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吳天一
（葫蘆島市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，遼寧葫蘆島125000）
摘要：分散在中小城市的小型洗浴鍋爐，點(diǎn)多面廣，鍋爐燃料經(jīng)歷了原煤散燒、型煤、焦碳等不同階段。雖然對(duì)其燃燒過(guò)程及其排放煙氣進(jìn)行了嚴(yán)格的管理、治理，但是燃燒產(chǎn)生的煙塵濃度、黑度、SO2經(jīng)常超標(biāo)排放，嚴(yán)重污染了大氣環(huán)境質(zhì)量。結(jié)合這種現(xiàn)狀，通過(guò)改造鍋爐結(jié)構(gòu)，燃燒生物質(zhì)顆粒燃料，實(shí)現(xiàn)了洗浴鍋爐各種大氣污染物達(dá)標(biāo)排放，解決了市區(qū)四處冒黑煙的問(wèn)題，改善了大氣環(huán)境質(zhì)量。
1引言
葫蘆島市建城區(qū)面積約40km2，主要由連山區(qū)、龍港區(qū)、南票區(qū)組成。城市人口約40萬(wàn)人。屬于中小城市，2011年經(jīng)濟(jì)總量實(shí)現(xiàn)531.4億元。人均收入較低，居民消費(fèi)價(jià)格總指數(shù)和工業(yè)品出廠價(jià)格指數(shù)高位運(yùn)行。全年居民消費(fèi)價(jià)格總指數(shù)比2010年上升2.7%，物價(jià)上漲壓力增大，給居民生活和社會(huì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)帶來(lái)不利影響[1]。
2000年前城區(qū)共有茶水爐和洗浴鍋爐195臺(tái)，噸位均在0.35MW以下，屬小型手燒鍋爐，大都直接燃燒原煤，沒(méi)有脫硫除塵器，煙氣直接排放，黑煙滾滾，煙塵、飛灰、SO2均超標(biāo)排放，嚴(yán)重污染了城市大氣質(zhì)量，居民信訪不斷，紛紛要求解決城市洗浴鍋爐冒黑煙的城市頑癥。
2001年葫蘆島市人民政府決定取締小型茶水鍋爐，并對(duì)小型洗浴鍋爐進(jìn)行改造，改用燃燒型煤或燃燒焦炭的鍋爐。由于型煤有固硫劑，焦炭是經(jīng)煤炭高溫干餾轉(zhuǎn)化而形成的，灰分含量較低，一般為11%~14%，含硫量低，二級(jí)焦炭含硫量在0.7以下，因此在初期基本解決了煙氣污染環(huán)境問(wèn)題。但由于此種鍋爐結(jié)構(gòu)既能燃燒型煤、焦炭，也能燃燒原煤，業(yè)主為了降低成本，經(jīng)常偷燒原煤，造成管理難度較大。致使城區(qū)洗浴鍋爐冒黑煙現(xiàn)象日益突出，市民投訴案件比例居高不下，占上訪比例的40%以上，不僅影響了百姓的生存環(huán)境，造成了城市大氣環(huán)境質(zhì)量下降，也損害了環(huán)境保護(hù)部門(mén)在百姓中的形象。
為了徹底解決洗浴鍋爐冒黑煙這一頑癥，經(jīng)過(guò)調(diào)研，2009年在葫蘆島市連山區(qū)安裝使用3臺(tái)生物質(zhì)能鍋爐試點(diǎn)，經(jīng)過(guò)一年試運(yùn)營(yíng)，從環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等方面均取得滿意效果。2010年在葫蘆島市城區(qū)推廣使用生物質(zhì)能鍋爐。
2生物質(zhì)能現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
2.1生物質(zhì)能源[2-3]
生物質(zhì)能源是太陽(yáng)能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式，即以生物質(zhì)為載體的能量。
生物質(zhì)能源包括木材、農(nóng)作物（主要有秸稈、稻草、麥稈、豆稈、棉花稈、谷殼、花生殼）、雜草、藻類(lèi)等有機(jī)廢棄物。
生物質(zhì)能源豐富，地球上每年經(jīng)光合作用產(chǎn)生的物質(zhì)有1730億t，其中蘊(yùn)含的能量相當(dāng)于全世界能源消耗總量的10.2倍，但目前利用率不到3%。
2.2生物質(zhì)能源的特點(diǎn)
2.2.1生物質(zhì)能源分布廣泛且總量十分豐富地球上通過(guò)光合作用生成的生物質(zhì)總量達(dá)到1440億~1800億t。太陽(yáng)能以化學(xué)能形式存在于植物、動(dòng)物和微生物的有機(jī)物中，是人們最早利用的廉價(jià)能源。
2.2.2生物質(zhì)能源是可再生能源
生物質(zhì)能屬于可再生資源，太陽(yáng)能永恒，生物質(zhì)能源永續(xù)，取之不盡，用之不竭。
2.2.3生物質(zhì)能低污染性
