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摘要：生物质燃料的合理选择、进料系统以及供风系统的合理设置能有效减少烟气污染物的排放，保证生物质的高效燃烧环保利用，从而促进生物质锅炉及燃烧器的实际运行。综合考量各个控制参数在烟气污染物排放中的影响，并经过试验研究确定最优的燃烧工况参数，使烟气污染物超低排放，能有效促进生物质锅炉及燃烧器的推广应用。鉴于此，本文主要分析生物质燃烧烟气排放特性与污染物控制。
关键词：生物质燃烧；烟气排放；污染物
中图分类号：S216 文献标识码：A
1、概述
生物质成型燃料具有储存、运输、使用方便及环保等特点，是备受市场用户欢迎的固体燃料。现阶段，我国仍未形成国家统一的生物质成型燃料配套锅炉技术规范，生物质成型燃料及其燃用设备的生产、使用、监管过程没有统一的技术依据，不少在用生物质成型燃料燃烧设备由燃煤锅炉改装而来，部分用能单位为节约成本仍偷偷燃煤。然而，生物质成型燃料和燃煤的物理化学特性存在明显差异，导致燃烧设备在受热面布置、配风配料、环保装置配置等方面工况不合理或恶化，使得燃烧效率低，烟气排放浓度高。
为促进生物质能源开发利用，中央部委层面明确支持生物质成型燃料替代燃煤、燃重油项目的建设，有效调动研发机构、企业和用能终端用户从事生物质成型燃料产业的积极性。然而，我国生物质成型燃料产业发展较晚，产业链不健全，政策导向滞后，技术基础薄弱，标准规范不完整，区域发展失衡，生物质成型燃料推广、应用受到制约。以上制约因素均源于当前对生物质成型燃料燃烧和排放特性的了解不够充分，导致各地环保、规划等部门对生物质成型燃料产业发展态度不一致，甚至有不少地区未将生物质成型燃料纳入清洁利用燃料范畴，即从规划上就排除其使用。因此，掌握生物质成型燃料燃用过程的真实情况，提出合理、科学、规范使用生物质成型燃料的对策建议，为企业、研究单位制定统一技术规范与标准以及各级政府部门出台相应发展政策和指导意见提供参考，对充分合理使用生物质成型燃料，改善我国能源消费结构和生态环境具有重要意义。
2、生物质燃料性质对烟气污染物排放的影响
2.1、不同种类生物质燃料的影响
不同种类的生物质燃料直接影响烟气污染物的排放量。左朋莱等在生物质成型燃料锅炉中分别燃烧木屑、花生壳、棉花秆以及玉米秆，结果表明玉米秆成型燃料燃烧后的烟尘排放量最高，达到369.8mgNm3，花生壳成型燃料燃烧后的烟尘排放量最低，仅为99mgNm3。关于CO排放量，在空气流速3Lmin、炉温800℃燃烧情况下，竹基成型燃料燃烧排放的CO浓度远大于木基成型燃料。玉米秆挥发分少，灰分含量多，结渣严重，导致局部混合气体浓度较大，形成缺氧燃烧环境，而木质颗粒松散不易结渣，故在相同的流速与进料速率下，玉米秆颗粒CO的排放量>棉秆颗粒CO的排放量>木质颗粒CO的排放量。在流化床中以相同实验条件燃烧桉树和松树，结果发现松树生成的CO含量更少。
2.2、生物质燃料特性参数的影响
生物质燃料的性能参数如密度、含水率、颗粒大小和热值等都会对烟气排放产生较大影响。成型燃料致密性高，表面挥发分首先析出，然后内部挥发分缓慢释放，形成稳定的燃烧环境，所以一般使用压缩成型的颗粒燃料燃烧比生物质原料燃烧更加稳定。当生物质成型燃料尺寸增加时，燃料不充分燃烧现象更加明显，
CO排放量上升。高热值的燃料生成更多的NOx气体，因为其燃烧生成更多的热量从而升高燃烧温度，同时增加了燃气与空气的混合时间。Vi-cente ED 等研究发现颗粒物的排放主要受燃料性质和燃烧工况的影响，高含水率燃料、低过量空气系数、燃烧器设计缺陷等都会造成颗粒物质量浓度的增加。
