0、 引 言
黑龍江省的煤炭貯量占該省不可再生能源的90%以上，因此，未來(lái)50年，煤炭仍將是主要能源。該省煤炭利用以直接燃燒散煤為主，故二次污染大。以哈爾濱市為例，每年燃煤600多萬(wàn)t，向大氣中排放大量的C02、S02等污染物，占造成空氣污染的總污染物的65%，嚴(yán)重污染環(huán)境，且原煤燃盡率低，造成很大的能源浪費(fèi)。基于該省大氣污染的現(xiàn)狀，研究原煤的潔凈燃燒、利用有著重要意義。型煤技術(shù)是適合我國(guó)國(guó)情的一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的潔凈煤技術(shù)。層燃鍋爐燃用型煤，同燃用原煤相比，可節(jié)煤8%～20%，減少煙塵60%，減少S02排放量40%~ 60%，可提高煤炭的利用率、減少環(huán)境污染。型煤技術(shù)雖然在中國(guó)潔凈煤技術(shù)中占有重要位置，但因其在實(shí)際推廣應(yīng)用過(guò)程中受眾多因素的制約，因此，也存在不少問(wèn)題。文中通過(guò)對(duì)層燃鍋爐結(jié)構(gòu)、燃燒過(guò)程等方面的研究，分析層燃鍋爐燃燒機(jī)理及燃煤煙氣和煙塵產(chǎn)生的原因，并對(duì)煤炭進(jìn)行加工，使之成為與工業(yè)層燃鍋爐爐型相匹配的優(yōu)質(zhì)動(dòng)力燃料，從而提高煤炭燃燒效率、減少燃煤對(duì)大氣環(huán)境的污染。
1、實(shí)驗(yàn)過(guò)程
1.1原料與加工工序
根據(jù)黑龍江省的煤炭資源特點(diǎn)，選用三種不同的原料煤，其煤質(zhì)工業(yè)分析指標(biāo)見表1。
把三種原料煤用雙層篩分別篩分，篩孔尺寸分別為25和3 mm。大于25 mm粒級(jí)可以作為民用塊煤出售，3—25 mm作為顆粒煤的原料，<3 mm粉煤作生物質(zhì)型煤的原料。
根據(jù)用戶鍋爐的特點(diǎn)和對(duì)煤質(zhì)的要求，利用上述三種3～25 mm粒級(jí)顆粒煤按一定的比例進(jìn)行配煤，再加入復(fù)合添加劑，加工成適應(yīng)普通工業(yè)鍋爐要求的潔凈顆粒煤；小于3 mm粒級(jí)的末煤經(jīng)過(guò)配煤，一定比例的生物質(zhì)混合，在復(fù)合黏結(jié)劑作用下，片j普通成型機(jī)成型。生物質(zhì)型煤與顆粒煤按一定比例摻混，形成適用于層燃鍋爐的高效、潔凈的復(fù)合顆粒燃料煤。復(fù)合顆粒燃料加工工豈如圖l所示。經(jīng)過(guò)篩分、配煤、添加添加劑等工序后加工的顆粒煤和生物質(zhì)型煤的煤質(zhì)指標(biāo)如表2所示。
1.2 燃燒實(shí)驗(yàn)
在滿足鍋爐燃燒要求、燃盡率等條件的基礎(chǔ)上，合理調(diào)整生物質(zhì)型煤和顆粒煤的比例，使燃燒產(chǎn)生的煙塵、S02排放量達(dá)到環(huán)保要求，成為層燃鍋爐高效、潔凈的復(fù)合顆粒燃料。使其在專用環(huán)保檢測(cè)鍋爐內(nèi)試燒，得到的環(huán)保熱T測(cè)試指標(biāo)如表3所示。
由表3可以看出，工業(yè)鍋爐燃用顆粒清潔煤，其煙塵初始排放量、二氧化硫排放量、林格曼黑度達(dá)到了一類地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，而且鍋爐燃燒穩(wěn)定、爐膛溫度高、熱效率高、爐渣含碳量低，具有顯著節(jié)能效果。
2、復(fù)合顆粒燃料煤的生成理論分析
2-1配煤原理
配煤質(zhì)量指標(biāo)的計(jì)算是基于煤質(zhì)I業(yè)分析指標(biāo)具有可加性的基礎(chǔ)上實(shí)施的，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，煤質(zhì)的干燥基指標(biāo)具有可加性。干燥基的各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算符合式(1)。
2.2煤炭分級(jí)燃燒理論
