某燃煤锅炉烟气监测数据的分析与评价

■程玉红 ■河南天成环保科技股份有限公司，河南 平顶山 467000

1 工程概况

平煤股份八矿锅炉房现有一台10t/h循环流化床锅炉和一台20t/h循环流化床锅炉，主要是保证八矿和八矿选煤厂的生产用汽及冬季供暖。2014年4月份按照环保部门下发的限期治理要求进行了脱硫除尘系统改造，每台锅炉各安装有一套除尘器及脱硫塔。锅炉的除尘装置采用袋式除尘器，脱硫方采用钠钙双碱法。主要工艺流程如下图:

八矿锅炉脱硫除尘改造工程工艺流程图

该项工程在建设之初，是按照原限期治理要求对烟尘及SO2指标进行治理，对原有的袋式除尘器及除灰系统进行了改造、维修处理，对老旧的麻石脱硫塔进行了拆除重建，并利用原有的循环水系统进行改造处理，因地制宜、新老结合，既节省了投资，又满足工艺要求。工程总投资在370万元左右，建成后经检测除尘及脱硫指标均合格，但在原本不涉及治理的氮氧化物指标上确出现了很多问题。建设单位进行了多方位原因的分析、查找和整改后达到了理想目的。

2 检测指标分析

2.1 实测指标

该工程在2014年11月竣工，并与当月进行了监测验收，所使用仪器为青岛崂山应用技术研究所“崂应3012H型自动烟尘(气)测试仪”，取三次的平均值列表如下:

序号 项目20吨锅炉 10吨锅炉初始 排放 初始排放1O2浓度(%) 15.9 16.6 1616.82 SO2浓度(mg/m3) 255.67 26.33 241.6725.333 NOX浓度(mg/m3) 341.33 353 400.67393

2.2 折算指标

通过以上数据，我们根据《锅炉大气污染物排放标准》(GB13274－2014)计算方法:

式中:ρ——大气污染物基准氧含量排放浓度，mg/m3;

ρ'——实测的大气污染物排放浓度，，mg/m3;

φ'(O2)——实测的氧含量;

φ(O2)——基准氧含量。

φ(O2)按照标准中选择燃煤锅炉9%，计算得出的排放指标折算值如下表:

序号 项目20吨锅炉 10吨锅炉初始 排放 初始 排放1O2(%) 15.9 16.6 1616.82 SO2浓度(mg/m3) 601.6 71.8 58073.43 NOX浓度(mg/m3) 803.1 962.7 961.61122.9

从表中可以看出，该工程的SO2浓度均未超过标准值400mg/m3，但NOX浓度却大大超过标准值400mg/m3。由于该锅炉的限期治理任务是2014年4月份下达，当时的所依据的标准为《锅炉大气污染物排放标准》(GB13274－2001)，该标准对NOX浓度并为作具体要求，而新标准《锅炉大气污染物排放标准》(GB13274－2014)是在2014年的7月1日正式发布，且规定“10t/h以上在用蒸汽锅炉和7MW以上在用热水锅炉2015年9月30日前执行GB13271－2001中规定的排放限值，10t/h及以下在用蒸汽锅炉和7MW及以下在用热水锅炉2016年6月30日前执行GB13271－2001中规定的排放限值。而新的标准要相应的时间点之后实行”。因此，该工程整体达标。

标准同时保留了各地方政府根据当地环保要求和经济技术发展条件，提前批准实施新标准的权利，但随着国家对环保标准的要求越来越严格，当地环保部门随时可能要求企业执行新的标准，所以认真分析产生氮氧化物浓度过高的原因、规律和整改措施，才能防患于未然。

3 存在问题分析及解决办法

3.1 实测氧含量偏高

对于循环流化床锅炉来说该值应该在10～12之间，本次实测的氧含量O2值均在15～17之间，明显偏高。由于氮氧化物及二氧化硫浓度是按照实测氧含量'折算出的值，因此'值得大小直接影响检测结果的合格与否。

产生剩余空气含量大的原因主要有以下几点:(1)系统漏风，包括锅炉本体、除尘器、脱硫塔及系统管道等。(2)鼓、引风量较大，操作工经验不足，系统没有设置过量空气系数参数表。建设单位对以上因素逐一排查，排查了设备及管道上的漏风点，发现在锅炉设备的省煤器管道接口法兰处存在密封不严、密封材料大量吹脱、钢板接口开焊、锈蚀穿孔现象，特别是管道的下表面由于空间狭窄，平时维护不到位，锈蚀加尘粒磨损非常严重，产生了大量的孔洞，建设单位对此逐一进行了一些修补，基本杜绝了漏风现象的发生;在保证炉温的前提下，也鼓、引风量进行了调整。再次监测的数据'值明显下降，基本保持在11～13左右，该问题得到了有效地解决。

3.2 实测的氮氧化物含量偏高

对于同类锅炉，本市其他锅炉的NOX排放值基本保持在200～300mg/m3之间，就本工程实测的NOX排放值却在300～400mg/m3之间，可以看出是明显偏高。分析其产生的原因主要从以下几个方面:(1)炉膛燃烧的温度;(2)燃料成分。

循环流化床锅炉，由于其燃烧的温度一般控制在850～900℃，属于低温燃烧方式，又有分机送风方式可有控制和效降低NOX的排放。但温度若超过900℃，会使NOX排放浓度显著增加。但本工程的实测温度并未超过额定值，因此排除了燃烧温度对NOX排放浓度的影响。

煤炭中氮含量一般在0.5%～2.5%左右，他们是以氮原子的状态与各种碳氢化合物结合成氮的环状化合物存在于煤中，该锅炉使用的燃料是本矿自产的原煤，在煤质分析时本没有氮含量的检测，为此，建设单位就燃料成分中氮含量专门进行了化验分析，发现本期燃料煤中氮含量一般在1.8% ～3.5%之间，属于明显偏高的煤种，因此可以确定煤种是导致本次检测指标中氮氧化物含量偏高的根本原因。后经协调，采取更换煤种的方式使排放的氮氧化物实测值降至200～300mg/m3之间，取得了很好的效果。

4 结论及建议

随着国家对环保标准的进一步提高，特别是对于在用的燃煤锅炉污染物排放标准也会进一步提高，特别是NOX排放标准在2015年10月1日及2016年7月1日后都将执行400mg/m3的指标。目前对于燃煤热水锅炉的脱硫除尘改造已基本达标，但对于氮氧化物的排放也应该重视起来。影响氮氧化物排放指标的因素主要有系统的剩余氧含量指标、系统漏风率、锅炉的鼓风及引风的强度、锅炉炉膛燃烧温度及燃煤种类。当流化床锅炉的排放指标偏大时可以通过降低系统的漏风率、采用合理的过量空气系数控制一二次风强度、控制炉膛温度及更换燃料煤种的办法解决，平煤股份八矿锅炉检测验收中出现的问题及解决方案值得有类似情况的企业借鉴。

［1］锅炉大气污染物排放标准(GB13271－2001)中国通环境出版社.

［2］锅炉大气污染物排放标准(GB13271－2014)中国通环境出版社.

［3］固定污染物源排气中颗粒物和气态污染物采样方法(16157－1996).

［4］吕俊复.循环流化床锅炉运行与检修.中国水利水电出版社，2005.

［5］陈鹏.中国高硫煤及其排放SO2污染控制.煤炭转化，1998.