从烟尘测试透视锅炉管理中的问题
从烟尘测试透视锅炉管理中的问题
摘要 通过几年来对丰台区数百次中小锅炉的烟尘排放测试，发现在操作管理上存在不少问题。主要是集中在锅炉房管理工作跟不上，以致造成周围环境卫生差；系统空气过剩系数偏大，锅炉热效率低；除尘器使用不当，烟尘排放不达标等。文中通过一些实例说明只要严格加强科学管理，不断提高管理者和操作人员的责任心和业务水平，在现有设备的基础上实现正确操作，就可以提高锅炉热效率，节煤减污，从而达到降低锅炉运行成本，延长设备使用寿命，减少故障率，减烽煤烟污染，保护大气环境质量的实际效果。
我国第二大用煤大户是遍布全国各地的中小燃煤锅炉，它们主要分布在城市和城镇郊区，小吨位锅炉多，操作管理水平差，热效率低，加之大部分还是原煤散烧，烟囱高度多为30m以下，对城市大气的环境质量影响最大。尽管在大中城市会逐步加大清洁燃料的比重，使燃油燃气的比例增加，但总体上燃煤的绝对量不会很快减少。因此，控制煤烟型污染仍然是大气污染防治的重点。按照国家和北京市地方的有关环保法规，每年要对烟控区的锅炉排放浓度监测一次。几年来我们深入到北京市丰台区一些锅炉房，测试了数百台次的燃煤工业锅炉、生活采暖锅炉的烟尘排放状况。这些锅炉房有国营企业、集体企业，也有乡镇企业和民营企业的，还有部队的，基本上囊括了工农商学兵各行各业。在测试的过程中我们发现这些锅炉房的环境卫生和设备运行状况差别很大，出现的问题也是五花八门。通过分析，我们认为这些现象基本上反映了我国目前中小锅炉房运行管理的大体水平，其中的问题带有一定的典型性和普遍性。因此，不论从环保角度，经济角度，还是从节能角度，其中可挖掘的潜力是很大的。如果对每一台燃煤锅炉都能够实现严格管理、科学管理，那么在现有条件的基础上，提高锅炉的热效率、提高除尘器的收尘效率，实现锅炉的节能减污，延长锅炉的安全运行周期和设备的寿命都是有可能的。目前这些中小锅炉在测试中主要存在哪些现象，又反映了哪些问题？本文就实际测试中遇到的种种实例归纳如下：
1 锅炉房环境卫生普遍脏、乱、差
烟尘测试的测点一般在锅炉出口和除尘器的井出口管道上，大部分锅炉房的除尘器放置在室内，有一部分是放置在室外露天。锅炉烧的是煤，产生热和汽后所排出的是炉渣和带飞灰的烟气，煤、渣和飞灰都是又黑又脏的东西，若露天堆放无序，风吹人过造成二次扬尘，很快就会导致周围脏兮兮的；一般锅炉房中还要放一些杂品，如果不注意勤整理、打扫，锅炉房很快就是脏、乱、差的地方。有的锅炉房地面的浮灰甚至有几cm厚，一脚踩下去，四处乱溅，设备和墙壁也脏得无法靠近，手碰哪儿都是一手黑，脏得没人愿意进入锅炉房，但也的确有干净的锅炉房，尽管条件不一定很好，可是物品堆放有序，地净窗明，干净整齐，一进去感觉就不一样。同样是烧煤、除渣、除尘，却有着如此不同的卫生环境，从中折射出管理人员和操作人员的勤和懒。当然，非常干净和特别脏的锅炉房都是少数，而大部分介于这两者之间，大有改善的潜力。例如，有一个工厂原来的锅炉房脏得到处是浮土浮灰，没有下脚的地方。第二年厂里机构改革，管理锅炉房的人换了，再次到这个厂测试，原来所看到的脏、乱、差的情况得到很大改观，地面露出来了，东西摆得井然有序，周围环境也干净了许多……，完全变了样。凡是领导重视，规章制度健全，措施得力的单位，锅炉房就管理得好，特别是有责任心强、经验丰富的老师傅带班管理，情况就更不一般。在所去过的这么多锅炉房中确有几个，一进去就给人一种清洁卫生、整洁有序的印象。经了解，带班的师傅都有多年丰富的实践经验，不仅环境卫生好，而且锅炉烧得也好，烟尘排放状况良好。锅炉是一种使用非常普遍的能源转换设备。使用锅炉的单位是出于对蒸汽、或热水等需求而配备锅炉，并建造相应的锅炉房，但在一般单位锅炉房都是由行政部门或后勤部门管理，只要不出现大问题，单位领导很少问津，所雇佣的工人也较随意，相当一部分单位都是雇佣季节工、农民工，比较好的配上几个带班的，完全靠正式工的不多。一般认为，烧锅炉无非就是上水、添煤、焖火，没什么技术。其实不然，技术水平高，经验丰富的人员所烧的锅炉可以在达到相同出力的情况下少用煤，所产生的灰渣和飞灰少，除尘器效率高。而不懂得锅炉基本知识，就知道上水添煤的操作工，遇到锅炉负荷和煤种变化，应变能力差，表现在用煤量大，灰渣和飞灰中未燃尽的碳含量高，锅炉热效率低，设备维护保养差，维修频率高……，这里的一进一出所体现的经济效益也不是小数，但往往不被重视。所以，锅炉房环境卫生所反映的问题不仅仅是卫生管理，也从另一个侧面反映了锅炉房管理人员和操作人员的技术水平和基本素质。
