魏 文 陳 怡 吳官勝 鄧洪偉 高 燕

(1.信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計(jì)研究院科技工程股份有限公司，成都 610000;2.成都市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，成都 610000)

1 生物質(zhì)成型燃料簡(jiǎn)介

生物質(zhì)成型燃料是采用農(nóng)林廢棄物(秸桿、稻殼、木屑、樹枝等)為原料，通過(guò)專門設(shè)備在特定工藝條件下壓縮加工制成的棒狀、塊狀或顆粒狀等的燃料，也可稱之為生物質(zhì)壓縮成型燃料、致密成型燃料等，可有效改善農(nóng)林廢棄物的燃燒性能，其硫、氮和灰份含量較低，在配套的專用燃燒設(shè)備上應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)清潔、高效燃燒，產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化物和煙塵較少，碳排放為零，不屬于高污染燃料［1］。

生物質(zhì)成型燃料屬于可再生清潔能源，國(guó)家發(fā)改委、能源局和農(nóng)業(yè)部均出臺(tái)了推廣使用生物質(zhì)成型燃料的鼓勵(lì)政策。生物質(zhì)成型的推廣使用有利于調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，有利于促進(jìn)節(jié)能減排［2］;有助于促進(jìn)秸稈能源化利用，有利于減少農(nóng)作物秸稈露天焚燒，有利于區(qū)域大氣污染防治［3］;有利于提高秸稈綜合利用率，促進(jìn)工農(nóng)業(yè)復(fù)合，提升農(nóng)業(yè)綜合效益，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)［4］。生物質(zhì)成型燃料作為可再生的生物質(zhì)能，是能源開發(fā)利用的重點(diǎn)之一，可大力推廣轉(zhuǎn)化為商品能源，應(yīng)因地制宜，大力有序開發(fā)，成為農(nóng)村特色產(chǎn)業(yè)［5］。

2 生物質(zhì)成型燃料在某洗衣粉工業(yè)項(xiàng)目中的應(yīng)用

某世界五百?gòu)?qiáng)跨國(guó)企業(yè)西部洗衣粉項(xiàng)目采用生物質(zhì)成型燃料作為洗衣粉料漿噴霧干燥塔熱風(fēng)爐燃料，該項(xiàng)目熱風(fēng)爐設(shè)置主備兩套系統(tǒng)，主用熱風(fēng)爐采用生物質(zhì)壓塊燃料熱空氣加熱器，常年使用;備用熱風(fēng)爐采用燃?xì)鉄峥諝饧訜崞?，主用熱風(fēng)爐停車檢修期間使用。

該項(xiàng)目采用的專用洗衣粉直接式生物燃料空氣加熱器，主要由燃燒機(jī)、生物燃料輸送機(jī)、出渣機(jī)、燃燒鼓風(fēng)機(jī)、凈化室、混風(fēng)室、高溫插板閥、冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥、熱風(fēng)閥、放空閥、煙氣排空濕式除塵器、高溫送風(fēng)機(jī)和干燥塔尾氣引風(fēng)機(jī)等組成。工藝過(guò)程介紹如下:小型密封集裝箱內(nèi)的生物燃料通過(guò)行車吊起加入燃燒機(jī)一端的燃料料倉(cāng)中，根據(jù)工藝需求的熱量，一定比例量的生物燃料由燃料倉(cāng)通過(guò)鏈條爐排均勻送到燃燒室中燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫氣體從燃燒室側(cè)面出火口噴出進(jìn)入高溫氣體凈化室中凈化，其中未充分燃燒的微量可燃灰分在凈化室內(nèi)進(jìn)行二次充分燃燒，在燃燒過(guò)程中所夾帶的少量粉塵在凈化室內(nèi)經(jīng)高溫聚合沉降，凈化室出來(lái)的約1000℃的潔凈的熱風(fēng)摻入一定量的冷風(fēng)混合調(diào)成450℃左右的熱風(fēng)進(jìn)入噴粉塔對(duì)濕的堿性洗衣粉料漿進(jìn)行熱交換干燥，即生物質(zhì)燃燒熱風(fēng)經(jīng)凈化后作為噴霧干燥熱風(fēng)。燃盡的爐渣從燃燒機(jī)的另一側(cè)由排渣機(jī)排出，由小型集裝箱儲(chǔ)存，再由第三方公司將爐渣運(yùn)送到第三方公司進(jìn)行綜合利用。

生物質(zhì)熱風(fēng)噴霧干燥工藝流程圖如圖1 所示。

圖1 生物質(zhì)熱風(fēng)噴霧干燥工藝流程

熱空氣加熱器初次使用及較長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)或緊急停機(jī)(每年1～2 次)，因烘爐階段爐內(nèi)溫度偏低(一般凈化室內(nèi)溫度低于850℃，其聚合凈化效果會(huì)下降)或未及時(shí)清灰凈化室積灰過(guò)多(凈化室積灰過(guò)多，會(huì)造成其聚合凈化效果會(huì)下降，嚴(yán)重的會(huì)造成凈化室結(jié)焦)會(huì)產(chǎn)生溫度過(guò)低或含塵量過(guò)高等未達(dá)到洗衣服料漿噴霧干燥工藝條件的熱風(fēng)，用引風(fēng)機(jī)排出到裝有濕式噴淋裝置的旋風(fēng)分離器除塵吸收后達(dá)標(biāo)排放。

