广州市番禺环境工程有限公司 511400
摘要：本文主要介绍生物质燃料的特性，并根据其特性选择组合除尘工艺治理燃生物质成型燃料锅炉的尾气，运行结果表明该治理工艺处理含烟尘量相对较大的燃生物质成型燃料锅炉尾气效果良好，并能稳定达到《锅炉大气污染物排放标准》（DB44/765－2010）的要求，具有较好的应用前景。
关键词：生物质；布袋除尘器；组合除尘工艺
一、前言
由于燃重油及燃煤锅炉产生的粉尘，二氧化硫及氮氧化物的量很大，这些污染物对环境的影响严重，随着人民对环境保护越来越重视，环保相关职能部门对锅炉产生的污染物治理要求也越来越严格，近年来，有的省市地区更是出台相关规定及要求，如划定禁燃区，对高污染燃料锅炉限期拆除或整改为燃清洁能源的锅炉等。由于地区发展速度或配套资源的不同，有关要求还规定了天然气管网覆盖范围外或清洁能源暂未满足需求的情况下，可暂时将生物质成型燃料作为替代燃料。由于上述背景情况，故需对燃生物质成型燃料锅炉进行研究分析，减少其产生的污染物，使之达到相关标准或要求。
二、生物质成型燃料的介绍
2.1、生物质简介
生物质是一种清洁的低碳燃料，其含硫和含氮量均较低，同时灰分份额也很小，所以燃烧后SO2、NOx和灰尘排放量比化石燃料要小得多。生物质燃料中较为经济的是生物质成型燃料，生物质成型颗粒就是利用秸秆、薪材、植物果壳等农林废弃作物，经粉碎—混合—挤压—烘干等工艺压制而成，可以制成棒状、粒状、块状等各种形状。原料经挤压成型后，密度为0.8～1.4t/m3，能量密度与中质煤相当，燃烧特性明显改善，火力持久黑烟小，炉膛温度高，而且便于运输和贮存。
工业锅炉主要采用直径为8～10mm、长度为25～35mm以木质为主的生物质颗粒作为燃料，其主要技术指标为：直径6～12mm，长度为直径的2～4倍，堆积密度大于600kg/m3，破碎率小于1.5%～ 2.0%，干基含水量小于10%～15%，灰分含量小于1.5%，硫含量和氯含量均小于0.07%，氮含量小于0.5%，热值大于16MJ/kg。小型固定炉排和半气化生活锅炉主要使用棒状或块状的生物质燃料。生物质颗粒的成型密度是生物质颗粒的一个重要指标，它关系到生物质颗粒的外形质量和自然堆积密度，目前国内许多地区生产的木质颗粒燃料的密度都在1.1～1.3t/m3，然而较高的成型密度会导致生物质颗粒生产成本的增高。为了使颗粒达到一定的密度，必须提高模具成型孔的压缩比，而较高的压缩比使得成型孔在生产过程中经常被堵塞，出料缓慢使颗粒的产量下降，模具损坏几率增加。对于工业锅炉使用的颗粒燃料，将颗粒密度确定在0.8～1.1t/m3最为经济。
2.2、生物质成型燃料的燃烧特性
生物质成型燃料含碳量较低，因此热值较低，燃烧时间较短。生物质成型燃料挥发分较高，且生物质成型燃料中的碳多与氢结合成低分子量的碳氢化合物，遇热即析出，所以生物质成型燃料易着火，需要采取拦火措施以防止炉前料斗内着火。燃料预燃段挥发分析出量较大，此处必须配给足够的空气方能保证充分燃烧，否则就会产生黑烟。生物质燃料含氧量较高，燃烧时可适当减少供风量。生物质灰分较低，且密度小易被吹起，但生物质灰熔点较低，炉膛内易结焦、挂渣。
表1列出了生物质成型燃料与煤的成分比较。从表1可见，生物质成型燃料的含碳量远小于煤，挥发分远高于煤，二者的化学成分含量、密度（尤其是自然堆积密度）都有着较大的不同。因此生物质的燃烧方式、供料方式、锅炉结构等必然有别于燃煤锅炉。
表1：生物质成型燃料与煤的成分比较
三、生物质成型燃料锅炉的除尘工艺
3.1项目概况及燃生物质成型燃料锅炉尾气指标参数
广州市某建筑材料有限公司主要从事混凝土砌块的生产。由于政策原因及相关环保部门要求其整改原有燃煤锅炉，故该公司将原有10吨/时链条燃煤锅炉改为10吨/时燃生物质锅炉，并对其排放的锅炉尾气进行治理。
锅炉经改造后尾气排放参数如下表2：
表2：燃生物质锅炉治理风量及尾气排放污染物指标参数
根据项目环评批复的要求，该锅炉尾气经治理后须达到广东省规定的《锅炉大气污染物排放标准》（DB44/765－2010）中燃气锅炉大气污染物排放浓度限值要求，锅炉尾气排放要求具体指标如下表3：