2 空气过剩系数(偏大
在测试中发现最大的问题就是空气过剩系数(偏大。合理的(=1.8，但有的锅炉在测试调整之前，(甚至达到7～9，多数是合理(的2～3倍。引起(偏大的原因主要有以下几个方面：
a、调锅炉负荷不调风：所测试的锅炉绝大部分是层状燃烧方式的链条炉排，链条炉排是分区燃烧、分区送风的燃烧设备。运行工况变化时，应及时调整炉排运行速度和鼓、引风量，才能达到煤的良好燃烧状态和获得较高的锅炉热效率。但我们所遇到的绝大部分司炉工在烧锅炉时很少根据负荷调风，一旦风门定好了，就难得调了。不管是什么样的煤，多大负荷，反正操作就是一贯制，除非锅炉成正压燃烧，从炉门、火孔和缝隙等处向外冒烟喷火时，才知道把鼓风关小，或把引风机开大。曾遇到一个单位在1996年新安装了2台采暖锅炉，其中1台在1996年验收时系统正常，到1997年测试时，刚开始风量特别小，与锅炉吨位的风量相差很大，炉膛的火完全是自然引风燃烧。一问操作工，答曰：不能开鼓风，否则锅炉倒烟，锅炉房内呛得呆不住人。一试果然如此。经分析，整个系统阻力并无异常，那为什么会出现这种情况？查到风机，发现是引风机的皮带松了，严重打滑，虽然开着风机，但根本没有起作用。经张紧皮带，鼓风机和引风机就可以同时开了，燃烧达到正常。这是一个特例，但风机皮带松弛，丢转，造成风量偏小的情况却时有发生。但多数情况是锅炉负荷降低时不调风，造成(系数偏大。(系灵敏大，意味着进入锅炉内未参加燃烧的空气多，导致排烟热损失增加，锅炉热效率降低。
b、锅炉系统漏风：有的锅炉(系数大是由于锅炉设备本身有漏风之处，比如：风门、火观察孔关不严或关不上，甚至已经损坏；或是设备法兰连接处有缝隙，尤其是有省煤器的锅炉在检修时密封做不好，很容易漏风；锅炉出渣机的水封不到位，也会从锅炉尾部漏风，而且容易被忽视，这在现场都有可能遇到，因为从锅炉燃尽区掉下来的热炉渣浸在水中然后被螺旋出渣机排出，排出的炉渣随时都会携带走一部分水分，如果水位下降破坏了水封，而又没有及时补水，就会漏风；锅炉烟道封闭不严，也会造成漏风。锅炉系统的漏风不但会影响锅炉火层的均衡送风，还会增加机构不完全燃烧损失和排烟热损失，降低锅炉的热效率。
c、除尘器系统漏风：(系数过大，也可由除尘系统漏风所致。漏风处主要有设备本体、灰斗和管道。除尘器本身漏风，一是其上法兰连接处有缝隙，二是本体被磨损有破洞，特别是除尘器锥体部分比较容易磨损。灰斗漏风主要是下灰阀密封不严，或是灰斗壁磨损有漏孔。除尘器的灰斗要定期排灰，反复开阀或反复拆卸灰车，难免有磨损，如不及时修复，就会产生缝隙，且愈来愈大，漏风就不可避免。除尘器漏风，直接影响除尘效率，也使风机抽取的无效气流增大。
d、采样孔漏风：因为每年环保监测部门都要测试锅炉的烟尘排放和除尘器的除尘效率，所以不管新老锅炉都应在除尘器前后管道的合适位置上开好采样孔，并按照要求焊上(75的管箍，配上丝堵。但有的单位图省事，就在管道上开个孔，平时随便用东西堵上，堵不严时容易从缝隙处漏风。有的单位甚至不堵，开风机时用块木板或胶皮一盖，靠负压嘬着，风机一停，盖板就掉，每次开风机都要盖，否则就敞口运行。
3 锅炉排放冒黑烟
