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%，嚴重污染環(huán)境，且原煤燃盡率低，造成很大的能源浪費。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)是適合我國國情的一種經(jīng)濟實用的潔凈煤技術(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)雖然在中國潔凈煤技術(shù)中占有重要位置，但因其在實際推廣應用過程中受眾多因素的制約，因此，也存在不少問題。文中通過對層燃鍋爐結(jié)構(gòu)、燃燒過程等方面的研究，分析層燃鍋爐燃燒機理及燃煤煙氣和煙塵產(chǎn)生的原因，并對煤炭進行加工，使之成為與工業(yè)層燃鍋爐爐型相匹配的優(yōu)質(zhì)動力燃料，從而提高煤炭燃燒效率、減少燃煤對大氣環(huán)境的污染。
1、實驗過程
1.1原料與加工工序
根據(jù)黑龍江省的煤炭資源特點，選用三種不同的原料煤，其煤質(zhì)工業(yè)分析指標見表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)用戶鍋爐的特點和對煤質(zhì)的要求，利用上述三種3～25 mm粒級顆粒煤按一定的比例進行配煤，再加入復合添加劑，加工成適應普通工業(yè)鍋爐要求的潔凈顆粒煤；小于3 mm粒級的末煤經(jīng)過配煤，一定比例的生物質(zhì)混合，在復合黏結(jié)劑作用下，片j普通成型機成型。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、潔凈的復合顆粒燃料煤。復合顆粒燃料加工工豈如圖l所示。經(jīng)過篩分、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)指標如表2所示。
1.2 燃燒實驗
在滿足鍋爐燃燒要求、燃盡率等條件的基礎上，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排放量達到環(huán)保要求，成為層燃鍋爐高效、潔凈的復合顆粒燃料。使其在專用環(huán)保檢測鍋爐內(nèi)試燒，得到的環(huán)保熱T測試指標如表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、林格曼黑度達到了一類地區(qū)標準，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)量指標的計算是基于煤質(zhì)I業(yè)分析指標具有可加性的基礎上實施的，實驗結(jié)果表明，煤質(zhì)的干燥基指標具有可加性。干燥基的各項指標計算符合式(1)。
2.2煤炭分級燃燒理論
煤炭在結(jié)構(gòu)固定、燃燒時間固定的工業(yè)鍋爐內(nèi)燃燒，粒度越大，燃燒時間越長，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，對于3 mm以下的細粒煤粉，在預熱段易被鼓風機吹起，導致煙塵排放量增加。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。空氣可以比較容易地通過粒度分布均勻的床層，在燃燒過程中，顆粒之間有足夠的空氣流動量，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。實驗證明，顆粒煤在3~ 25 mm粒級內(nèi)，燃盡率和煙塵排救量都比較理想。
2.3添加劑技術(shù)
通過添加劑存層燃鍋爐對燃煤燃燒性能系統(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燃燒反應過程中的c-c鍵斷裂，減低燃煤的著火溫度，縮短預熱時間，相應縮短了燃燒時間，同時，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)細末，在特定的黏結(jié)劑和工藝條件下，利用普通成型機壓制成型，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、燃燒速度快的生物質(zhì)，在燃燒巾，生物質(zhì)在低溫時首先燃燒，為著火點高的煤創(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，促進燃燒過程的氧化還原反應，改善了燃燒條件，加快了型煤的燃燒速度。
2.5顆粒燃料復配
生物質(zhì)型煤的揮發(fā)分大，生物質(zhì)燃燒過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是尺寸單一，在燃燒過程巾，導致爐排上透風量過多，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，既可以減少細粒燃料量，又可保證合適的床層松散度，促進燃燒的進行。鍋爐燃燒實驗結(jié)果表明：燃燒產(chǎn)生的煙塵、S0：排放量達到環(huán)保要求，而且鍋爐出力容易控制。
3、結(jié)束語
生物質(zhì)型煤與顆粒煤摻混形成的復合顆粒燃料煤適用于層燃鍋爐。通過添加復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)的能源問題已成為某些地區(qū)制約經(jīng)濟發(fā)展的主要因素之一。因此，針對我國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。改進工業(yè)燃煤現(xiàn)狀，發(fā)展顆粒清潔煤可以較廉價地實現(xiàn)動力煤的潔凈燃燒，這是一種比較簡便、投資小、收益快的潔凈煤技術(shù)，具有較好的推廣應用前景。
三門峽富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，同時也銷售生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料的顆粒機、秸稈壓塊機、木屑顆粒機等生物質(zhì)燃料成型設備。
