生物質燃料鍋爐大氣污染物排放情況及防治措施探討

摘要：利用福州某轄區燃煤鍋爐改燃項目監測數據等資料，分析了生物質燃料品質、煙氣氧含量的控制和除塵方式三個因素對生物質燃料鍋爐大氣污染物排放濃度的影響。提出了從燃料標準、燃燒過程控制和末端煙氣污染控制三個方面實現生物質燃料鍋爐達標排放的一些措施。

關鍵詞：生物質燃料；鍋爐大氣污染物；污染防治措施

中圖分類號：X831 文獻標志碼：A 文章編號：2095-672X（2017）04-0060-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.04.026

Abstract： Based on the data of monitoring data of coal-fired boilers in Fuzhou area， the effects of biomass fuel quality， control of oxygen content of flue gas and dust removal method on the concentration of air pollutants in biomass fuel boiler were analyzed. This paper puts forward some measures to realize the discharge of biomass fuel boilers from three aspects： fuel standard， combustion process control and end flue gas pollution control.

Key words：Biomass fuel；Boiler air pollutants；Pollution control measures

為了落實節能環保產業政策，改善大氣質量，國家能源局等七部委聯合發布《燃煤鍋爐節能環保綜合提升工程實施方案》，全國各地都在有條不紊的推進鍋爐改造工程。燃煤工業鍋爐改為燃生物質燃料鍋爐是各級環保部門積極推廣的一項措施。福州市政府積極響應國家政策，為減少大氣污染物的排放，進一步提高福州市大氣環境質量，打造“清新福建”，市環境保護局、市經信委等多部門共同下發了《2015年福州市建成區燃煤鍋爐淘汰或改燃專項行動方案》的通知。

生物質燃料：是指將生物質材料燃燒作為燃料，一般主要是農林廢棄物（如秸稈、鋸末、甘蔗渣、稻糠等），主要區別于化石燃料。生物質燃料作為一種清潔可再生能源，具有總量大、來源廣、污染小等優點。因此，生物質燃料鍋爐相比于傳統的燃煤、燃油鍋爐在污染大氣上有著不可比擬的優勢。但是，少污染不等于沒有污染。關于生物質燃料鍋爐項目廢氣排放執行標準問題，環保部2009年在《關于生物質成型燃料有關問題的復函》中對生物質成型燃料在燃燒過程中的大氣污染排放提出了嚴格的標準：“應以燃氣的排放標準來要求”。該轄區現有通過驗收的工業生物質燃料鍋爐共有13臺，大都為燃煤鍋爐改造而成，燃用的生物質燃料以木屑成型的燃料為主。為摸清轄區內生物質燃料鍋爐大氣污染物的排放情況，本文利用轄區燃煤鍋爐改燃項目監測數據，結合工作經驗，提出污染防治措施。從生物質燃料品質、煙氣氧含量和除塵設施的方式三個方面對大氣污染物排放濃度的影響因素進行分析，提出污染防治措施。

1 生物質燃料品質對鍋爐大氣污染物排放濃度的影響

該轄區生物質鍋爐燃料基本從周邊3家生物質燃料生產廠家購買，本文選取了在燃煤鍋爐改燃過程中一家有2臺生物質燃料鍋爐的企業，分別使用上述廠家生產的生物質燃料在燃燒負荷不變、鍋爐引風機和鼓風機開度相同、除塵設施正常運轉的情況下監測結果進行分析見表1。

從表1可以看出，不同廠家的生物質燃料在相同的鍋爐參數條件下燃燒排放污染物濃度有很大的差異，使用廠家A生產的生物質燃料，顆粒物和SO2排放濃度均達到國家標準， NOx排放濃度超標；使用廠家B生產的生物質燃料，三個污染物均達標排放；而使用廠家C生產的生物質燃料，顆粒物和NOx排放濃度超標，只有SO2排放濃度達到國家標準。由此可見，生物質燃料的品質是影響鍋爐大氣污染物排放濃度的重要因素。

目前，由于我國尚缺乏統一的生物質成型燃料質量標準，生產廠家生產的生物質燃料質量良莠不齊。雖然國家積極推廣使用生物質燃料，但是，為了更好地保證生物質型燃料鍋爐能夠高效、穩定、低排放運行，迫切需要改變粗放的加工、經營模式，積極推進制定嚴格的適應污染控制要求的生物質成型燃料質量標準，從源頭上減少污染物的排放。

