生物质锅炉一氧化碳排放超标原因及控制措施

2021-05-21唐杰毅清远市清城区环境监测站

节能与环保 2021年4期

文_唐杰毅清远市清城区环境监测站

1 生物质锅炉一氧化碳排放规律及原因分析

1.1 实验方法

通过对某一蒸汽量为6蒸吨的燃成型生物质锅炉进行1h连续监测，分析其一氧化碳及其他污染物的变化规律。实验设备：崂应3012H型烟尘烟气采样仪；测量方法：定电位点解法测定废气中的一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物；测量时长：连续1h；数据处理：每10min计算一组数据，共形成6组数据，根据其含氧量计算排放折算浓度。

1.2 实验数据分析

根据以上实验方法，得到的烟气排放数据见表1。

表1 生物质锅炉气态污染物监测数据

根据表1可以得出以下规律和问题：①废气排放中的CO实测浓度与含氧量成正比关系；②二氧化硫浓度随着CO浓度异常也表现出异常升高；③氮氧化物浓度随着含氧量的升高反而降低。

1.3 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。

根据以上分析，生物质锅炉在日常运行过程中需要十分注意一氧化碳的排放浓度，合理控制燃烧过程，当一氧化碳排放浓度过高时，此时炉内燃料燃烧不充分，含氧量升高，此时颗粒物和二氧化硫、氮氧化物等污染物浓度降低，并可能会导致使用定电位点解法的仪器在测量过程中出现二氧化硫浓度异常升高的现象；当一氧化碳排放浓度降到很低水平时，炉内燃烧充分，此时产生的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物浓度就增高，容易出现超标。如何合理地控制燃烧的过程，平衡一氧化碳和其他污染物之间的浓度关系，是生物质锅炉废气污染物达标排放的关键。

2 生物质锅炉废气达标排放对策

2.1 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。

2.2 数据分析

通过以上的改造方法，对上文中所提的同一台生物质锅炉使用同样的实验方法和仪器进行检测，得到的数据见表2。可以看到，整个测量过程各项废气污染物的排放数据稳定，含氧量基本维持11%左右，各项气态污染物稳定达标。

表2 改造后生物质锅炉气态污染物监测数据

2.3 其他污染物的达标排放措施

合格的成型生物质燃料应该是用秸秆、稻壳、木屑的农林废弃物加工而来，经实际测量分析，这些物质本来含硫几乎为零，含氮量因成型生物质的主要成分不同可以表现较大的差距。对于二氧化硫的排放，只要成型生物质燃料是干净的生物质压制而成，排放浓度几乎为零。对于氮氧化物的产生，虽然其来源主要有三个方式：热力型、燃料型、快速型产生方式，但是由于炉内温度（一般为600～800℃）远未达到热力型产生的温度（1300℃），及无快速型方式的产生条件，其排放浓度也直接取决于燃料中氮的含量。由此可见，控制好成型生物质的来源与质量，做好含硫量、含氮量的检测，对生物质锅炉二氧化硫、氮氧化物的达标排放是至关重要的。对于颗粒物的达标排放，是生物质锅炉的难点，现有的排放标准要求异常严格，但是现在针对生物质锅炉，管理上普遍要求安装布袋除尘器，该除尘器的最大特点是除尘效率高，只要做好日常维护和定期更换，颗粒物达标排放也可以容易达到。