遼寧省生物質鍋爐應用現狀調查研究

趙晶晶

（遼寧省生態環境事務服務中心，遼寧沈陽 110161）

1 引言

生物質鍋爐是指以生物質能源作為燃料的鍋爐，生物質鍋爐的原料包括稻殼、葵花子殼、高粱稈、玉米稈、豆稈等，經高溫、高壓、特殊成型機壓制成柱狀顆粒后，可作為生物質鍋爐的燃料［1］。生物質鍋爐由于其價格優勢，是遼寧省非城市建成區目前替代燃料中占比最多的，但生物質鍋爐質量和燃料市場參差不齊，有待規范。部分生態環境管理部門反映生物質鍋爐的監管存在一定困難，由于部分生物質鍋爐的自身設備特點，在不改變任何設施的情況下，可以摻燒或者改燒煤，部分小型企業生物質鍋爐存在違規燒煤現象。生物質鍋爐大多僅有除塵設施，違規燒煤會造成二氧化硫和氮氧化物超標排放，影響大氣環境。

2 執行標準

遼寧省現有生物質鍋爐執行標準如下：

（1）沈陽市四環內區域以及四環外的建成區、市級及市級以上的經濟開發區非發電生物質成型燃料燃燒設施執行GB 13271—2014《鍋爐大氣污染物排放標準》中燃氣鍋爐大氣污染物特別排放限值標準［2］。

（2）沈陽市其他區域、遼寧省內其他市縣級及以上城市建成區和市級及以上工業園區內生物質鍋爐執行GB 13271—2014 《鍋爐大氣污染物排放標準》中燃煤鍋爐大氣污染物特別排放限值標準［3］。

（3）其他生物質鍋爐執行GB 13271—2014《鍋爐大氣污染物排放標準》中的燃煤鍋爐大氣污染物排放限值標準［4］。

3 調研情況

目前遼寧省內生物質鍋爐主要為直燃爐、帶燃燒機的生物質鍋爐、普通生物質鍋爐。

3.1 典型企業調查情況

本次調查對象為小型生物質鍋爐，共選取了23家企業，從經濟指標上看，除個別企業改造后運行成本較原燃煤降低外，多數企業成本提升，因原有燃煤鍋爐環保設施多數不完善，影響成本的主要因素為燃料價格和設備維護保養成本。但煤改生物質企業原有燃煤鍋爐環保不達標，改造困難，即使改造后達標，整體運行成本也要高于其他清潔燃料。典型企業的主要指標見表1。

表1 典型生物質鍋爐主要指標

3.2 案例

3.2.1 案例1：丹東某裝備制造企業

該企業對鍋爐運行的節能指標考核很重視，根據企業測算，目前生物質鍋爐的運行成本要低于原來的燃煤鍋爐。原鍋爐燃煤量7 t/d，煤成本600 元/t，平均計算，燃煤鍋爐燃料成本80 萬元/a（6 t/h 鍋爐），目前生物質燃料成本為60 萬元/a（4 t/h 鍋爐）。

2017 年9 月，企業將1 臺4 t/h 燃煤鏈條爐排爐（鍋爐型號DZL4－1.25－AII，采用陶瓷多管除塵＋水浴脫硫）改為生物質成型燃料氣化鍋爐（鍋爐型號DZS4－1.25－SCII），改變燃料和燃燒方式。廢除了投煤設施，不改變鍋爐本體結構（爐排爐），增加1 臺生物質燃燒機，把鍋爐后側清渣門扒開，燃燒機噴口置于爐膛內，將噴嘴與清渣門處用耐火混凝土密封，將爐膛內爐排表面用耐火混凝土密封。進煤口封閉。燃燒機下設有水槽，將水加熱至40～50 ℃后進鍋爐，節約一部分能源。改造前鍋爐熱效率為78%，改造后鍋爐熱效率經沈陽特種設備檢測研究院實測為83.43%。

據企業介紹，使用普通爐排生物質鍋爐，雖然投資較低，但是生物質燃料用量大，是氣化爐的5～6倍，灰塵大很多。氣化爐燃燒機熱效率可達96%，進后面燃燒爐灰小，煙塵排放量低。

企業目前選擇的生物質成型燃料價格較高，為1 030 元/t，成分主要為木屑。夏季燃料消耗量1.2～1.3 t/d，冬季燃料消耗量1.7～1.8 t/d。之前也選擇了800～900 元/t 的生物質燃料，成分主要為花生殼、稻殼、秸稈、廢木屑等，結焦現象嚴重，爐子損壞嚴重，每天需要清理多次，影響生產運行。企業由于供應商提供燃料的問題，有時也會摻燒一些價格較低的生物質燃料，但控制在一定比例，控制結焦現象，1 d 清理1 次結焦，能夠接受。企業目前采用的燃料灰很少，清理出的灰由周邊農民用于還田。

3.2.2 案例2：鐵嶺某食品公司

鐵嶺地區很多企業由于區域秸稈資源豐富而選擇生物質直燃爐，根據對某鍋爐生產廠家的調研，該企業主要生產1～6 t 的生物質蒸汽鍋爐和熱水鍋爐，其生產的生物質直燃爐不需將秸稈粉碎壓塊，可直接燃燒捆狀的秸稈，采用企業自主研發的秸稈專用爐排，無法使用各種煤炭，降低了政府監管難度。設計自動推料系統、自動上料系統和全自動爐排機構，實現上料、推料、除渣整體智能化控制，減少了人工。設計預熱烘干區，含水量35%以下、含土量10%以下的秸稈燃料可以直接燃燒。

