魏 文 陳 怡 吳官勝 鄧洪偉 高 燕

(1.信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計(jì)研究院科技工程股份有限公司，成都 610000;2.成都市環(huán)境監(jiān)測中心站，成都 610000)

1 生物質(zhì)成型燃料簡介

生物質(zhì)成型燃料是采用農(nóng)林廢棄物(秸桿、稻殼、木屑、樹枝等)為原料，通過專門設(shè)備在特定工藝條件下壓縮加工制成的棒狀、塊狀或顆粒狀等的燃料，也可稱之為生物質(zhì)壓縮成型燃料、致密成型燃料等，可有效改善農(nóng)林廢棄物的燃燒性能，其硫、氮和灰份含量較低，在配套的專用燃燒設(shè)備上應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)清潔、高效燃燒，產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化物和煙塵較少，碳排放為零，不屬于高污染燃料［1］。

生物質(zhì)成型燃料屬于可再生清潔能源，國家發(fā)改委、能源局和農(nóng)業(yè)部均出臺(tái)了推廣使用生物質(zhì)成型燃料的鼓勵(lì)政策。生物質(zhì)成型的推廣使用有利于調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，有利于促進(jìn)節(jié)能減排［2］;有助于促進(jìn)秸稈能源化利用，有利于減少農(nóng)作物秸稈露天焚燒，有利于區(qū)域大氣污染防治［3］;有利于提高秸稈綜合利用率，促進(jìn)工農(nóng)業(yè)復(fù)合，提升農(nóng)業(yè)綜合效益，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)［4］。生物質(zhì)成型燃料作為可再生的生物質(zhì)能，是能源開發(fā)利用的重點(diǎn)之一，可大力推廣轉(zhuǎn)化為商品能源，應(yīng)因地制宜，大力有序開發(fā)，成為農(nóng)村特色產(chǎn)業(yè)［5］。

2 生物質(zhì)成型燃料在某洗衣粉工業(yè)項(xiàng)目中的應(yīng)用

某世界五百強(qiáng)跨國企業(yè)西部洗衣粉項(xiàng)目采用生物質(zhì)成型燃料作為洗衣粉料漿噴霧干燥塔熱風(fēng)爐燃料，該項(xiàng)目熱風(fēng)爐設(shè)置主備兩套系統(tǒng)，主用熱風(fēng)爐采用生物質(zhì)壓塊燃料熱空氣加熱器，常年使用;備用熱風(fēng)爐采用燃?xì)鉄峥諝饧訜崞鳎饔脽犸L(fēng)爐停車檢修期間使用。

該項(xiàng)目采用的專用洗衣粉直接式生物燃料空氣加熱器，主要由燃燒機(jī)、生物燃料輸送機(jī)、出渣機(jī)、燃燒鼓風(fēng)機(jī)、凈化室、混風(fēng)室、高溫插板閥、冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥、熱風(fēng)閥、放空閥、煙氣排空濕式除塵器、高溫送風(fēng)機(jī)和干燥塔尾氣引風(fēng)機(jī)等組成。工藝過程介紹如下:小型密封集裝箱內(nèi)的生物燃料通過行車吊起加入燃燒機(jī)一端的燃料料倉中，根據(jù)工藝需求的熱量，一定比例量的生物燃料由燃料倉通過鏈條爐排均勻送到燃燒室中燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫氣體從燃燒室側(cè)面出火口噴出進(jìn)入高溫氣體凈化室中凈化，其中未充分燃燒的微量可燃灰分在凈化室內(nèi)進(jìn)行二次充分燃燒，在燃燒過程中所夾帶的少量粉塵在凈化室內(nèi)經(jīng)高溫聚合沉降，凈化室出來的約1000℃的潔凈的熱風(fēng)摻入一定量的冷風(fēng)混合調(diào)成450℃左右的熱風(fēng)進(jìn)入噴粉塔對(duì)濕的堿性洗衣粉料漿進(jìn)行熱交換干燥，即生物質(zhì)燃燒熱風(fēng)經(jīng)凈化后作為噴霧干燥熱風(fēng)。燃盡的爐渣從燃燒機(jī)的另一側(cè)由排渣機(jī)排出，由小型集裝箱儲(chǔ)存，再由第三方公司將爐渣運(yùn)送到第三方公司進(jìn)行綜合利用。

生物質(zhì)熱風(fēng)噴霧干燥工藝流程圖如圖1 所示。

圖1 生物質(zhì)熱風(fēng)噴霧干燥工藝流程

熱空氣加熱器初次使用及較長時(shí)間停機(jī)或緊急停機(jī)(每年1～2 次)，因烘爐階段爐內(nèi)溫度偏低(一般凈化室內(nèi)溫度低于850℃，其聚合凈化效果會(huì)下降)或未及時(shí)清灰凈化室積灰過多(凈化室積灰過多，會(huì)造成其聚合凈化效果會(huì)下降，嚴(yán)重的會(huì)造成凈化室結(jié)焦)會(huì)產(chǎn)生溫度過低或含塵量過高等未達(dá)到洗衣服料漿噴霧干燥工藝條件的熱風(fēng)，用引風(fēng)機(jī)排出到裝有濕式噴淋裝置的旋風(fēng)分離器除塵吸收后達(dá)標(biāo)排放。

