從煙塵測試透視鍋爐管理中的問題
從煙塵測試透視鍋爐管理中的問題
摘要 通過幾年來對豐臺區(qū)數(shù)百次中小鍋爐的煙塵排放測試，發(fā)現(xiàn)在操作管理上存在不少問題。主要是集中在鍋爐房管理工作跟不上，以致造成周圍環(huán)境衛(wèi)生差；系統(tǒng)空氣過剩系數(shù)偏大，鍋爐熱效率低；除塵器使用不當，煙塵排放不達標等。文中通過一些實例說明只要嚴格加強科學管理，不斷提高管理者和操作人員的責任心和業(yè)務水平，在現(xiàn)有設備的基礎上實現(xiàn)正確操作，就可以提高鍋爐熱效率，節(jié)煤減污，從而達到降低鍋爐運行成本，延長設備使用壽命，減少故障率，減烽煤煙污染，保護大氣環(huán)境質(zhì)量的實際效果。
我國第二大用煤大戶是遍布全國各地的中小燃煤鍋爐，它們主要分布在城市和城鎮(zhèn)郊區(qū)，小噸位鍋爐多，操作管理水平差，熱效率低，加之大部分還是原煤散燒，煙囪高度多為30m以下，對城市大氣的環(huán)境質(zhì)量影響最大。盡管在大中城市會逐步加大清潔燃料的比重，使燃油燃氣的比例增加，但總體上燃煤的絕對量不會很快減少。因此，控制煤煙型污染仍然是大氣污染防治的重點。按照國家和北京市地方的有關環(huán)保法規(guī)，每年要對煙控區(qū)的鍋爐排放濃度監(jiān)測一次。幾年來我們深入到北京市豐臺區(qū)一些鍋爐房，測試了數(shù)百臺次的燃煤工業(yè)鍋爐、生活采暖鍋爐的煙塵排放狀況。這些鍋爐房有國營企業(yè)、集體企業(yè)，也有鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)和民營企業(yè)的，還有部隊的，基本上囊括了工農(nóng)商學兵各行各業(yè)。在測試的過程中我們發(fā)現(xiàn)這些鍋爐房的環(huán)境衛(wèi)生和設備運行狀況差別很大，出現(xiàn)的問題也是五花八門。通過分析，我們認為這些現(xiàn)象基本上反映了我國目前中小鍋爐房運行管理的大體水平，其中的問題帶有一定的典型性和普遍性。因此，不論從環(huán)保角度，經(jīng)濟角度，還是從節(jié)能角度，其中可挖掘的潛力是很大的。如果對每一臺燃煤鍋爐都能夠?qū)崿F(xiàn)嚴格管理、科學管理，那么在現(xiàn)有條件的基礎上，提高鍋爐的熱效率、提高除塵器的收塵效率，實現(xiàn)鍋爐的節(jié)能減污，延長鍋爐的安全運行周期和設備的壽命都是有可能的。目前這些中小鍋爐在測試中主要存在哪些現(xiàn)象，又反映了哪些問題？本文就實際測試中遇到的種種實例歸納如下：
1 鍋爐房環(huán)境衛(wèi)生普遍臟、亂、差
煙塵測試的測點一般在鍋爐出口和除塵器的井出口管道上，大部分鍋爐房的除塵器放置在室內(nèi)，有一部分是放置在室外露天。鍋爐燒的是煤，產(chǎn)生熱和汽后所排出的是爐渣和帶飛灰的煙氣，煤、渣和飛灰都是又黑又臟的東西，若露天堆放無序，風吹人過造成二次揚塵，很快就會導致周圍臟兮兮的；一般鍋爐房中還要放一些雜品，如果不注意勤整理、打掃，鍋爐房很快就是臟、亂、差的地方。有的鍋爐房地面的浮灰甚至有幾cm厚，一腳踩下去，四處亂濺，設備和墻壁也臟得無法靠近，手碰哪兒都是一手黑，臟得沒人愿意進入鍋爐房，但也的確有干凈的鍋爐房，盡管條件不一定很好，可是物品堆放有序，地凈窗明，干凈整齊，一進去感覺就不一樣。同樣是燒煤、除渣、除塵，卻有著如此不同的衛(wèi)生環(huán)境，從中折射出管理人員和操作人員的勤和懶。當然，非常干凈和特別臟的鍋爐房都是少數(shù)，而大部分介于這兩者之間，大有改善的潛力。