煤炭在結(jié)構(gòu)固定、燃燒時(shí)間固定的工業(yè)鍋爐內(nèi)燃燒，粒度越大，燃燒時(shí)間越長(zhǎng)，燃料的不完全燃燒損失就越多；反之，粒度越小，比表面積越大，越有利于燃燒和提高燃盡率。但是，對(duì)于3 mm以下的細(xì)粒煤粉，在預(yù)熱段易被鼓風(fēng)機(jī)吹起，導(dǎo)致煙塵排放量增加。因此，控制原料煤的粒度下限，可以減少燃燒排塵量，降低煙塵污染。粒度越均勻，其堆積越松散，燃煤的空隙度越大�？諝饪梢员容^容易地通過(guò)粒度分布均勻的床層，在燃燒過(guò)程中，顆粒之間有足夠的空氣流動(dòng)量，可加快同定碳與氧氣、二氧化碳、一氧化碳等氣體之間的氧化還原反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)證明，顆粒煤在3~ 25 mm粒級(jí)內(nèi)，燃盡率和煙塵排救量都比較理想。
2.3添加劑技術(shù)
通過(guò)添加劑存層燃鍋爐對(duì)燃煤燃燒性能系統(tǒng)研究，選擇具有助燃、催化、圊硫、消煙降塵功能的添加劑成分。不同反應(yīng)溫度的添加劑可以提供燃煤在不同階段所必須的部分活性氧，提高煤在燃煤過(guò)程中揮發(fā)分釋放速度和炭粒燃盡速度。添加劑中具有不飽和鍵的金屬氧化物還能促進(jìn)燃燒反應(yīng)過(guò)程中的c-c鍵斷裂，減低燃煤的著火溫度，縮短預(yù)熱時(shí)間，相應(yīng)縮短了燃燒時(shí)間，同時(shí)，添加劑中的同硫成分可以減少s0：排放量，減輕環(huán)境污染。
2.4生物質(zhì)型煤技術(shù)
煤粉成型后，由于空隙率減少，揮發(fā)分在燃燒過(guò)程中釋放較慢，影響型煤的燃燒效果，特別是鏈條爐排鍋爐，往往造成接火困難、火焰短、燃盡率低等，嚴(yán)重影響工業(yè)型煤的推廣。為此，必須改變工業(yè)型煤的燃燒特性，減低型煤的著火溫度，力lI快揮發(fā)分的釋放速度。煤粉中加入一定量的生物質(zhì)細(xì)末，在特定的黏結(jié)劑和工藝條件下，利用普通成型機(jī)壓制成型，制成生物質(zhì)型煤。生物質(zhì)型煤由于加入了一定量的低著火點(diǎn)、燃燒速度快的生物質(zhì)，在燃燒巾，生物質(zhì)在低溫時(shí)首先燃燒，為著火點(diǎn)高的煤創(chuàng)造了良好的燃燒環(huán)境。生物質(zhì)燃燒后形成的大量微孔，加大了煤粒的表面積，促進(jìn)燃燒過(guò)程的氧化還原反應(yīng)，改善了燃燒條件，加快了型煤的燃燒速度。
2.5顆粒燃料復(fù)配
生物質(zhì)型煤的揮發(fā)分大，生物質(zhì)燃燒過(guò)程形成的孔隙加快了型煤的燃燒速度。但型煤普遍存在的缺點(diǎn)是尺寸單一，在燃燒過(guò)程巾，導(dǎo)致爐排上透風(fēng)量過(guò)多，鍋爐燃燒和操作受一定影響。粒度均勻的生物質(zhì)型煤與粒度不均勻的顆粒煤相混配，既可以減少細(xì)粒燃料量，又可保證合適的床層松散度，促進(jìn)燃燒的進(jìn)行。鍋爐燃燒實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：燃燒產(chǎn)生的煙塵、S0：排放量達(dá)到環(huán)保要求，而且鍋爐出力容易控制。
3、結(jié)束語(yǔ)
生物質(zhì)型煤與顆粒煤摻混形成的復(fù)合顆粒燃料煤適用于層燃鍋爐。通過(guò)添加復(fù)合顆粒潔凈煤添加劑和混入一定量的生物質(zhì)型煤，使顆粒配煤燃燒性能得到改善；同時(shí)添加劑減少了燃煤的炯牟和二氧化硫的排放。
燃煤排放是中國(guó)大氣污染的主要原因之一，工業(yè)鍋爐窯爐和民用燃煤足主要的污染排放源。由此引發(fā)的能源問(wèn)題已成為某些地區(qū)制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素之一。因此，針對(duì)我國(guó)燃煤引起的大氣的污染現(xiàn)狀及原因，加快潔凈煤技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需求日益迫切。改進(jìn)工業(yè)燃煤現(xiàn)狀，發(fā)展顆粒清潔煤可以較廉價(jià)地實(shí)現(xiàn)動(dòng)力煤的潔凈燃燒，這是一種比較簡(jiǎn)便、投資小、收益快的潔凈煤技術(shù)，具有較好的推廣應(yīng)用前景。
三門峽富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，同時(shí)也銷售生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料的顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)、木屑顆粒機(jī)等生物質(zhì)燃料成型設(shè)備。
