1 前 言

鍋爐作為熱電站的重要設(shè)備。它的運行質(zhì)量直接影響到企業(yè)的經(jīng)濟和社會效益。近年來。隨著國家對環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，工業(yè) “三廢”治理刻不容緩，而鍋爐煙囪冒黑煙在一些小型熱電站時有發(fā)生，影響惡劣，應(yīng)當(dāng)引起我們高度重視。

我公司三臺35t／h鍋爐已投產(chǎn)多年，過去也常發(fā)生煙囪冒黑煙情況，起初一直誤認為只要改善除塵效果，就可消除黑煙，其實不然，后經(jīng)過我們認真研究分析，采取一定的措施，才將這一現(xiàn)象基本杜絕。

2 鍋爐煙囪冒黑煙的原因

2．1 黑煙的成分

無論是燃煤或燃油鍋爐，完全燃燒時，煙氣中的主要成分是N2、NOX、CO2、O2和H20，這些氣體都是無色的，即使煙氣中夾帶少量塵粒與水蒸汽凝結(jié)在一 起，也應(yīng)該是微白色的，黑煙到底是什么成分呢?

經(jīng)取樣分析證實：形成黑煙的固體物質(zhì)主要成分是碳元素，黑煙是由很多細小含碳微粒組成，它可在空氣中飄游很遠，對人體健康危害很大。

2．2 黑煙產(chǎn)生的原因

研究發(fā)現(xiàn)，鍋爐燃燒過程中，產(chǎn)生大量的可燃氣體(如CO、H2、CH4、CmHn等)，正常情況下，這些可燃氣體在爐膛內(nèi)燃燒，發(fā)出大量熱量被鍋爐受熱面吸收利用，但在鍋爐燃燒調(diào)整時，常因各種原因造成可燃氣體不完全燃燒，在高溫條件下，可燃氣體中的碳原子還原成極細的炭粒(粒徑一般小于1μm)，其顏色很黑，稱為炭黑，當(dāng)隨煙氣排出時產(chǎn)生黑煙。

3 黑煙形成的機理

燃料在燃燒時產(chǎn)生的可燃氣體，化學(xué)性很強，易于燃燒，且燃燒速度很快，為什么在排煙中仍含有可燃氣體呢?

燃煤進人爐膛后，在火焰的高溫輻射下，首先是水分析出，緊接著是揮發(fā)分析出并裂解為可燃氣體。揮發(fā)分是以氣態(tài)的形式燃燒的。在揮發(fā)分析出氣化的過程中，會形成對空氣的排擠作用，造成局部地區(qū)空氣不足，難免形成“死角”。由于受爐膛容積熱負荷下限的制約，爐膛的體積有限。揮發(fā)分氣體在爐膛內(nèi)停留的時間很短，僅有幾秒鐘，雖然正常燃燒時爐膛總的空氣量是過剩的，但氣體燃料仍然難于在這樣短的時間內(nèi)與空氣充分均勻混合，達到完全燃燒，所以爐膛出口煙氣中常含有少量可燃氣體。此后由于溫度較高，可燃氣體中的碳易還原成極細小的炭粒。

煙氣進入水平煙道和豎井煙道后，由于溫度降低和可燃物濃度很低，煙氣中的少量可燃物難以再進行燃燒，形成化學(xué)不完全燃燒損失(q3)。

煤的揮發(fā)分含量越高，揮發(fā)分析出的速度也越快，揮發(fā)分氣化對空氣的排擠作用越明顯。排煙中不完全燃燒的可燃氣體越多。由于煤的揮發(fā)分主要是重碳氫化合物，而重碳氫化合物在高溫和空氣不足情況下，大部分分解為CO和H2或還原成炭粒。少量的炭黑顆粒就可以形成明顯的黑煙?？梢姡瘜W(xué)不完全燃燒是煙囪黑煙的真正原因。

因鏈條爐是層燃方式，燃料揮發(fā)分析出氣化后與爐膛內(nèi)空氣混合條件比煤粉爐差，其化學(xué)不完全燃燒要比煤粉爐大。

4 鍋爐煙囪冒黑煙的控制處理

4．1利用除塵器處理黑煙的效果

炭黑是固體顆粒，其粒徑一般小于 1μm，除電除塵外的各種形式和工作原理的除塵器只能有效捕獲粒徑較大的塵粒，對于粒徑很小的炭黑不能有效地捕集，所以，不能避免煙囪黑煙。