例如，有一個工廠原來的鍋爐房臟得到處是浮土浮灰，沒有下腳的地方。第二年廠里機構(gòu)改革，管理鍋爐房的人換了，再次到這個廠測試，原來所看到的臟、亂、差的情況得到很大改觀，地面露出來了，東西擺得井然有序，周圍環(huán)境也干凈了許多……，完全變了樣。凡是領導重視，規(guī)章制度健全，措施得力的單位，鍋爐房就管理得好，特別是有責任心強、經(jīng)驗豐富的老師傅帶班管理，情況就更不一般。在所去過的這么多鍋爐房中確有幾個，一進去就給人一種清潔衛(wèi)生、整潔有序的印象。經(jīng)了解，帶班的師傅都有多年豐富的實踐經(jīng)驗，不僅環(huán)境衛(wèi)生好，而且鍋爐燒得也好，煙塵排放狀況良好。鍋爐是一種使用非常普遍的能源轉(zhuǎn)換設備。使用鍋爐的單位是出于對蒸汽、或熱水等需求而配備鍋爐，并建造相應的鍋爐房，但在一般單位鍋爐房都是由行政部門或后勤部門管理，只要不出現(xiàn)大問題，單位領導很少問津，所雇傭的工人也較隨意，相當一部分單位都是雇傭季節(jié)工、農(nóng)民工，比較好的配上幾個帶班的，完全靠正式工的不多。一般認為，燒鍋爐無非就是上水、添煤、燜火，沒什么技術(shù)。其實不然，技術(shù)水平高，經(jīng)驗豐富的人員所燒的鍋爐可以在達到相同出力的情況下少用煤，所產(chǎn)生的灰渣和飛灰少，除塵器效率高。而不懂得鍋爐基本知識，就知道上水添煤的操作工，遇到鍋爐負荷和煤種變化，應變能力差，表現(xiàn)在用煤量大，灰渣和飛灰中未燃盡的碳含量高，鍋爐熱效率低，設備維護保養(yǎng)差，維修頻率高……，這里的一進一出所體現(xiàn)的經(jīng)濟效益也不是小數(shù)，但往往不被重視。所以，鍋爐房環(huán)境衛(wèi)生所反映的問題不僅僅是衛(wèi)生管理，也從另一個側(cè)面反映了鍋爐房管理人員和操作人員的技術(shù)水平和基本素質(zhì)。
2 空氣過剩系數(shù)(偏大
在測試中發(fā)現(xiàn)最大的問題就是空氣過剩系數(shù)(偏大。合理的(=1.8，但有的鍋爐在測試調(diào)整之前，(甚至達到7～9，多數(shù)是合理(的2～3倍。引起(偏大的原因主要有以下幾個方面：
a、調(diào)鍋爐負荷不調(diào)風：所測試的鍋爐絕大部分是層狀燃燒方式的鏈條爐排，鏈條爐排是分區(qū)燃燒、分區(qū)送風的燃燒設備。運行工況變化時，應及時調(diào)整爐排運行速度和鼓、引風量，才能達到煤的良好燃燒狀態(tài)和獲得較高的鍋爐熱效率。但我們所遇到的絕大部分司爐工在燒鍋爐時很少根據(jù)負荷調(diào)風，一旦風門定好了，就難得調(diào)了。不管是什么樣的煤，多大負荷，反正操作就是一貫制，除非鍋爐成正壓燃燒，從爐門、火孔和縫隙等處向外冒煙噴火時，才知道把鼓風關小，或把引風機開大。曾遇到一個單位在1996年新安裝了2臺采暖鍋爐，其中1臺在1996年驗收時系統(tǒng)正常，到1997年測試時，剛開始風量特別小，與鍋爐噸位的風量相差很大，爐膛的火完全是自然引風燃燒。一問操作工，答曰：不能開鼓風，否則鍋爐倒煙，鍋爐房內(nèi)嗆得呆不住人。一試果然如此。經(jīng)分析，整個系統(tǒng)阻力并無異常，那為什么會出現(xiàn)這種情況？查到風機，發(fā)現(xiàn)是引風機的皮帶松了，嚴重打滑，雖然開著風機，但根本沒有起作用。經(jīng)張緊皮帶，鼓風機和引風機就可以同時開了，燃燒達到正常。這是一個特例，但風機皮帶松弛，丟轉(zhuǎn)，造成風量偏小的情況卻時有發(fā)生。但多數(shù)情況是鍋爐負荷降低時不調(diào)風，造成(系數(shù)偏大。(系靈敏大，意味著進入鍋爐內(nèi)未參加燃燒的空氣多，導致排煙熱損失增加，鍋爐熱效率降低。