2 煙氣氧含量對生物質燃料鍋爐顆粒物排放濃度的影響

鍋爐中的煙氣氧含量受多種因素的影響，包括煤質特性、漏風、鍋爐運行工況等多方面的因素[1]。依據《鍋爐大氣污染物排放標準（GB13271-2014）》的有關規定，實測的鍋爐顆粒物、二氧化物、氮氧化物、汞及其化合物的排放濃度，應按公式（1）折算為基準氧含量排放濃度[2]。從公式（1）可以看出鍋爐的煙氣氧含量的細微變化都會對顆粒物的排放濃度折算結果產生較大影響，因此，煙氣氧含量是生物質燃料鍋爐大氣污染物監測過程中一項重要的考核指標。

式中： 為大氣污染物基準氧含量排放濃度，mg/m3；為實測的大氣污染物排放濃度，mg/m3；為實測的氧含量；為基準氧含量，其中燃煤鍋爐基準氧含量為9%，燃氣鍋爐的基準氧含量為3.5%。

表2是該轄區某公司2017年生物質燃料鍋爐的三次監測數據。從表中可以看出，雖然三次的顆粒物排放實測結果都較小，但經過公式折算后，第一次顆粒物排放濃度屬于超標排放。經多次調整鍋爐運行參數，對鍋爐風量的配送、密封控制等方面做細微調整，規范了鍋爐工的操作行為，逐步降低了煙氣氧含量，最終實現了顆粒物濃度達標排放。

通過上述的數據分析可以看出，鍋爐操作人員如果能保持鍋爐在規定的負荷下運行，并做到良好控制風量配比，使生物質燃料在爐中充分燃燒，同時做好鍋爐的漏風防護，使煙氣氧含量控制在一定的范圍之內，顆粒物排放濃度穩定達標能得到進一步的保證。

3 除塵設施對鍋爐大氣污染物排放濃度的影響

不同原理的除塵設施產生的除塵效率不同，尤其對不同粒徑的顆粒物而言，由于除塵機理不同，更是突出了其效率的差異[3]。此轄區內常見的除塵設施主要有旋風除塵、布袋除塵、水膜除塵等幾種。為了更好的分析除塵設施對鍋爐大氣污染物排放的影響，本文對轄區內3家企業在配備不同除塵設施處理顆粒物的除塵效率進行分析，得到數據如表3所示。

從表3中可見，在上述三家企業中對于單道除塵設施來說，采用布袋除塵的效果最好，除塵率達到93%，旋風除塵和一道水膜除塵對生物質燃料鍋爐顆粒物的去除效果不理想。企業C的鍋爐在改燃過程中先后采用了三種除塵方式，除了一道水膜除塵之外，還嘗試了二道水膜除塵和二道水膜+布袋的兩種方式，監測結果表明，只有二道水膜除塵再加裝布袋除塵后的顆粒物排放濃度才達標。

通過分析發現，導致上述除塵方式不同除塵效率的原因主要是因為生物質燃料鍋爐產生的顆粒物，其組成成份主要是直徑在1μm以下的黑色微粒炭黑，這些物質顆粒小且多為憎水性，旋風和水膜除塵對其捕捉效率低[4]，這才導致了旋風除塵和水膜除塵的效果不理想。因此，對于生物質燃料鍋爐來說，要想達到比較理想的除塵效果，可以優先考慮布袋除塵的方式進行除塵。

4 結論

本文以轄區內相關企業的監測數據為基礎，從生物質燃料品質、煙氣氧含量和除塵設施三個方面分析了影響生物質燃料鍋爐大氣污染物排放的影響因素。在建立和完善生物質成型燃料質量標準基礎上，要求鍋爐操作人員應當保持鍋爐在規定的負荷下運行，嚴格控制風量配比，使燃料充分燃燒，同時要注意避免或消除漏風現象，盡可能將煙氣氧含量控制在低水平，結合末端煙氣污染控制處理設施，實現生物質燃料鍋爐煙氣污染物穩定達標排放。

參考文獻

[1]時汝佳，劉友寬.鍋爐運行中煙氣氧含量的研究[A].2010年云南電力技術論壇論文集[C]，2010：31-33.

[2]GB13271-2014 鍋爐大氣污染物排放標準[S].環境保護部，2014.

[3]鄭雙林，田衛政.各類除塵設施的收塵效率分析[J].環境保護科學，2002，（3）：4-6.

[4]馮肇霖，謝逢俊，胡小吐. 新型組合脫硫除塵工藝處理鍋爐廢氣的應用分析[A].2003年第10屆電除塵學術會議論文集[C]，2003.

作者簡介：何華鈴（1988-）女，本科，助理工程師，研究方向為環境保護與環境監測。