關于使用秸桿生物燃料鍋爐替代燃煤小鍋爐的可行性分析

李慶凱

(吉林省敦化市環(huán)境監(jiān)測站，吉林 133700)

關于使用秸桿生物燃料鍋爐替代燃煤小鍋爐的可行性分析

李慶凱

(吉林省敦化市環(huán)境監(jiān)測站，吉林 133700)

吉林省是國家重要的糧食生產基地，具有豐富的秸稈資源，利用秸稈生物資源可以變廢為寶，制造出秸稈生物燃料既可以緩解燃燒秸稈產生的空氣污染，也可以替代燃煤解決城市小鍋爐因燃煤產生的空氣污染問題。運用經(jīng)濟效益分析、環(huán)境效益分析和生物質燃料鍋爐監(jiān)測結果充分論證使用秸桿生物燃料鍋爐替代燃煤小鍋爐的可行性。替代方案即符合國家的產業(yè)政策也能實現(xiàn)資源再利用，降低鍋爐煙塵和二氧化硫排放，對控制城市大氣污染節(jié)能減排起到積極作用。

鍋爐；秸桿生物燃料；污染物

在我國的農業(yè)生產中，產生了大量玉米桿、麥草、稻草、玉米蕊、大豆桿這類廢棄物。為實現(xiàn)資源節(jié)約，開展循環(huán)經(jīng)濟方面探索，利用秸稈生物資源制造出的生物燃料。替代城市小鍋爐燃煤，既可以資源再利用，也可以控制城市大氣污染中二氧化硫和煙塵兩項污染指標的污染物排放。因使用低硫、低灰分燃料是未來發(fā)展的最佳選擇。而秸桿生物燃料具備上述特點。該種能源如果廣泛推廣使用，將會對降低鍋爐排放廢氣中二氧化硫和煙塵能夠起到重要作用?？蓪U棄的農作物秸桿變廢為寶。因此，探討分析秸稈生物燃料鍋爐替代小燃煤鍋爐對于減少大氣污染具有重要意義，也可以取得良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。

1 秸桿生物燃料資源的物理性狀與燃燒特性

我國生物質資源豐富，僅農作物秸稈的年產量就為7億噸，約占世界秸稈總產量30%，折合標準煤約為3億噸。其中，一半可以作為生物質能加以利用。這意味著農作物秸稈生物資源具有巨大的利用潛能。

秸桿生物燃料是指利用農作物中的廢棄物玉米桿、麥草、稻草、玉米蕊、大豆桿、樹枝、樹葉、鋸沫、中藥渣等固體廢棄物。用設備經(jīng)過加工，粉碎、加壓、增密成型，成為棒狀固體燃料。成型后的顆粒物燃料比重大、體積小耐燃燒，便于儲存和運輸，成型后的體積是原料體積的1/30～1/40，比重是原料的10～15倍(密度為(0.8～1.4)熱值可達到3400～6000大卡。生物質顆粒燃料揮發(fā)份含量很高，通常60%～70%，遠高于煤，故點火性能和燃燒性能都比較好，屬于高活性燃料，碳含量：35%～42%，遠低于煤，并且低硫、低氮，氮氧化物排放量僅為煤的五分之一，二氧化硫為煤的十分之一，與原生物質相比，生物質顆粒燃料燃燒明顯延長。由此可知，生物顆粒燃料是一種優(yōu)質、清潔、高效的燃料。

與此情況正相反，燃煤小鍋爐普遍存在燃燒不完全，冒黑煙。污染嚴重，附近居民投訴率高，環(huán)保不達標。特別是城市洗浴業(yè)的小鍋爐污染嚴重，環(huán)境污染問題需急待解決。

2 秸桿生物燃料的經(jīng)濟效益分析

秸桿生物燃料是一種新型的生物可再生能源，原料隨處可取，秸稈可變廢為寶。該種能源可代替木柴、原煤、燃油、液化氣等。廣泛用于取暖，生活爐灶，熱水鍋爐、工業(yè)鍋爐、生物發(fā)電廠等。使用燃煤鍋爐時，使用噸位大，煤的熱轉化率底。根據(jù)相關調查，鍋爐正常運行時，一般煤的用量大約為生物顆粒燃料的近兩倍。鍋爐使用噸位也有差別，一般熱水鍋爐如果燃煤鍋爐用1噸爐，生物質燃料鍋爐只要半噸就可以達到相同供熱量。生物質燃料鍋爐設計效率大于、等于90%。普通燃煤鍋爐熱效率只有70%左右。因此，生物質燃料鍋爐熱效率明顯高于燃煤鍋爐。生物質燃料鍋爐另一個特點就是自動化程度高，節(jié)約人力，用工成本降低。所以，從總體情況看，使用生物質燃料鍋爐，成本費用更低，經(jīng)濟效益更高。從吉林省敦化市多家生產企業(yè)使用情況看，兩種小型燃料鍋爐做比較，使用生物質燃料鍋爐相比燃煤鍋爐燃料用量更省，人工費用更低，使得燃料的經(jīng)濟效益更高。

3 秸桿燃料的環(huán)境效益分析

如果完全燃燒秸桿，有10%的廢氣灰分排放到大氣，有70%的廢氣以二氧化硫方式排放到大氣，按1噸燃料統(tǒng)計計算污染物排放量如下：1噸玉米秸煙塵排放量0.7kg。1噸原煤煙塵排放量21.36kg，(35.61%灰份含量是敦化年燃煤灰分含量值)1噸玉米秸二氧化硫排放量1.54kg，1噸原煤二氧化硫排放量5.60kg。

