生物質(zhì)鍋爐與燃煤鍋爐顆粒物排放特征比較

陳躍飛　陳凱清

（浙江省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院浙江杭州310012）

生物質(zhì)鍋爐與燃煤鍋爐顆粒物排放特征比較

陳躍飛陳凱清

（浙江省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院浙江杭州310012）

將生物質(zhì)能源作為燃料的鍋爐稱之為生物質(zhì)鍋爐。將生物質(zhì)鍋爐同燃煤鍋爐的顆粒排放進(jìn)行對(duì)比，對(duì)2個(gè)結(jié)構(gòu)不同的鍋爐進(jìn)行試驗(yàn)分析，生物質(zhì)鍋爐采用的是秸稈和木質(zhì)，對(duì)其燃燒排放的顆粒物特點(diǎn)作分析，同時(shí)同燃煤鍋爐顆粒排放特點(diǎn)作對(duì)比，分析兩者的差異。

生物質(zhì)鍋爐；燃煤鍋爐；顆粒物排放目前，我國(guó)對(duì)生物質(zhì)能源的利用主要體現(xiàn)在家用燃燒和鍋爐燃燒方面。提倡生物質(zhì)鍋爐燃燒可以控制污染總量，降低燃煤產(chǎn)生的污染物排放。我國(guó)很多地區(qū)已經(jīng)限制燃煤鍋爐的使用，且于一定范圍中禁止使用燃煤鍋爐。這些措施促使一些地區(qū)已經(jīng)從燃煤鍋爐轉(zhuǎn)向到生物質(zhì)鍋爐的使用，不但為生物質(zhì)鍋爐提供了發(fā)展空間，而且推動(dòng)了生物質(zhì)鍋爐技術(shù)的發(fā)展[1]。因?yàn)樯镔|(zhì)鍋爐發(fā)展的時(shí)間相對(duì)較短，對(duì)其排放的顆粒物特征研究也不多。對(duì)此，對(duì)2臺(tái)結(jié)構(gòu)不同的生物質(zhì)鍋爐，對(duì)其顆粒排放特征進(jìn)行分析，同燃煤鍋爐顆粒排放進(jìn)行對(duì)比，總結(jié)兩者顆粒排放特點(diǎn)的差異。

1　研究對(duì)象與方法

1.2研究對(duì)象

兩臺(tái)生物質(zhì)鍋爐，BB1（DZM2.1-0.7/95/70-M）、BB2(CDZL1. 4-0)。一臺(tái)燃煤鍋爐CB(TRZL-2.0-0)，測(cè)定其煙氣排放。三臺(tái)鍋爐都進(jìn)行間歇式工作模式，基于供暖和供水需要設(shè)定啟爐和停爐時(shí)間，每日燃燒時(shí)間為十小時(shí)。BB1額定熱功率為3t/h，為燃油鍋爐改造，爐排為往復(fù)式。BB2額定熱功率為2t/h，使用鏈條爐排。CB額定熱功率為3t/h，采用鏈條爐排。

1.2方法

燃料選擇：生物質(zhì)燃料通常選擇木質(zhì)生物質(zhì)燃料和秸稈燃料，燃料為條狀，直徑0.7cm，長(zhǎng)4m。燃煤使用散煤，塊狀，直徑低于4cm。要避免因燃料不同而導(dǎo)致煙氣排放不同影響比較，兩臺(tái)生物質(zhì)鍋爐使用同質(zhì)燃料。

采集樣品：使用自動(dòng)煙塵煙氣分析儀對(duì)鍋爐煙氣的基本參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，包括煙氣中SO2、NOX以及煙塵濃度等。

建立煙氣稀釋采樣系統(tǒng)。系統(tǒng)由顆粒物稀釋器和濾膜采樣器組成。稀釋過程分為兩級(jí)，一級(jí)通過加熱后的零空氣進(jìn)行初步稀釋，二級(jí)通過室溫下的零空氣進(jìn)行進(jìn)一步稀釋。

