李庆凯

(吉林省敦化市环境监测站，吉林 133700)

关于使用秸杆生物燃料锅炉替代燃煤小锅炉的可行性分析

李庆凯

(吉林省敦化市环境监测站，吉林 133700)

吉林省是国家重要的粮食生产基地，具有丰富的秸秆资源，利用秸秆生物资源可以变废为宝，制造出秸秆生物燃料既可以缓解燃烧秸秆产生的空气污染，也可以替代燃煤解决城市小锅炉因燃煤产生的空气污染问题。运用经济效益分析、环境效益分析和生物质燃料锅炉监测结果充分论证使用秸杆生物燃料锅炉替代燃煤小锅炉的可行性。替代方案即符合国家的产业政策也能实现资源再利用，降低锅炉烟尘和二氧化硫排放，对控制城市大气污染节能减排起到积极作用。

锅炉；秸杆生物燃料；污染物

在我国的农业生产中，产生了大量玉米杆、麦草、稻草、玉米蕊、大豆杆这类废弃物。为实现资源节约，开展循环经济方面探索，利用秸秆生物资源制造出的生物燃料。替代城市小锅炉燃煤，既可以资源再利用，也可以控制城市大气污染中二氧化硫和烟尘两项污染指标的污染物排放。因使用低硫、低灰分燃料是未来发展的最佳选择。而秸杆生物燃料具备上述特点。该种能源如果广泛推广使用，将会对降低锅炉排放废气中二氧化硫和烟尘能够起到重要作用。可将废弃的农作物秸杆变废为宝。因此，探讨分析秸秆生物燃料锅炉替代小燃煤锅炉对于减少大气污染具有重要意义，也可以取得良好的环境效益和经济效益。

1 秸杆生物燃料资源的物理性状与燃烧特性

我国生物质资源丰富，仅农作物秸秆的年产量就为7亿吨，约占世界秸秆总产量30%，折合标准煤约为3亿吨。其中，一半可以作为生物质能加以利用。这意味着农作物秸秆生物资源具有巨大的利用潜能。

秸杆生物燃料是指利用农作物中的废弃物玉米杆、麦草、稻草、玉米蕊、大豆杆、树枝、树叶、锯沫、中药渣等固体废弃物。用设备经过加工，粉碎、加压、增密成型，成为棒状固体燃料。成型后的颗粒物燃料比重大、体积小耐燃烧，便于储存和运输，成型后的体积是原料体积的1/30～1/40，比重是原料的10～15倍(密度为(0.8～1.4)热值可达到3400～6000大卡。生物质颗粒燃料挥发份含量很高，通常60%～70%，远高于煤，故点火性能和燃烧性能都比较好，属于高活性燃料，碳含量：35%～42%，远低于煤，并且低硫、低氮，氮氧化物排放量仅为煤的五分之一，二氧化硫为煤的十分之一，与原生物质相比，生物质颗粒燃料燃烧明显延长。由此可知，生物颗粒燃料是一种优质、清洁、高效的燃料。

与此情况正相反，燃煤小锅炉普遍存在燃烧不完全，冒黑烟。污染严重，附近居民投诉率高，环保不达标。特别是城市洗浴业的小锅炉污染严重，环境污染问题需急待解决。

2 秸杆生物燃料的经济效益分析

秸杆生物燃料是一种新型的生物可再生能源，原料随处可取，秸秆可变废为宝。该种能源可代替木柴、原煤、燃油、液化气等。广泛用于取暖，生活炉灶，热水锅炉、工业锅炉、生物发电厂等。使用燃煤锅炉时，使用吨位大，煤的热转化率底。根据相关调查，锅炉正常运行时，一般煤的用量大约为生物颗粒燃料的近两倍。锅炉使用吨位也有差别，一般热水锅炉如果燃煤锅炉用1吨炉，生物质燃料锅炉只要半吨就可以达到相同供热量。生物质燃料锅炉设计效率大于、等于90%。普通燃煤锅炉热效率只有70%左右。因此，生物质燃料锅炉热效率明显高于燃煤锅炉。生物质燃料锅炉另一个特点就是自动化程度高，节约人力，用工成本降低。所以，从总体情况看，使用生物质燃料锅炉，成本费用更低，经济效益更高。从吉林省敦化市多家生产企业使用情况看，两种小型燃料锅炉做比较，使用生物质燃料锅炉相比燃煤锅炉燃料用量更省，人工费用更低，使得燃料的经济效益更高。

