炉占 16.17%;而大于 100μm的尘粒链条炉仅占 1.26%、水煤浆炉仅占 0.11%、煤粉炉仅占 0.03%。

3)新研制的小型煤粉炉与原有大型煤粉炉相比，10μm以下的尘粒占有的百分数，除尘前、后新型煤粉炉均大于旧式大型煤粉炉;10μm～100μm的尘粒占有的百分数，新型煤粉炉由除尘前小于旧式大型煤粉炉变为除尘后大于旧式大型煤粉炉;而大于100μm的尘粒占有的百分数，除尘前、后新型煤粉炉均小于旧式大型煤粉炉。这说明新型煤粉炉配套高效袋式除尘器对小粒径尘的去除好于旧式大型煤粉炉配套静电除尘器，而对大粒径尘的去除正相反。

4)本研究所获得烟尘中粒度分布数据，均遵从对数正态分布规律，几何标准差和相关系数均符合数理统计要求。

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