浅谈生物质层燃锅炉烟气治理技术的应用

浅谈生物质层燃锅炉烟气治理技术的应用

项泽顺

安徽紫朔环境工程技术有限公司 安徽淮北 235000

摘要：随着十九大的胜利闭幕，节能减排、低碳环保的绿色发展理念深入人心。为实现这一长期发展战略，国家环保部门陆续出台了环保检测相关标准，环境治理迫在眉睫。锅炉烟气是造成空气污染的主要元凶，面对有史以来最严峻的环保监管，工业锅炉面临严峻的挑战。与传统锅炉相对，改造后的锅炉和新型锅炉运行成本过高，溢价部分终将转嫁给使用用户造成额外负担。本文从生物质锅炉常见的燃烧方式入手，详细分析生物质锅炉存在的问题并提出若干控制措施，力求为锅炉行业的长期发展增添助益。

关键词：生物质燃料；层燃锅炉；烟气治理；

煤炭是长久以来锅炉燃烧使用的主要燃料，随着国家相关环保政策的调整，越来越多的城市开始限制燃煤锅炉的建设和使用，不断向节能方向转型。我国地域广阔生物资源丰富，大量的农村农林剩余物资被闲置浪费。如将这些物资用作锅炉燃料，即能帮助农户实现增收还对环境是很好的保护。国家规定农村剩余物不能直接燃烧而是作为再生资源。生物质会消耗等同于自身排放量的二氧化碳，能有效缓解温室效应。生物质层燃锅炉的研发不仅是对节能减排理念的传承，更能优化能源结构，降低环境污染。

1. 常见的生物质锅炉燃烧方式

我国生物质种类丰富，农作物废料、林业废弃物等种类不相同的生物质在燃烧性能、形态等方面也存在较大差异，几乎没有那种燃烧方式能同时满足所有生物质燃烧的需要。所以，燃烧设备的选择和燃烧技术的选用都应以生物质燃料的燃烧特性为前提。常见的燃烧方式主要有三种：一是浮悬燃烧。这种燃烧方式多用于干燥细小的生物质燃料。借助高压风机的风力将干燥细小的燃料喷入炉膛在悬浮状态下进行燃烧。这种方式燃烧充分其中包含的固定碳和挥发分都能参与燃烧，效率高达98%以上。浮悬燃烧虽解决了冒黑烟的问题但排放烟气中飞灰浓度过大需经过除尘处理。当空气中的悬浮颗粒达到一定程度就有发生爆炸的可能，所以在采用浮悬燃烧时必须保证炉子不能熄火。二是层状燃烧。这是当前应用最广的燃烧方式，具体是将生物质燃料在链条炉排上堆叠起来形成层装，这种燃烧方式适合燃烧大颗粒和块状生物质，因为小锅炉普遍使用的是固定炉排，排间隙较细小的生物质燃料容易下漏，可压制成成型生物质燃料后再使用。三是流化床燃烧。这种燃烧方式介于层燃和浮悬燃烧之间，是将流化床内硫化状态的燃料通过燃烧进行热交换。这种技术是以高铝砖屑和沙子等材料为硫化介质形成床层，具有温度高、蓄热量大的特点，适合水分含量较高的生物质燃料。硫化床对生物质燃料的颗粒要求较高，必须进行干燥、粉碎等预处理确保颗粒均匀后才能正常硫化。

2. 生物质锅炉的烟气特性及存在问题

1、烟气特征

生物质锅产生的烟气主要具有七大特点：一是粉尘浓度大、颗粒小、比电阻大。二是不易充分燃烧，烟气中常夹藏火星。三是排放气体温度过高，约为180℃左右。四是易受燃烧情况影响。五是生物质燃料在450℃-500℃区间燃烧时开始碳化，并生成大量的焦油。六是如燃烧不充分，生物质燃料会转化为粘性极强的炭黑。七是燃烧产生的二氧化硫和氯化氢对烟气治理设备具有腐蚀性。生物质锅炉有热能和电能两种，热能锅炉应用范围更广泛，技术产品也更加成熟。常见的热能锅炉可分为小、中、大三种型号。小型热能锅炉多用于一般家庭生活供给；中型锅炉适合学校、酒店、单位、工厂等使用；大型锅炉需要相应的配套技术，对燃料的要求也较高，需国家相关部门依据政策进行集中管制。