3、生物质烟气污染物排放控制对策
3.1、制定并完善生物质成型燃料质量标准
目前我国缺乏统一的生物质成型燃料质量标准，虽然全国标准正在制定中，但现阶段仅北京、广东等个别省份制定了相关地方标准，而制定的地方标准中S、N、Cl等指标与瑞典、德国等国家相比较为宽松，且未对重金属含量进行限值，而德国木质成型燃料标准DIN51713中对于砷、钙、铬、铜、汞、铅、锌等元素含量都作了较为详细的要求。因此为了减少生物质燃烧污染物的排放，必须从源头上加以把关，制定严格的生物质成型燃料质量标准，严控生物质燃料中S、Cl、N、重金属等的含量，从源头上减少污染物的排放。
3.2、推广应用专门的生物质锅炉
通过调研发现，目前大部分工业企业使用的生物质锅炉都是在原有燃煤锅炉基础上改造而来，设备较为简陋，燃烧不稳定且燃烧温度不高，几乎未配备低氮燃烧器，使得燃烧排放的污染物种类多、浓度高。因此为了推广生物质燃料减少污染物的排放，必须配套使用专门的生物质锅炉，可从燃烧过程中减少污染物的排放。
3.3、制定生物质锅炉燃烧烟气污染物排放标准
现阶段，我国生物质锅炉燃烧烟气污染物排放标准参照《锅炉大气污染物排放标准》（GB 13271-2014）中燃煤锅炉排放标准执行。由于生物质燃料和煤在物理化学组成、燃烧特性等方面存在明显不同，燃烧产生的污染物种类、浓度也存在较大差异，如生物质锅炉燃烧SO2浓度低，但VOCs 等排放浓度高。因此，随着我国生物质燃料应用范围的扩大、使用量的增加，有必要制定专门的生物质锅炉燃烧烟气污染物排放标准，对各污染物排放浓度进行严格限值。
3.4、建设完备的烟气污染控制设施
由现场监测发现生物质燃烧排放的烟气污染物种类较多、浓度较高，尤其是NOx、VOCs的排放浓度较高，而单纯依靠生物质锅炉燃烧过程控制无法达到排放标准要求，因此需要建设较为完备的烟气污染控制设施，可参照现有工业燃煤锅炉烟气污染治理方法，采用“布袋除尘+SNCR脱硝+湿法除酸”的污染治理技术路线。但针对VOCs的去除国内尚缺乏经济、高效的治理技术，仍需加强研究，而与湿法脱硫设施相结合的液体吸收法具有较好应用前景，可作为技术研究的一个方向。
3.4、高效洁净燃用技术路线
随着国家环保政策日益趋严和社会对环境关注度的持续提高，我国以煤为主的能源消费结构将于“十三五”迎來重大改变，生物质成型燃料产业也将形成空前绝后的发展规模。然而，生物质成型燃料高效洁净燃用与燃料性质、燃用设备、燃烧方式、污染物控制技术及其要求等都有一定的关系，完全照搬工业燃煤锅炉或国外技术不一定适合我国国情。规模化的生物质成型燃料燃用及其产业化需考虑各地资源分布、发展水平、生态环境、燃用设备技术规范及排放标准等问题。本节根据生物质成型燃用存在问题，沿着“市场需求→产业目标→技术壁垒→研发需求”路线，初步绘制相应的技术路线图，定性描述生物质成型燃料高效洁净燃用的中长期技术发展进程，目的是为企业提供近期、中期和长期的技术引导和支持，为政府提供决策依据。
总之，针对生物质成型燃料产业化应用中涉及的高效洁净燃烧问题，以木基和竹基成型燃料为研究对象，通过热重实验和管式炉燃烧实验分别研究其热解燃烧特性及烟气排放规律，针对生物质锅炉烟气污染物的排放，需要采用源头控制、过程控制和末端控制等综合措施进行有效防治。因此，本文的研究业也就显得十分的有意义。
参考文献：
[1]宋姣.生物质颗粒燃料工业锅炉大气污染物排放特征模拟研究[D].青岛科技大学，2017.
