生物質蒸汽鍋爐項目環保驗收異常數據分析
——以一例“總量超標”為例

湯 鵬

(南京致行環境科技有限公司，江蘇 南京 210019)

0 引言

根據我國現行的環保管理制度要求，衡量企業的排污是否達標，不僅僅要考慮濃度達標，還要考慮排放總量達標，即“雙達標”管理。在對建設項目進行竣工環保驗收的時候，排污總量是否達標，是建設項目能否通過驗收的條件之一。如驗收核算的總量超出了環評預測總量，則可以判定項目不具備驗收合格條件。

自2017年以來，竣工環保驗收實行企業自主驗收，同時放開驗收市場，大量良莠不齊的機構涌入市場，給驗收質量帶來了一定挑戰。

在實際驗收過程中，“總量超標”是常見問題之一。對于此類問題，通常都將原因歸結為環評分析不準，即認為實測結果如實反映了項目應有的排污強度。

考慮到環評編制質量的良莠不齊，上述判斷有一定的合理性，但也存在一定的狹隘性。部分監測數據雖然反映了實際排污強度，但并不能反映污染治理系統的健康有效運行，從而無法判斷實際排放強度是否能夠代表應有的排放強度。在此情況下，對監測數據進行必要的分析，通過數據排查存在的環境問題顯得尤為重要。

本文通過一個鍋爐廢氣顆粒物總量超標的驗收案例，對此進行分析。

1 項目環評簡析

本案例為專用生物質蒸汽鍋爐，采用成型生物質顆粒燃料。鍋爐設計規模為2 t/h，日運行8 h，生物質顆粒燃料消耗量為3 t/d。

鍋爐配套專用除塵器，采用一級旋風除塵+布袋除塵組合工藝，風量8 500 m3/h。根據國家《高污染燃料目錄》以及區域內高污染燃料禁燃區的管理要求，配備高效除塵器是生物質專用鍋爐能否通過驗收的條件之一。

環評報告中鍋爐廢氣顆粒物的產生情況見表1。

表1 鍋爐廢氣污染物產生情況一覽表

2 驗收監測結果

驗收期間，通過對除塵器的排放口進行采樣，污染物的監測結果見表2。

對照《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB 13271—2014)表3燃煤鍋爐大氣污染物特別排放限值(30 mg/Nm3)，該項目鍋爐廢氣中顆粒物濃度實現了達標排放。但根據監測結果核算的顆粒物排放總量為0.156 t/a，環評估算排放量為0.001 t/a，遠超出了環評預估的總量。按照驗收規范要求，該項目無法通過驗收。

表2 鍋爐廢氣排放口監測結果

3 數據分析

從驗收監測數據來看，在煙氣參數方面，煙氣氧含量、煙氣溫度和標態煙氣量存在一定的異常之處。

3.1 氧含量分析

根據《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB 13271—2014)，實測的鍋爐顆粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放濃度，應執行GB 5468或者GB/T 16157的規定，折算為基準氧含量排放濃度，計算公式見公式(1)。按照該標準，生物質鍋爐基準氧含量按照標準取9%。

(1)

式中：ρ——大氣污染物基準氧含量排放濃度，mg/m3；

ρ′——大氣污染物實測排放濃度，mg/m3；

φ(O2)——基準氧含量；

φ′(O2)——實測氧含量。

從上式中可以看出，在基準氧含量一定的情況下，實測氧含量越大，則折算的濃度越高。因此，一個合理的氧含量，對達標排放的判斷意義重大。

燃料的燃燒是一個耗氧過程。空氣中的氧含量為21%，在經過鼓風機送入鍋爐內參與燃燒，氧氣得到消耗。鍋爐出口煙氣中氧含量越少，說明燃料燃燒得越充分。

影響煙氣中氧含量的因素主要有[1]：燃燒系統的配風、鍋爐的運行負荷、系統漏風等。對于配風而言，如果鼓風機送風量過大，則會造成燃料不能充分燃燒，爐內空氣剩余量增加，使煙氣中氧含量的增加。對于鍋爐負荷，測試在用鍋爐煙塵排放濃度時，必須在鍋爐設計處理70%以上的情況下進行。當鍋爐運行負荷較低時，鍋爐排煙熱損失增加、運行效率降低。如發生系統漏風，則必然造成煙氣中氧含量的增大，進而影響折算后的污染物排放量。