從表1可以看出，電除塵器的除塵效率可高達99％，而且可以有效捕集0．01～100μm粒徑的塵粒，炭黑粒徑也在電除塵器有效捕集粒徑范圍之內(nèi)，但是，生產(chǎn)實踐證明，電除塵器同樣不能有效捕集炭黑。

塵粒的比電阻是影響電除塵器效率的重要因素。比電阻是用面積為1cm2圓盤，塵粒自然堆到1cm高，沿高度方向測得的電阻值。資料顯示炭黑的比電阻值小于1Ω。因炭是一種導(dǎo)體，其比電阻很小。

當(dāng)塵粒的比電阻為102～1010Ω?cm時，電除塵器的效率較高。對于比電阻很小的炭黑，因為在電除塵器的電場內(nèi)不能荷電，因而無法在電場力的作用下趨向沉降極，電除塵器對炭黑的除塵效率幾乎為零。

由此可以看出，當(dāng)燃燒不好產(chǎn)生炭黑時，不但采用通常的除塵器不能將炭黑除掉，即使是安裝了除塵效率很高且能除去極小粒徑灰塵的電除塵器，也不能除去炭黑，不能避免鍋爐煙囪冒黑煙。

表 1 各種除塵器的工作性能

4．2 改善燃燒，降低化學(xué)不完全燃燒

4．2.1燃料的合理選配

根據(jù)鍋爐的結(jié)構(gòu)特點及當(dāng)?shù)孛嘿|(zhì)的基本情況，試驗摸索出適合的煤種特性(水分、揮發(fā)分、灰分等含量)，必要時可將不同煤種合理搭配、燃燒，能取得較好的實際效果。

4．2.2 合理配風(fēng)，維持最佳過量空氣系數(shù)

爐膛內(nèi)過量空氣系數(shù)過小，易造成燃料燃燒不完全，使鍋爐熱效率降低，同時污染環(huán)境。過量空氣系數(shù)過大，則風(fēng)機能耗增加，鍋爐排煙熱損失增大，鍋爐效率也降低。

最佳過量空氣系數(shù)與很多因素有關(guān)，不能從理論上確定各種負荷下的最佳過量空氣系數(shù)。一般都是通過現(xiàn)場試驗確定。如果鍋爐安裝了氧量表或二氧化碳表，判斷配風(fēng)是否良好比較容易。如果沒有表計，可通過目測的方法判斷：火焰發(fā)亮白色說明風(fēng)量過大，應(yīng)減少配風(fēng)量：火焰發(fā)暗發(fā)紅甚至出現(xiàn)黑煙，說明風(fēng)量不足。當(dāng)配風(fēng)良好時，火焰呈麥黃色，火焰輪廓清楚。當(dāng)配風(fēng)不良時，火焰輪廓不清楚、回卷，并出現(xiàn)黑煙。

4．2.3 減少漏風(fēng)，加強可燃氣體與空氣的混合

爐膛漏風(fēng)，會降低爐膛溫度，使燃燒惡化。因為漏入的冷風(fēng)一般都不能與燃料接觸參與燃燒，而是吸收爐膛熱量，降低爐膛溫度，增加煙氣流速。導(dǎo)致化學(xué)不完全燃燒熱損量增大。

為了減少漏風(fēng)，應(yīng)該做好對鍋爐的人孔、檢查孔、防爆門、爐膛及水冷壁、過熱器、省煤器穿過爐墻處等漏冷風(fēng)處的檢查和防護工作。

因此，從改善燃燒人手，降低化學(xué)不完全燃燒熱損失，是避免或減少炭黑產(chǎn)生的根本途徑，這樣做可以達到節(jié)約燃料和保護環(huán)境的雙重目的。

5 結(jié)束語

鍋爐在實際運行中，會經(jīng)常出現(xiàn)一些與預(yù)設(shè)計工作條件和相關(guān)指標(biāo)不符的現(xiàn)象，如燃料性質(zhì)、實際負荷、過量空氣系數(shù)和各種熱損失等與設(shè)計值出現(xiàn)偏差，從而極易導(dǎo)致諸如“煙囪冒黑煙”等不正?，F(xiàn)象的產(chǎn)生，因此，充分了解非正常工況下對鍋爐運行會產(chǎn)生哪些影響，同時，去積極尋找解決問題的對策，對我們來說是非常必要的。