項(xiàng)目采用的熱風(fēng)爐為直接式高凈化熱風(fēng)爐，熱風(fēng)用于洗衣粉料漿的噴霧干燥，屬于工業(yè)爐窯，不同于工業(yè)鍋爐，為滿足溫度、風(fēng)量、含塵量等工藝熱風(fēng)要求，項(xiàng)目無(wú)法進(jìn)行有效除硫脫硝，因此也未設(shè)置除硫脫硝設(shè)施。在熱風(fēng)進(jìn)入噴霧干燥塔前設(shè)置五個(gè)煙氣凈化室，通過(guò)迷宮式隔板阻擋沉降、二次燃燒和高位聚合沉降等煙塵凈化措施，生物質(zhì)燃料產(chǎn)生的熱風(fēng)經(jīng)凈化后可直接用于洗衣粉料漿的噴霧干燥，確保不影響洗衣粉產(chǎn)品的質(zhì)量。凈化過(guò)程為:燃燒產(chǎn)生的高溫氣體從燃燒室側(cè)面出火口噴出進(jìn)入高溫氣體凈化室中迷宮式隔板阻擋沉降凈化，其中未充分燃燒的微量可燃灰分在凈化室內(nèi)進(jìn)行二次充分燃燒，在燃燒過(guò)程中所夾帶的少量粉塵在凈化室內(nèi)經(jīng)高溫聚合沉降(煙塵在1050℃左右呈半熔融狀態(tài)黏性物質(zhì)，易于聚合在一起重力沉降)。凈化室采用多級(jí)迷宮式隔板阻擋沉降凈化，既能避免水幕除塵對(duì)降低熱風(fēng)溫度的影響，也能避免使用布袋除塵器時(shí)因熱風(fēng)溫度過(guò)高造成的燒袋故障，五級(jí)迷宮結(jié)構(gòu)凈化室特別適合生物質(zhì)壓塊燃料熱風(fēng)爐的熱風(fēng)凈化。

根據(jù)熱力計(jì)算及類比工程實(shí)際，干燥1 噸基粉所需熱能約39.456 萬(wàn)大卡，該項(xiàng)目洗衣粉生產(chǎn)規(guī)模為13 萬(wàn)噸/年，需干燥洗衣粉基粉量為10 萬(wàn)噸/年，因此該項(xiàng)目干燥熱需求量為39456 百萬(wàn)大卡，項(xiàng)目所使用生物質(zhì)成型燃料執(zhí)行廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)鍋爐用生物質(zhì)成型燃料》(DB44/T 1052－2012)，生物質(zhì)壓塊成型燃料熱值3500 大卡/kg，設(shè)備熱效率95%，則生物質(zhì)燃料年使用量11866.47 噸，根據(jù)燃料的使用量、燃料性能指標(biāo)及《全國(guó)污染源普查工業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》“4430 工業(yè)鍋爐產(chǎn)排污系數(shù)表—生物質(zhì)工業(yè)鍋爐”中的產(chǎn)排污系數(shù)核算生物質(zhì)熱風(fēng)爐煙氣污染物產(chǎn)生量，如表1 所示。

表1 生物質(zhì)熱風(fēng)爐燃料使用及產(chǎn)排污量一覽

項(xiàng)目生物質(zhì)熱風(fēng)爐正常生產(chǎn)情況下，空氣過(guò)剩系數(shù)為1.7～1.8，項(xiàng)目污染物對(duì)標(biāo)排放濃度根據(jù)《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB9078－1996)規(guī)定的工業(yè)爐窯過(guò)量空氣系數(shù)1.7 折算。燃料燃燒理論消耗空氣系數(shù)計(jì)算公式如下

v=(1.866 × Car+5.55 × Har+0.7 × Sar－0.7 ×Oar)/21 Nm3/kg

Car:生物質(zhì)燃料碳百分比，該項(xiàng)目取值50

Har:生物質(zhì)燃料氫百分比，該項(xiàng)目取值6

Sar:生物質(zhì)燃料硫百分比，該項(xiàng)目取值0.1

Oar:生物質(zhì)燃料氧百分比，該項(xiàng)目取值25

計(jì)算可得本項(xiàng)目生物質(zhì)成型燃料理論消耗空氣系數(shù)為5.95Nm3/kg

燃料理論空氣消耗量=燃料燃燒量×燃料燃燒理論消耗空氣系數(shù)

