以菌渣為生物質(zhì)燃料的鍋爐大氣污染物排放分析及防治措施

李艷波，史 懷

(1.福建農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物技術(shù)系 350119；2.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生物資源研究所)

以菌渣為生物質(zhì)燃料的鍋爐大氣污染物排放分析及防治措施

李艷波1，史 懷2

(1.福建農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物技術(shù)系 350119；2.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生物資源研究所)

對(duì)古田縣一批采用食用菌菌渣作為生物質(zhì)燃料的鍋爐大氣污染物排放情況進(jìn)行調(diào)查分析，結(jié)果表明：顆粒物、SO2、NOx排放均達(dá)標(biāo)，并提出污染防治措施。

菌渣；生物質(zhì)燃料；大氣污染物排放；污染防治

食用菌是福建省優(yōu)勢(shì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，也是十大重點(diǎn)特色農(nóng)產(chǎn)品之一。近年來，福建省食用菌產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年全省食用菌總產(chǎn)量247萬t(鮮品)。食用菌產(chǎn)業(yè)已成為福建農(nóng)村尤其是山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)。然而，隨著其產(chǎn)量的不斷上升，廢棄物菌渣總量也不斷增加。研究表明，每生產(chǎn)1 kg的食用菌約產(chǎn)生菌渣5 kg[1]。以此計(jì)算，福建省2015年菌渣總量高達(dá)1235萬t。因此，菌渣資源化利用顯得尤為重要。

現(xiàn)階段對(duì)菌渣的資源化利用主要有重復(fù)利用、肥料化、飼料化、能源化以及藥物化等模式[2]。菌渣的能源化包括沼氣化利用以及燃料化利用模式，菌渣中含有大量的纖維素與木質(zhì)素，十分適合作為生物質(zhì)燃料利用。在生產(chǎn)實(shí)踐中，多數(shù)食用菌企業(yè)將菌渣烘干后作為冬季菇房加熱所用的燃料自我消化，以節(jié)約燃料成本。

目前，我國(guó)還未制定燃用菌渣等生物質(zhì)燃料的鍋爐、窯爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。生物質(zhì)燃料雖然是清潔能源，但傳統(tǒng)的直接燃燒方式在燃燒不完全或污染治理設(shè)施運(yùn)行不正常的情況下，可能造成一定程度的空氣污染[3]。本文對(duì)一批采用菌渣作為生物質(zhì)燃料的企業(yè)大氣污染物排放情況進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)分析結(jié)果提出污染防治措施，為菌渣的能源化利用提供參考。

1 菌渣工業(yè)分析

菌渣的主要成分為玉米芯、棉籽殼、麥麩、鋸末等，初始含水率50%左右。本文選取5種常見的食用菌菌渣，對(duì)烘干后的菌渣進(jìn)行工業(yè)分析及熱值測(cè)定，結(jié)果見表1。

福建省地方標(biāo)準(zhǔn)《生物質(zhì)固體成型燃料》(DB35/T 1398—2013)中規(guī)定生物質(zhì)成型燃料的低位發(fā)熱值不低于13.4 MJ/kg，從表1中可以看出，送檢的5種菌渣干燥后的低位熱值在13.87～15.91 MJ/kg之間，均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，完全可作為生物質(zhì)燃料使用。

表1 部分食用菌菌渣工業(yè)分析與空氣干燥基低位熱值

2 燃用菌渣鍋爐大氣污染物排放分析

在古田縣的食用菌企業(yè)中選取若干典型樣點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)其燃用菌渣鍋爐監(jiān)測(cè)情況，數(shù)據(jù)來自古田縣環(huán)境監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)報(bào)告。工業(yè)鍋爐排放主要污染物質(zhì)有顆粒物(煙塵)、SO2、NOx等。根據(jù)生物質(zhì)鍋爐的特點(diǎn)，本文統(tǒng)計(jì)的指標(biāo)主要有鍋爐規(guī)模、大氣污染物控制措施、污染物排放濃度。考慮到鍋爐規(guī)模不同，統(tǒng)計(jì)污染物排放濃度時(shí)，換算成單位規(guī)模污染物排放速率進(jìn)行比較，各取樣點(diǎn)經(jīng)污染控制設(shè)施處理后的排放結(jié)果見表2。

從表2可以看出，監(jiān)測(cè)的5個(gè)項(xiàng)目尾氣顆粒物排放濃度均值為27.7 mg/m3，排放速率平均值為0.0244 kg/h；SO2排放濃度平均值為24.3 mg/m3，排放速率平均值為0.0209 kg/h；NOx排放濃度均值為121.3 mg/m3，排放速率平均值為0.1061 kg/h。根據(jù)《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13271—2014)規(guī)定，生物質(zhì)燃用鍋爐參照標(biāo)準(zhǔn)中燃煤鍋爐排放控制要求執(zhí)行，10 t以下燃煤鍋爐大氣污染物排放濃度限值分別為：顆粒物80 mg/m3、SO2400 mg/m3、NOx400 mg/m3，監(jiān)測(cè)的5個(gè)項(xiàng)目排放濃度均在限值以內(nèi)，達(dá)到排放要求。

