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[摘要] 通过对几类小型燃煤锅炉进行测试与分析，确定了煤炭气化高温蒸汽锅炉的节能、环保及安全指标具有显著的优越性。
[关键词] 小型燃煤锅炉节能环保
1.问题的提出
洗浴、取暖等行业在用小型燃煤锅炉种类较多，由于锅炉的结构与燃烧方式的不同，其污染物排放及能源利用效率随之不同。随着锅炉生产制造的发展，小型燃煤锅炉在技术和创新上取得了较大的进步，针对燃煤锅炉节能环保也有过研究和介绍。本文以丹东市洗浴行业在用各式小型燃煤锅炉为例，根据环保部门多年的监测，通过比较环保、节能及安全指标，分析其优缺点，对在用小型燃煤锅炉进行环保节能评估。
2.小型锅炉的种类及测试
2.1 锅炉的种类[1-3]
洗浴行业规模小且较分散，不仅需要热水，还需要高温蒸汽，一般采用0.7MW以下的小型燃煤锅炉，种类主要为：立式反烧炉 (常压锅炉)、型煤锅炉、煤炭气化常压高温蒸汽锅炉和小型蒸汽锅炉。
立式反烧炉，也称常压锅炉。它有两个炉排，两個填煤口，中间有炉管隔开。燃烧过程是新煤从上炉门间断投入上炉排炽热火床上，经预热、干燥、放出挥发分后即着火燃烧，高温烟气及未燃烬的挥发分穿过高温的上煤层向下流动进入燃烧室。下炉排一般不加新煤，由上炉排间隙落下的漏煤在此继续燃烧，上下炉排产生的高温烟气由位于侧墙下方的出口烟窗流入锅炉后部的燃烬室，最后流入对流受热面烟道，经烟囱排入大气。
型煤锅炉。主要燃料是方形或其它形状的型煤，可实现半自动和手动进料，小型锅炉一般采用手动进煤，进入炉膛后在炉篦上燃烧，没有鼓风机和引风机，燃烧所需的空气由炉篦下部的风室进入，通过调整调节门可以调节锅炉的配风量，实现适当的空气过剩量，靠自然通风完成传热过程后烟气经排烟口排至尾部烟道，从烟道排出。
蒸汽锅炉。一般是指燃烧散煤可产生高温高压蒸汽的民用小型锅炉[4]，采用多管陶瓷或湿式脱硫除尘器。
煤炭气化常压高温蒸汽锅炉。所测试的锅炉是中小型、由煤转化成煤气再燃烧的常压高温蒸汽锅炉。其结构和原理为，一体结合式锅壳，在两侧和中间设置水冷壁，在炉的下部设有封闭的氧化室进行制气，燃烧室内设有火管和折流板。煤炭在氧化室内封闭条件下，经干燥、干馏、还原、氧化和高温分解氧化，产生可燃性气体，进入燃烧室燃烧。采用了平衡往返自然通风、明火下燃、正反向燃烧、炉膛设水火管和烟气折流板、烟气多回程燃烧，大大减少CO和黑烟等可燃物的排放和损失。锅炉配有热管换热器，回收锅炉烟气热量，降低排烟温度。炉中设计了产生蒸汽、过热蒸汽和压力保险装置，在产生高温过热蒸汽的同时确保锅炉主体和各个管道都处在无压状态，安全可靠。
2.2 测试方法
根据《固定源废气监测技术规范》(HJ/T397-2007)对锅炉排放烟尘、废气、空气过剩系数等参数进行测定，氧气及二氧化硫采用化学传感器法，烟尘采用皮托管平行测速采样法。测试的锅炉种类有：立式反烧锅炉、型煤锅炉、煤炭气化常压高温蒸汽锅炉和小型蒸汽锅炉。燃用煤种低位发热值为4500Kcal/kg，硫份为0.5％。
3.测试结果比较分析
3.1 测试结果
测试结果见表1.
