朱玲，閆榮馨，王同健

(天津市環(huán)境監(jiān)測中心，天津 300191)

工業(yè)鏈條爐燃用型煤與原煤顆粒物排放特征

朱玲，閆榮馨*，王同健

(天津市環(huán)境監(jiān)測中心，天津 300191)

選取燃燒型煤和原煤的典型鏈條爐，應(yīng)用自行設(shè)計的固定源煙氣顆粒物稀釋采樣系統(tǒng)，現(xiàn)場測試細顆粒物PM2.5、PM10和金屬元素的排放特征。結(jié)果表明，型煤燃燒細顆粒物的排放比例高于原煤，型煤燃燒除塵器進口、出口PM2.5質(zhì)量比原煤燃燒分別增加715%和708%。燃燒型煤時，As和Pb在各粒徑段的質(zhì)量比均比原煤大。同時，由于型煤燃燒可吸入顆粒物的排放比例增加，包含或附著在煙塵上的金屬元素排放比例也相應(yīng)增加。

工業(yè)鍋爐；型煤原煤；可吸入顆粒物；可入肺顆粒物

我國在用工業(yè)鍋爐以燃煤為主，單臺平均容量小，運行參數(shù)低，平均運行熱效率低。截至2006年，全國在用的50多萬臺工業(yè)鍋爐中，燃煤鍋爐約48萬臺，占工業(yè)鍋爐總?cè)萘康?5%左右，其中鏈條爐約占80%[1]，鍋爐除塵設(shè)備以對PM2.5顆粒除塵效率較低的旋風(fēng)除塵器為主[2]。

總體上，工業(yè)燃煤鍋爐排放的首要污染物為煙塵，其中細顆粒物PM2.5已經(jīng)成為大氣污染物的重要來源[3-5]。

由于我國工業(yè)鍋爐大多容量較小，除塵設(shè)備也與大容量鍋爐有不同之處，因此對其開展細顆粒物PM2.5排放特性研究有重要意義。

國內(nèi)外學(xué)者對燃煤釋放的顆粒物特性進行了大量研究。王書肖等[6]對5種不同容量燃煤鏈條爐排放的PM2.5進行測試，發(fā)現(xiàn)PM2.5的質(zhì)量粒徑分布呈現(xiàn)單峰/雙峰分布，在0.14 μm附近有一峰值，OC/EC值差異較大，SO42-是所有鍋爐排放PM2.5中最豐富的離子成分，S是其中最豐富的元素；周楠等[7]利用固定源稀釋通道對不同噸位的鍋爐進行測定，通過分析其中PM2.5占PM10的百分比和燃料消耗量的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)隨燃煤鍋爐噸位增加，燃燒產(chǎn)生的細粒子逐漸減少，大噸位的鍋爐排放的PM10更多，在除塵器對PM2.5的除塵效率一定的前提下，PM2.5占PM10的百分比相對變??；高翔鵬等[8]對燃煤電廠的鍋爐除塵器進、出口飛灰進行采樣，得出除塵器進、出口PM10均呈雙峰分布，除塵器的除塵效率隨著顆粒物粒徑的減小是降低的。但迄今從煤型角度對燃煤鍋爐排放顆粒物的研究報道較少[9-10]。

現(xiàn)應(yīng)用自行設(shè)計的顆粒物稀釋采樣系統(tǒng)，對配有旋風(fēng)除塵器的鏈條爐燃燒型煤與原煤排放的顆粒物進行了現(xiàn)場對比測試，旨在為了解我國中小型燃煤工業(yè)鍋爐的不同煤型中顆粒物的排放特性提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 試驗方法及測試對象

1.1 測試對象

選取山西省河津市的一臺鏈條爐對原煤和型煤分別進行測定。為保證試驗穩(wěn)定性，測試期間，各生產(chǎn)設(shè)備均處于正常穩(wěn)定狀態(tài)，鍋爐負荷、燃料及燃燒工況保持不變。測試鍋爐情況見表1，煤質(zhì)化驗及煙氣排放測試結(jié)果見表2。

表1 試驗鍋爐基本情況

表2 煤質(zhì)化驗及煙氣排放測試結(jié)果

1.2 測試方法

采用自行設(shè)計的稀釋采樣系統(tǒng)對煙氣中顆粒物進行采樣[11-13]。

煙氣中總煙塵(PM)及煙氣參數(shù)的采樣采用嶗應(yīng)3012H型自動煙塵測試儀，PM的粒徑分布采用WY-1型塵粒分級儀進行測量，同時進行顆粒物的分級采樣。

1.3 測點設(shè)置

采樣位置的設(shè)置遵循《固定源排氣中顆粒物測定方法與氣態(tài)污染物采樣方法》(GB/T 16157—1996)相關(guān)要求，在旋風(fēng)除塵器進口、出口設(shè)置2個采樣點，分別代表燃煤產(chǎn)生的顆粒物和通過除塵裝置后排入大氣的顆粒物。采樣點位置見圖1。