一般而言，鍋爐煙氣中氧含量控制的經濟指標在6%～8%范圍內，超過此范圍，則可以認為煙氣中的氧含量較高。本案例中，煙氣的氧含量均在11%以上，較正常值偏高，說明可能存在風量過大、系統漏風等情形。

3.2 煙氣溫度分析

一般情況下，除塵裝置出口的煙氣溫度約80 ℃左右。煙氣溫度過高，可能會造成布袋除塵器的濾袋在長期的高溫條件下發生變性或燃燒，從而影響布袋除塵器的效果。

造成鍋爐煙氣溫度高的原因主要有[2]：燃料水分比設計值偏大、鍋爐的床溫比設計值低、生物質燃料被煙氣攜帶進入尾部煙道燃燒等。

本案例的除塵器出口處的煙氣溫度在136～137 ℃，已明顯高出正常煙氣溫度值，可以推斷，除塵裝置進口的溫度應更高。在長期高溫條件下，除塵器濾袋有可能性能降低，造成除塵效率下降。

3.3 煙氣量分析

根據《第一次全國污染源普查工業污染源產排污系數手冊》，鍋爐煙氣的產生系數為6 240.28 Nm3/t-燃料。根據該鍋爐的燃料用量和日運行時間折算，小時煙氣量約2 340.11 Nm3/h，與實測的煙氣量偏差較大。

研究表明[3]：燃料完全燃燒時，煙氣量隨過?？諝庀禂档脑黾佣黾?；一般在有過剩空氣存在的情況下，發生不完全燃燒時，煙氣量將比完全燃燒時增加。當空氣供給不足發生不完全燃燒時，煙氣量比完全燃燒時有所減少。因此初步判斷該鍋爐運行時發生了不完全燃燒。

3.4 綜合判斷

通過對含氧量、煙氣溫度、煙氣量的成因綜合分析，并結合監測結果的異常數據，初步推測造成顆粒物總量排放過大的原因為：鍋爐送風風量過大造成燃料不能夠充分燃燒，也造成了煙氣氧含量和煙氣量的增加；同時煙氣溫度過高造成除塵器濾袋破壞、除塵效率下降。不利因素的疊加造成了鍋爐廢氣除塵裝置異常運行，使得煙塵排放量增加。

4 原因分析及解決建議

4.1 現場調查

為了驗證推測的正確性，對現場進行實際調查并對監測人員、現場工人及工程實施單位進行走訪。調查結果如下：

(1)由于系統原因，企業加大了鍋爐的進風量，部分未完全燃燒并帶著火苗的生物質燃料和飛灰隨風進入除塵系統，在被布袋捕集后仍繼續燃燒，導致濾袋在高溫下被損壞。

(2)除塵系統設計存在缺陷。限于鍋爐房空間，鍋爐煙氣出口直接與除塵器相連，管線長度較短，中間缺少煙氣冷卻裝置，從而使溫度較高的煙氣直接進入除塵系統。由于除塵裝置進口管段仍有火苗或火星，難以實施采樣。

(3)除塵器表面呈現烘烤的痕跡(見圖1)?，F場工人及工程實施單位反映，除塵器投入使用2個月以來，因高溫損毀，濾袋已更換一次。

圖1 除塵裝置現狀Fig.1 Status of dustremoval device

4.2 原因分析

4.2.1 氧含量及煙氣量過大原因

氧含量與煙氣量均與系統的配風關系密切。該案例的氧含量與煙氣量過大的原因如下：由于系統的設計缺陷，使系統在運行時風阻較大。為了克服阻力，企業加大了除塵器后端的引風機的風量，在克服系統阻力的同時，也加快了爐膛內部空氣的流失，使生物質顆粒存在不充分燃燒的現象。這樣，由于系統阻力偏大，造成人為的加大風量，使燃料未能充分燃燒，從而使煙氣量過大、煙氣中的氧含量偏高。

