生物質(zhì)固體成型燃料鍋爐燃燒環(huán)保分析

1、 王江輝王才梅程浩摘要：我國(guó)是世界上少數(shù)幾個(gè)以煤為主要能源的國(guó)家，煤炭污染已成為我國(guó)可持續(xù)發(fā)展中一個(gè)不可忽視的重大環(huán)境問(wèn)題。同時(shí)我國(guó)又是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年僅農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)就有約7億噸，其他生物質(zhì)能原料木屑、稻殼等也數(shù)量巨大，如此之大的資源除了一小部分用于畜牧外，其余的大部分都以直接燃燒的方式被消耗掉，既浪費(fèi)了資源，又污染了環(huán)境。燃煤改用生物質(zhì)顆粒燃料不僅可以充分利用我國(guó)農(nóng)業(yè)大國(guó)的優(yōu)勢(shì)，解決廢棄農(nóng)林物的處理問(wèn)題，節(jié)約煤炭資源，節(jié)省燃耗費(fèi)用，而且還可以減少顆粒物及SO 2的排放，具有良好的環(huán)境效益。關(guān)鍵詞：鍋爐，污染，生物質(zhì)燃料，環(huán)保一、引言我國(guó)能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中煤炭比例始終在67%及以上，煤炭是我國(guó)

2、能源的主體。目前，我國(guó)已探明煤炭可采儲(chǔ)量約1145億噸，年消耗燃煤12億15億噸，其中大多數(shù)直接作為燃料被消耗掉，以煤炭為主的中國(guó)能源結(jié)構(gòu)可開(kāi)采煤炭?jī)?chǔ)量約能使用150年。另外，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)直接導(dǎo)致能源活動(dòng)對(duì)環(huán)境質(zhì)量和公眾健康造成了極大危害。二、生物質(zhì)固體成型燃料簡(jiǎn)介生物質(zhì)固體成型燃料(簡(jiǎn)稱生物質(zhì)燃料，俗稱秸稈煤 是利用新技術(shù)及專用設(shè)備將農(nóng)作物秸稈、木屑、鋸末、花生殼、玉米芯、稻草、稻殼、麥秸麥糠、樹(shù)枝葉、干草等壓縮碳化成型的現(xiàn)代化清潔燃料（目前國(guó)內(nèi)外常用的生物質(zhì)成型工藝流程如圖1），無(wú)任何添加劑和粘結(jié)劑。既可以解決農(nóng)村的基本生活能源，也可以直接用于城市傳統(tǒng)的燃煤鍋爐設(shè)備上，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的煤

3、碳。其直徑一般為6cm 8cm ，長(zhǎng)度為其直徑的45倍，破碎率小于2.0%，干基含水量小于15%，灰分含量小于1.5%，硫和氯含量一般均小于0.07%，氮含量小于0.5%。在河南省，生物質(zhì)燃料是政府重點(diǎn)扶持的新農(nóng)村建設(shè)項(xiàng)目之一。三、生物質(zhì)燃料燃燒技術(shù)根據(jù)試驗(yàn)研究及測(cè)試資料，生物質(zhì)燃料燃燒特性為：生物質(zhì)揮發(fā)物的燃燒效率比炭化物質(zhì)快。燃燒著火前為吸熱反應(yīng)；到著火溫度以后，生成氣相燃燒火焰和固相表面燃燒的光輝火焰，為放熱反應(yīng)。具體的燃燒性能見(jiàn)表1。生物質(zhì)燃料專用鍋爐燃燒原理如下：生物質(zhì)燃料從上料機(jī)均勻進(jìn)入高溫裂解燃燒室，著火后，燃料中的揮發(fā)份快速析出，火焰向內(nèi)燃燒，在氣（固）相燃燒室內(nèi)迅速形成高溫區(qū)

4、，為連續(xù)穩(wěn)定著火創(chuàng)造了條件；高溫裂解燃燒室內(nèi)的燃料在高溫缺氧的條件下不斷地快速分解為可燃?xì)怏w，并送往氣相燃燒室內(nèi)進(jìn)行氣相燃燒；在氣相燃燒的同時(shí)，90%以上揮發(fā)份被裂解為炙熱燃料，由輸送系統(tǒng)輸送到固相燃燒室內(nèi)進(jìn)行固相燃燒，完全燃燒后的灰渣排往渣池或灰坑；在輸送過(guò)程中，小顆粒燃料和未燃盡的微粒在風(fēng)動(dòng)的作用下于氣（固）相燃燒室內(nèi)燃燒；從多個(gè)配氧處可按比例自動(dòng)調(diào)配、補(bǔ)充所需量的氧氣，為爐膛出口的燃燒助燃，完全燃燒后的高溫?zé)煔馔ㄍ仩t受熱面被吸收后，再經(jīng)除塵后排往大氣。生物質(zhì)燃料燃燒的特點(diǎn)為：可迅速形成高溫區(qū)，穩(wěn)定地維持層燃、氣化燃燒及生物質(zhì)固體成型燃料鍋爐燃燒環(huán)保分析 理論探討圖1生物質(zhì)燃料成型工藝流

5、程圖表1生物質(zhì)燃料燃燒性能ÈÁÉ ÄÈ " # " Ä' 01Ä020(34ÄÄ02&&(7ÄÄ020' 1Ä' &' Ä Ä' 0 Ä020141Ä' 03Ä020' ' 3Ä30 懸浮燃燒狀態(tài)，煙氣在高溫爐膛內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，經(jīng)多次配氧，燃燒充分，燃料利用率高，可從根本上解決冒黑煙的難題。與之配套的鍋爐，煙塵排