表2 古田縣典型燃用菌渣鍋爐大氣污染物排放監(jiān)測(cè)資料

3 大氣污染物排放控制措施

目前，對(duì)于鍋爐所排放的大氣污染物其控制措施主要有布袋除塵、水膜除塵以及靜電除塵等。由于靜電除塵占地面積大、投資大，通常用于大型鍋爐的尾氣控制。本研究所選的5個(gè)樣點(diǎn)均為小型鍋爐，采用布袋除塵與水膜除塵兩種類型的污染物控制措施，其處理效果見表3。

從監(jiān)測(cè)的情況來看，布袋除塵和水膜除塵都能有效去除鍋爐尾氣中的顆粒物，其中水膜除塵的去除效率在90%左右，布袋除塵的效率更高，能達(dá)到95%左右。但兩種除塵設(shè)施對(duì)SO2和NOx的去除效率不高，水膜除塵脫硫的效率略高，在30%左右，對(duì)NOx的去除效率則基本在10%以下。

生物質(zhì)燃料的元素以C、H、O為主，含有少量的N、S，且N、S含量與煤等燃料相比幾乎可以忽略不計(jì)，排放煙氣中的SO2和NOx也較少[4]。本研究結(jié)果表明，燃用菌渣鍋爐即使不設(shè)置專門的脫硫脫硝設(shè)備，其尾氣中的SO2和NOx濃度也能達(dá)到排放要求。相關(guān)研究表明，生物質(zhì)燃料由于自身的固硫特性，燃燒后排放的SO2只受自身含硫量、燃燒溫度與灰分的影響；NOx的生成極其復(fù)雜，生物質(zhì)含氮量、氮素存在形式、燃燒溫度、升溫速率、燃料層過量空氣系數(shù)等均會(huì)影響到NOx的生成[5]，如遇燃料或者燃燒條件波動(dòng)，則存在排放不達(dá)標(biāo)的可能。因此，建議加強(qiáng)對(duì)氮氧化物的監(jiān)測(cè)，必要時(shí)采取低氮燃燒等措施減少氮氧化物產(chǎn)生和排放，確保尾氣達(dá)標(biāo)排放。

在生產(chǎn)實(shí)踐中，使用布袋除塵和水膜除塵均可以有效控制顆粒物排放，經(jīng)處理后的鍋爐尾氣可實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。但水膜除塵在使用過程中會(huì)產(chǎn)生水污染物，可能引發(fā)二次污染，且不利于飛灰的綜合利用。因此，本研究推薦布袋除塵作為生物質(zhì)鍋爐煙氣污染控制的方法。

表3 古田縣典型燃用菌渣鍋爐大氣污染物排放控制措施與效果

4 小結(jié)

食用菌菌渣干燥后的低位熱值能夠達(dá)到生物質(zhì)成型燃料的標(biāo)準(zhǔn)，完全可作為生物質(zhì)燃料使用。經(jīng)過處理后，菌渣鍋爐的大氣污染物排放濃度均在鍋爐大氣污染物排放限值以內(nèi)，處理后的尾氣可實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。建議燃用菌渣采用布袋除塵的方式處理鍋爐尾氣，必要時(shí)采取低氮燃燒等措施減少氮氧化物的產(chǎn)生和排放。

[1]PAREDES C, MEDINA E, MORAL R, et al.Characterization of the Different Organic Matter Fractions of Spent Mushroom Substrate[J].Communications in Soil Science and Plant Analysis, 2009, 40(1-6):150-161.

[2]董雪梅,王延鋒,孫靖軒,等.食用菌菌渣綜合利用研究進(jìn)展[J].中國(guó)食用菌,2013,32(6):4-6.

[3]中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部辦公廳.關(guān)于界定生物質(zhì)成型燃料類型有關(guān)意見的復(fù)函.環(huán)辦函[2014]1207號(hào)[EB/OL].http://www.zhb.gov.cn/g kml/hbb/bgth/201409/t20140926_289589.htm.

[4]宋永利,楊麗華.工業(yè)鍋爐生物質(zhì)燃燒技術(shù)[J].節(jié)能技術(shù),2003,21(3):44-45.

[5]聶虎,余春江,柏繼松,等.生物質(zhì)燃燒硫氧化物和氮氧化物生成機(jī)理研究綜述[J].熱力發(fā)電,2010,39(9):21-26.

(責(zé)任編輯：劉新永)

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Analysis and control measures of air pollutant emission from burning boilersby using fungi residues as biomass fuel

LI Yan-bo1, SHI Huai2

(1.DepartmentofBiotechnologyofFujianVocationalCollegeofAgriculture,FujianProvince350119;2.InstituteofAgriculturalBiologicalResources,FAAS,FujianProvince)

The situation of air pollutant emission from burning boilers by using a group of edible fungi residues as biomass fuel in Gutian County was investigated, the results showed that the particles, SO2, NOx were reached the emission standards, and some measures of pollution control were put forward.

Fungi residue; biomass fuel; air pollutant emission; pollution control

2016-09-07

李艷波，女，1978年生，講師。

10.13651/j.cnki.fjnykj.2016.09.013