表3：燃生物质锅炉尾气达标排放指标
3.2燃生物质成型燃料锅炉除尘工艺
根据对表2及表3的指标参数分析可知，燃生物质成型燃料锅炉产生的二氧化硫及氮氧化物浓度较低，但烟尘浓度较高，且由于生物质成型燃料的特性，其烟尘密度、粒径相对较小，若单用离心式除尘装置，则治理效率低，传统上常采用布袋除尘器治理燃生物质成型燃料锅炉产生的烟尘。但为了增加治理设施的除尘效率，防止大颗粒火星进入布袋除尘器而损坏布袋，减轻布袋除尘器的负荷，增加其使用寿命，故采用“离心+重力沉降+过滤”的组合除尘工艺处理燃生物质成型燃料锅炉的尾气。其工艺流程图如下：
图1.燃生物质成型燃料锅炉尾气除尘治理工艺流程图
工艺流程说明：从燃生物质成型燃料锅炉排出的烟尘通过省煤器及管道首先进入多管除尘器及旋风除尘器截留大部分颗粒及较大的粉尘，再经管道进入脉冲布袋除尘器，在脉冲布袋除尘器内安装有阵列式的布袋滤料，粉尘被布袋捕集于滤料上，透过滤料净化后的废气从排气口排出，由离心风机引入烟囱高空排放。随着粉尘在布袋上的积聚，含尘废气通过布袋的阻力也会相应增加，当阻力达到一定值时，设备自动启动脉冲式清灰系统，以免阻力过高。多管除尘器、旋风除尘器及脉冲布袋除尘器收集的粉尘，回收利用或包装后外售，实现资源的再生利用。
3.3除尘治理设备及参数
1、多管除尘器及旋风除尘器
多管除尘器和旋风除尘器均属于干式除尘装置。其除尘机理是使含尘气流作旋转运动，借助于离心力将尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。一般情况下，多管除尘器及旋风除尘器捕集10μm以上的粉尘时，其除尘效率可以达到80%或以上。
2、脉冲布袋除尘器
脉冲布袋除尘器属于干式滤尘装置。它适用于捕集细小、干燥、非纤维性粉尘。滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤，当含尘气体进入布袋除尘器后，颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来，落入灰斗，而含有较细小粉尘的气体则在通过滤袋时，粉尘被截留下来，从而使气体得到净化。脉冲布袋除尘器有较高的去除效率，一般可以达到99%以上，而且具有工作性能稳定，自动化程度高，维护简单，运行费用低等优点。
3、除尘器相关参数
表4：除尘器相关参数
四、治理效果
上述设备安装并经过调试使用后，燃生物质成型燃料锅炉运行效果良好，锅炉负荷在85%情况下监测出来的数据如下表5：
表5：监测数据
从上述监测数据可知，采用“离心+重力沉降+过滤”的组合除尘工艺处理燃生物质成型燃料锅炉尾气的治理效果良好，其处理效率能达到93%以上，该锅炉尾气经治理后能稳定达标排放。
五、结论及注意事项
1、通过数据分析，燃生物质成型燃料锅炉尾气经过“离心+重力沉降+过滤”的组合除尘工艺治理后能稳定达到广东省规定的《锅炉大气污染物排放标准》（DB44/765－2010）中燃气锅炉大气污染物排放浓度限值要求，其烟尘的处理效率能达到93%以上。说明组合除尘工艺在燃生物质成型燃料锅炉尾气上具有较好的应用前景。
2、注意燃煤锅炉改造成燃生物质锅炉时，送风风机须配给足够的风量方能保证充分燃烧，否则就会产生黑烟，堵塞管路，且热效率降低。
3、脉冲布袋除尘器滤料的选用应根据含尘气体的温度、湿度、粘度、酸碱性以及火星含量等因素综合考虑。建议选用PPS或氟美斯作为滤袋。
4、由于生物质成型燃料灰质较轻且含湿量较高，因此容易造成灰斗下灰不畅。因此，灰斗建议采用电加热或蒸汽加热，同时配有振打装置或灰斗雾化装置。另外，灰斗的下灰料位不能超过灰斗的2/3，灰斗壁板的角度必须大于60度，下灰口尺寸不应小于400mm×400mm。
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论文作者:黄子聪
论文发表刊物:《基层建设》2016年15期
论文发表时间:2016/11/18
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