生物質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

生物質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

我國是一個農業大國，有著非常豐富的生物質能源，比如：小麥秸稈、稻草、玉米秸稈等。這些生物質能源在燃燒的過程中會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。本文采用實驗分析的方法，對生物質鍋爐和燃煤鍋爐排放顆粒物的特征進行比較分析，實驗表明這兩種燃燒方式排放的顆粒物存在很大的差異性。

生物質鍋爐；燃煤鍋爐；顆粒物排放特征

生物質鍋爐指的是以生物質能源為燃料的鍋爐，本文為了對比生物質鍋爐和燃煤鍋爐排放物的特征，設計了兩臺結構不同的鍋爐來進行試驗，生物質能源使用的是秸稈和木質。通過生物能源的燃燒對排放的顆粒物的特征進行分析，和燃煤鍋爐的顆粒物排放特征進行對比，最終得出這兩者之間的差異性。

一、選取研究對象

（一）鍋爐的選擇

目前，生物質鍋爐有專門為燃燒生物質能源設計的鍋爐，也有在燃煤鍋爐的基礎上改造而成的鍋爐[1]。本實驗選擇兩臺形式不同的生物質鍋爐，一臺和生物質鍋爐燃燒能源的質量相近的燃煤鍋爐。這三個鍋爐的工作方式都是間歇式，在整個供暖期間內，將這三個鍋爐的燃燒時間控制在10個小時左右。這三個鍋爐的具體參數指標分析如下：

往復式鏈條鏈條鍋爐編號A B C鍋爐型號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

生物質燃料有兩種，一種是市場上銷售的木質生物質燃料，用MZ表示；另一種是秸稈生物質燃料，用JG表示，這兩種生物質燃料都是長條狀，直徑在0.6毫米和0.8毫米之間，長度在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

在實驗的過程中，使用自動煙塵煙氣分析儀對鍋爐煙氣的基本參數進行測定，測定的內容包括煙塵濃度、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。為了有效的對煙氣進行采集和分析，建立的煙氣稀釋采樣系統。

二、實驗結果分析

第一，煙氣基本參數分析。經過實驗，可以得出如下結論：（1）生物質鍋爐在燃燒的過程中煙氣的溫度要遠遠高于燃煤鍋爐的煙氣溫度；煙氣流量也要遠遠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鍋爐在過?？諝庀禂捣矫嬉热济哄仩t小，但是經燃煤鍋爐改造的生物質鍋爐在過剩空氣系數方面要遠遠高于燃煤鍋爐。

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定值進行比較分析，可以得出如下結論：

（1）煙塵含量分析。兩種生物質鍋爐的煙塵量含量均大于標準煙塵量的10，所以，生物質鍋爐的煙塵含量嚴重超標。

（2）二氧化硫含量分析。當兩種生物質鍋爐在燃燒木質燃料的時候，煙氣中二氧化硫的含量小于規定的二氧化硫含量20，但是當燃料轉變為秸稈的時候，煙氣中的二氧化硫含量在100以上，嚴重超標。而燃煤鍋爐煙氣中的二氧化硫含量更是高達1354，相當于標準二氧化硫含量的67.7倍，嚴重超標。

（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鍋爐在燃燒木質燃料的時候的氮氧化物含量達標，其余的氮氧化物都嚴重超標。如果僅比較生物質鍋爐和燃煤鍋爐，燃煤鍋爐的氮氧化物含量相較于生物質鍋爐來說比較少。

（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都小于1，說明這三種鍋爐的林格曼系數都達標。

第三，除塵效果分析。

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

結語

通過實驗分析證明，生物質鍋爐和燃煤鍋爐的顆粒排放物差異明顯，第一，生物質鍋爐的煙塵超標，燃煤鍋爐的煙塵符合標準；第二，這三種鍋爐的二氧化硫含量和氮氧化物含量處理B生物質在燃燒木質燃料時符合標準之外，其余都嚴重超標；第三，在除塵效果方面，生物質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].環境科學與技術,2010,(5):159-163.

[2]潘曉春,蘇慶梅.生物質鍋爐廢氣檢測過程中的數據分析[J].能源與節能,2013,(9):74-75.