b、鍋爐系統(tǒng)漏風：有的鍋爐(系數(shù)大是由于鍋爐設備本身有漏風之處，比如：風門、火觀察孔關不嚴或關不上，甚至已經(jīng)損壞；或是設備法蘭連接處有縫隙，尤其是有省煤器的鍋爐在檢修時密封做不好，很容易漏風；鍋爐出渣機的水封不到位，也會從鍋爐尾部漏風，而且容易被忽視，這在現(xiàn)場都有可能遇到，因為從鍋爐燃盡區(qū)掉下來的熱爐渣浸在水中然后被螺旋出渣機排出，排出的爐渣隨時都會攜帶走一部分水分，如果水位下降破壞了水封，而又沒有及時補水，就會漏風；鍋爐煙道封閉不嚴，也會造成漏風。鍋爐系統(tǒng)的漏風不但會影響鍋爐火層的均衡送風，還會增加機構(gòu)不完全燃燒損失和排煙熱損失，降低鍋爐的熱效率。
c、除塵器系統(tǒng)漏風：(系數(shù)過大，也可由除塵系統(tǒng)漏風所致。漏風處主要有設備本體、灰斗和管道。除塵器本身漏風，一是其上法蘭連接處有縫隙，二是本體被磨損有破洞，特別是除塵器錐體部分比較容易磨損?；叶仿╋L主要是下灰閥密封不嚴，或是灰斗壁磨損有漏孔。除塵器的灰斗要定期排灰，反復開閥或反復拆卸灰車，難免有磨損，如不及時修復，就會產(chǎn)生縫隙，且愈來愈大，漏風就不可避免。除塵器漏風，直接影響除塵效率，也使風機抽取的無效氣流增大。
d、采樣孔漏風：因為每年環(huán)保監(jiān)測部門都要測試鍋爐的煙塵排放和除塵器的除塵效率，所以不管新老鍋爐都應在除塵器前后管道的合適位置上開好采樣孔，并按照要求焊上(75的管箍，配上絲堵。但有的單位圖省事，就在管道上開個孔，平時隨便用東西堵上，堵不嚴時容易從縫隙處漏風。有的單位甚至不堵，開風機時用塊木板或膠皮一蓋，靠負壓嘬著，風機一停，蓋板就掉，每次開風機都要蓋，否則就敞口運行。
3 鍋爐排放冒黑煙
機械層燃爐排燃用的煤可以塊、末混合使用，但煤塊不宜太大，粒徑最好在30mm左右，不要大于40mm。煤要加水悶透，一般含水量以8%左右為宜。黑煙是由于高溫缺氧，不完全燃燒產(chǎn)生的未燃盡的碳粒。黑煙問題的解決只能通過改善燃燒來解決，除塵器解決不了黑煙問題。在我們所測試的鍋爐當中，絕大部分不存在黑煙問題，林格曼黑度一般都在1級或1級以下。個別超過1級的。鍋爐所燒的煤種不穩(wěn)定，容易造成這種情況。目前供煤渠道五花八門，有的煤中煤末多，有的煤揮發(fā)份含量高。有一個單位，來的都是好的塊煤，其中有的粒徑比拳頭還要大，因未經(jīng)任何處理，就直接裝進煤斗燒，所以造成鍋爐冒黑煙，爐渣燒不透。剛剛參加完培訓的司爐工還找不到原因，覺得煤挺好的，設備又正常，怎么老冒黑煙？他們沒有想到煤塊大了，燃燒的四個階段（干燥、著火、燃燒和燃盡）都相應延長了，而爐排長度并未增加，未燃盡的碳來不及燃燒就隨煙氣排出去了，以致造成黑煙。對于這種情況，就應把大塊煤挑出來，給茶浴爐用或?qū)⑵淝玫盟橐恍?，并摻燒一些未燃盡的爐渣，以適合鏈條爐的“口味”。
4 除塵器效率下降
目前北京市0.5t/h以上的鍋爐基本上都配置了除塵器，近年來，效率較高的多管除塵器正在逐步取代中低效的單筒旋風除塵器。新上的除塵器只要選型合理，制作、安裝、調(diào)試正常，效率一般能達到90%以上。但用過一段時間，不注意維護保養(yǎng)，除塵器效率就會下降。除塵器效率下降的主要原因有：風量不匹配，所處理的風量過大或過?。怀龎m灰斗堵塞；除塵器漏風等。