以鐵嶺某食品公司為例，具體如下：

2010 年年初，企業將1 臺2 t/h 燃煤鍋爐拆除，新購1 臺4 t/h 生物質直燃鍋爐，企業每天運行4～6 h，為生產提供蒸汽及供暖，鍋爐廠家定期上門維護。燃料消耗量：冬季10 捆/d，夏季7 捆/d，200～250 kg/捆，熱值2 000 kcal/kg（與原燃煤比較，2 t 秸稈和1 t 煤熱值相當），單價50 元/捆。燃料由合作社配送，1 車18 捆，1～2 d 送1 次。灰渣產生量為1～2 kg 渣/t，3 d清運1 次，由附近農戶拉走還田。除塵采用旋風除塵器＋布袋除塵器，為鍋爐廠家配套設施。布袋每年更換1 次，約2 萬元，電費3 萬—4 萬元/a。

運行期間企業反映運行效果良好。原燃煤鍋爐消耗煤1～2 t/d，單價600～800 元/t，改造后可節省8萬—9 萬元/a。

3.2.3 案例3：開原某油炸食品有限公司

在2018 年拆除了現有的1 臺1 t/h 燃煤鍋爐（僅供暖，當時生產不用熱），更換為1 t/h 生物質鍋爐（燃燒成型燃料，無燃燒機），并對生產工藝進行了改造，新增的生物質鍋爐加熱導熱油爐用于生產中加熱色拉油，利用生產冷卻水余溫供暖，供暖面積3 000 m2。該鍋爐采用汽油點燃制，人工上料方式，危險系數大、勞動強度大，燃燒點爐時有黑煙冒出，安裝布袋除塵器（3.5 萬元）后有所改觀，但煙塵經常不達標。

2020 年3 月，企業決定引進氣化燃燒機，將生物質顆粒氣化后進鍋爐，氣化燃燒機下設水槽，既冷卻燃燒機又能將熱水回用。運行至今效果良好，徹底解決了企業之前運行存在的問題，灰渣產生量小（2 kg/t 生物質）且銷路好。

據企業介紹，之前也買過800 元/t 的生物質成型顆粒，成分為秸稈、木屑（雜木）等，使用量1 t/d，結焦現象明顯，對爐膛損壞較重。企業目前采用的生物質成型顆粒成分為木屑（松木），單價1 000 元/t，使用量625 kg/d。之前未增加氣化燃燒機時使用量750 kg/d，節省了125 kg/d，合計節省2.5 萬元/a。

經測算，目前該企業運行成本比改天然氣節省1 倍，較燃煤增加5 萬元/a 左右（燃煤鍋爐僅供暖，原生產不用熱）。

3.3 煤改生物質鍋爐與專門設計的生物質鍋爐

遼中縣某生物質鍋爐改造企業改造前后的煙塵排放情況見表2。

表2 遼中縣某生物質鍋爐改造企業的生物質鍋爐環境指標對比

改造前后煙塵排放差距較大，改造前超標原因主要為企業自行將燃煤鍋爐改造為生物質鍋爐導致燃燒效果不好，產生污染物量較大。

4 存在問題及解決建議

對于采用生物質成型物質作為燃料的鍋爐，本次調查發現，正規廠家生產的帶氣化燃燒機的生物質成型燃料鍋爐無法實現燒煤，由于其采用的是氣化燃燒方式，燃燒效率相對較高，環保指標也相對較好，雖開始投資成本較高，但后續運行成本有優勢，部分企業可以做到低于燃煤時期成本，是值得推廣的一種爐型。不帶氣化燃燒機的生物質成型燃料鍋爐好壞參半，存在摻燒或改燒煤現象，運行效果取決于企業對管理和環保的重視程度。

專門設計的生物質直燃爐直接燃燒打捆秸稈，工業應用有一定的區域限制性，在鐵嶺縣區比較多。現場調查的某鍋爐公司自主研發的秸稈專用爐排無法摻燒煤，企業反映運行效果好，也能實現達標排放，雖然環保方面整體不如帶燃燒機的生物質成型燃料鍋爐，但其價格優勢大，對于周邊秸稈資源豐富且收儲系統完善的區域來說，燃料易取得，又能實現秸稈再利用。有些木材加工企業直接燃燒木屑、花生殼等的生物質鍋爐煙塵超標，甚至出現冒黑煙現象，廠區落塵也很嚴重。

生物質燃料市場目前不規范，價格300～1 000元/t 不等，成分復雜。950 元/t 以上的成型燃料主要成分為木屑（松木），不存在結焦現象并且灰渣量小。現場調查發現，900 元/t 以下的成型燃料成分多樣，包括稻殼、花生殼、秸稈等，雖然便宜但燃燒情況十分不好，爐膛故障率高，導致無法連續生產，這也是部分企業違規燃煤的原因之一。木屑制成的生物質燃料來源無法確定，可能會產生二次生態破壞。

綜上，生物質鍋爐及燃料市場急需規范化管理，針對不同類型生物質鍋爐、生物質成型燃料鍋爐出臺規范意見和指導措施，給出選擇建議或禁止選擇建議，以促進生物質鍋爐產業健康發展。