圖1 鍋爐裝置測點

2 結(jié)果及討論

2.1 除塵器進口、出口煙塵粒度分布

在試驗過程中，鍋爐負荷保持在80%，工況穩(wěn)定。煙塵粒徑分布特征見表3。

表3 煙塵粒徑分布特征

由表3可見，燃用型煤可使PM的排放量有所減少，型煤燃燒除塵器進口、出口PM比原煤鍋爐分別減少75%和54%；燃用型煤排放的煙塵中，細顆粒物排放比例明顯增大，型煤燃燒除塵器進口、出口PM2.5質(zhì)量比原煤燃燒分別增加715%和708%，主要原因是型煤中添加了助燃催化劑，改善了燃燒性能，燃燒充分是導(dǎo)致細顆粒物PM2.5排放比例增加的原因之一，同時，型煤添加劑中可能含有不可燃的細顆粒物，增大了PM2.5的排放比例。

試驗鍋爐配置的旋風(fēng)除塵器對>10 μm粒徑的煙塵去除效率可達75%，但對PM10、PM2.5幾乎不具備去除功能。因此在除塵器出口PM10、PM2.5占PM的比例明顯上升。為降低PM10、PM2.5的排放，應(yīng)配置對其去除率高的凈化裝置。

2.2 PM10、PM2.5中污染物含量

針對型煤和原煤測得的除塵器出口PM10、PM2.5中各元素的質(zhì)量比分布見圖2(a)(b)(c)(d)(e)(f)。

圖2 除塵器出口PM10、PM2.5中各元素的質(zhì)量比分布

由圖2可見，燃燒型煤時，As和Pb在各粒徑段的質(zhì)量比均比原煤大，如Pb在PM2.5、PM10、>PM10粒徑段的質(zhì)量比比原煤分別增加11.9%、48.1%和1 240%，說明燃燒原煤對As和Pb的削減是明顯的。

燃燒型煤時，Cd、Ni和Hg在PM2.5粒徑段的質(zhì)量比比原煤低，在PM10粒徑段的質(zhì)量比比原煤高。燃燒原煤時產(chǎn)生的顆粒物中的重金屬含量與顆粒物的粒徑成反比，粒徑越小，重金屬含量越高。

同時，由于型煤燃燒可吸入顆粒物的排放比例增加，因而包含或附著在煙塵上的微量有害元素的排放量比例相應(yīng)增加。

3 結(jié)論

現(xiàn)場測試結(jié)果表明，型煤燃燒細顆粒物的排放比例高于原煤，型煤燃燒除塵器進口、出口PM2.5質(zhì)量比原煤燃燒分別增加715%和708%。另外，旋風(fēng)除塵器對PM10、PM2.5的去除效率偏低，除塵出口PM10、PM2.5占PM的比例明顯上升。

燃燒型煤時As和Pb在各粒徑段的質(zhì)量比均比原煤大，說明燃燒原煤對As和Pb的削減是明顯的。燃燒原煤時產(chǎn)生的顆粒物中的重金屬含量與顆粒物的粒徑成反比，粒徑越小，重金屬含量越高。同時，由于型煤燃燒可吸入顆粒物的排放比例增加，包含或附著在煙塵上的微量有害元素的排放比例也相應(yīng)增加。

[1] 史培普.工業(yè)鍋爐節(jié)能減排應(yīng)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009，40-41.

[2] 張松松，路義萍，杜謙，等.工業(yè)鍋爐PM2.5產(chǎn)排特性試驗研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2014，34(4)：843-848.

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[12] 孔少飛，白志鵬，陸炳，等.固定源排放顆粒物采樣方法的研究進展[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2011，34(12)：88-94.

[13] 朱玲，田秀華，王同健.固定源煙氣顆粒物稀釋采樣方法及應(yīng)用研究[J].環(huán)境污染與防治，2014，6，36(6)：51-54.

欄目編輯 李文峻

Emission Characteristics of Particles from Industrial Chain Bioler Briquette Coal and Raw Coal

ZHU Ling, YAN Rong-xin*, WANG Tong-jian

(TianjinEnvironmentalMonitoringCenter,Tianjin300191,China)

Emission characteristics from the combustion of boiler briquette coal and raw coal were analyzed using a self-designed dilution sampling system that was manufactured to sample the particulate pollutants such as PM2.5, PM10, and metal elements in flue gas from stationary source . The results showed that the fine particle emission ratio of briquette coal was higher than that of raw coal, and that the mass of PM2.5from the inlet and outlet of the dust collector had increase of 715% and 708%, respectively, for briquette coal than raw coal. The mass fractions of As and Pb at different particle size ranges were all higher for briquette coal. At the same time, due to the increase of inhalable particulate matter during the combustion of briquette coal, emission ratio of metals that were contained in or attached to the dust was also increased.

Industrial boiler; Briquette coal versus raw coal; PM10;PM2.5

2015-07-22；

2015-12-24

朱玲(1982—)，女，工程師，碩士，主要研究方向為環(huán)境監(jiān)測技術(shù)與污染物排放表征。

*通訊作者：閆榮馨Email：mehelene@126.com

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1674-6732(2016)02-0052-03