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吳天一
（葫蘆島市環境監測中心站，遼寧葫蘆島125000）
摘要：分散在中小城市的小型洗浴鍋爐，點多面廣，鍋爐燃料經歷了原煤散燒、型煤、焦碳等不同階段。雖然對其燃燒過程及其排放煙氣進行了嚴格的管理、治理，但是燃燒產生的煙塵濃度、黑度、SO2經常超標排放，嚴重污染了大氣環境質量。結合這種現狀，通過改造鍋爐結構，燃燒生物質顆粒燃料，實現了洗浴鍋爐各種大氣污染物達標排放，解決了市區四處冒黑煙的問題，改善了大氣環境質量。
1引言
葫蘆島市建城區面積約40km2，主要由連山區、龍港區、南票區組成。城市人口約40萬人。屬于中小城市，2011年經濟總量實現531.4億元。人均收入較低，居民消費價格總指數和工業品出廠價格指數高位運行。全年居民消費價格總指數比2010年上升2.7%，物價上漲壓力增大，給居民生活和社會生產經營帶來不利影響[1]。
2000年前城區共有茶水爐和洗浴鍋爐195臺，噸位均在0.35MW以下，屬小型手燒鍋爐，大都直接燃燒原煤，沒有脫硫除塵器，煙氣直接排放，黑煙滾滾，煙塵、飛灰、SO2均超標排放，嚴重污染了城市大氣質量，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，并對小型洗浴鍋爐進行改造，改用燃燒型煤或燃燒焦炭的鍋爐。由于型煤有固硫劑，焦炭是經煤炭高溫干餾轉化而形成的，灰分含量較低，一般為11%~14%，含硫量低，二級焦炭含硫量在0.7以下，因此在初期基本解決了煙氣污染環境問題。但由于此種鍋爐結構既能燃燒型煤、焦炭，也能燃燒原煤，業主為了降低成本，經常偷燒原煤，造成管理難度較大。致使城區洗浴鍋爐冒黑煙現象日益突出，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境，造成了城市大氣環境質量下降，也損害了環境保護部門在百姓中的形象。
為了徹底解決洗浴鍋爐冒黑煙這一頑癥，經過調研，2009年在葫蘆島市連山區安裝使用3臺生物質能鍋爐試點，經過一年試運營，從環保、經濟和社會等方面均取得滿意效果。2010年在葫蘆島市城區推廣使用生物質能鍋爐。
2生物質能現狀及發展趨勢
2.1生物質能源[2-3]
生物質能源是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式，即以生物質為載體的能量。
生物質能源包括木材、農作物（主要有秸稈、稻草、麥稈、豆稈、棉花稈、谷殼、花生殼）、雜草、藻類等有機廢棄物。
生物質能源豐富，地球上每年經光合作用產生的物質有1730億t，其中蘊含的能量相當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生物質能源的特點
2.2.1生物質能源分布廣泛且總量十分豐富地球上通過光合作用生成的生物質總量達到1440億~1800億t。太陽能以化學能形式存在于植物、動物和微生物的有機物中，是人們最早利用的廉價能源。
2.2.2生物質能源是可再生能源
生物質能屬于可再生資源，太陽能永恒，生物質能源永續，取之不盡，用之不竭。
2.2.3生物質能低污染性
生物質的硫含量、氮含量較低，燃燒過程中SOx，NOx較少，由于它在燃燒時釋放出CO2和H2O，正是生物質生長時需要的CO2，因而對大氣的CO2凈排放量近似于零，可有效地減輕溫室效應。
2.2.4生物質能源缺點
生物質種類的多樣性也造成了生物質能源的復雜性，生物質密度小，體積大，能量密度低，收集運輸成本相對較高，生物質直接燃燒易產生飛灰，造成環境污染。
2.2.5生物質能源利用的前景
傳統能源煤炭、石油、天然氣面臨枯竭，開發新能源已成為人類發展中的緊迫課題。隨著環境污染日益嚴重，傳統高能耗嚴重制約了經濟發展和社會進步，而可再生的生物質能源可代替煤炭、石油、天然氣等化石燃料，減少溫室效應和酸性氣體的排放，對生態系統具有保護作用。通過大規模開發利用生物質能源，提高生物質能源利用率，減少對石油依附程度，對保護國家能源安全具有十分重要的戰略意義。
2.2.6生物質能源利用形式
根據《中國統計年鑒2008》公布，我國各種能源比例為：煤29.2%，石油34.8%，天然氣24.1%，其他能源11.9%。