3.2 比较分析
（1）煤炭气化常压高温蒸汽锅炉
可将煤炭快速转化成清洁燃料煤气，即使燃烧大烟煤也看不到黑烟。由于是先将煤转化为煤气再燃烧，煤中硫转化成SO2的转化率低，同时，还可将黑烟回收燃烧， CO等污染物排放非常低。烟尘与二氧化硫排放浓度分别在60mg/m3、80 mg/m3以下。不产生废水污染，产生的固体废碴也很少。
节能显著。这种锅炉把煤炭气化成煤气燃烧，燃烧充分，热效率高，节约能源，满足用户低成本高效益的要求。主要的节能方面有５个：一是黑烟全部燃烧；二是由于锅炉是在常压状态下运行，热水很容易汽化，此技术产生的高温蒸汽可达150℃，用此蒸汽来加热洗浴热水，可迅速提高水温，节省燃料，另外，锅炉设计自动排气风鸣报警装置，安全可靠；三是把炉膛里的实心炉排改造成水管炉排，热效率高，升温快，因为是燃烧煤气而不是燃烧煤，水管炉排和燃烧室温度较低时也不会影响燃烧效果；四是由于采用煤炭制气，并采用了特殊的工艺设计，无未燃尽的煤渣残留，几乎将煤完全燃烧尽；五是具有调节一次风和二次风的功能，在燃烧低质煤时，可利用一次风和二次风辅助锅炉燃烧，而使炉膛升温迅速，从而达到节能的目的。锅炉平均热效率可达78.05%，比同类大烟煤锅炉节省30%，比型煤锅炉节省约50%，比燃油锅炉、燃气锅炉、电锅炉节省约60%以上，并且产热和供热速率高。
（2）型煤锅炉[5]
型煤锅炉出力低，供热速率低。型煤锅炉燃烧的受热面一般都比较分散，炉温不易提高，锅炉供热速率比烟煤锅炉要低。据热能测试结果，型煤锅炉的热效率低，在55%左右；型煤锅炉供热速率也低，由于炉温低，型煤热值低，火苗低且小，很难满足需快速提高出水温度的要求。型煤锅炉所使用的型煤是指方形或园形的蜂窝煤，它是由碎煤、黄土、脱硫固硫剂和少量的粘合剂混合压制而成，其质量不易监管和控制。型煤厂家都有掺入大量的发热值低的电厂粉煤灰充当原煤；黄土的比例也过大，常常是往锅炉房推进一车黑色的蜂窝型煤，从锅炉房推出一车烧过的黄色蜂窝黄泥土。据热能抽检测定，市场上的型煤发热值都很低，多数低于3500大卡，灰份在60%以上，达不到国家标准。而型煤的价钱却比散煤高出许多，大约高出30－40%，花大的价钱买发热值低的煤，锅炉用户对强行推广型煤锅炉很不满意。煤锅炉在点炉后封炉期间，由于炉膛的温度较高，会烘烤损失大量的挥发性可燃物和污染物CO，造成能源浪费，又污染环境。燃烧过的型煤灰碴，污染环境；型煤中有很大一部分能源用来燃烧黄土，浪费能源；制造型煤会使用大量黄土，会破坏生态环境和浪费资源；型煤锅炉常被用来烧散煤，污染更重，很难管理。型煤锅炉只能供热水，而不能供蒸汽。
当前洗浴行业多数在使用型煤锅炉，因为要给洗浴的蒸汽间供高温蒸汽，都要另外配备燃散煤带压蒸汽锅炉，需要二台锅炉才能保证浴池的运转，浪费资源和能源，效果不好；二是型煤锅炉不烧型煤而改烧散煤，污染更重；三是浴池业主擅自把无压锅炉改成有压锅炉以给浴池供蒸汽，时有锅炉爆炸发生，安全管理上是绝不允许的；四是使用煤炭气化常压高温蒸汽锅炉，安全可靠，节约能源，污染物排放少，对环境影响小，热效率和供热率都高。比较几种形式的锅炉发现，煤炭气化常压高温蒸汽锅炉，无论是环保，还是安全、节能、管理，都具有十分卓越的性能和无可比拟的优点，达到锅炉用户满意、管理部门满意、周围居民满意的效果。
（3）常压锅炉
