摘 要：生物質鍋爐及顆粒燃燒器的煙氣污染物排放已引起人們的重視。生物質燃燒產生的污染物主要有顆粒物、一氧化碳和氮氧化物等污染氣體。綜述了國內外關于生物質燃燒的煙氣排放特性及影響因素，如不同生物質燃料種類及性能、進風系統和進料系統配置及參數等，著重介紹了進風系統中風量配比、過量空氣系數、氧氣濃度以及進氣流速等因素對煙氣污染物排放的影響，提出了生物質燃燒煙氣排放特性和污染物控制研究中應注意的問題。

生物質是一種清潔可再生能源，具有總量大、來源廣、污染小等優(yōu)點，越來越受到人們的青睞。生物質鍋爐及燃燒器是生物質燃料燃燒利用的主要設備，其煙氣污染物排放涉及的影響因素較多。若結構設計和工況參數不合理，則生物質燃燒的煙氣污染物排放會超出排放標準，造成環(huán)境污染和危害人體健康。

生物質由可燃質、無機物和水分組成，其元素以C、H、O為主，含有少量的N、S。諸多研究結果表明，生物質燃燒排放的煙氣污染物以CO、NOx和顆粒物為主，SO2等物質僅占很少部分。因此，在生物質燃燒領域，CO、NOx以及顆粒物的污染排放與控制被廣泛關注。眾多研究成果表明，燃料種類及性質、進風系統以及進料系統的配置及參數是影響煙氣污染物排放的主要因素。其中，進風系統主要包括風量配比、過量空氣系數、氧氣濃度和進氣流速等，進料系統主要包括進料方式和進料量等因素。如不能合理控制這些影響因素，生物質燃燒排放的煙氣污染物增多，從而制約鍋爐及燃燒器的推廣應用。本文綜述了生物質燃燒的污染物排放特性和規(guī)律，旨在為生物質高效燃燒利用和煙氣污染物控制提供參考。

1、不同種類生物質燃料的影響

不同種類的生物質燃料直接影響煙氣污染物的排放量。左朋萊等在生物質成型燃料鍋爐中分別燃燒木屑、花生殼、棉花稈以及玉米稈，結果表明玉米稈成型燃料燃燒后的煙塵排放量最高，達到369.8mg／Nm3，花生殼成型燃料燃燒后的煙塵排放量最低，僅為99mg／Nm3。關于CO排放量，在空氣流速3L／min、爐溫800℃燃燒情況下，竹基成型燃料燃燒排放的CO濃度遠大于木基成型燃料。玉米稈揮發(fā)分少，灰分含量多，結渣嚴重，導致局部混合氣體濃度較大，形成缺氧燃燒環(huán)境，而木質顆粒松散不易結渣，故在相同的流速與進料速率下，玉米稈顆粒CO的排放量＞棉稈顆粒CO的排放量＞木質顆粒CO的排放量。在流化床中以相同實驗條件燃燒桉樹和松樹，結果發(fā)現松樹生成的CO含量更少。草制成型顆粒熱值低、水分高，故燃燒時的爐溫相對較低，排放出的CO濃度少。綜上所述，不同種類生物質燃燒在煙塵排放量以及CO的生成量上有很大的差異。

不同種類生物質混合燃燒也可改變煙氣污染物排放狀況。與純木屑成型燃料燃燒相比，麥稈加到木屑中混合燃燒排放的顆粒物質量濃度大幅增加(13倍)，但是草蘆加入到木屑中混合燃燒卻只是輕微增加了煙氣中顆粒物的排放，此外麥稈與木屑混合燃燒生成的CO、SO2等氣體也大幅增加。不同種類的生物質與煤混合燃燒有不同的煙氣排放特性，在富氧燃燒條件下的SO2生成量：玉米稈混煤＞麥稈混煤＞稻稈混煤，NO生成量：稻稈混煤＞玉米稈混煤＞麥稈混煤，隨著生物質配比的提高，各試樣SO2與NO排放量以及轉化率均降低。因此，為改善煙氣污染物的排放，可適當考慮混合燃料燃燒的方法。

2、生物質燃料特性參數的影響

生物質燃料的性能參數如密度、含水率、顆粒大小和熱值等都會對煙氣排放產生較大影響。成型燃料致密性高，表面揮發(fā)分首先析出，然后內部揮發(fā)分緩慢釋放，形成穩(wěn)定的燃燒環(huán)境，所以一般使用壓縮成型的顆粒燃料燃燒比生物質原料燃燒更加穩(wěn)定。當生物質成型燃料尺寸增加時，燃料不充分燃燒現象更加明顯，CO排放量上升。高熱值的燃料生成更多的NOx氣體，因為其燃燒生成更多的熱量從而升高燃燒溫度，同時增加了燃氣與空氣的混合時間。Vi-cente ED等研究發(fā)現顆粒物的排放主要受燃料性質和燃燒工況的影響，高含水率燃料、低過量空氣系數、燃燒器設計缺陷等都會造成顆粒物質量濃度的增加。

有學者研究表明，生物質中的灰分以及含水率對煙氣排放影響不大。盡管草制成型燃料比木質成型燃料有著更高K和灰分含量，但在燃燒時并沒有表現出更高的顆粒物排放。經過烘干處理的生物質不一定能改變煙氣排放性能，Ndibe C等在下降管反應器中分別燃燒有烘焙過和沒有烘焙過的生物質，結果卻發(fā)現兩者有著相似的NOx排放以及近似的粒度分布。關于不同生物質灰分以及水分含量對煙氣污染物排放的影響，這方面的文獻報道相對較少，因此，可進一步探索。

生物質的N含量對NOx的排放有著復雜的作用效果。一般來說燃料中的N含量越大，生成的NO含量越多。與其他大部分生物質相比，干草成型燃料(N含量最豐富)生成的NOx最多。劉海澤研究了在爐溫900℃，30％O2／70％CO，環(huán)境下煙氣中NO的生成總量：甘蔗渣＜木屑＜稻殼＜秸稈，其中燃料的N含量：甘蔗渣(0.21％)＜木屑(0.46％)＜稻殼(0.53％)＜秸稈(0.64％)，這說明燃料的N含量越高，NO的排放量也越高。趙欣等也做了相似的研究，在相同進料速率和空氣流速情況下得出NO的排放量：木質顆粒＜玉米秸稈顆粒＜棉稈顆粒，原因是木質顆粒燃料的含N量比其他種低得多，而棉稈的N含量最高且燃燒時的溫

度要高于另外兩種。但是也有研究表明NO的生成量與生物質中的含氮量不是正相關關系，有研究發(fā)現含N量高的竹基成型燃料燃燒排放的NO含量并沒有明顯高于木基成型燃料。因此，有關燃料N含量與煙氣污染物排放的關系還有待闡明。