4.2.2 煙溫過高原因

由于整個系統的引風量過大，使得管道內的風速偏大，生物質燃料質量偏輕，部分未完全燃燒的燃料被高速煙氣裹挾進入煙道和除塵系統，在其中繼續燃燒。同時，鍋爐出口與除塵器進口之間的管線距離約2米，并且缺少煙氣冷卻裝置，使得爐內的高溫煙氣在高速攜帶下短時間內難以降溫而直接進入除塵系統，從而造成了出口處的煙氣溫度過高，也使除塵器的布袋遭到了破壞。

綜上，由于除塵系統阻力偏大，造成系統風量偏大和燃料不充分燃燒，從而使煙氣溫度過高，煙氣量、氧含量偏大。而煙氣溫度過高使除塵器布袋損壞、處理效率下降，氧含量和煙氣量偏大，造成折算的排放濃度偏高、排放速率偏大，是本案例顆粒物排放總量偏大甚至超標的真正原因。

4.2.3 解決建議

根據以上分析，提出的優化方案如下：

(1)優化系統設計，降低系統的阻力在合理范圍內。如增加過濾面積，降低過濾風速，可降低系統阻力[4]。

(2)降低鍋爐煙氣溫度。如減少漏風、選擇適當的過?？諝庀禂?，可起到降低煙溫的效果[5]。在鍋爐出口與除塵器進口之間增設煙氣冷卻裝置，可顯著降低煙氣溫度[6]。

(3)更換布袋除塵器濾袋，采用耐高溫濾袋。耐高溫濾袋一般指耐溫在200 ℃以上的過濾材料[7]，材質有玻璃纖維、PPS、PI、PTFE、芳綸等材質，其中玻纖的耐溫達250～280 ℃[8]，可滿足本案需求。

5 數據分析的重要性

5.1 數據分析可查找環保問題

按照環境監測相關規范，在監測污染物的同時，還應同時記錄相關參數，比如氣象參數、水文參數、廢氣溫度、流量、氣壓等等。由于相關參數中包含了監測時的環境信息、工況信息等，如發生超標，可通過這些參數分析和查找原因。

因此，分析監測數據是查找問題的必須手段。

5.2 數據分析可規范環保管理

以環保驗收為例，目前實際驗收過程中總量超標的現象時常發生，較普遍的做法是重新報批環評文件或者編制變動分析報告，重新核算污染物排放總量并申請實施。

由于無法準確的識別環保設施存在的問題，使部分異常運行的、不符合驗收條件的環保設施得以通過驗收。對規范環保管理工作而言，存在較大的缺陷和隱患。但由于問題的隱秘性和復雜性，以及驗收人員的專業性和職業操守等原因，該問題往往被忽視。而事實上，監測參數中往往包含著“系統”的“健康信息”。通過分析監測數據，可以查找項目自身的原因，使存在的問題得以消除、設施得以正常運行，不但利于企業自身的環保管理，也利于政府對企業的環保管理。

5.3 數據分析是高質量環境服務的保障

隨著“環保管家”、“環境醫生”等概念的推廣，對企業環保全過程管理的思路已基本建立。醫生的日常工作內容之一就是根據各種檢查報告發現患者的疾病，提出治療方案。作為企業的“環境醫生”也不能僅僅局限在指導企業實施各種規范條文，還應具備環境問題的“診斷”能力，即通過分析監測數據，發現和排查設施或系統的環境問題，從而提出改進措施，將環保技術咨詢落到實處，既可提高服務的質量，也可提升環保技術咨詢人員的職業形象。

環保驗收當中，對于數據的審核，不能僅僅局限在準確性和有效性方面，更高的要求是能從真實有效的數據里發現環保問題，為企業提供有效的整改計劃，使潛在的環境問題在驗收階段就得以消除，使驗收的有效性落到實處，這樣才是高質量的驗收。

6 結語

通過分析一例生物質鍋爐驗收監測報告中煙氣量、氧含量、煙氣溫度均偏高的異常情況，經過分析和核查，表明其顆粒物排放總量超標是由除塵系統設計缺陷造成煙氣量、氧含量和煙氣溫度偏高，致使除塵設備異常運行造成的。在此基礎上，提出了整改建議。通過分析異常數據，為高質量的建設項目環保驗收提供了技術支持。

在環境咨詢行業進入“環保管家”、“環境醫生”時代的大背景下，從業人員具備通過分析數據查找問題的能力顯得越來越重要。