常压锅炉，即反烧炉。原设计没有鼓风和引风，靠自然通风，没有脱硫和除尘脱硫装置。但这种锅炉使用不好掌握，又燃烧供热供汽速率慢，企业会加鼓风机，还会在上层炉排明火燃烧，极易造成黑烟，烟尘和SO2都会严重超标。
（4）蒸汽锅炉
普通锅炉一般是指燃烧散煤采用湿式除尘器的工业或民用锅炉[4]。其湿式除尘器一般为一单体的贮水装置，加的碱性脱硫剂在锅炉开始运行的很短时间内就会被SO2和其他污染物饱和，从而失去了脱硫作用，运行期间不易补加脱硫剂，达到吸饱和时，进入除尘器多少SO2就会排出多少。湿式除尘器还排放大量酸雾。不加碱性脱硫剂运行时其烟囱冒出的水蒸汽在感官上洁白干净，但这种白色烟气含有大量的SO2、亚硫酸和硫酸，pH值大多在4以下，是一种酸性较强的酸雾，它经过湿沉降、凝结在近地面空气中或降落到地面上，一遇适宜的气象条件就极易形成酸雨。
二次污染问题。这种除尘器在运行一段时间后，贮水装置的灰水溶液呈强酸性，放掉后经过简单的沉淀，高浓度酸性废水就会排入市政下水管网，产生二次污染。
循环水利用率问题。根据《环境保护产品技术要求湿式烟气脱硫装置》(HJ/T288-2006)的规定，湿式烟气脱硫装置的技术性能要求其循环水的利用率≥85%,而这种装置的设计也没有考虑循环水利用率問题，大多数使用单位其循环水的利用率为零，不符合环境保护行业规定，属于淘汰的技术和设备。
运转费用大，腐蚀严重。湿式除尘器加脱硫剂运转费用相当惊人。经实验，一台7MW的锅炉，煤的含硫量为0.9%，如果保持锅炉运行时除尘器中水溶液的pH在8-10之间，达到脱硫目的，每小时就得消耗NaOH 15kg左右,一个采暖季下来，碱性脱硫剂的费用就得5万多元。由于不愿加脱硫剂，使得脱尘器中的水溶液的酸性极强，对设备的腐蚀是相当严重的。目前在用的民用锅炉湿式除尘器脱硫效果很差，不是实用有效的脱硫设备。
管理监控难度大。环境管理人员很难对每台锅炉进行实时监控管理，目前也不能对这种民用小锅炉进行在线监测。靠罚款和征收排污费也达不到目的，而相对于加脱硫剂费用来讲，其排污费要少得多，企业宁可上缴排污费也不愿加脱硫剂。
3.3 结论及预测
比较以上4种小型燃煤锅炉可以看出，煤炭气化常压高温蒸汽锅炉是一种新型环保节能创新型产品，具有普通工业锅炉无可比拟的优点，并且能在常压下产生安全可靠的高温蒸汽，打破了常压锅炉不能产生高温蒸汽的传统理念，在实践和理论上都有突破与改进。如果市区和村镇均采用该锅炉，可以消除黑烟，大量减少SO2排放，节约能源与资源，居民不受污染，环境管理部门易于管理。
4.结束语
对于环保产品的评估是一种较新的分析评价方法，它不单单分析某种产品的性能和使用效果，还要与其他产品进行比较，更关注起使用效果，还可进行维持这种局面和采用先进技术的预测。
参考文献：
[1] 封军.工业锅炉节能监测分析[J].节能技术,2006 ,24(5):26-29 .
[2] 孙艳萍,张培娟.发展型煤减少煤烟污染[J]..煤炭技术,1997年第1期:54-56.
[3] 艾元方等.高风温无焰燃烧锅炉的节能与环保特性[J].煤气与热力, 2002,22(3):251-254.
[4] 乔佩颖,张国荣.自激式除尘器脱硫性能的测试及评估[J].环境保护与环境经济,2008,28(5):28-40
[5] 张国荣,江涛. 型煤锅炉中的非环保问题[J]. 辽宁城乡环境科技,2003,23(3):51-52. .
