【摘 要】 随着能源消耗的急剧增长，环境污染的日趋严重，如何在保障经济发展的同时减少对环境的污染已越来越受到关注。锅炉作为能源消耗和污染物排放大户，如何减少锅炉的能耗和排放的污染物对环境的污染将成为整治环境污染的重点。乳化油燃烧技术是一种降低油耗，改善排放的有效手段，采用乳化柴油作为燃料应用于燃油锅炉，通过理论分析，其燃烧效果优于单纯采用纯柴油作为燃料，同时也有效地降低了排烟中的污染物含量。
【关键词】 柴油乳化 锅炉排烟 环境污染 节能减排
1 引言
雾霾天气，污染的河流，灰蒙蒙的天空等环境问题近年比以往越来越受到人们的重视，锅炉作为排放大户，每年排放大量的浓烟，其中含有烟尘、CO、NOX等有害成分，如何降低排烟中的有害成分已成为目前锅炉节能降耗、减少污染研究的一个方向。
自1943年Hoar和Schulmun发现热力学稳定的油—水—表面活性剂体系，并于1959年正式命名为乳化液以来，乳化的理论和应用研究都获得了长足的进步和发展。1981年国际燃烧协会第一届年会上，燃料油的掺水乳化技术被列为三大节能措施之一。[1]燃料油掺水乳化技术被我国《能源节约与资源综合利用“十五”规划》列为重点发展技术，而且随着分布式能源技术的推广，这一技术将日益重要。
2 燃油锅炉现状
目前，由于国家政策和环保等多方面的原因，我国小型工业锅炉由过去操作复杂、环保性差的燃煤锅炉正在逐步向现代自动化、高效率的燃油燃气锅炉转变。燃油锅炉相对于燃气锅炉来说，燃烧不太完全、结垢、腐蚀、排放的污染物相对高一些等确点，但由于燃料供应的局限性，燃油锅炉的位置设置相对随意，燃油锅炉仍有一席之地。随着国际油价的上涨，燃油锅炉的运行成本越来越高，使用单位的负担越来越大，如何最大限度的提高锅炉热效率，已成为锅炉研究的新方向，提高锅炉热效率的主要方法有改进锅炉结构、合理布置换热面、充分燃烧燃料、减少散热和排烟热损失。本篇研究采用乳化柴油，将燃烧介质发生改变在提高锅炉热效率方面的作用。
3 乳化油燃烧分析
3.1 燃烧状况
如果单纯的往柴油中注入水分，会造成燃料燃烧不稳定，甚至会熄灭火焰。但采用乳化油并通过燃烧器的喷嘴被雾化喷出，与空气混合燃烧，不但不会影响燃烧，反而会得到更佳的燃烧效果。此时乳化油颗粒为油包水，水在燃烧过程中只能起到一种媒介作用，以水的形式进去，最后又以水的形式排出，不会放出热量，可见在乳化油的燃烧过程中起到了很重要的作用。
通常燃烧的乳化油是以油包水的形式存在，即油为连续相，水为分散相。由于水的沸点比油低，因此总是水先到沸点而蒸发，当乳化油中的水温度超过油的表面张力及环境压力之和所对应的饱和温度时，水蒸气将冲破油膜而使油滴发生爆炸，[2]雾化为更小的油滴，形成二次雾化，改善油气混合质量，提高燃烧效率，即为微爆现象。
3.2 烟灰
排烟中的烟灰来自两方面：（1）燃料油的不可燃杂质，杂质不能被燃烧，最后经过排烟从锅炉中排放出；（2）燃料油的不完全燃烧，燃料油是由C、H、O三种元素组成，如果燃料能够完全燃烧，燃烧产物全部为CO2和H2O，但由于燃料和氧气不能完全的混合燃烧，故会产生残炭，残炭呈可视状态随排烟从锅炉中排放出。
在乳化油燃烧时，由于水的微爆作用，使得燃料的燃烧更加充分，燃料的不完全燃烧率降低，燃烧后产生的残炭减少，故排烟中的烟灰量减少。
3.3 排烟中的氧化物
虽然乳化油中的水分最后还是以水蒸气的形式排出，但是在燃烧过程中，水分子参与了很重要的化学反应。在燃烧时，炉膛内的能达到1300℃的高温，乳化油中在高温环境下会析出C，C与水反应发生如下反应：
C+H2O→CO+H2
CO+O2→CO2
H2+O2→H2O
这种化学反应更有利于乳化油的燃烧，降低了排烟中CO的含量。
同时，NOX是在高温的环境下产生的，水的微爆作用使得燃料的燃烧更加均匀，温度分布也比较均衡，从而在一定程度上抑制了NOX的产生。
3.4 燃烧效率
由于乳化油燃烧的微爆作用，乳化油燃烧的更加充分，不完全燃烧减少，燃料将会释放出更多的热量用于锅炉换热，显然锅炉的燃料效率会相应的提高。但是，由于燃烧中的水分并没有释放出热量，以液态水的形式进入，最终以水蒸汽的形式排出，无形中会带走一部分热量。这就需要一个平衡点来平衡水的微爆作用来促进燃料充分燃烧的效果与水分吸收带走的热量，这个平衡点即为乳化油的油水混合比例和混合的效果。研究表明，乳化油的含水率一般在10%时，燃烧的效果比较好，并且排烟中的水蒸气带走的热量低于微爆作用燃烧更多释放的热量。
4 乳化油燃烧对锅炉本身的影响
由于燃料中含有水分，对于燃料系统的要求比较高，特别是燃烧器喷嘴的雾化效果，如果出现喷雾不均匀，容易造成锅炉局部腐蚀。燃烧乳化柴油相对单纯燃烧柴油排烟温度要低，需注意不得低于露点温度，否则在尾部烟道会产生大量冷凝水，容易造成露点腐蚀。
5 结语
锅炉采用乳化柴油作为燃料，虽然在一定程度上可以提高燃料的燃烧效果，降低锅炉排烟中的污染物，但乳化油的放置具有时效性，一旦出现油水分层，乳化油需重新配制，燃烧乳化柴油的锅炉对于系统的要求比较高，这里将不加以赘述。总之，乳化柴油对于锅炉的节能减排有着非常深远的意义，有待于技术人员们去开发研究。
参考文献
[1]苑宇.新型乳化节能柴油[D].大连理工大学，2003年.
[2]于茂军，仇性启，崔运静.燃油锅炉改烧乳化油的可行性分析.节能，2006（11）.