生物質燃料鍋爐除塵技術應用分析
曾慶瑞
（吉林大學環境資源學院環境工程系，吉林長春130021）
摘要：除塵工藝的選擇關系生物質燃料鍋爐是否穩定達標排放。本文通過比較生物質燃料鍋爐的麻石水膜除塵、濕式旋流除塵工藝、布袋除塵以及一些組合除塵工藝的不同特點和除塵效果，最后認為生物質成型燃料鍋爐+二級布袋除塵技術是生物質燃料鍋爐除塵技術的發展方向。
隨著《大氣污染防治行動計劃》的深入實施，生物質能得到廣泛的開發利用。廣西林地豐富，木材產量大，眾多的中小企業以生物質作為鍋爐燃料，僅欽州市板材加工企業就有30家。傳統的除塵處理工藝為麻石水膜除塵。《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB 13271-2014）的實施，對生物質燃料鍋爐的除塵技術提出了很高的要求。本文通過比較生物質燃料鍋爐的麻石水膜除塵、濕式旋流除塵工藝、布袋除塵以及一些組合除塵工藝的不同特點和除塵效果，論證生物質燃料鍋爐除塵技術的發展方向。
01常見的鍋爐除塵工藝
1.1麻石水膜除塵工藝。麻石水膜除塵屬于濕式除塵。濕式除塵器是使含塵氣體與液體（一般為水）密切接觸，利用水滴和顆粒的慣性碰撞以及其他作用捕集顆粒或使粒徑增大的裝置[1]。傳統的生物質燃料鍋爐的處理工藝大多為麻石水膜除塵，用天然的花崗巖砌筑而成。但由于生物質燃料鍋爐產生的顆粒物較燃煤鍋爐要細而輕，沒有親水性，所以麻石水膜除塵工藝不理想。以欽州市木業一公司為例，該企業于2015年建設，鍋爐為4.5噸，采用麻石水膜除塵器除塵工藝，除塵設備投資為6萬元左右。煙塵監測結果為158mg/m?，超過《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB 13271-2014）2.16倍。
1.2濕式旋流除塵工藝
濕式旋流除塵器的結構是一個類似旋風分離器的外筒體，內部裝有一組或兩組旋流葉片。在氣流的作用下，可將凈化裝置內的水在旋流葉片上產生自激式的旋流水層，氣流通過旋流葉片時，使粉塵與水充分地混合洗滌[2]。目前市場價格約為12萬元。
1.3布袋除塵
布袋除塵器結構主要由上部箱體、中部箱體、下部箱體（灰斗）、清灰系統和排灰機構等部分組成。布袋除塵器除塵功率很高，通常都能夠到達99%，可捕集粒徑大于0.3微米的細小粉塵顆粒，能滿足嚴格的環保需求。不過，布袋除塵器接受溫度有一定極限。棉織和毛織濾料耐溫在80-95度。在凈化溫度更高的煙氣時，有必要采取辦法下降煙氣的溫度。目前市場價格約為10萬元。
02幾種除塵工藝組合的比較
2.1兩級麻石水膜除塵工藝
兩個麻石水膜除塵器疊加在一起，對鍋爐煙塵進行處理，除塵效果一般。以欽州市木業二公司為例，該企業于2015年建設，鍋爐為4噸，采用兩級麻石水膜除塵器除塵工藝，除塵設備投資為12萬元左右。煙塵監測結果為49.2mg/m?，達到《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB 13271-2014）要求。但是由于生物質燃料有時濕度大，加上鍋爐操作人員有時操作不正確，有時會出現超標的現象。
2.2麻石水膜除塵+濕式旋流除塵工藝，除塵效果一般
由于超標，欽州市木業一公司對除塵工藝進行了改造，采用麻石水膜除塵+濕式旋流除塵工藝。除塵設備總投資為18萬元左右。煙塵監測結果為46mg/m?，達到《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB 13271-2014）要求。和兩級麻石水膜除塵工藝類似，由于生物質燃料有時濕度大，加上鍋爐操作人員有時操作不正確，有時會出現超標的現象。今年2月21日監測結果，欽州市木業一公司鍋爐煙塵監測結果107.1mg/m?，超過《鍋爐大氣污染物排放標準（GB 13271-2014）1.14倍。
2.3麻石水膜除塵工藝+布袋除塵工藝，除塵效果較好