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[关键词] 小型燃煤锅炉节能环保
1.问题的提出
洗浴、取暖等行业在用小型燃煤锅炉种类较多，由于锅炉的结构与燃烧方式的不同，其污染物排放及能源利用效率随之不同。随着锅炉生产制造的发展，小型燃煤锅炉在技术和创新上取得了较大的进步，针对燃煤锅炉节能环保也有过研究和介绍。本文以丹东市洗浴行业在用各式小型燃煤锅炉为例，根据环保部门多年的监测，通过比较环保、节能及安全指标，分析其优缺点，对在用小型燃煤锅炉进行环保节能评估。
2.小型锅炉的种类及测试
2.1 锅炉的种类[1-3]
洗浴行业规模小且较分散，不仅需要热水，还需要高温蒸汽，一般采用0.7MW以下的小型燃煤锅炉，种类主要为：立式反烧炉 (常压锅炉)、型煤锅炉、煤炭气化常压高温蒸汽锅炉和小型蒸汽锅炉。
立式反烧炉，也称常压锅炉。它有两个炉排，两個填煤口，中间有炉管隔开。燃烧过程是新煤从上炉门间断投入上炉排炽热火床上，经预热、干燥、放出挥发分后即着火燃烧，高温烟气及未燃烬的挥发分穿过高温的上煤层向下流动进入燃烧室。下炉排一般不加新煤，由上炉排间隙落下的漏煤在此继续燃烧，上下炉排产生的高温烟气由位于侧墙下方的出口烟窗流入锅炉后部的燃烬室，最后流入对流受热面烟道，经烟囱排入大气。
型煤锅炉。主要燃料是方形或其它形状的型煤，可实现半自动和手动进料，小型锅炉一般采用手动进煤，进入炉膛后在炉篦上燃烧，没有鼓风机和引风机，燃烧所需的空气由炉篦下部的风室进入，通过调整调节门可以调节锅炉的配风量，实现适当的空气过剩量，靠自然通风完成传热过程后烟气经排烟口排至尾部烟道，从烟道排出。
蒸汽锅炉。一般是指燃烧散煤可产生高温高压蒸汽的民用小型锅炉[4]，采用多管陶瓷或湿式脱硫除尘器。
煤炭气化常压高温蒸汽锅炉。所测试的锅炉是中小型、由煤转化成煤气再燃烧的常压高温蒸汽锅炉。其结构和原理为，一体结合式锅壳，在两侧和中间设置水冷壁，在炉的下部设有封闭的氧化室进行制气，燃烧室内设有火管和折流板。煤炭在氧化室内封闭条件下，经干燥、干馏、还原、氧化和高温分解氧化，产生可燃性气体，进入燃烧室燃烧。采用了平衡往返自然通风、明火下燃、正反向燃烧、炉膛设水火管和烟气折流板、烟气多回程燃烧，大大减少CO和黑烟等可燃物的排放和损失。锅炉配有热管换热器，回收锅炉烟气热量，降低排烟温度。炉中设计了产生蒸汽、过热蒸汽和压力保险装置，在产生高温过热蒸汽的同时确保锅炉主体和各个管道都处在无压状态，安全可靠。
2.2 测试方法
根据《固定源废气监测技术规范》(HJ/T397-2007)对锅炉排放烟尘、废气、空气过剩系数等参数进行测定，氧气及二氧化硫采用化学传感器法，烟尘采用皮托管平行测速采样法。测试的锅炉种类有：立式反烧锅炉、型煤锅炉、煤炭气化常压高温蒸汽锅炉和小型蒸汽锅炉。燃用煤种低位发热值为4500Kcal/kg，硫份为0.5％。
3.测试结果比较分析
3.1 测试结果
测试结果见表1.