[2]余有芳，尚鹏鹏，盛奎川.生物质燃烧烟气排放特性与污染物控制[J].农业工程，2017，7（02）：50-54.
[3]李运泉.生物质成型燃料燃烧特性及烟气排放规律研究[D].华南理工大学，2015.
关键词：生物质燃烧；烟气排放；污染物
中图分类号：S216 文献标识码：A
1、概述
生物质成型燃料具有储存、运输、使用方便及环保等特点，是备受市场用户欢迎的固体燃料。现阶段，我国仍未形成国家统一的生物质成型燃料配套锅炉技术规范，生物质成型燃料及其燃用设备的生产、使用、监管过程没有统一的技术依据，不少在用生物质成型燃料燃烧设备由燃煤锅炉改装而来，部分用能单位为节约成本仍偷偷燃煤。然而，生物质成型燃料和燃煤的物理化学特性存在明显差异，导致燃烧设备在受热面布置、配风配料、环保装置配置等方面工况不合理或恶化，使得燃烧效率低，烟气排放浓度高。
为促进生物质能源开发利用，中央部委层面明确支持生物质成型燃料替代燃煤、燃重油项目的建设，有效调动研发机构、企业和用能终端用户从事生物质成型燃料产业的积极性。然而，我国生物质成型燃料产业发展较晚，产业链不健全，政策导向滞后，技术基础薄弱，标准规范不完整，区域发展失衡，生物质成型燃料推广、应用受到制约。以上制约因素均源于当前对生物质成型燃料燃烧和排放特性的了解不够充分，导致各地环保、规划等部门对生物质成型燃料产业发展态度不一致，甚至有不少地区未将生物质成型燃料纳入清洁利用燃料范畴，即从规划上就排除其使用。因此，掌握生物质成型燃料燃用过程的真实情况，提出合理、科学、规范使用生物质成型燃料的对策建议，为企业、研究单位制定统一技术规范与标准以及各级政府部门出台相应发展政策和指导意见提供参考，对充分合理使用生物质成型燃料，改善我国能源消费结构和生态环境具有重要意义。
2、生物质燃料性质对烟气污染物排放的影响
2.1、不同种类生物质燃料的影响
不同种类的生物质燃料直接影响烟气污染物的排放量。左朋莱等在生物质成型燃料锅炉中分别燃烧木屑、花生壳、棉花秆以及玉米秆，结果表明玉米秆成型燃料燃烧后的烟尘排放量最高，达到369.8mgNm3，花生壳成型燃料燃烧后的烟尘排放量最低，仅为99mgNm3。关于CO排放量，在空气流速3Lmin、炉温800℃燃烧情况下，竹基成型燃料燃烧排放的CO浓度远大于木基成型燃料。玉米秆挥发分少，灰分含量多，结渣严重，导致局部混合气体浓度较大，形成缺氧燃烧环境，而木质颗粒松散不易结渣，故在相同的流速与进料速率下，玉米秆颗粒CO的排放量>棉秆颗粒CO的排放量>木质颗粒CO的排放量。在流化床中以相同实验条件燃烧桉树和松树，结果发现松树生成的CO含量更少。
2.2、生物质燃料特性参数的影响
生物质燃料的性能参数如密度、含水率、颗粒大小和热值等都会对烟气排放产生较大影响。成型燃料致密性高，表面挥发分首先析出，然后内部挥发分缓慢释放，形成稳定的燃烧环境，所以一般使用压缩成型的颗粒燃料燃烧比生物质原料燃烧更加稳定。当生物质成型燃料尺寸增加时，燃料不充分燃烧现象更加明显，
CO排放量上升。高热值的燃料生成更多的NOx气体，因为其燃烧生成更多的热量从而升高燃烧温度，同时增加了燃气与空气的混合时间。Vi-cente ED 等研究发现颗粒物的排放主要受燃料性质和燃烧工况的影响，高含水率燃料、低过量空气系数、燃烧器设计缺陷等都会造成颗粒物质量浓度的增加。
3、生物质烟气污染物排放控制对策
3.1、制定并完善生物质成型燃料质量标准
