龍山縣百合加工廢氣治理技術方案探討及經濟分析

楊遠平 王順國

摘? 要：文章針對百合加工燃煤鍋爐廢氣的實際狀況，分析對廢棄進行直接處理的方案及存在的問題，探討了采用生物質鍋爐替代技術性及其廢氣治理技術方案，對比分析燃煤鍋爐和生物質鍋爐的經濟性，得出采用生物質鍋爐替代燃煤鍋爐，技術上可行，經濟上合理。

關鍵詞：百合加工;燃煤鍋爐;生物質鍋爐;廢氣治理

中圖分類號：X701 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）35-0122-03

Abstract： According to the actual situation of lily processing coal-fired boiler exhaust gas， this paper analyzes the plan for direct disposal of waste and existing problems， discusses the use of biomass boiler replacement technology and its exhaust gas treatment technology program， and makes a comparative analysis of the coal-fired boiler and biomass boiler.

Keywords： Lily processing; coal burning; biomass boiler; exhaust gas treatment

2009年6月13日，龍山百合被國家工商行政管理總局商標局核準注冊為地理標志證明商標，是湘西州繼“古丈毛尖”、“瀘溪椪柑”之后的第三個地理標志產品，年產量 7 萬多噸，年產值近10億萬元，全縣百合種植農戶5萬多種植面積近8萬畝，百合加工農戶80多戶。百合加工的工藝流程主要包括蒸煮和烘干兩道工序，現階段我縣兩道工序所均采用燃煤鍋爐來生成加工所需要的蒸汽和熱風，每戶加工戶在加工時間日均耗煤3噸左右。鍋爐燃燒所產生的廢氣直接排放，主要污染物為二氧化硫及顆粒物等，排放濃度遠超標準規定的限值，環境污染大。為此環境保護部制定了《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB13271-2014），標準規定10t/h以下蒸汽鍋爐等自2016年7月1日起執行本標準，鍋爐廢氣的必需達標排放，因此必須對鍋爐廢氣進行治理。

1 鍋爐廢氣治理技術方案分析探討

1.1 采用現有燃煤鍋爐，對鍋爐廢氣治理后達標排放

燃煤鍋爐廢氣治理包括除塵和脫硫處理兩道工序，廢氣先經過布袋除塵處理后，經引風機送入脫硫塔進行脫硫處理。布袋除塵處理技術成熟，設備簡單，投資小，運行費用低，脫硫處理設施投資大，運行費用高。現階段我國煙氣脫硫主要采用濕法脫硫技術，脫硫工藝有石灰-石膏法、鈉鈣雙堿法、氨法三種，三種處理工藝的特點如下：

石灰-石膏法在我國是主流脫硫工藝[1]，90%以上大中型鍋爐采用，脫硫效率大于95%，運行可靠安全，對煤種適應性強，但是脫硫設備易腐蝕，結垢、堵塞，脫硫設施建設成本高，占地面積大，運行成本高，主要在火電廠采用。

鈉鈣雙堿法工藝復雜[2]，脫硫效率大于85%，設備占地面積大，投資成本高，需要不斷補充鈉基吸收劑，運行成本高。據查資料，某公司2008年一臺每小時產4噸蒸汽鍋爐，脫硫設備建設投資16.5萬元，每天運行成本為450元。

氨法脫硫工藝簡單，脫硫效率95%，設備占地面積小，初始投資小，但運行成本高，腐蝕性強，對周邊環境影響大，氨水的保管使用安全隱患大，使用不安全。

綜上所述，查閱國內相關文獻資料等，對于小型，特別是蒸汽產量4噸以下的小微型鍋爐，很難采用脫硫處理，廢氣難于達標排放，現用鍋爐都屬于改造淘汰的對象。

1.2 以生物質鍋爐替代燃煤鍋爐

1.2.1 生物質顆粒燃料的特點

生物質能是重要的可再生能源，具有綠色、低碳、清潔、可再生等特點，在城鎮供暖和工業供熱等領域，以生物質成型燃料替代燃煤，是推進能源生產和消費革命的重要內容，是改善環境質量、發展循環經濟的重要任務[3]。

生物質顆粒的含硫量極低，燃燒后所產生的廢氣可以不需要進行脫硫處理，但燃燒后廢氣中含有大量的灰分，需要進行除塵處理。

通過查閱國內生物質顆粒燃料鍋爐使用現狀，在對廢氣進行布袋除塵處理后，煙氣中含塵濃度可以控制在30mg/m3以下，符合《鍋爐大氣污染排放標準 GB13271-2014》。

綜上所述，采用生物質顆粒燃料鍋爐替代燃煤鍋爐，廢氣經治理后，排放能夠達到《鍋爐大氣污染物排放標準》，滿足環保要求。

1.2.2 生物質鍋爐技術已經成熟，售價和燃煤鍋爐基本一致

經過多年的發展，我國生物質鍋爐的制造及使用技術都已成熟，現國內生物質鍋爐制造廠家眾多，生物質燃料鍋爐的型號規格齊全，可供用戶選擇，完全能夠滿足需要。

生物質燃料鍋爐的價格和燃煤鍋爐的價格基本一致，結構簡單，物料的熱效率高，更加智能化，設備使用壽命長，因此從鍋爐的購價方面，也符合用戶的需求。根據對國內鍋爐新建脫硫設施的成本調查分析，更換燃煤鍋爐的成本遠低于新建脫硫設施的成本。