机械层燃炉排燃用的煤可以块、末混合使用，但煤块不宜太大，粒径最好在30mm左右，不要大于40mm。煤要加水闷透，一般含水量以8%左右为宜。黑烟是由于高温缺氧，不完全燃烧产生的未燃尽的碳粒。黑烟问题的解决只能通过改善燃烧来解决，除尘器解决不了黑烟问题。在我们所测试的锅炉当中，绝大部分不存在黑烟问题，林格曼黑度一般都在1级或1级以下。个别超过1级的。锅炉所烧的煤种不稳定，容易造成这种情况。目前供煤渠道五花八门，有的煤中煤末多，有的煤挥发份含量高。有一个单位，来的都是好的块煤，其中有的粒径比拳头还要大，因未经任何处理，就直接装进煤斗烧，所以造成锅炉冒黑烟，炉渣烧不透。刚刚参加完培训的司炉工还找不到原因，觉得煤挺好的，设备又正常，怎么老冒黑烟？他们没有想到煤块大了，燃烧的四个阶段（干燥、着火、燃烧和燃尽）都相应延长了，而炉排长度并未增加，未燃尽的碳来不及燃烧就随烟气排出去了，以致造成黑烟。对于这种情况，就应把大块煤挑出来，给茶浴炉用或将其敲得碎一些，并掺烧一些未燃尽的炉渣，以适合链条炉的“口味”。
4 除尘器效率下降
目前北京市0.5t/h以上的锅炉基本上都配置了除尘器，近年来，效率较高的多管除尘器正在逐步取代中低效的单筒旋风除尘器。新上的除尘器只要选型合理，制作、安装、调试正常，效率一般能达到90%以上。但用过一段时间，不注意维护保养，除尘器效率就会下降。除尘器效率下降的主要原因有：风量不匹配，所处理的风量过大或过小；除尘灰斗堵塞；除尘器漏风等。
a、除尘器风量不匹配：旋风除尘器的效率受多种因素影响，其中所处理的气体流量，即进口风速是影响除尘效率的重要因素。增加进口风速，能加快旋转气流的旋转运动。旋转速度越大，所产生的离心力就越大，能分离的尘粒就越小，意味着除尘效率就越高。但除尘效率随速度的增加并不是无限的，当进口速度达到一定值后，效率变化就不明显了，而阻力却增加很快。对应一定吨位的锅炉，都有相应处理风量的除尘器。但在实际中，有大马拉小车的现象，即处理4t/h锅炉的除尘器用在2t/h锅炉上，为的是以后更换大锅炉时，不用再换除尘器了；还有的情况是，除尘器匹配合理，但整个管路系统有问题，风量达不到设计风量。有一家单位新建采暖锅炉房不过3年多，每年烟尘排放测试都不达标，除了排烟管道走向有明显不合理之处外，2t/h锅炉的风量只有1t/h的那么大，是设计风量的50%左右。由于锅炉的负荷上不去尽管所带的采暖面积在设计范围之内，但温度就是达不到要求，烟尘排放还年年超标，一直未有改进。
b、除尘器灰斗塞：按照除尘器的操作规程，运行中的日常管理主要是定时清除灰斗中的灰，并且清灰后必须把放灰阀关严，不得有漏气之处。有的司炉工倒是定时清灰，但并不管放下多少灰，打开阀放一放，一看，不下灰了，就认为放干净了，放不出灰，或放得很少也不查原因。由于有的除尘顺灰斗的角度不合适，或是内壁不光滑，或是由于烟气潮湿冷凝结露造成内壁粘灰后影响下灰，结果会造成灰斗堵塞，最终造成灰斗充满灰，除尘器失效。有心的司炉工若发现下灰减少，就会及时查找原因，并采取措施把留在灰斗的灰清除，否则待粘上的灰越积越厚，再清理就很困难了，尤其在冬天，潮灰冻在一起，是很难清除的，曾经有一次测试一台新上的多管除尘器，由于进口段没有合适的位置开侧孔，只能用收灰的方式测除尘效率。在测试之前，请司炉工清除灰斗里的残灰，以便计时收灰。待他们清完之后，发现灰斗并未清干净，甚至用棍棒敲也无济于事，原来灰斗已经被冻住的潮灰堵住了。工人回忆说，由于烘炉期间，烟气潮湿，开冷，收下来的灰都粘在器壁上，未及时清除，越积越厚，天一冷就冻住了。幸亏发现及时，否则后果难以想象。试想，要不是验收除尘器及时发现了灰斗堵塞的问题，那么用不了多久，除尘器的灰斗就会堆满灰，除尘器的效率还能有多少？严重者因设备
阻力增加，还会影响锅炉的安全运行。
c、除尘器漏风：如前所述，除尘器漏风，不仅会使排放气体的空气系数(增大，而且还会严重影响除尘效率，据试验研究表明：旋风除尘器下灰口漏风(10～15%时，除尘器的效率几乎为0。当排放的烟气中飞灰含量增多，不但会造成环境的污染，还会加剧风机叶片的磨损，影响风机的使用寿命，降低风机稳定运行的时间。曾有个单位在测试过程中，把下灰口密封得很严，但采样结果显示粉尘浓度明显高，待他细查看除尘器，才发现锥体部分已有破洞。除尘器锥体部分比较容易磨损。尤其在露天放置的除尘器，日晒雨淋，如果外表没有刷上完好的防锈漆保护，很容易腐蚀破损。因此，要保持除尘器的效率，就要对除尘器的内外部进行定期的维护保养，耐磨层脱落应能修补，出现破损要及时补漏，尤其是下灰阀处不能漏气。
