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        生物質(zhì)鍋爐與燃煤鍋爐顆粒物排放特征比較分析

        2015-12-28 10:29:37魏海虹劉旭
        科學(xué)中國(guó)人 2015年27期
        關(guān)鍵詞:爐排氮氧化物燃煤

        魏海虹,劉旭

        河北華宇鍋爐壓力容器制造有限公司

        生物質(zhì)鍋爐與燃煤鍋爐顆粒物排放特征比較分析

        魏海虹,劉旭

        河北華宇鍋爐壓力容器制造有限公司

        我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),有著非常豐富的生物質(zhì)能源,比如:小麥秸稈、稻草、玉米秸稈等。這些生物質(zhì)能源在燃燒的過程中會(huì)排放大量的污染氣體,但是這些氣體和燃煤鍋爐排放的氣體有所差異。本文采用實(shí)驗(yàn)分析的方法,對(duì)生物質(zhì)鍋爐和燃煤鍋爐排放顆粒物的特征進(jìn)行比較分析,實(shí)驗(yàn)表明這兩種燃燒方式排放的顆粒物存在很大的差異性。

        生物質(zhì)鍋爐;燃煤鍋爐;顆粒物排放特征

        生物質(zhì)鍋爐指的是以生物質(zhì)能源為燃料的鍋爐,本文為了對(duì)比生物質(zhì)鍋爐和燃煤鍋爐排放物的特征,設(shè)計(jì)了兩臺(tái)結(jié)構(gòu)不同的鍋爐來進(jìn)行試驗(yàn),生物質(zhì)能源使用的是秸稈和木質(zhì)。通過生物能源的燃燒對(duì)排放的顆粒物的特征進(jìn)行分析,和燃煤鍋爐的顆粒物排放特征進(jìn)行對(duì)比,最終得出這兩者之間的差異性。

        一、選取研究對(duì)象

        (一)鍋爐的選擇

        目前,生物質(zhì)鍋爐有專門為燃燒生物質(zhì)能源設(shè)計(jì)的鍋爐,也有在燃煤鍋爐的基礎(chǔ)上改造而成的鍋爐[1]。本實(shí)驗(yàn)選擇兩臺(tái)形式不同的生物質(zhì)鍋爐,一臺(tái)和生物質(zhì)鍋爐燃燒能源的質(zhì)量相近的燃煤鍋爐。這三個(gè)鍋爐的工作方式都是間歇式,在整個(gè)供暖期間內(nèi),將這三個(gè)鍋爐的燃燒時(shí)間控制在10個(gè)小時(shí)左右。這三個(gè)鍋爐的具體參數(shù)指標(biāo)分析如下:

        往復(fù)式鏈條鏈條鍋爐編號(hào)A B C鍋爐型號(hào)DZW2.1-0.7/95/70-M CDZL1.4-0 IRZL-2.0-0額定功率除塵器爐排3t/h 2t/h 3t/h袋式水膜水膜

        (二)燃料的選擇

        生物質(zhì)燃料有兩種,一種是市場(chǎng)上銷售的木質(zhì)生物質(zhì)燃料,用MZ表示;另一種是秸稈生物質(zhì)燃料,用JG表示,這兩種生物質(zhì)燃料都是長(zhǎng)條狀,直徑在0.6毫米和0.8毫米之間,長(zhǎng)度在3厘米和5厘米之間。燃煤是煙煤散煤,塊狀,直徑小于4厘米,用YM表示[2]。

        (三)樣品采集

        在實(shí)驗(yàn)的過程中,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,測(cè)定的內(nèi)容包括煙塵濃度、煙氣中的二氧化硫和氮氧化物等氣體,除此之外,還包括林格曼黑度。為了有效的對(duì)煙氣進(jìn)行采集和分析,建立的煙氣稀釋采樣系統(tǒng)。

        二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

        第一,煙氣基本參數(shù)分析。經(jīng)過實(shí)驗(yàn),可以得出如下結(jié)論:(1)生物質(zhì)鍋爐在燃燒的過程中煙氣的溫度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于燃煤鍋爐的煙氣溫度;煙氣流量也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于燃煤鍋爐的煙氣流浪;燃料的消耗量也比燃煤鍋爐的燃料消耗量大。(2)非燃煤鍋爐改造的生物質(zhì)鍋爐在過剩空氣系數(shù)方面要比燃煤鍋爐小,但是經(jīng)燃煤鍋爐改造的生物質(zhì)鍋爐在過剩空氣系數(shù)方面要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于燃煤鍋爐。

