锅炉生物质燃料节能技术改造可行性分析

刘勇，门雪燕，赵春红

(安阳市环境科学研究所，河南安阳455000)

　　摘 要：燃煤工业锅炉能效低、污染大。生物质能源作为可再生能源，具有来源广、污染物排放低的特点。结合油脂行业锅炉技改项目环境影响评价实例，论述其作为化石燃料的替代能源，不仅企业有良好的经济效益，且环境效益显著。

　　我国目前燃煤工业锅炉约有50万台，而其中以层燃工业锅炉 (主要是链条锅炉，占总量60％以上)量大面广，耗煤量约占全国耗煤量的1/3，是我国仅次于燃煤发电的第：二大煤烟型污染源。能效水平低下、污染物排放严重、自动化水平低等是燃煤工业锅炉存在的突出问题，节能潜力巨大。生物质燃料作为化石燃料的替代能源，具有来源广、污染物排放低的特点，是一种理想的可再生能源。本文着重阐述油脂行业通过锅炉的技术改造.利用生产废料一花生壳作为燃料的可行性分析论证。

　　1生物质燃料特点及燃料可替代性分析

　　锅炉燃烧生物质燃料具有以下优点：

　　1)可再生性。生物质能是以生物为载体的能源，即植物通过光合作用把太阳能转化为化学能在生物质内存储的一种能源形式，是惟一可再生的能源。随着常规矿物资源的日益枯竭和环境的逐渐恶化.生物质能源的开发和利用越发引起人们的重视。

　　2)低污染性。生物质燃料含硫率低，燃烧时可大大减少SO₂排放量；且由于生物质在生长时需要的CO₂量相当于它在燃烧时排放的CO₂量，因此大气中的CO₂净排放量近似为零，有效避免了温室气体的排放。

　　3)广泛的分布性。目前实际可以作为能源利用的生物质主要包括农作物秸秆、谷壳、薪柴、畜禽粪便、生活垃圾等，分布广泛，开发利用潜力大。就本文论述的燃料花生壳而言。即可节约资源，又使生产废料一花生壳得以循环使用，具有较好的经济效益和环境效益。

　　某油脂厂具备10万吨/年花生油、12万吨/年花生粕的生产能力，生产用热由两台型号为DZL15—1.25一AⅡ、DZL4—1.25一AⅡ的蒸汽锅炉和一台型号为YLW7.0—1.0/300/280一AⅡ.Ⅲ的有机热载体炉供应。根据企业生产实际最大需热量1.6×10⁷kcal/h计算，三台锅炉年耗煤量约为16457t(折标煤)。

　　企业生产日需带壳花生约1300吨左右，按花生果出米率65％计，每天产生的花生壳约为455吨。生产需热量为3.84×10⁸kcal/d，花生壳低位热值取4010kcal/kg，锅炉热效率按80％计，则每天需燃用花生壳约120吨。企业生产日产花生壳约455吨，完全可以满足锅炉使用。

　　2锅炉改造方案

　　2.1生物质燃料的燃烧特性

　　由于生物质燃料特性与化石燃料不同。从而导致了生物质燃料在燃烧过程中的燃烧机理、反应速度以及燃烧产物的成分与化石燃料相比也都存在较大差别，表现出不同于化石燃料的燃烧特性。

　　1)生物质水分含量较多，燃烧需要较高的干燥温度和较长的干： 噪时间.产生的烟气体积较大，排烟热损失较高。

　　2)生物质燃料的密度小，结构比较松散，迎风面积大，容易被吹起，悬浮燃烧的比例较大。

　　3)由于生物质发热量低，炉内温度场偏低，组织稳定的燃烧比较困难。

　　4)由于生物质挥发分含量高，燃料着火温度较低，一般在250℃～350℃温度下挥发分就大量析出并开始剧烈燃烧.此时若空气供应量不足，将会增大燃料的化学不完全燃烧损失。

　　5)挥发分析出燃烬后，受到灰烬包裹和空气渗透困难的影响，焦炭颗粒燃烧速度缓慢、燃烬困难。

　　2.2锅炉的技术改造

　　针对生物质燃料的燃烧特性，主要对锅炉的部分构件进行改造，使其满足生物质燃料在炉排上完全燃烧的条件

　　1)进料口改造：运用炉排的自身动力，增加两套介轮，强制进料。

　　2)炉拱改造：改变原有燃烧点，保持合理的火焰前沿位置；炉拱后移，使得燃料在炉排上和炉膛中有足够的停留时间充分燃烧。

　　3)炉排改造：调整炉排的振动频率和振动周期；调整炉排各区一次风的风量以及相互间匹配；调整二次风和火上风；建立合适的炉膛负压，组织好合理的炉内燃烧空气动力场。

　　4)调整燃烧方法：在负荷稳定时，维持一定的料层厚度，避免出现太低的缓冲料箱的料位。

　　3锅炉节能技术改造项目可行性分析

　　1)技术可行性分析。企业采用实用新型专利技术对燃煤锅炉进行改造，通过对进料口、炉拱、炉排等部位的调整.满足生物质燃料在炉膛内的燃烧条件。随着对生物质燃料的日益重视，该项技术日渐成熟，改造后的锅炉可达到相同的工作出力，以满足生产的需要，技术可行。

　　2)经济可行性分析 长期的实践说明，榨油厂将生产过程中产生的花生壳作为堆肥、制作饲料的用途的综合利用效益并不高，而作为能源燃料利用比其它方式具有明显的效益优势。利用花生壳作为燃料，将工业垃圾废料转变为工厂生产所需的热能，即可实现循环利用，变废为宝，又可有效降低污染物的排放量。锅炉改造完成后，年可节约标准煤16457t，同时消耗花生壳36000余吨，经济效益可观。

　　3)环境效益分析。锅炉改造前燃料使用煤炭(QY：5600kcal/kg；Ad：16.42％；Vdaf：10.36％；S：0.6％)，消耗量约为20571t/a，麻石水膜除尘器除尘.除尘效率按90％、脱硫效率按10％计。据此计算，其污染物排放量为：烟尘50.4t/a；SO₂177. 7t/a；CO₂28.0t/a。锅炉改造后，燃料使用花生壳，消耗量约为36000da，其污染物排放量为：烟尘18.7t/a；SO₂51.84da，改造前后污染物排放对比见下表2示。

　　由上表可以看出.燃煤锅炉改造为生物质锅炉后，燃料采用生产废料花生壳，其主要污染物排放量较改造前均有大幅度的削减，烟尘、SO₂、CO削减率分别为62.9％、70.8％、100％，环境效益显著。

　　4结语

　　生物质燃料作为化石燃料的替代能源，是唯一一种可再生的能源。本文论述的油脂厂通过技术改造.将燃煤工业锅炉改造为生物质燃料锅炉，既解决了生产废料一花生壳的处置问题，同时大幅度削减了锅炉大气污染物的排放，经济效益、环境效益显著，为企业实现可持续发展奠定了良好的基础。

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