生物质锅炉一氧化碳排放超标原因及控制措施兰林

生物质锅炉一氧化碳排放超标原因及控制措施兰林
发布时间：2021-07-30T06:56:06.252Z 来源：《基层建设》2021年第14期作者：兰林[导读] 生物质属于可再生能源，且对一氧化碳减排具有重要意义。

生物质能利用的主要障碍在于能量密度过低
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摘要：生物质属于可再生能源，且对一氧化碳减排具有重要意义。

生物质能利用的主要障碍在于能量密度过低，在收集、储存及运输方面具有天然劣势，因此将生物质在聚集地区近距离集中利用，在分散地区通过分布式能源零散化应用或通过制成衍生燃料转化为高品位能源进行利用，是目前应用生物质能源的主流趋势。

我国是能源消耗大国，煤炭作为我国一次能源消耗的主要来源在燃烧利用的过程中会产生大量的污染物，降低煤炭在能源消耗中的占比是我国一直以来的能源政策。

根据国家统计局数据，2018年，我国首次将煤炭在一次能源中的比例降至60%，截止2019年末，该数据进一步降至58%，凸显出我国减少煤炭资源使用，降低排放改善生态环境的决心和行动。

生物质再燃技术，在减少煤炭使用量的同时，降低燃煤锅炉氮氧化物排放，在实验室条件下可达40%～90%，具有推广价值。

关键词：生物质；一氧化碳；锅炉废气；锅炉改装
引言
随着全球大气污染问题不断受到人们的关注，化石能源的不断开采和消耗，生物质作为可再生、低污染、来源丰富的燃料，既可以作为化石能源的替代品，也可以降低温室气体的排放。

生物质燃料的来源非常广泛，如树枝、芦苇、树皮、木屑、农作物秸秆(玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等)、农业加工业的废弃物(稻壳)等。

生物质锅炉是以生物质能源作燃料的锅炉，随着国家对锅炉烟气排放环保标准的提高，现有生物质锅炉已经不适应新的环保要求。

因此，需要寻找出适合生物质锅炉烟气和工艺特点的脱硝技术，来满足未来的超低排放标准。

1生物质的定义
研究生物质锅炉首先要清楚生物质的定义，生物质的定义较为广泛，通过光合作用形成的各种有机物都被称为生物质，不仅包括动植物，还包括微生物。

作为绿色新能源的生物质能，则是指将生物质体内蕴藏的能量（将太阳能转化为化学能）转化为实际意义上的固态、液态、气态燃料。

作为目前新能源领域唯一一种可再生的碳源能量，研究其节能减排性质十分关键。

目前，作为主要的生物质来源的有农业废弃物、林业废弃物、工业生产废弃物等，例如，农作物中的秸秆、淀粉类作物、油料作物、工业废气有机物、烟梗、动物排泄物等。

2生物质燃料的特性
生物质是可再生的能源，随着经济的快速发展，城市的人口不断增加，环境污染问题日益严重，我国是人口大国，对于能源的需求量、消耗量也是第一的，所以能源日益紧张，如何开发新的资源已成为全世界共同关心和研究的问题，我国更应该加快开发步伐，已应对日益严重的能源短缺问题。

但是现在我国还有明确生物质固体成型燃料的统一标准，多数认为生物质固体成型燃料是利用农林废弃物为原料，通过相应的处理，将预处理后的生物质材料挤压成规则、密度较大的棒状、块状等成型燃料。

生物质燃料硫含量几乎为零，其中氮含量也比较低，所以生物质燃料的二氧化硫与氮氧化物排放低，二氧化碳零排放，排渣少、飞灰少，灰渣可还田，具有显著的环保特性。

但是与原煤比较，生物质原料价格比较低，价格具有很大的优势，有助于推广。

3原因分析及其对其他污染物排放浓度的影响
从排放废气中一氧化碳的浓度与含氧量成比例的关系，可以得出一氧化碳的产生是由于燃料在燃烧过程中得不到充分燃烧所致。

经过实际的现场询问及资料查阅得知，在生物质锅炉推行的过程中，很多现有燃成型生物质锅炉都是由以前的燃煤锅炉改造而来，该类型的锅炉既能燃煤，也能燃生物质，这类燃煤锅炉的炉体通常较大，加上成型生物质的送料系统为链条自动进料，自动进料之后，燃料堆积在一起，炉体内缺少搅动的设施，这直接导致在进料后一段时间内炉体的成堆成型燃料得不到充分的燃烧，这时一氧化碳就开始大量的产生。