a、除塵器風量不匹配：旋風除塵器的效率受多種因素影響，其中所處理的氣體流量，即進口風速是影響除塵效率的重要因素。增加進口風速，能加快旋轉(zhuǎn)氣流的旋轉(zhuǎn)運動。旋轉(zhuǎn)速度越大，所產(chǎn)生的離心力就越大，能分離的塵粒就越小，意味著除塵效率就越高。但除塵效率隨速度的增加并不是無限的，當進口速度達到一定值后，效率變化就不明顯了，而阻力卻增加很快。對應一定噸位的鍋爐，都有相應處理風量的除塵器。但在實際中，有大馬拉小車的現(xiàn)象，即處理4t/h鍋爐的除塵器用在2t/h鍋爐上，為的是以后更換大鍋爐時，不用再換除塵器了；還有的情況是，除塵器匹配合理，但整個管路系統(tǒng)有問題，風量達不到設計風量。有一家單位新建采暖鍋爐房不過3年多，每年煙塵排放測試都不達標，除了排煙管道走向有明顯不合理之處外，2t/h鍋爐的風量只有1t/h的那么大，是設計風量的50%左右。由于鍋爐的負荷上不去盡管所帶的采暖面積在設計范圍之內(nèi)，但溫度就是達不到要求，煙塵排放還年年超標，一直未有改進。
b、除塵器灰斗塞：按照除塵器的操作規(guī)程，運行中的日常管理主要是定時清除灰斗中的灰，并且清灰后必須把放灰閥關嚴，不得有漏氣之處。有的司爐工倒是定時清灰，但并不管放下多少灰，打開閥放一放，一看，不下灰了，就認為放干凈了，放不出灰，或放得很少也不查原因。由于有的除塵順灰斗的角度不合適，或是內(nèi)壁不光滑，或是由于煙氣潮濕冷凝結(jié)露造成內(nèi)壁粘灰后影響下灰，結(jié)果會造成灰斗堵塞，最終造成灰斗充滿灰，除塵器失效。有心的司爐工若發(fā)現(xiàn)下灰減少，就會及時查找原因，并采取措施把留在灰斗的灰清除，否則待粘上的灰越積越厚，再清理就很困難了，尤其在冬天，潮灰凍在一起，是很難清除的，曾經(jīng)有一次測試一臺新上的多管除塵器，由于進口段沒有合適的位置開側(cè)孔，只能用收灰的方式測除塵效率。在測試之前，請司爐工清除灰斗里的殘灰，以便計時收灰。待他們清完之后，發(fā)現(xiàn)灰斗并未清干凈，甚至用棍棒敲也無濟于事，原來灰斗已經(jīng)被凍住的潮灰堵住了。工人回憶說，由于烘爐期間，煙氣潮濕，開冷，收下來的灰都粘在器壁上，未及時清除，越積越厚，天一冷就凍住了。幸虧發(fā)現(xiàn)及時，否則后果難以想象。試想，要不是驗收除塵器及時發(fā)現(xiàn)了灰斗堵塞的問題，那么用不了多久，除塵器的灰斗就會堆滿灰，除塵器的效率還能有多少？嚴重者因設備
阻力增加，還會影響鍋爐的安全運行。
c、除塵器漏風：如前所述，除塵器漏風，不僅會使排放氣體的空氣系數(shù)(增大，而且還會嚴重影響除塵效率，據(jù)試驗研究表明：旋風除塵器下灰口漏風(10～15%時，除塵器的效率幾乎為0。當排放的煙氣中飛灰含量增多，不但會造成環(huán)境的污染，還會加劇風機葉片的磨損，影響風機的使用壽命，降低風機穩(wěn)定運行的時間。曾有個單位在測試過程中，把下灰口密封得很嚴，但采樣結(jié)果顯示粉塵濃度明顯高，待他細查看除塵器，才發(fā)現(xiàn)錐體部分已有破洞。除塵器錐體部分比較容易磨損。尤其在露天放置的除塵器，日曬雨淋，如果外表沒有刷上完好的防銹漆保護，很容易腐蝕破損。因此，要保持除塵器的效率，就要對除塵器的內(nèi)外部進行定期的維護保養(yǎng)，耐磨層脫落應能修補，出現(xiàn)破損要及時補漏，尤其是下灰閥處不能漏氣。