生物質(zhì)的硫含量、氮含量較低，燃燒過(guò)程中SOx，NOx較少，由于它在燃燒時(shí)釋放出CO2和H2O，正是生物質(zhì)生長(zhǎng)時(shí)需要的CO2，因而對(duì)大氣的CO2凈排放量近似于零，可有效地減輕溫室效應(yīng)。
2.2.4生物質(zhì)能源缺點(diǎn)
生物質(zhì)種類(lèi)的多樣性也造成了生物質(zhì)能源的復(fù)雜性，生物質(zhì)密度小，體積大，能量密度低，收集運(yùn)輸成本相對(duì)較高，生物質(zhì)直接燃燒易產(chǎn)生飛灰，造成環(huán)境污染。
2.2.5生物質(zhì)能源利用的前景
傳統(tǒng)能源煤炭、石油、天然氣面臨枯竭，開(kāi)發(fā)新能源已成為人類(lèi)發(fā)展中的緊迫課題。隨著環(huán)境污染日益嚴(yán)重，傳統(tǒng)高能耗嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，而可再生的生物質(zhì)能源可代替煤炭、石油、天然氣等化石燃料，減少溫室效應(yīng)和酸性氣體的排放，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)具有保護(hù)作用。通過(guò)大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能源，提高生物質(zhì)能源利用率，減少對(duì)石油依附程度，對(duì)保護(hù)國(guó)家能源安全具有十分重要的戰(zhàn)略意義。
2.2.6生物質(zhì)能源利用形式
根據(jù)《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2008》公布，我國(guó)各種能源比例為：煤29.2%，石油34.8%，天然氣24.1%，其他能源11.9%。
生物質(zhì)能的利用主要是直接燃燒、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換和生物化學(xué)轉(zhuǎn)換等3種途徑。生物質(zhì)的直接燃燒在我國(guó)仍然是生物質(zhì)能利用的主要方式。生物質(zhì)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)換是在一定條件下，使生物質(zhì)氣化、炭化、熱解和催化液化，以生產(chǎn)氣態(tài)燃料、液態(tài)燃料和化學(xué)物質(zhì)的技術(shù)。生物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化包括生物質(zhì)—沼氣轉(zhuǎn)換、生物質(zhì)—乙醇轉(zhuǎn)換等。沼氣轉(zhuǎn)化是有機(jī)物質(zhì)在厭氧環(huán)境中，通過(guò)微生物發(fā)酵產(chǎn)生的一種以甲烷為主要成分的可燃性混合氣體，即沼氣。乙醇轉(zhuǎn)換是利用糖、淀粉和纖維素等原料經(jīng)發(fā)酵制成乙醇。
3生物質(zhì)能鍋爐在葫蘆島市應(yīng)用的現(xiàn)狀
3.1葫蘆島市生物質(zhì)能燃料的生產(chǎn)狀況
葫蘆島市政府為了推廣使用生物質(zhì)能，克服生物質(zhì)體積大、不易運(yùn)輸、能量密度小的缺點(diǎn)，倡導(dǎo)每個(gè)私有企業(yè)主投資50萬(wàn)—100萬(wàn)元，興建了30余家生物質(zhì)能造粒企業(yè)，主要利用秸稈、廢木屑、花生殼等生物質(zhì)，利用機(jī)械力，擠壓成柱狀顆粒。葫蘆島市已形成生產(chǎn)生物質(zhì)能燃料10~20萬(wàn)t/a的生產(chǎn)能力。
3.2生物質(zhì)燃料與煤炭在組分上的比較生物質(zhì)燃料和煤炭在組分上的比較見(jiàn)表1。
從組成上看C的含量，生物質(zhì)燃料低于煤炭，燃燒值相當(dāng)于劣質(zhì)煤的燃燒值，是優(yōu)質(zhì)煤50%左右，其燃燒值為15~25MJ/kg，灰分比優(yōu)質(zhì)煤灰分低，所以生物質(zhì)燃燒要比煤炭燃燒友好。生物質(zhì)能源是潔凈能源，產(chǎn)生的灰渣還可還原農(nóng)田，作為肥料，其燃燒幾乎不產(chǎn)生任何有害氣體[4-5]。
3.3生物質(zhì)能燃燒設(shè)備及用途
從2007年開(kāi)始，葫蘆島市主要有兩家研制生產(chǎn)生物質(zhì)能鍋爐的企業(yè)，目前這兩家企業(yè)生產(chǎn)的鍋爐還屬于傳統(tǒng)型第一代產(chǎn)品，按照傳熱能力大約分為7個(gè)系列產(chǎn)品。最大規(guī)模0.7MW，鍋爐結(jié)構(gòu)固定式爐排，手工推進(jìn)式加生物質(zhì)能燃料，人工排渣，其主要用途一是燒熱水以供洗浴中心熱水洗浴，二是給分散住戶供暖。
3.4生物質(zhì)能鍋爐燃煤污染物排放