2　結(jié)果對(duì)比

2.1煙塵達(dá)標(biāo)情況

通過煙氣分析儀測(cè)定是三臺(tái)鍋爐煙氣中的SO2、NOX以及煙塵濃度。具體結(jié)果見表1。

表1　三臺(tái)鍋爐煙塵達(dá)標(biāo)情況

從表1中可知，生物質(zhì)鍋爐產(chǎn)生的煙塵量要高于污染物排放限值10。生物質(zhì)鍋爐燃燒木質(zhì)燃料時(shí)，煙氣中的S02含量要低于規(guī)定含量20，使用秸稈燃料燃燒時(shí)，則煙氣中的SO2含量高于100，屬嚴(yán)重超標(biāo)。燃煤鍋爐產(chǎn)生的煙氣中的S02達(dá)1354，嚴(yán)重超標(biāo)，且超高于兩臺(tái)生物質(zhì)鍋爐燃燒煙氣中的SO2含量。

對(duì)比氮氧化物含量發(fā)現(xiàn)，三臺(tái)鍋爐中僅有非燃煤鍋爐改造的生物質(zhì)鍋爐采用木質(zhì)燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的氮氧化物含量達(dá)標(biāo)，其他兩臺(tái)均超標(biāo)。對(duì)比燃煤鍋爐和生物質(zhì)鍋爐產(chǎn)生的氮氧化物含量可見，燃煤鍋爐相對(duì)較少。三臺(tái)鍋爐的林格曼黑度均低于1，均達(dá)標(biāo)。

2.2除塵效果

生物質(zhì)鍋爐的除塵效果要好于燃煤鍋爐。而兩臺(tái)結(jié)構(gòu)不同的生物質(zhì)鍋爐除塵效果也存在差異。采用往復(fù)式爐排的生物質(zhì)鍋爐因在爐排中運(yùn)動(dòng)中會(huì)出現(xiàn)空氣干擾，懸浮顆粒會(huì)隨煙氣排出，而使用鏈條式爐排的生物質(zhì)鍋爐無擾動(dòng)現(xiàn)象，爐渣可直接被冷卻，因此顆粒度濃度也會(huì)被降低。

3　結(jié)果分析

生物質(zhì)鍋爐產(chǎn)生的污染物排放量沒有達(dá)到限值，煙塵超標(biāo)，二氧化硫同燃料存在相關(guān)性，木質(zhì)燃料產(chǎn)生的二氧化硫含量接近限值，秸稈燃料產(chǎn)生的二氧化硫含量嚴(yán)重超標(biāo)。NOX排放除BB2達(dá)標(biāo)外，其他兩臺(tái)均超標(biāo)。

木質(zhì)燃料燃燒的生物質(zhì)鍋爐除塵效果要好于其他兩臺(tái)。排除燃料選擇，2臺(tái)生物質(zhì)鍋爐除塵效果均好于燃煤鍋爐。

兩臺(tái)生物質(zhì)鍋爐顆粒排放存在差別主要是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同。BB1為爐排爐，爐排會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng)，導(dǎo)致顆粒物濃度較高。而鏈條爐生物質(zhì)鍋爐因擾動(dòng)下，煙氣中的顆粒物質(zhì)濃度也相對(duì)較低。

4　結(jié)語

生物質(zhì)能源有可再生性，有著環(huán)境友好的特點(diǎn)，是我國(guó)第四大能源，目前全球約有一半人口將生物質(zhì)能源作為生活能源[2]。為實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展，加強(qiáng)生物質(zhì)能源的利用十分必要。但要實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)鍋爐的高效利用，使得污染物排放達(dá)標(biāo)，可應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)管，確保除塵裝置等能隨鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)，在有效利用生物質(zhì)能源的同時(shí)減少大氣污染。

[1]耿春梅,陳建華,王歆華,等.生物質(zhì)鍋爐與燃煤鍋爐顆粒物排放特征比較[J].環(huán)境科學(xué)研究,2013,06:666-671.

[2]朱志飛,王禮鵬,祁慧,等.660MW燃煤機(jī)組鍋爐飛灰顆粒物排放特征研究[J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào),2014,03:323-328.

陳躍飛（1982—），男，浙江省杭州人，大學(xué)本科學(xué)歷，工程師，研究方向：熱能與動(dòng)力工程。