3 秸杆燃料的环境效益分析

如果完全燃烧秸杆，有10%的废气灰分排放到大气，有70%的废气以二氧化硫方式排放到大气，按1吨燃料统计计算污染物排放量如下：1吨玉米秸烟尘排放量0.7kg。1吨原煤烟尘排放量21.36kg，(35.61%灰份含量是敦化年燃煤灰分含量值)1吨玉米秸二氧化硫排放量1.54kg，1吨原煤二氧化硫排放量5.60kg。

计算表明：燃烧1吨煤比玉米秸燃料多排放20.66kg，是玉米秸燃料烟尘排放量的30.4倍。二氧化硫1吨原媒比玉米杆燃料多排放4.06kg，是玉米秸杆燃料的3.6倍。由此可见煤的灰分和硫分明显高于三种秸秆。

据第一次全国污染源普查，调查结果可知(2008年数据)吉林省敦化市工业源烟尘排放量1849.287吨，二氧化硫806.797吨，如果全部使用玉米秸杆燃料锅炉烟尘排放量只有60.83吨。可减少排放烟尘1788.46吨，二氧化硫排放量只有224.1吨，减少二氧化硫排放582.687吨，烟尘和二氧化硫排放量可大大减少。完全可以达到环境保护规划中的减排指标。

4 使用秸秆生物燃料锅炉的优势

秸秆生物质燃料锅炉相比燃煤锅炉，主要有以下四大优势：①锅炉正常运行时，相对燃煤锅炉污染物中烟尘和二氧化硫排放量可以大大减少；②超强转化系统，启动传热温度低，传热速度快；③安装成本低，运行安全，设备通用，自动化程度高，不改变原有管道设备；④生物燃料来源广泛，永不枯竭，随处可取。拥有较大的发展空间。

为实现污染物总量控制工作目标，减少燃煤污染物排放，国内很多地区限制使用燃煤工业锅炉，并在一定范围内禁止使用，上述限制措施导致部分使用燃煤工业锅炉转而使用生物质锅炉。

5 秸秆生物质燃料锅炉的监测结果分析

根据河南省方城县三利热能开发有限公司对运行的生物质锅炉检测报告可知，检测数据达到环保规定的排放标准，污染物排放数据如下：烟尘浓度9.19毫克/标准立方米，二氧化硫浓度95.24毫克/标准立方米，氮氧化物282.86毫克/标准立方米，林格曼黑度小于一级。从上述监测数据可知，锅炉监测数据符合国家锅炉大气污染物排放标准。因此，用秸秆生物燃料锅炉相对燃煤锅炉污染物排放较小，可以降低城市大气污染，节约资源，实现废物再利用。

有资料报道，对小蒸汽锅炉的能效测试，验证了改造后生物质锅炉完全可以满足设计要求，达到了工业生产的基本需求，生物质燃料的推广，有利于生态环境的健康发展，从根本上控制住了污染源，是一种清洁燃料，与传统燃煤锅炉相比，其节能效果显著。同时，烟尘和有害气体排放量大大降低，表现出了良好的环保指标。

6 小结

以上经济效益与环境效益分析，以及进行生物质燃料锅炉监测结果分析可知，秸杆生物燃料是一种可再生的能源，可将大量农作物的废弃物变废为宝，城镇可以为服务业锅炉提供燃料，生物质燃料锅炉完全可以替代燃煤小锅炉。燃煤锅炉产生烟尘、二氧化硫、氮氧化物、等污染物，并排放炉渣这种固体废弃物，而生物质燃料锅炉只产生水蒸气和二氧化碳，固体废弃物等污染物排放很少。所以生物质锅炉可以替代燃煤小锅炉能取得良好的环境效益。不但能节省能源，也可以减少锅炉烟尘和二氧化硫排放。大大降低城镇大气污染程度，改善大气环境质量。也能解决农作物废弃物占地，消除火灾隐患问题，使用生物质燃料锅炉替代城市燃煤小锅炉方案可行，具有及良好的推广价值。

[1]杜谋涛，袁晓东，郭和军.生物质秸秆资源利用现状及展望[J].能源与环境，2008(6)：76.

[2]耿春梅，等.生物质锅炉与燃料锅炉颗粒物排放特征比较[J].环境科学研究，2013(6)：667.

[3]戚胜，高旭，李想.燃煤锅炉改生物锅炉质的能效测试[J].吉林化工学院学报，2016(7)：24.

[4]罗娟，等.生物质颗粒燃料燃烧设备的研究进展[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

李庆凯，学士，正高级工程师，研究方向为环境管理

文献格式：李庆凯.关于使用秸杆生物燃料锅炉替代燃煤小锅炉的可行性分析[J].环境与可持续发展，2017，42(4)：132-133.

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