3.2 比较分析
（1）煤炭气化常压高温蒸汽锅炉
可将煤炭快速转化成清洁燃料煤气，即使燃烧大烟煤也看不到黑烟。由于是先将煤转化为煤气再燃烧，煤中硫转化成SO2的转化率低，同时，还可将黑烟回收燃烧， CO等污染物排放非常低。烟尘与二氧化硫排放浓度分别在60mg/m3、80 mg/m3以下。不产生废水污染，产生的固体废碴也很少。
节能显著。这种锅炉把煤炭气化成煤气燃烧，燃烧充分，热效率高，节约能源，满足用户低成本高效益的要求。主要的节能方面有５个：一是黑烟全部燃烧；二是由于锅炉是在常压状态下运行，热水很容易汽化，此技术产生的高温蒸汽可达150℃，用此蒸汽来加热洗浴热水，可迅速提高水温，节省燃料，另外，锅炉设计自动排气风鸣报警装置，安全可靠；三是把炉膛里的实心炉排改造成水管炉排，热效率高，升温快，因为是燃烧煤气而不是燃烧煤，水管炉排和燃烧室温度较低时也不会影响燃烧效果；四是由于采用煤炭制气，并采用了特殊的工艺设计，无未燃尽的煤渣残留，几乎将煤完全燃烧尽；五是具有调节一次风和二次风的功能，在燃烧低质煤时，可利用一次风和二次风辅助锅炉燃烧，而使炉膛升温迅速，从而达到节能的目的。锅炉平均热效率可达78.05%，比同类大烟煤锅炉节省30%，比型煤锅炉节省约50%，比燃油锅炉、燃气锅炉、电锅炉节省约60%以上，并且产热和供热速率高。
（2）型煤锅炉[5]
型煤锅炉出力低，供热速率低。型煤锅炉燃烧的受热面一般都比较分散，炉温不易提高，锅炉供热速率比烟煤锅炉要低。据热能测试结果，型煤锅炉的热效率低，在55%左右；型煤锅炉供热速率也低，由于炉温低，型煤热值低，火苗低且小，很难满足需快速提高出水温度的要求。型煤锅炉所使用的型煤是指方形或园形的蜂窝煤，它是由碎煤、黄土、脱硫固硫剂和少量的粘合剂混合压制而成，其质量不易监管和控制。型煤厂家都有掺入大量的发热值低的电厂粉煤灰充当原煤；黄土的比例也过大，常常是往锅炉房推进一车黑色的蜂窝型煤，从锅炉房推出一车烧过的黄色蜂窝黄泥土。据热能抽检测定，市场上的型煤发热值都很低，多数低于3500大卡，灰份在60%以上，达不到国家标准。而型煤的价钱却比散煤高出许多，大约高出30－40%，花大的价钱买发热值低的煤，锅炉用户对强行推广型煤锅炉很不满意。煤锅炉在点炉后封炉期间，由于炉膛的温度较高，会烘烤损失大量的挥发性可燃物和污染物CO，造成能源浪费，又污染环境。燃烧过的型煤灰碴，污染环境；型煤中有很大一部分能源用来燃烧黄土，浪费能源；制造型煤会使用大量黄土，会破坏生态环境和浪费资源；型煤锅炉常被用来烧散煤，污染更重，很难管理。型煤锅炉只能供热水，而不能供蒸汽。
当前洗浴行业多数在使用型煤锅炉，因为要给洗浴的蒸汽间供高温蒸汽，都要另外配备燃散煤带压蒸汽锅炉，需要二台锅炉才能保证浴池的运转，浪费资源和能源，效果不好；二是型煤锅炉不烧型煤而改烧散煤，污染更重；三是浴池业主擅自把无压锅炉改成有压锅炉以给浴池供蒸汽，时有锅炉爆炸发生，安全管理上是绝不允许的；四是使用煤炭气化常压高温蒸汽锅炉，安全可靠，节约能源，污染物排放少，对环境影响小，热效率和供热率都高。比较几种形式的锅炉发现，煤炭气化常压高温蒸汽锅炉，无论是环保，还是安全、节能、管理，都具有十分卓越的性能和无可比拟的优点，达到锅炉用户满意、管理部门满意、周围居民满意的效果。
（3）常压锅炉
