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.