2. 存在问题

与传统锅炉相比，生物质锅炉更加高效环保，燃烧剩余物具有可再生性，能够改善土壤。但在看到优点的同时也要考虑到其缺陷，现将存在问题归纳如下：一是热能损失。燃烧产生的大量烟气热量被烟囱排出，降低了生物质锅炉的效率。生物质燃料含水过高是导致这种情况的主要原因。二是生物质锅炉结渣。结渣会降低燃料燃烧的充分性，进而降低热效应率。结渣是生物质中的碱性元素与料床中石英砂相互反应形成的产物，通过添加惰性添加剂来解决。三是玷污腐蚀。这是所有生物质锅炉都普遍存在的问题，是碱性物质在高温环境中与无机元素结合而成的熔渣、蒸汽、飞灰颗粒，会降低锅炉的传热性能。

3. 控制措施

1. 控制设施建设

生物质燃烧会产生大量的高浓度的烟气污染物，具有代表性的便是NOx和VOCs,仅凭生物质锅炉燃烧无法降低排放污染，需要借助完备的烟气污染控制设施。目前较为常用的有“布袋除尘+SCNR脱硝+湿法除酸”的技术方式。在VOCs处理方面，国内尚未形成高效、经济的治理技术，还需不断探究攻关。从使用情况来看，与湿法脱硫设施结合的液体吸收法具市场前景一片光明，可作为未来技术主攻方向。

2. 建立相关质量标准

截至目前，国家层面还没有建立相应的生物质成型燃料质量标准。部分省市如北京、广东等虽制定了地方标准但与德国、瑞典等欧美国家相比S、N、CL等指标过于宽松，对重金属含量的占比也未设定限值。以德国木质成型燃料标准为例，其中详细说明了钙、砷、汞、锌、铬等元素的含量。要想将生物质燃料燃烧产生的废气物降至最低，就要做好源头把控，通过构建科学完善的生物质成型燃料质量标准有效降低排放废气中S、N、CL等重金属的含量，实现节能环保。

3. 加大推广力度

总结实际经验不难发现，多数工业企业出于成本考虑都是将原有的燃煤锅炉改造为生物质层燃锅炉。这种方式虽然比购买新锅炉节省资金但改造后的设备较为简陋，多数存在燃烧温度不高、燃烧不稳定等问题。此外，由于改造后的锅炉未加配低氮燃烧器，燃烧废气中含有多种高浓度污染物易造成严重空气污染，所以必须加大生物质燃料和生物质锅炉的推广，减少废气中污染物的排放，做好节能减排。

四、结束语

综上所述，生物质锅炉是指燃烧生物质燃料的锅炉，包括生物质热水锅炉、热风炉、蒸汽锅炉、导热油炉等。生物质材料虽相对环保，但随着使用量的不断增加，烟气污染也无法避免。现阶段国内对生物质烟气污染物排放的研究才刚刚起步，还需要不断探究争取将排放污染降至最低，为环境保护贡献力量。

参考文献

[1]陈良华.叶雪云.市政污水管网工程的特点与施工管理措施分析[J].江西建材开发,2019(04):134-135.

[2]余超.市政给水工程管网施工管理措施探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2017(25):112-113.

[3]尹世莲,唐振兴.市政给水工程管网施工管理措施探讨[J].能源与环境,2017(02):102-103.

[4]巩显全,付晓玉.市政污水管网工程的特点与施工管理措施分析[J].城市建设理论研究（电子版）,2016(04):163—165.