        第二,煙氣中顆粒物分析。三種鍋爐煙氣中的顆粒物分析如下:

        林格曼黑度小于1小于1小于1小于1小于1 1鍋爐A B C燃料MZ JG MZ JG YM煙塵35.49 17.9 41.58 109.53污染物排放限值——1 0二氧化硫18 105 15 189 1354 20氮氧化物324 387 145 312 278 150

        三種鍋爐煙氣中的顆粒物種類和含量與大氣污染物排放的規(guī)定值進(jìn)行比較分析,可以得出如下結(jié)論:

        (1)煙塵含量分析。兩種生物質(zhì)鍋爐的煙塵量含量均大于標(biāo)準(zhǔn)煙塵量的10,所以,生物質(zhì)鍋爐的煙塵含量嚴(yán)重超標(biāo)。

        (2)二氧化硫含量分析。當(dāng)兩種生物質(zhì)鍋爐在燃燒木質(zhì)燃料的時(shí)候,煙氣中二氧化硫的含量小于規(guī)定的二氧化硫含量20,但是當(dāng)燃料轉(zhuǎn)變?yōu)榻斩挼臅r(shí)候,煙氣中的二氧化硫含量在100以上,嚴(yán)重超標(biāo)。而燃煤鍋爐煙氣中的二氧化硫含量更是高達(dá)1354,相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)二氧化硫含量的67.7倍,嚴(yán)重超標(biāo)。

        (3)氮氧化物含量分析。氮氧化物的排放限值是150,這三種鍋爐中只有非燃煤鍋爐改造的生物質(zhì)鍋爐在燃燒木質(zhì)燃料的時(shí)候的氮氧化物含量達(dá)標(biāo),其余的氮氧化物都嚴(yán)重超標(biāo)。如果僅比較生物質(zhì)鍋爐和燃煤鍋爐,燃煤鍋爐的氮氧化物含量相較于生物質(zhì)鍋爐來說比較少。

        (4)林格曼黑度分析。林格曼黑度的限制是1,這三種鍋爐的林格曼系數(shù)都小于1,說明這三種鍋爐的林格曼系數(shù)都達(dá)標(biāo)。

        第三,除塵效果分析。

        在除塵效果方面,生物質(zhì)鍋爐相較于燃煤鍋爐來說具有很大的優(yōu)勢(shì),生物質(zhì)鍋爐的除塵作用效果非常明顯。同時(shí),兩種生物質(zhì)鍋爐本身的除塵效果也存在很大的差異,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因就是鍋爐爐排的不同,A鍋爐使用的是往復(fù)式爐排,B鍋爐使用的是鏈條式爐排。往復(fù)式爐排在運(yùn)行的過程中,爐排運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生空氣擾動(dòng),導(dǎo)致大量的懸浮顆粒隨煙氣排出;而鏈條式爐排不存在擾動(dòng)現(xiàn)象,爐渣直接被冷卻,從而降低了顆粒物的濃度。

        結(jié)語

        通過實(shí)驗(yàn)分析證明,生物質(zhì)鍋爐和燃煤鍋爐的顆粒排放物差異明顯,第一,生物質(zhì)鍋爐的煙塵超標(biāo),燃煤鍋爐的煙塵符合標(biāo)準(zhǔn);第二,這三種鍋爐的二氧化硫含量和氮氧化物含量處理B生物質(zhì)在燃燒木質(zhì)燃料時(shí)符合標(biāo)準(zhǔn)之外,其余都嚴(yán)重超標(biāo);第三,在除塵效果方面,生物質(zhì)鍋爐的除塵效果要好于燃煤鍋爐的除塵效果。

        [1]姚芝茂,鄒蘭,李俊等.煙煤層燃爐顆粒物的生成特征與管理控制[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2010,(5):159-163.

        [2]潘曉春,蘇慶梅.生物質(zhì)鍋爐廢氣檢測(cè)過程中的數(shù)據(jù)分析[J].能源與節(jié)能,2013,(9):74-75.

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