項(xiàng)目采用的熱風(fēng)爐為直接式高凈化熱風(fēng)爐，熱風(fēng)用于洗衣粉料漿的噴霧干燥，屬于工業(yè)爐窯，不同于工業(yè)鍋爐，為滿足溫度、風(fēng)量、含塵量等工藝熱風(fēng)要求，項(xiàng)目無法進(jìn)行有效除硫脫硝，因此也未設(shè)置除硫脫硝設(shè)施。在熱風(fēng)進(jìn)入噴霧干燥塔前設(shè)置五個(gè)煙氣凈化室，通過迷宮式隔板阻擋沉降、二次燃燒和高位聚合沉降等煙塵凈化措施，生物質(zhì)燃料產(chǎn)生的熱風(fēng)經(jīng)凈化后可直接用于洗衣粉料漿的噴霧干燥，確保不影響洗衣粉產(chǎn)品的質(zhì)量。凈化過程為:燃燒產(chǎn)生的高溫氣體從燃燒室側(cè)面出火口噴出進(jìn)入高溫氣體凈化室中迷宮式隔板阻擋沉降凈化，其中未充分燃燒的微量可燃灰分在凈化室內(nèi)進(jìn)行二次充分燃燒，在燃燒過程中所夾帶的少量粉塵在凈化室內(nèi)經(jīng)高溫聚合沉降(煙塵在1050℃左右呈半熔融狀態(tài)黏性物質(zhì)，易于聚合在一起重力沉降)。凈化室采用多級(jí)迷宮式隔板阻擋沉降凈化，既能避免水幕除塵對(duì)降低熱風(fēng)溫度的影響，也能避免使用布袋除塵器時(shí)因熱風(fēng)溫度過高造成的燒袋故障，五級(jí)迷宮結(jié)構(gòu)凈化室特別適合生物質(zhì)壓塊燃料熱風(fēng)爐的熱風(fēng)凈化。

根據(jù)熱力計(jì)算及類比工程實(shí)際，干燥1 噸基粉所需熱能約39.456 萬大卡，該項(xiàng)目洗衣粉生產(chǎn)規(guī)模為13 萬噸/年，需干燥洗衣粉基粉量為10 萬噸/年，因此該項(xiàng)目干燥熱需求量為39456 百萬大卡，項(xiàng)目所使用生物質(zhì)成型燃料執(zhí)行廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)鍋爐用生物質(zhì)成型燃料》(DB44/T 1052－2012)，生物質(zhì)壓塊成型燃料熱值3500 大卡/kg，設(shè)備熱效率95%，則生物質(zhì)燃料年使用量11866.47 噸，根據(jù)燃料的使用量、燃料性能指標(biāo)及《全國污染源普查工業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》“4430 工業(yè)鍋爐產(chǎn)排污系數(shù)表—生物質(zhì)工業(yè)鍋爐”中的產(chǎn)排污系數(shù)核算生物質(zhì)熱風(fēng)爐煙氣污染物產(chǎn)生量，如表1 所示。

表1 生物質(zhì)熱風(fēng)爐燃料使用及產(chǎn)排污量一覽

項(xiàng)目生物質(zhì)熱風(fēng)爐正常生產(chǎn)情況下，空氣過剩系數(shù)為1.7～1.8，項(xiàng)目污染物對(duì)標(biāo)排放濃度根據(jù)《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB9078－1996)規(guī)定的工業(yè)爐窯過量空氣系數(shù)1.7 折算。燃料燃燒理論消耗空氣系數(shù)計(jì)算公式如下

v=(1.866 × Car+5.55 × Har+0.7 × Sar－0.7 ×Oar)/21 Nm3/kg

Car:生物質(zhì)燃料碳百分比，該項(xiàng)目取值50

Har:生物質(zhì)燃料氫百分比，該項(xiàng)目取值6

Sar:生物質(zhì)燃料硫百分比，該項(xiàng)目取值0.1

Oar:生物質(zhì)燃料氧百分比，該項(xiàng)目取值25

計(jì)算可得本項(xiàng)目生物質(zhì)成型燃料理論消耗空氣系數(shù)為5.95Nm3/kg

燃料理論空氣消耗量=燃料燃燒量×燃料燃燒理論消耗空氣系數(shù)