常压锅炉，即反烧炉。原设计没有鼓风和引风，靠自然通风，没有脱硫和除尘脱硫装置。但这种锅炉使用不好掌握，又燃烧供热供汽速率慢，企业会加鼓风机，还会在上层炉排明火燃烧，极易造成黑烟，烟尘和SO2都会严重超标。
（4）蒸汽锅炉
普通锅炉一般是指燃烧散煤采用湿式除尘器的工业或民用锅炉[4]。其湿式除尘器一般为一单体的贮水装置，加的碱性脱硫剂在锅炉开始运行的很短时间内就会被SO2和其他污染物饱和，从而失去了脱硫作用，运行期间不易补加脱硫剂，达到吸饱和时，进入除尘器多少SO2就会排出多少。湿式除尘器还排放大量酸雾。不加碱性脱硫剂运行时其烟囱冒出的水蒸汽在感官上洁白干净，但这种白色烟气含有大量的SO2、亚硫酸和硫酸，pH值大多在4以下，是一种酸性较强的酸雾，它经过湿沉降、凝结在近地面空气中或降落到地面上，一遇适宜的气象条件就极易形成酸雨。
二次污染问题。这种除尘器在运行一段时间后，贮水装置的灰水溶液呈强酸性，放掉后经过简单的沉淀，高浓度酸性废水就会排入市政下水管网，产生二次污染。
循环水利用率问题。根据《环境保护产品技术要求湿式烟气脱硫装置》(HJ/T288-2006)的规定，湿式烟气脱硫装置的技术性能要求其循环水的利用率≥85%,而这种装置的设计也没有考虑循环水利用率問题，大多数使用单位其循环水的利用率为零，不符合环境保护行业规定，属于淘汰的技术和设备。
运转费用大，腐蚀严重。湿式除尘器加脱硫剂运转费用相当惊人。经实验，一台7MW的锅炉，煤的含硫量为0.9%，如果保持锅炉运行时除尘器中水溶液的pH在8-10之间，达到脱硫目的，每小时就得消耗NaOH 15kg左右,一个采暖季下来，碱性脱硫剂的费用就得5万多元。由于不愿加脱硫剂，使得脱尘器中的水溶液的酸性极强，对设备的腐蚀是相当严重的。目前在用的民用锅炉湿式除尘器脱硫效果很差，不是实用有效的脱硫设备。
管理监控难度大。环境管理人员很难对每台锅炉进行实时监控管理，目前也不能对这种民用小锅炉进行在线监测。靠罚款和征收排污费也达不到目的，而相对于加脱硫剂费用来讲，其排污费要少得多，企业宁可上缴排污费也不愿加脱硫剂。
3.3 结论及预测
比较以上4种小型燃煤锅炉可以看出，煤炭气化常压高温蒸汽锅炉是一种新型环保节能创新型产品，具有普通工业锅炉无可比拟的优点，并且能在常压下产生安全可靠的高温蒸汽，打破了常压锅炉不能产生高温蒸汽的传统理念，在实践和理论上都有突破与改进。如果市区和村镇均采用该锅炉，可以消除黑烟，大量减少SO2排放，节约能源与资源，居民不受污染，环境管理部门易于管理。
4.结束语
对于环保产品的评估是一种较新的分析评价方法，它不单单分析某种产品的性能和使用效果，还要与其他产品进行比较，更关注起使用效果，还可进行维持这种局面和采用先进技术的预测。
参考文献：
[1] 封军.工业锅炉节能监测分析[J].节能技术,2006 ,24(5):26-29 .
[2] 孙艳萍,张培娟.发展型煤减少煤烟污染[J]..煤炭技术,1997年第1期:54-56.
[3] 艾元方等.高风温无焰燃烧锅炉的节能与环保特性[J].煤气与热力, 2002,22(3):251-254.
[4] 乔佩颖,张国荣.自激式除尘器脱硫性能的测试及评估[J].环境保护与环境经济,2008,28(5):28-40
[5] 张国荣,江涛. 型煤锅炉中的非环保问题[J]. 辽宁城乡环境科技,2003,23(3):51-52. .
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”