由于克服了煙氣溫度太高容易燒穿布袋的缺點，該工藝得以應用。以欽州市制藥一公司為例，該公司鍋爐4噸，采用的是麻石水膜除塵工藝+布袋除塵工藝，煙塵治理設施投資為16萬左右。今年6月29日煙塵監測結果為35.9mg/m?，達到《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB 13271-2014）要求。
2.4生物質成型燃料鍋爐+二級布袋除塵技術
（1）鍋爐技術：項目所使用的鍋爐并非傳統的鏈條爐、手燒爐等開放式鍋爐，而是對燃油（燃氣）鍋爐進一步改進后的封閉式鍋爐。此類鍋爐可有效控制進風量，充分利用熱能。現運行的生活及工業鍋爐的結構若不加改造直接使用生物質顆粒燃料，鍋爐將出現嚴重冒黑煙、效率低、有粉塵污染等現象。因此，燃用生物質顆粒燃料鍋爐需要加裝專門的二次送風設備，增強進氧，使其能充分燃燒，有效提高爐堂溫度，減少一氧化碳和煙塵的排放及熱量的流失[3]。
（2）燃料和產生的煙氣：鍋爐采用粉碎后壓制成型的燃料，燃料在加工過程中已去除大部分水分和雜質，可有效減少廢氣（煙塵、氮氧化物的產生）；原料以木材邊角料、木糠等作為生產原料，粉碎后壓制成型的燃料，成本價700-800元/噸。燃料經封閉式管道運送至鍋爐爐膛，燃燒后的廢氣循環回爐燃燒，提高熱利用率，采取二級布袋除塵處理。由于爐體的特殊結構和燃燒后的廢氣循環回爐燃燒，使尾氣排放口的煙氣溫度約在達到60℃以下。除塵器設置煙氣溫度在線檢測裝置，當煙氣溫度過高或過低，超過預設報警值時，自動打開旁路系統閥門排放煙氣，保護濾袋[4]。與燃煤鍋爐比較，生物質成型燃料鍋爐的PM10排放因子比燃煤鍋爐低30.41%，但PM2.5的排放因子卻比燃煤鍋爐高36.84%，表明PM2.5在煙塵中所占比例更高[5]。
(3)執行的標準不同。比如廣東省要求生物質成型燃料鍋爐排放濃度限值按照廣東省《鍋爐大氣污染物排放標準》（DB 44/765-2010）的燃氣標準執行。沒有針對生物質成型燃料鍋爐制定相應的排放標準的地方，只能根據《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB 13271-2014）中“生物質成型燃料鍋爐參照燃煤鍋爐排放控制要求執行”。
(4)廢氣達標情況：以珠海市柏克萊能源股份有限公司為例，鍋爐為8t，今年5月23日煙塵監測結果為處理設施前21.8mg/m?，處理設施后10.4mg/m?，除塵率52.29%，達到廣東省《鍋爐大氣污染物排放標準》（DB 44/765-2010）的燃氣標準。
03生物質燃料鍋爐除塵技術的發展方向
綜合對生物質燃料鍋爐的除塵工藝進行比較，可以得出以下結論，麻石水膜除塵工藝難以達標、普通布袋除塵工藝容易燒穿布袋不夠安全；兩級麻石水膜除塵工藝、麻石水膜除塵+濕式旋流除塵工藝，除塵效果一般，不夠穩定；麻石水膜除塵工藝+布袋除塵工藝，除塵效果較好，可以滿足達標要求；生物質成型燃料鍋爐二級布袋除塵技術效果最好，但目前運行成本較高，大部分地方缺乏執行標準。盡管如此，從減少排放角度出發，生物質成型燃料鍋爐+二級布袋除塵技術仍然是生物質燃料鍋爐除塵技術的發展方向。
參考文獻
[1]郝吉明,馬廣大.大氣污染控制工程[M].北京:高等教育出版社2002,199.
[2]孟雪松,李紅彪,魯民.濕式旋流除塵器在電廠的應用[J].華北電力技術,1997,(11):57
[3]陳廷秀.生物質燃料鍋爐改造技術的應用[J].鐵路節能環保與安全衛生,2013,(3):110.
[4]還傳華,許業棟,馬玉光,張春英.生物質鍋爐袋式除塵技術的實踐應用[J].中國建材報,2013,11(12):24.
[5]耿春梅等.生物質鍋爐與燃煤鍋爐顆粒物排放特征比較[J].環境科學研究,2013,(6):670.
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