排放废气中的含氧量的升高，是由于燃料在炉体内没有充分燃烧，多余空气随着引风机排出所致，又因为燃料没有充分燃烧，在该过程中产生的氮氧化物的浓度会降低，氮氧化物和颗粒物的浓度均会大幅度下降；在以上数据中，二氧化硫的浓度并没有表现和氮氧化物的规律一致，其原因在于，在测量过程中，高浓度的一氧化碳对测量的定电位传感器产生的正干扰，使二氧化硫的测量出现误差，监测标准中规定，新更换的二氧化硫传感器必须经过一氧化碳干扰测试才能使用，并要求在传感器的使用寿命内最低只做一次，这并不能确保在整个使用寿命过程中完全不产生干扰的情况，在日常大量现场使用时，传感器的量程漂移、零点漂移、测量线性和灵敏度都会受到使用次数和环境的影响，从而使干扰的情况发生。

4生物质燃料的技术方法
随着锅炉技术的不断完善，现在已经成为一种先进的生物质燃烧技术，以生物质作为锅炉燃烧的燃料，通过控制燃料在锅炉中燃烧情况，从而提高生物质的利用效率。

此技术适用于生物质资源的集中、大规模利用。

但由于锅炉结构比较复杂，控制参数很多，所以对此技术的要求比较高。

由于国外发展很早，此技术应用范围很大，而且比较成熟。

生物质锅炉分为纯烧生物质的水冷振动炉和混烧生物质的循环流化床锅炉两种。

水冷振动炉对燃烧的适应性比较差、燃烧效率低，对于水分含量很高，造价高。

而循环流化床混烧生物质锅炉相比较下，成本很低，其燃烧适应性很强，运行安全，负荷范围广，所以循环流化床掺烧生物质更适合我国的国情。

另链条炉排炉和往复炉排炉也适用于生物质燃烧，链条炉排炉的炉排片可循环冷却，往复炉排炉对燃烧尺寸和燃料漏料量有很大的优势。

生物质燃料在这几种锅炉上的燃烧还处在探索阶段，技术还需要不断成熟。

5生物质锅炉废气达标排放对策
5.1提高技术水平和操作人员工作水平
技术是生物质锅炉氮氧化物排放控制的关键，所以提高技术水平是非常重要的，企业要重视对于专业技术人员的培养，企业在招聘时就要重视此方面，要求其专业性，另外企业也可以聘请专业的老师对企业内的技术人员进行培训，技术人员也要有上进的意识和精神，去国内此方面专业强的学府或国外进行深造和提升，不断提高自我技术水平，为企业更好的服务。

另外对于工作流程中的操作人员，也要组织定期进行专业知识和安全等各方面的培训，技术人员也要进行现场指导和监督，保证工作的顺利进行，保证生物质锅炉氮氧化物排放符合标准。

5.2一氧化碳生成的控制对策
一氧化碳想要实现达标排放，首先要解决燃烧炉体内不充分燃烧的问题，在实际生产中可以在炉体前面加装一个预燃烧器，在预燃烧器中的成型生物质进行初步燃烧，在燃烧器的鼓风器和排放口引风机的共同作用下，把初步燃烧的燃料送入锅炉炉体进行二次燃烧，使燃料燃烧充分，含氧量在锅炉内得到极大的消耗。

这样的方式可以有效降低燃烧炉内一氧化碳的产生，并且大大降低含氧量。

以下是一组加装了预燃烧器的成型生物质的监测数据。

5.3加大机器设备的投入
生物质锅炉氮氧化物排放的质量离不开机器设备的支持，所以随着现在全世界的发展，科技越来越进步，机器设备的淘汰率也在不断增加，企业想要做大做强，还同时达到国家相关行业标准的节能环保的要求，就要跟上时代的步伐，不断对功能老旧、污染严重的机器设备进行淘汰，购买新型的节能环保的设备，以达到对炉氮氧化物排放的要求，因为再好的技术和人员如没有随之配套的专业机器设备也是达不到预期的效果和要求的，所以企业要加大对机器设备的投入。

结束语
生物质属于相对清洁的燃料，但是在实际应用和监测过程中，生物质锅炉很容易出现污染物超标现象，主要表现为其一氧化碳排放浓度与颗粒物、二氧化硫和氮氧化物等其他污染物的排放浓度呈现反比例的关系，在运行过程中出现两类污染物此消彼长的排放规律，使排放的污染物不能同时稳定达标。

通过在生物质锅炉最前端加装预燃烧器，对生物质燃料进行二次燃烧，可以使燃料得到充分燃烧并且废气中的含氧量降低，各项污染物可以稳定达标排放。

在日常运行管理过程中，做好对成型生物质燃料的品质的管控，做好布袋除尘器的维护管理，是保证生物质锅炉废气达标排放的最有效控制措施。

参考文献
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