6、放原始濃度低，可不用煙囪。燃料燃燒連續(xù)，工況穩(wěn)定，不受添加燃料和捅火的影響，可保證出力。自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，操作簡(jiǎn)單、方便，無(wú)需繁雜的操作程序。燃料適用性廣，不結(jié)渣，完全解決了生物質(zhì)燃料的易結(jié)渣問(wèn)題。由于采用了氣固相分相燃燒技術(shù)，還具有如下優(yōu)點(diǎn)：a 從高溫裂解燃燒室送入了氣相燃燒室的揮發(fā)份大多是碳?xì)浠衔?，適合低過(guò)氧或欠氧燃燒，可達(dá)無(wú)黑煙燃燒及完全燃燒，可有效地抑制“熱力NO ”的產(chǎn)生。b 在高溫裂解過(guò)程中，處于缺氧狀態(tài)，此過(guò)程可有效地制止燃料中氮轉(zhuǎn)化為有毒的氮氧化物。四、環(huán)境影響分析生物質(zhì)燃料燃燒污染物排放主要為少量的大氣污染物及可綜合利用的固體廢棄物。（1）大氣污染物生物質(zhì)燃料纖維素

7、含量高，為70%左右；硫含量大大低于煤；燃料密度大，便于貯存和運(yùn)輸；產(chǎn)品形狀規(guī)格多，利用范圍廣；熱值與中質(zhì)煤相當(dāng)，燃燒速度比煤快11%以上，燃燒充分、黑煙少、灰分低、環(huán)保衛(wèi)生；另在采取配套的脫硫除塵裝置后，大氣污染物排放種類少、濃度低。根據(jù)河南德潤(rùn)鍋爐有限公司對(duì)生物質(zhì)固體成型燃料專用鍋爐的研究：生物質(zhì)燃料燃燒后可實(shí)現(xiàn)CO 2零排放，NO x 微量排放，SO 2排放量低于33.6mg/m3，煙塵排放量低于46mg/m3。新建使用生物質(zhì)燃料鍋爐大氣污染物排放控制指標(biāo)執(zhí)行鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13271-2001）中燃?xì)忮仩t的排放標(biāo)準(zhǔn)。查閱該標(biāo)準(zhǔn)可知，燃?xì)忮仩t排放標(biāo)準(zhǔn)為：SO 2100mg/m

8、3、煙塵100mg/m3。生物質(zhì)燃料鍋爐燃燒后大氣污染物排放濃度遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。（2）固體廢棄物生物質(zhì)燃料鍋爐燃燒固體廢棄物主要為燃燒后的灰分，可以回收做鉀肥，資源綜合利用。五、環(huán)境效益分析生物質(zhì)燃料的環(huán)境效益主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）生物質(zhì)燃料代替煤等常規(guī)能源，能減少大氣污染物的排放量，有效改善城鄉(xiāng)空氣環(huán)境質(zhì)量。生物質(zhì)燃料中硫的含量不到煤炭的110，其替代煤燃燒能有效地減少大氣中二氧化硫的排放量；由于生物質(zhì)在燃燒過(guò)程中排出的CO 2與其生長(zhǎng)過(guò)程中光合作用中所吸收的一樣多，所以從循環(huán)利用的角度看，生物質(zhì)燃燒對(duì)空氣的CO 2的凈排放為零。煤炭與生物質(zhì)固體燃料的污染物燃燒排放比較見(jiàn)表2。（2）燃

9、燒后的固體廢物可綜合利用灰分可以回收做鉀肥，實(shí)現(xiàn)“秸稈燃料肥料”的有效循環(huán)。（3）合理處理廢棄的農(nóng)作物，降低對(duì)環(huán)境的影響僅秸稈而言，我國(guó)每年農(nóng)作物秸稈產(chǎn)重約為7.06億千噸，河南省每年達(dá)7000萬(wàn)千噸，占全國(guó)的1/10。若秸稈等廢棄的農(nóng)作物自然腐爛，將產(chǎn)生大量的甲烷，通常認(rèn)為甲烷氣體的溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍。將廢棄的農(nóng)作物做成燃料，既變廢為寶，節(jié)約資源，又可減排溫室氣體，保護(hù)環(huán)境。六、結(jié)論生物質(zhì)燃料利用廢棄的農(nóng)作物作為原料，可實(shí)現(xiàn)就地取材、就地生產(chǎn)，降低了農(nóng)業(yè)廢棄物運(yùn)輸成本與運(yùn)輸過(guò)程中的污染，其產(chǎn)品具有節(jié)能、環(huán)保、保護(hù)不可再生資源等特點(diǎn)。生物質(zhì)燃料生產(chǎn)的工藝、方法符合我國(guó)目前建設(shè)節(jié)約型社會(huì)

10、要求和可持續(xù)發(fā)展的國(guó)策，具有突出的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，有很好的實(shí)用性和推廣價(jià)值，對(duì)緩解我國(guó)能源緊張和環(huán)境污染具有重大意義，有著廣泛的市場(chǎng)前景和應(yīng)用空間。參考文獻(xiàn)：1洪成梅徐士洪魏良國(guó)利用農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)生物質(zhì)“顆?！比剂衔廴痉乐渭夹g(shù)，20072江淑琴生物質(zhì)燃料的燃燒與熱解特性J太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，19953李保謙牛振華張百良生物質(zhì)成型燃料技術(shù)的現(xiàn)狀與前景分析環(huán)衛(wèi)科技網(wǎng)，2010（作者單位河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司環(huán)境所）編輯/彭永理論探討ÆÇÈÉÉÂ Æ Ã Ã#$%&' ( 0&1Ã23%Ã&' ( 0&1Ã3%Ã9%ÃC C %D C #%&10B