進料系統對煙氣污染物排放的影響
1、進料方式的影響
進料方式主要包括上進料、下進料、水平進料方式以及特殊進料方式等。張學敏等研究表明在顆粒物排放總量上:上進料燃燒器<水平進料燃燒器<下進料燃燒器。不同燃燒器匹配不同的生物質燃料會有不同的排放效果,就PM2.5所占顆粒物比例來說,將玉米秸稈顆粒在下進料燃燒器中燃燒,棉桿顆粒在水平進料燃燒器中燃燒,木質顆粒在上進料燃燒器中燃燒,產生的PM2.5最少。
進料方式影響顆粒物排放特性的原因在于其結構設計的差異。上進料燃燒器的筒形進料結構與水平進料燃燒器的V字型進料結構,使得灰渣與原料有序橫置排開,而下進料燃燒器的結構設計使得灰渣覆蓋在燃料上,燃燒不充分,顆粒物排放增多。還有一個原因在于,上進料燃燒器的燃料直接進到高溫的燃燒火焰上部,燃燒充分,而下進料燃燒器底部溫度低,燃燒緩慢。在其他進料方式上,楊國鋒副研制了一種間歇進料的方式,最后通過實驗得出當選用進2s停19S的進料方式(平均進料速率為5.0kg/h)時,能夠有效降低污染物的排放。
2、進料量的影響
進料量過大或過小都不利于燃燒。進料量過大導致供氧不足,煙氣中CO等污染物的排放量高,污染環境。進料量過小又會因為供入空氣量過多,導致可燃氣體在爐膛內的停留時間太短而且降低爐膛溫度,不利燃燒。楊國鋒研究發現在氧氣濃度不變的情況下,進料速率(從進2S停13s到進2s停21S)的減少使得揮發分與氧氣混合更加充分,CO與NO的排放量均減少。諸多研究表明在合理的進料范圍內,進料速率的增加對NOx以及顆粒物的排放起到促進作用。Roy MM等副比較不同負荷下木質顆粒燃料燃燒情況,結果表明高負荷燃燒生成的NO排放量比低負荷增加20%左右。Johansson LS等叫在生物質鍋爐中研究顆粒燃料燃燒時,發現隨著鍋爐負荷的增加,顆粒物質量濃度略有增加。
進料量對不同生物質燃燒煙氣排放特性的影響差異很大。木質顆粒燃料燃燒排放的NO濃度隨著進料量的增多而增大,而玉米秸稈、棉稈顆粒燃燒排放的NO濃度隨著進料量的增加而先增大后減少,但是3種顆粒燃料的CO排放量均隨著進料速率的增大而增大,當進料量增加到5kg/h時,CO2的排放量最高,因為此過程灰渣量增多,空氣量減少,顆粒燃燒不充分。
結束語
生物質燃料的合理選擇、進料系統以及供風系統的合理設置能有效減少煙氣污染物的排放,保證生物質的高效燃燒環保利用,從而促進生物質鍋爐及燃燒器的實際運行。在生物質燃燒煙氣污染物排放特性的研究中需注意5個
問題。①不同生物質混合燃燒,煙氣污染物排放情況有較大差異,在生物質混合燃料燃燒的污染物排放方面還有待深入研究。②不同學者研究生物質含氮量對煙氣中NOx的影響呈現相互矛盾結果,有待進一步探討。③過量空氣系數對煙氣中NOx以及顆粒物排放的影響效果尚未闡明,還需加強這方面的研究。④不同生物質采用不同進料方式的燃燒器燃燒,煙氣排放情況有很大差異,在實際運行過程中,如何匹配進料量等參數以減少煙氣污染物生成有待探討。⑤綜合考慮不同工況參數對煙氣污染物中顆粒物排放的影響,也值得深入研究。綜上所述,通過綜合考量各個控制參數在煙氣污染物排放中的影響,并經過試驗研究確定最優的燃燒工況參數,使煙氣污染物超低排放,能有效促進生物質鍋爐及燃燒器的推廣應用。
作者:(余有芳 浙江商業職業技術學院應用工程學院,;尚鵬鵬,盛奎川 浙江大學生物系統工程與食品科學學院)