該項(xiàng)目生物質(zhì)理論空氣消耗量為:1650* 5.95=9815 Nm3

該項(xiàng)目生物質(zhì)熱風(fēng)噴霧干燥塔尾氣污染物排放達(dá)標(biāo)分析情況如表2 所示，由表2 可知生物質(zhì)壓塊燃料熱風(fēng)爐應(yīng)用于洗衣粉噴霧干燥，其尾氣污染物能夠達(dá)到《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB9078－1996)。

表2 生物質(zhì)熱風(fēng)噴霧干燥塔尾氣污染物濃度達(dá)標(biāo)分析

3 生物質(zhì)成型燃料有關(guān)問題的探討

在進(jìn)行使用生物質(zhì)成型燃料的工業(yè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)時(shí)，首先應(yīng)明確生物質(zhì)成型燃料的應(yīng)用場(chǎng)景，主要包括生物質(zhì)發(fā)電、工業(yè)鍋爐、工業(yè)爐窯。根據(jù)項(xiàng)目工藝確定燃料熱值范圍，根據(jù)項(xiàng)目產(chǎn)能確定燃料消耗量，進(jìn)而確定生物質(zhì)壓塊燃料的成分和來(lái)源。并應(yīng)對(duì)生物質(zhì)壓塊燃料的成分進(jìn)行限定，嚴(yán)禁使用由廢木制家具、廢紙、生活垃圾、市政污泥等含有人工合成化合物或其他毒害物質(zhì)的可燃廢物加工成型的燃料。生物質(zhì)壓塊燃料的性能指標(biāo)推薦執(zhí)行相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)，如廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)鍋爐用生物質(zhì)成型燃料》(DB44/T 1052－2012)。

生物質(zhì)成型燃料燃燒設(shè)備應(yīng)采用專用設(shè)備，污染物排放標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景確定執(zhí)行《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223－2003)、《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13271－2001)或《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB9078－1996)，使用生物質(zhì)成型燃料的工業(yè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)可參考《環(huán)境保護(hù)部辦公廳關(guān)于生物質(zhì)成型燃料有關(guān)問題的復(fù)函》(環(huán)辦函［2009］797 號(hào)，2009年8月7日)和《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)管理工作的通知》(環(huán)發(fā)［2008］82 號(hào))等相關(guān)文件中的要求進(jìn)行。

4 結(jié) 論

生物質(zhì)成型燃料是采用農(nóng)林廢棄物(秸桿、稻殼、木屑、樹枝等)為原料，通過(guò)專門設(shè)備在特定工藝條件下壓縮加工制成的棒狀、塊狀或顆粒狀等的燃料，也可稱之為生物質(zhì)壓縮成型燃料、致密成型燃料等。生物質(zhì)成型燃料作為可再生的生物質(zhì)能，是能源開發(fā)利用的重點(diǎn)之一，國(guó)家發(fā)改委、能源局和農(nóng)業(yè)部均出臺(tái)了推廣使用生物質(zhì)成型燃料的鼓勵(lì)政策。因地制宜，大力推廣轉(zhuǎn)化為商品能源，助推其成為農(nóng)村特色產(chǎn)業(yè)應(yīng)是我國(guó)綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求。本文以使用生物質(zhì)成型燃料的某洗衣粉項(xiàng)目為例，在分析生物質(zhì)成型燃料的來(lái)源種類、燃燒設(shè)備、煙塵凈化措施和污染物產(chǎn)排情況基礎(chǔ)上，探討使用生物質(zhì)成型燃料工業(yè)項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的若干問題。研究表明，采用生物質(zhì)成型燃料可以大大降低企業(yè)生產(chǎn)成本，同時(shí)利于提高秸稈綜合利用率，減少秸稈田間燃燒，有利于大氣污染防治;也有利于提升農(nóng)業(yè)綜合效益，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。由于對(duì)生物質(zhì)成型燃料工業(yè)應(yīng)用中存在的環(huán)境問題研究不夠充分和深入，標(biāo)準(zhǔn)體系不健全，各級(jí)環(huán)境保護(hù)部門對(duì)生物質(zhì)成型燃料的推廣應(yīng)用一直持謹(jǐn)慎態(tài)度，因此生物質(zhì)成型燃料的推廣應(yīng)用需要生物質(zhì)成型燃料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系的制定和完善。

［1］《環(huán)境保護(hù)部辦公廳關(guān)于生物質(zhì)成型燃料有關(guān)問題的復(fù)函》(環(huán)辦函［2009］797 號(hào)，2009年8月7日)．

［2］國(guó)務(wù)院《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》(國(guó)發(fā)［2012］40 號(hào)，2012年8月6日發(fā)布)．

［3］國(guó)務(wù)院《關(guān)于重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃的批復(fù)》(國(guó)函［2012］146 號(hào)，2012年12月5日發(fā)布)．

［4］國(guó)務(wù)院《關(guān)于印發(fā)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略及近期行動(dòng)計(jì)劃的通知》(國(guó)發(fā)［2013］5 號(hào))2013年2月5日發(fā)布)．

［5］國(guó)家能源局《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》(2013年2月1日發(fā)布)．