生物質能的利用主要是直接燃燒、熱化學轉換和生物化學轉換等3種途徑。生物質的直接燃燒在我國仍然是生物質能利用的主要方式。生物質的熱化學轉換是在一定條件下，使生物質氣化、炭化、熱解和催化液化，以生產氣態燃料、液態燃料和化學物質的技術。生物質的生物轉化包括生物質—沼氣轉換、生物質—乙醇轉換等。沼氣轉化是有機物質在厭氧環境中，通過微生物發酵產生的一種以甲烷為主要成分的可燃性混合氣體，即沼氣。乙醇轉換是利用糖、淀粉和纖維素等原料經發酵制成乙醇。
3生物質能鍋爐在葫蘆島市應用的現狀
3.1葫蘆島市生物質能燃料的生產狀況
葫蘆島市政府為了推廣使用生物質能，克服生物質體積大、不易運輸、能量密度小的缺點，倡導每個私有企業主投資50萬—100萬元，興建了30余家生物質能造粒企業，主要利用秸稈、廢木屑、花生殼等生物質，利用機械力，擠壓成柱狀顆粒。葫蘆島市已形成生產生物質能燃料10~20萬t/a的生產能力。
3.2生物質燃料與煤炭在組分上的比較生物質燃料和煤炭在組分上的比較見表1。
從組成上看C的含量，生物質燃料低于煤炭，燃燒值相當于劣質煤的燃燒值，是優質煤50%左右，其燃燒值為15~25MJ/kg，灰分比優質煤灰分低，所以生物質燃燒要比煤炭燃燒友好。生物質能源是潔凈能源，產生的灰渣還可還原農田，作為肥料，其燃燒幾乎不產生任何有害氣體[4-5]。
3.3生物質能燃燒設備及用途
從2007年開始，葫蘆島市主要有兩家研制生產生物質能鍋爐的企業，目前這兩家企業生產的鍋爐還屬于傳統型第一代產品，按照傳熱能力大約分為7個系列產品。最大規模0.7MW，鍋爐結構固定式爐排，手工推進式加生物質能燃料，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生物質能鍋爐燃煤污染物排放
葫蘆島市從2010年開始正式推廣使用生物質能鍋爐，主要取代市區洗浴中心燃煤鍋爐，到2010年1月末共安裝生物質能鍋爐188臺，主要分布在連山區、龍港區和興城市城區。2011年葫蘆島市環境監測中心站對安裝的生物質鍋爐隨機抽取監測結果表明：煙氣平均溫度在60~110℃之間，標態煙氣流量在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，檢測結果見表2。
2011年葫蘆島市環保局又對安裝生物質能鍋爐進行了后評價，葫蘆島市環境監測中心站對3臺鍋爐進行了隨機抽樣監測。監測結果表明，煙塵平均排放濃度為85~97.07mg/Nm3，林格曼黑度均小于1級。監測結果見表3。
綜觀二次監測結果，煙塵平均排放濃度為75.22mg/Nm3，低于《鍋爐大氣污染物排放標準》200mg/Nm3的標準限值，SO2平均排放濃度為117.0mg/Nm3，低于《鍋爐大氣污染物排放標準》500mg/Nm3的標準限值，煙塵林格曼黑度小于1級。
3.5已安裝生物質能鍋爐環境效益分析
生物質能鍋爐生產使用屬于國家產業政策鼓勵的項目，利用生物質能鍋爐替代燃煤鍋爐具有顯著的社會效益和環境效益，并具有一定的經濟效益。葫蘆島市現已推廣生物質能鍋爐188臺，可替代標煤1.83萬t/a。每年減少SO2排放426t，煙塵排放1321t，推動了新興環保產業的發展，帶動了農作物“三剩物及次小薪柴”的產業深加工的發展，推動了全市部分環保產業發展，燃燒副產物可作為肥料還田，實現了資源利用最大化。
4結語
2011年葫蘆島市環境空氣質量自動監測結果表明，截至2011年12月6日，全市環境實現優良天數332d，居遼寧省第四位，達標率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%，優良天數比2010年同期329d多3d。
生物質能鍋爐的推廣使用具有明顯的環境效益、經濟效益和社會效益。建議有關部門立法規范生物質能燃料和燃燒器具管理，尤其是應制定生物質能燃料行業或國家標準，加強市場規范管理，防止生物質能燃料無序發展。生物質能鍋爐應進一步規范，制定行業標準，對溫度和添加燃料方式、除渣等環節應向智能方向發展。有關部門應從稅收等政策方面扶植生物質能的大面積推廣使用。
參考文獻
[1]葫蘆島市統計局，國家統計局葫蘆島調查隊.二O一O年葫蘆島市國民經濟和社會發展統計公報[R].2010.
[2]吳創之，馬隆龍.生物質能現代化利用技術[M].北京：化學工業出版社，2003.
[3]張建安，劉德華.生物質能源利用技術[M].北京：化學工業出版社，2009.
[4]姚向君，田宜水.生物質能源清潔轉化利用技術[M].北京：化學工業出版社，2005.
[5]孫振鈞.中國生物質產業及發展取向[J].農業工程學報，2004，20（5）：1-5. |