葫蘆島市從2010年開(kāi)始正式推廣使用生物質(zhì)能鍋爐，主要取代市區(qū)洗浴中心燃煤鍋爐，到2010年1月末共安裝生物質(zhì)能鍋爐188臺(tái)，主要分布在連山區(qū)、龍港區(qū)和興城市城區(qū)。2011年葫蘆島市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站對(duì)安裝的生物質(zhì)鍋爐隨機(jī)抽取監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：煙氣平均溫度在60~110℃之間，標(biāo)態(tài)煙氣流量在110~431m3/h之間，煙塵平均排放濃度為84.6~105mg/m3，煙塵排放量為0.01~0.04kg/h，SO2平均排放濃度為116~208mg/m3，SO2排放量在0.02~0.05kg/h，黑度均小于林格曼黑度一級(jí)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。
2011年葫蘆島市環(huán)保局又對(duì)安裝生物質(zhì)能鍋爐進(jìn)行了后評(píng)價(jià)，葫蘆島市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站對(duì)3臺(tái)鍋爐進(jìn)行了隨機(jī)抽樣監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，煙塵平均排放濃度為85~97.07mg/Nm3，林格曼黑度均小于1級(jí)。監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。
綜觀二次監(jiān)測(cè)結(jié)果，煙塵平均排放濃度為75.22mg/Nm3，低于《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》200mg/Nm3的標(biāo)準(zhǔn)限值，SO2平均排放濃度為117.0mg/Nm3，低于《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》500mg/Nm3的標(biāo)準(zhǔn)限值，煙塵林格曼黑度小于1級(jí)。
3.5已安裝生物質(zhì)能鍋爐環(huán)境效益分析
生物質(zhì)能鍋爐生產(chǎn)使用屬于國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)的項(xiàng)目，利用生物質(zhì)能鍋爐替代燃煤鍋爐具有顯著的社會(huì)效益和環(huán)境效益，并具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。葫蘆島市現(xiàn)已推廣生物質(zhì)能鍋爐188臺(tái)，可替代標(biāo)煤1.83萬(wàn)t/a。每年減少SO2排放426t，煙塵排放1321t，推動(dòng)了新興環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，帶動(dòng)了農(nóng)作物“三剩物及次小薪柴”的產(chǎn)業(yè)深加工的發(fā)展，推動(dòng)了全市部分環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展，燃燒副產(chǎn)物可作為肥料還田，實(shí)現(xiàn)了資源利用最大化。
4結(jié)語(yǔ)
2011年葫蘆島市環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，截至2011年12月6日，全市環(huán)境實(shí)現(xiàn)優(yōu)良天數(shù)332d，居遼寧省第四位，達(dá)標(biāo)率97.6%。可吸入顆粒物為0.070mg/m3，比2010年同期0.081mg/m3減少了24.3%，優(yōu)良天數(shù)比2010年同期329d多3d。
生物質(zhì)能鍋爐的推廣使用具有明顯的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。建議有關(guān)部門(mén)立法規(guī)范生物質(zhì)能燃料和燃燒器具管理，尤其是應(yīng)制定生物質(zhì)能燃料行業(yè)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)市場(chǎng)規(guī)范管理，防止生物質(zhì)能燃料無(wú)序發(fā)展。生物質(zhì)能鍋爐應(yīng)進(jìn)一步規(guī)范，制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)溫度和添加燃料方式、除渣等環(huán)節(jié)應(yīng)向智能方向發(fā)展。有關(guān)部門(mén)應(yīng)從稅收等政策方面扶植生物質(zhì)能的大面積推廣使用。
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