該項(xiàng)目生物質(zhì)理論空氣消耗量為:1650* 5.95=9815 Nm3

該項(xiàng)目生物質(zhì)熱風(fēng)噴霧干燥塔尾氣污染物排放達(dá)標(biāo)分析情況如表2 所示，由表2 可知生物質(zhì)壓塊燃料熱風(fēng)爐應(yīng)用于洗衣粉噴霧干燥，其尾氣污染物能夠達(dá)到《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB9078－1996)。

表2 生物質(zhì)熱風(fēng)噴霧干燥塔尾氣污染物濃度達(dá)標(biāo)分析

3 生物質(zhì)成型燃料有關(guān)問題的探討

在進(jìn)行使用生物質(zhì)成型燃料的工業(yè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)時(shí)，首先應(yīng)明確生物質(zhì)成型燃料的應(yīng)用場景，主要包括生物質(zhì)發(fā)電、工業(yè)鍋爐、工業(yè)爐窯。根據(jù)項(xiàng)目工藝確定燃料熱值范圍，根據(jù)項(xiàng)目產(chǎn)能確定燃料消耗量，進(jìn)而確定生物質(zhì)壓塊燃料的成分和來源。并應(yīng)對(duì)生物質(zhì)壓塊燃料的成分進(jìn)行限定，嚴(yán)禁使用由廢木制家具、廢紙、生活垃圾、市政污泥等含有人工合成化合物或其他毒害物質(zhì)的可燃廢物加工成型的燃料。生物質(zhì)壓塊燃料的性能指標(biāo)推薦執(zhí)行相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)，如廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)鍋爐用生物質(zhì)成型燃料》(DB44/T 1052－2012)。

生物質(zhì)成型燃料燃燒設(shè)備應(yīng)采用專用設(shè)備，污染物排放標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)應(yīng)用場景確定執(zhí)行《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223－2003)、《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13271－2001)或《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB9078－1996)，使用生物質(zhì)成型燃料的工業(yè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)可參考《環(huán)境保護(hù)部辦公廳關(guān)于生物質(zhì)成型燃料有關(guān)問題的復(fù)函》(環(huán)辦函［2009］797 號(hào)，2009年8月7日)和《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)管理工作的通知》(環(huán)發(fā)［2008］82 號(hào))等相關(guān)文件中的要求進(jìn)行。

4 結(jié) 論

生物質(zhì)成型燃料是采用農(nóng)林廢棄物(秸桿、稻殼、木屑、樹枝等)為原料，通過專門設(shè)備在特定工藝條件下壓縮加工制成的棒狀、塊狀或顆粒狀等的燃料，也可稱之為生物質(zhì)壓縮成型燃料、致密成型燃料等。生物質(zhì)成型燃料作為可再生的生物質(zhì)能，是能源開發(fā)利用的重點(diǎn)之一，國家發(fā)改委、能源局和農(nóng)業(yè)部均出臺(tái)了推廣使用生物質(zhì)成型燃料的鼓勵(lì)政策。因地制宜，大力推廣轉(zhuǎn)化為商品能源，助推其成為農(nóng)村特色產(chǎn)業(yè)應(yīng)是我國綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求。本文以使用生物質(zhì)成型燃料的某洗衣粉項(xiàng)目為例，在分析生物質(zhì)成型燃料的來源種類、燃燒設(shè)備、煙塵凈化措施和污染物產(chǎn)排情況基礎(chǔ)上，探討使用生物質(zhì)成型燃料工業(yè)項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的若干問題。研究表明，采用生物質(zhì)成型燃料可以大大降低企業(yè)生產(chǎn)成本，同時(shí)利于提高秸稈綜合利用率，減少秸稈田間燃燒，有利于大氣污染防治;也有利于提升農(nóng)業(yè)綜合效益，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。由于對(duì)生物質(zhì)成型燃料工業(yè)應(yīng)用中存在的環(huán)境問題研究不夠充分和深入，標(biāo)準(zhǔn)體系不健全，各級(jí)環(huán)境保護(hù)部門對(duì)生物質(zhì)成型燃料的推廣應(yīng)用一直持謹(jǐn)慎態(tài)度，因此生物質(zhì)成型燃料的推廣應(yīng)用需要生物質(zhì)成型燃料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系的制定和完善。

［1］《環(huán)境保護(hù)部辦公廳關(guān)于生物質(zhì)成型燃料有關(guān)問題的復(fù)函》(環(huán)辦函［2009］797 號(hào)，2009年8月7日)．

［2］國務(wù)院《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》(國發(fā)［2012］40 號(hào)，2012年8月6日發(fā)布)．

［3］國務(wù)院《關(guān)于重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃的批復(fù)》(國函［2012］146 號(hào)，2012年12月5日發(fā)布)．

［4］國務(wù)院《關(guān)于印發(fā)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略及近期行動(dòng)計(jì)劃的通知》(國發(fā)［2013］5 號(hào))2013年2月5日發(fā)布)．

［5］國家能源局《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》(2013年2月1日發(fā)布)．