煙塵排放情況雖然反映的是煙塵排放對大氣污染的程度，但實際上反映了鍋爐的燃燒狀況和除塵器的運行狀況，是一種綜合的效果，除了設備的原因，還直接反映了鍋爐房的管理人員和操作人員的水平和素質(zhì)。在我們測試的上百個鍋爐房中，有那么幾個單位，目前盡管還使用著80年代的xzd除塵器，但從外觀上看，維修保養(yǎng)得就像新的，實際上已經(jīng)是超期服役的設備，其測試的各項指標也非常合乎要求。如某單位一臺1987年投入使用的與4t/h鍋爐配套的xzd除塵器，所測得結(jié)果為：進出口煙道煙氣中氧含量為7.2%，7.5%；(系數(shù)為1.52，1.56；在鍋爐負荷90%的條件下，降塵器漏風率小于1%；煙塵排放濃度為234.3mg/m。還有一個單位4t/h鍋爐和除塵器都是1984年投入使用的，除塵器也是xzd型，所測得的結(jié)果為：在90%的負荷下，(系數(shù)是1.5，排放濃度只有119mg/m。如大家都象這樣管理鍋爐房和操作運行鍋爐、除塵器，那么每年節(jié)省的煤、電、設備更新費用不是小數(shù)。但許多單位領導并不一定意識到這個問題。另外，在實際中也有如下荒唐的做法：有的司爐工故意把除塵器灰斗的閥門打開一點，這樣，除塵器沒有效率，除塵器不收灰，灰斗沒有灰或只有很少的灰，他們覺得這樣可以減輕所謂的勞動強度。他們不清楚，除塵器的作用是什么，也不知道灰斗收的灰越多，表明除塵器的效率就越高；還有的司爐工，在測試時故意把引風開大，以為這樣一來，粉塵就會被稀釋了，殊不知，這樣會造成(系數(shù)過大，風量大了，盡管有稀釋作用，但經(jīng)過(系數(shù)的折算，煙塵排放濃度不一定低，此外煙塵的排放總量肯定也增加了；還有的在測試時不加煤或少加煤，以為這樣容易達標……；凡此種種，都是由于缺乏有關鍋爐和除塵器的基本知識所致，當然，通過這些年來的反復宣傳和司爐工環(huán)保培訓工作的開展，以上這些愚昧無知的做法已大大減少。
總之，通過幾年煙塵排放測試的所見所聞，我們深深感到管理工作在鍋爐運行中的重要性。管理好的，不僅鍋爐房內(nèi)外環(huán)境干凈有序，設備運行狀態(tài)良好，鍋爐能夠經(jīng)濟運行，除塵器最大限度發(fā)揮作用，即使設備使用年頭長，還能保持效率不下降。若管理工作跟不上，不僅鍋爐房環(huán)境衛(wèi)生臟、亂、差，就連設備的安全穩(wěn)定運行也要受到影響，費煤費電污染嚴重，難以達到設計指標。因此，我們認為應加強以下工作：
1、年檢工作只能加強，不能削弱。在目前我國還達不到煙囪連續(xù)監(jiān)測的條件下，堅持年檢制度是非常必要的。因為，鍋爐的運行和管理是動態(tài)的，它與操作管理、維護保養(yǎng)、所燒的煤種等密切相關，煙塵排放驗收合格的鍋爐并不能保證以后老能達標，而排放不達標的鍋爐通過整改也可以實現(xiàn)達標。
2、鍋爐房管理人員的技術(shù)水平和素質(zhì)亟待提高。鍋爐房的管理人員應懂得一些鍋爐和除塵器的基本知識，才能制定出切合實際的管理辦法和規(guī)章制度，一旦出現(xiàn)問題，要知道如何面對和處理，完全依靠司爐工是不行的。要實行嚴格管理，科學管理，向管理要效益。首先管理者要明白，不能以其昏昏，使人昭昭。
3、加強對司爐工的管理和培訓。司爐工除了要通過鍋爐安全操作和環(huán)保培訓之外，還應加強崗位練兵，不斷提高他們的責任心和操作技術(shù)水平，組織他們向操作管理有經(jīng)驗的單位和個人學習，就實際中可能遇到的問題進行交流，切磋，提高他們的應變能力，實現(xiàn)鍋爐的節(jié)能和減污。
4、嚴格除塵器的操作規(guī)程和環(huán)境管理制度。除塵器雖然是一種比較簡單易操作的設備，但也應明確其操作規(guī)程和維護保養(yǎng)制度，保證其長期正常運行。鍋爐房的設備所在地均為鍋爐房的管理范圍，環(huán)境衛(wèi)生應列為鍋爐房管理的一個部分，對除塵器所產(chǎn)生的灰、渣應封閉儲存，及時清運，防止二次揚塵。