烟尘排放情况虽然反映的是烟尘排放对大气污染的程度，但实际上反映了锅炉的燃烧状况和除尘器的运行状况，是一种综合的效果，除了设备的原因，还直接反映了锅炉房的管理人员和操作人员的水平和素质。在我们测试的上百个锅炉房中，有那么几个单位，目前尽管还使用着80年代的xzd除尘器，但从外观上看，维修保养得就像新的，实际上已经是超期服役的设备，其测试的各项指标也非常合乎要求。如某单位一台1987年投入使用的与4t/h锅炉配套的xzd除尘器，所测得结果为：进出口烟道烟气中氧含量为7.2%，7.5%；(系数为1.52，1.56；在锅炉负荷90%的条件下，降尘器漏风率小于1%；烟尘排放浓度为234.3mg/m。还有一个单位4t/h锅炉和除尘器都是1984年投入使用的，除尘器也是xzd型，所测得的结果为：在90%的负荷下，(系数是1.5，排放浓度只有119mg/m。如大家都象这样管理锅炉房和操作运行锅炉、除尘器，那么每年节省的煤、电、设备更新费用不是小数。但许多单位领导并不一定意识到这个问题。另外，在实际中也有如下荒唐的做法：有的司炉工故意把除尘器灰斗的阀门打开一点，这样，除尘器没有效率，除尘器不收灰，灰斗没有灰或只有很少的灰，他们觉得这样可以减轻所谓的劳动强度。他们不清楚，除尘器的作用是什么，也不知道灰斗收的灰越多，表明除尘器的效率就越高；还有的司炉工，在测试时故意把引风开大，以为这样一来，粉尘就会被稀释了，殊不知，这样会造成(系数过大，风量大了，尽管有稀释作用，但经过(系数的折算，烟尘排放浓度不一定低，此外烟尘的排放总量肯定也增加了；还有的在测试时不加煤或少加煤，以为这样容易达标……；凡此种种，都是由于缺乏有关锅炉和除尘器的基本知识所致，当然，通过这些年来的反复宣传和司炉工环保培训工作的开展，以上这些愚昧无知的做法已大大减少。
总之，通过几年烟尘排放测试的所见所闻，我们深深感到管理工作在锅炉运行中的重要性。管理好的，不仅锅炉房内外环境干净有序，设备运行状态良好，锅炉能够经济运行，除尘器最大限度发挥作用，即使设备使用年头长，还能保持效率不下降。若管理工作跟不上，不仅锅炉房环境卫生脏、乱、差，就连设备的安全稳定运行也要受到影响，费煤费电污染严重，难以达到设计指标。因此，我们认为应加强以下工作：
1、年检工作只能加强，不能削弱。在目前我国还达不到烟囱连续监测的条件下，坚持年检制度是非常必要的。因为，锅炉的运行和管理是动态的，它与操作管理、维护保养、所烧的煤种等密切相关，烟尘排放验收合格的锅炉并不能保证以后老能达标，而排放不达标的锅炉通过整改也可以实现达标。
2、锅炉房管理人员的技术水平和素质亟待提高。锅炉房的管理人员应懂得一些锅炉和除尘器的基本知识，才能制定出切合实际的管理办法和规章制度，一旦出现问题，要知道如何面对和处理，完全依靠司炉工是不行的。要实行严格管理，科学管理，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、加强对司炉工的管理和培训。司炉工除了要通过锅炉安全操作和环保培训之外，还应加强岗位练兵，不断提高他们的责任心和操作技术水平，组织他们向操作管理有经验的单位和个人学习，就实际中可能遇到的问题进行交流，切磋，提高他们的应变能力，实现锅炉的节能和减污。
4、严格除尘器的操作规程和环境管理制度。除尘器虽然是一种比较简单易操作的设备，但也应明确其操作规程和维护保养制度，保证其长期正常运行。锅炉房的设备所在地均为锅炉房的管理范围，环境卫生应列为锅炉房管理的一个部分，对除尘器所产生的灰、渣应封闭储存，及时清运，防止二次扬尘。