計算表明：燃燒1噸煤比玉米秸燃料多排放20.66kg，是玉米秸燃料煙塵排放量的30.4倍。二氧化硫1噸原媒比玉米桿燃料多排放4.06kg，是玉米秸桿燃料的3.6倍。由此可見煤的灰分和硫分明顯高于三種秸稈。

據(jù)第一次全國污染源普查，調查結果可知(2008年數(shù)據(jù))吉林省敦化市工業(yè)源煙塵排放量1849.287噸，二氧化硫806.797噸，如果全部使用玉米秸桿燃料鍋爐煙塵排放量只有60.83噸。可減少排放煙塵1788.46噸，二氧化硫排放量只有224.1噸，減少二氧化硫排放582.687噸，煙塵和二氧化硫排放量可大大減少。完全可以達到環(huán)境保護規(guī)劃中的減排指標。

4 使用秸稈生物燃料鍋爐的優(yōu)勢

秸稈生物質燃料鍋爐相比燃煤鍋爐，主要有以下四大優(yōu)勢：①鍋爐正常運行時，相對燃煤鍋爐污染物中煙塵和二氧化硫排放量可以大大減少；②超強轉化系統(tǒng)，啟動傳熱溫度低，傳熱速度快；③安裝成本低，運行安全，設備通用，自動化程度高，不改變原有管道設備；④生物燃料來源廣泛，永不枯竭，隨處可取。擁有較大的發(fā)展空間。

為實現(xiàn)污染物總量控制工作目標，減少燃煤污染物排放，國內很多地區(qū)限制使用燃煤工業(yè)鍋爐，并在一定范圍內禁止使用，上述限制措施導致部分使用燃煤工業(yè)鍋爐轉而使用生物質鍋爐。

5 秸稈生物質燃料鍋爐的監(jiān)測結果分析

根據(jù)河南省方城縣三利熱能開發(fā)有限公司對運行的生物質鍋爐檢測報告可知，檢測數(shù)據(jù)達到環(huán)保規(guī)定的排放標準，污染物排放數(shù)據(jù)如下：煙塵濃度9.19毫克/標準立方米，二氧化硫濃度95.24毫克/標準立方米，氮氧化物282.86毫克/標準立方米，林格曼黑度小于一級。從上述監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，鍋爐監(jiān)測數(shù)據(jù)符合國家鍋爐大氣污染物排放標準。因此，用秸稈生物燃料鍋爐相對燃煤鍋爐污染物排放較小，可以降低城市大氣污染，節(jié)約資源，實現(xiàn)廢物再利用。

有資料報道，對小蒸汽鍋爐的能效測試，驗證了改造后生物質鍋爐完全可以滿足設計要求，達到了工業(yè)生產的基本需求，生物質燃料的推廣，有利于生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展，從根本上控制住了污染源，是一種清潔燃料，與傳統(tǒng)燃煤鍋爐相比，其節(jié)能效果顯著。同時，煙塵和有害氣體排放量大大降低，表現(xiàn)出了良好的環(huán)保指標。

6 小結

以上經(jīng)濟效益與環(huán)境效益分析，以及進行生物質燃料鍋爐監(jiān)測結果分析可知，秸桿生物燃料是一種可再生的能源，可將大量農作物的廢棄物變廢為寶，城鎮(zhèn)可以為服務業(yè)鍋爐提供燃料，生物質燃料鍋爐完全可以替代燃煤小鍋爐。燃煤鍋爐產生煙塵、二氧化硫、氮氧化物、等污染物，并排放爐渣這種固體廢棄物，而生物質燃料鍋爐只產生水蒸氣和二氧化碳，固體廢棄物等污染物排放很少。所以生物質鍋爐可以替代燃煤小鍋爐能取得良好的環(huán)境效益。不但能節(jié)省能源，也可以減少鍋爐煙塵和二氧化硫排放。大大降低城鎮(zhèn)大氣污染程度，改善大氣環(huán)境質量。也能解決農作物廢棄物占地，消除火災隱患問題，使用生物質燃料鍋爐替代城市燃煤小鍋爐方案可行，具有及良好的推廣價值。

[1]杜謀濤，袁曉東，郭和軍.生物質秸稈資源利用現(xiàn)狀及展望[J].能源與環(huán)境，2008(6)：76.

[2]耿春梅，等.生物質鍋爐與燃料鍋爐顆粒物排放特征比較[J].環(huán)境科學研究，2013(6)：667.

[3]戚勝，高旭，李想.燃煤鍋爐改生物鍋爐質的能效測試[J].吉林化工學院學報，2016(7)：24.

[4]羅娟，等.生物質顆粒燃料燃燒設備的研究進展[J].可再生能源，2009(6)：91.

Feasibility Analysis on the Use of Alternative Small Coal-Fired Boilers Straw Biofuels Boiler

LI Qingkai

(Jilin Province Dunhua Environmental Monitoring Station，Jilin 133700)

Jilin province is the national important grain production base，therefore，has the rich straw resources，utilization of straw biological resources of freshwater，produce the straw biomass can alleviate the air pollution produced by the burning straw，also can solve city small coal-fired boiler for coal-burning air pollution problem.Use economic benefit analysis，environmental analysis and monitoring results fully demonstrate the use of straw biomass fuel boiler fuel boiler instead of the feasibility of small coal-fired boilers.Alternatives that meet the national industrial policy can also realize resource recycling.Save energy，reduce boiler soot and SO2emissions，to control the urban air pollution play a positive role in energy saving and emission reduction.

coal-fired boiler；straw biofuel；pollutants

李慶凱，學士，正高級工程師，研究方向為環(huán)境管理

文獻格式：李慶凱.關于使用秸桿生物燃料鍋爐替代燃煤小鍋爐的可行性分析[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2017，42(4)：132-133.

X21

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1673-288X(2017)04-0132-02