1.3 龍山縣百合加工廢氣治理技術方案

綜合上述分析，建議龍山百合加工廢氣治理技術方案如下：以生物質顆粒燃料鍋爐替代燃煤鍋爐;對生物質鍋爐燃燒產生的廢氣進行布袋除塵處理。

生物質蒸汽鍋爐和熱風爐共用一套除塵處理系統，廢氣處理的過程原理圖如圖1所示。

鍋爐燃燒所產生的廢氣，先經引風機送入旋風除塵器，廢氣經旋風除塵器體積增大，溫度下降，在旋風除塵器內，利用廢氣旋轉所產生的離心力，將廢氣中大顆粒的灰塵拋向除塵器壁，然后落下，經下部出口排除。

廢氣中PM2.5以下的灰塵，經旋風除塵器后，由因風機引入布袋除塵器內，經布袋隔離，由除塵器底部排除，除塵后的氣體排入大氣。

整個除塵過程無化學反應，無需任何除塵劑，無二次污染，除塵處理所得的灰塵是優質的農用有機肥。

2 經濟對比分析

2.1 熱力成本分析

通過生物質顆粒燃料、煤碳、城市燃氣和電來對比分析不同能源的熱力成本。通過對龍山天然氣的調查了解，龍山縣城居民用氣為3.86元/m3，階梯價按全年420m3后4.63元/m3，600m3后為5.79元/m3，商業用氣按4.33元/m3，無階梯價，分析對比以商業用氣價進行計算;煤炭價格為800-1200元/噸，價格主要根據煤炭的熱值來定價，煤炭的熱值一般為3500-6000kcal，換算成14630-20934kJ，本分析計算假定煤炭價格為1200元/噸，熱值為20934kJ;據查閱有關資料，生物質顆粒的熱值一般為3650-4550kcal，價格800-1300元/噸，元常用木質顆粒的熱值為4400kcal，價格為1200元/噸，換算為18392kJ。

通過查閱國內鍋爐使用相關資料，對小型鍋爐，生物質顆粒的熱源利用率比煤炭的熱源利用率高10%左右，一般小型燃煤鍋爐的效率為65%，生物質鍋爐的效率為75%，燃氣鍋爐的效率為90%，電的效率為95%。根據以上資料，計算的各種燃料的熱力成本如表1所示。

從表1計算可知，如果采用生物質顆粒燃料成本為100元的話，那么采用煤炭的燃料成本為87元，采用天然氣成本為194元，采用電成本為327元。假設我縣某百合烘干戶，采用生物質燃料成本10000元，那么采用煤為8700元，采用天然氣為19400元，采用電為32700元。通過上述計算可知，采用天然氣和電作為百合烘干的熱源，燃料成本太高，農戶難以承受，只能采用生物質顆粒或煤作為燃料。

2.2 綜合成本分析

根據燃料成本分析可知，假定我縣某百合烘干戶，采用生物質顆粒作為熱風鍋爐的燃料，成本為10000元，那么采用煤的成本則為8700元，生物質燃料比煤炭成本高1300元。

鍋爐的綜合成本包括燃料成本、人工費、電費、水費、維修成本、管理成本、環保成本等幾個方面。采用生物質顆粒或煤炭作為熱風鍋爐的燃料，其運行水費、電費、維修成本、管理成本等與烘干戶基本一致，綜合成本除燃料成本外，主要差別在于人工費和環保成本兩個方面。以往，由于我縣百合烘干主要在鄉鎮，沒有環保要求，或者環保執行尚不到位，所以兩者之間的環保差別也沒有。

采用生物質顆粒作為熱風鍋爐燃料，自動化程度高，勞動強度比采用煤炭要低，所以人工費要低。對于小戶型的百合烘干戶，如果沒請人自己做，烘干過程中自己燒鍋爐，自己的錢自己辛苦，成本體現不出來。對于百合烘干大戶來講，則需要請人燒鍋爐，算上勞務工資，現階段假定個人約工資3000元，那么采用煤炭比采用生物質顆粒作燃料，綜合成本相差不大。

3 結論

將燃煤改造為生物質顆粒燃料鍋爐，并對燃燒后的廢氣進行除塵處理，以達到廢氣達標排放，技術上可行，經濟上也是合理的。

參考文獻：

[1]張宗彩，王公安，王洪富，等.三種主流煙氣脫硫技術的探討[J].氮肥與合成氣，2019，47（6）：1-8.

[2]牛濤濤，汪建根，李振玉，等.小型鍋爐煙氣脫硫除塵新工藝[J].環境工程，2008，26（2）：36-38.

[3]王言，顧雙樂，紀永昌，等.燃煤鍋爐改造為生物質鍋爐在企業中的應用實踐[J].環境保護科學，2019，46（6）：83-86.