目前我国缺乏统一的生物质成型燃料质量标准，虽然全国标准正在制定中，但现阶段仅北京、广东等个别省份制定了相关地方标准，而制定的地方标准中S、N、Cl等指标与瑞典、德国等国家相比较为宽松，且未对重金属含量进行限值，而德国木质成型燃料标准DIN51713中对于砷、钙、铬、铜、汞、铅、锌等元素含量都作了较为详细的要求。因此为了减少生物质燃烧污染物的排放，必须从源头上加以把关，制定严格的生物质成型燃料质量标准，严控生物质燃料中S、Cl、N、重金属等的含量，从源头上减少污染物的排放。
3.2、推广应用专门的生物质锅炉
通过调研发现，目前大部分工业企业使用的生物质锅炉都是在原有燃煤锅炉基础上改造而来，设备较为简陋，燃烧不稳定且燃烧温度不高，几乎未配备低氮燃烧器，使得燃烧排放的污染物种类多、浓度高。因此为了推广生物质燃料减少污染物的排放，必须配套使用专门的生物质锅炉，可从燃烧过程中减少污染物的排放。
3.3、制定生物质锅炉燃烧烟气污染物排放标准
现阶段，我国生物质锅炉燃烧烟气污染物排放标准参照《锅炉大气污染物排放标准》（GB 13271-2014）中燃煤锅炉排放标准执行。由于生物质燃料和煤在物理化学组成、燃烧特性等方面存在明显不同，燃烧产生的污染物种类、浓度也存在较大差异，如生物质锅炉燃烧SO2浓度低，但VOCs 等排放浓度高。因此，随着我国生物质燃料应用范围的扩大、使用量的增加，有必要制定专门的生物质锅炉燃烧烟气污染物排放标准，对各污染物排放浓度进行严格限值。
3.4、建设完备的烟气污染控制设施
由现场监测发现生物质燃烧排放的烟气污染物种类较多、浓度较高，尤其是NOx、VOCs的排放浓度较高，而单纯依靠生物质锅炉燃烧过程控制无法达到排放标准要求，因此需要建设较为完备的烟气污染控制设施，可参照现有工业燃煤锅炉烟气污染治理方法，采用“布袋除尘+SNCR脱硝+湿法除酸”的污染治理技术路线。但针对VOCs的去除国内尚缺乏经济、高效的治理技术，仍需加强研究，而与湿法脱硫设施相结合的液体吸收法具有较好应用前景，可作为技术研究的一个方向。
3.4、高效洁净燃用技术路线
随着国家环保政策日益趋严和社会对环境关注度的持续提高，我国以煤为主的能源消费结构将于“十三五”迎來重大改变，生物质成型燃料产业也将形成空前绝后的发展规模。然而，生物质成型燃料高效洁净燃用与燃料性质、燃用设备、燃烧方式、污染物控制技术及其要求等都有一定的关系，完全照搬工业燃煤锅炉或国外技术不一定适合我国国情。规模化的生物质成型燃料燃用及其产业化需考虑各地资源分布、发展水平、生态环境、燃用设备技术规范及排放标准等问题。本节根据生物质成型燃用存在问题，沿着“市场需求→产业目标→技术壁垒→研发需求”路线，初步绘制相应的技术路线图，定性描述生物质成型燃料高效洁净燃用的中长期技术发展进程，目的是为企业提供近期、中期和长期的技术引导和支持，为政府提供决策依据。
总之，针对生物质成型燃料产业化应用中涉及的高效洁净燃烧问题，以木基和竹基成型燃料为研究对象，通过热重实验和管式炉燃烧实验分别研究其热解燃烧特性及烟气排放规律，针对生物质锅炉烟气污染物的排放，需要采用源头控制、过程控制和末端控制等综合措施进行有效防治。因此，本文的研究业也就显得十分的有意义。
参考文献：
[1]宋姣.生物质颗粒燃料工业锅炉大气污染物排放特征模拟研究[D].青岛科技大学，2017.
[2]余有芳，尚鹏鹏，盛奎川.生物质燃烧烟气排放特性与污染物控制[J].农业工程，2017，7（02）：50-54.
[3]李运泉.生物质成型燃料燃烧特性及烟气排放规律研究[D].华南理工大学，2015.