辽宁省生物质锅炉应用现状调查研究

赵晶晶

（辽宁省生态环境事务服务中心，辽宁沈阳 110161）

1 引言

生物质锅炉是指以生物质能源作为燃料的锅炉，生物质锅炉的原料包括稻壳、葵花子壳、高粱秆、玉米秆、豆秆等，经高温、高压、特殊成型机压制成柱状颗粒后，可作为生物质锅炉的燃料［1］。生物质锅炉由于其价格优势，是辽宁省非城市建成区目前替代燃料中占比最多的，但生物质锅炉质量和燃料市场参差不齐，有待规范。部分生态环境管理部门反映生物质锅炉的监管存在一定困难，由于部分生物质锅炉的自身设备特点，在不改变任何设施的情况下，可以掺烧或者改烧煤，部分小型企业生物质锅炉存在违规烧煤现象。生物质锅炉大多仅有除尘设施，违规烧煤会造成二氧化硫和氮氧化物超标排放，影响大气环境。

2 执行标准

辽宁省现有生物质锅炉执行标准如下：

（1）沈阳市四环内区域以及四环外的建成区、市级及市级以上的经济开发区非发电生物质成型燃料燃烧设施执行GB 13271—2014《锅炉大气污染物排放标准》中燃气锅炉大气污染物特别排放限值标准［2］。

（2）沈阳市其他区域、辽宁省内其他市县级及以上城市建成区和市级及以上工业园区内生物质锅炉执行GB 13271—2014 《锅炉大气污染物排放标准》中燃煤锅炉大气污染物特别排放限值标准［3］。

（3）其他生物质锅炉执行GB 13271—2014《锅炉大气污染物排放标准》中的燃煤锅炉大气污染物排放限值标准［4］。

3 调研情况

目前辽宁省内生物质锅炉主要为直燃炉、带燃烧机的生物质锅炉、普通生物质锅炉。

3.1 典型企业调查情况

本次调查对象为小型生物质锅炉，共选取了23家企业，从经济指标上看，除个别企业改造后运行成本较原燃煤降低外，多数企业成本提升，因原有燃煤锅炉环保设施多数不完善，影响成本的主要因素为燃料价格和设备维护保养成本。但煤改生物质企业原有燃煤锅炉环保不达标，改造困难，即使改造后达标，整体运行成本也要高于其他清洁燃料。典型企业的主要指标见表1。

表1 典型生物质锅炉主要指标

3.2 案例

3.2.1 案例1：丹东某装备制造企业

该企业对锅炉运行的节能指标考核很重视，根据企业测算，目前生物质锅炉的运行成本要低于原来的燃煤锅炉。原锅炉燃煤量7 t/d，煤成本600 元/t，平均计算，燃煤锅炉燃料成本80 万元/a（6 t/h 锅炉），目前生物质燃料成本为60 万元/a（4 t/h 锅炉）。

2017 年9 月，企业将1 台4 t/h 燃煤链条炉排炉（锅炉型号DZL4－1.25－AII，采用陶瓷多管除尘＋水浴脱硫）改为生物质成型燃料气化锅炉（锅炉型号DZS4－1.25－SCII），改变燃料和燃烧方式。废除了投煤设施，不改变锅炉本体结构（炉排炉），增加1 台生物质燃烧机，把锅炉后侧清渣门扒开，燃烧机喷口置于炉膛内，将喷嘴与清渣门处用耐火混凝土密封，将炉膛内炉排表面用耐火混凝土密封。进煤口封闭。燃烧机下设有水槽，将水加热至40～50 ℃后进锅炉，节约一部分能源。改造前锅炉热效率为78%，改造后锅炉热效率经沈阳特种设备检测研究院实测为83.43%。

据企业介绍，使用普通炉排生物质锅炉，虽然投资较低，但是生物质燃料用量大，是气化炉的5～6倍，灰尘大很多。气化炉燃烧机热效率可达96%，进后面燃烧炉灰小，烟尘排放量低。

企业目前选择的生物质成型燃料价格较高，为1 030 元/t，成分主要为木屑。夏季燃料消耗量1.2～1.3 t/d，冬季燃料消耗量1.7～1.8 t/d。之前也选择了800～900 元/t 的生物质燃料，成分主要为花生壳、稻壳、秸秆、废木屑等，结焦现象严重，炉子损坏严重，每天需要清理多次，影响生产运行。企业由于供应商提供燃料的问题，有时也会掺烧一些价格较低的生物质燃料，但控制在一定比例，控制结焦现象，1 d 清理1 次结焦，能够接受。企业目前采用的燃料灰很少，清理出的灰由周边农民用于还田。

3.2.2 案例2：铁岭某食品公司

铁岭地区很多企业由于区域秸秆资源丰富而选择生物质直燃炉，根据对某锅炉生产厂家的调研，该企业主要生产1～6 t 的生物质蒸汽锅炉和热水锅炉，其生产的生物质直燃炉不需将秸秆粉碎压块，可直接燃烧捆状的秸秆，采用企业自主研发的秸秆专用炉排，无法使用各种煤炭，降低了政府监管难度。设计自动推料系统、自动上料系统和全自动炉排机构，实现上料、推料、除渣整体智能化控制，减少了人工。设计预热烘干区，含水量35%以下、含土量10%以下的秸秆燃料可以直接燃烧。

以铁岭某食品公司为例，具体如下：

2010 年年初，企业将1 台2 t/h 燃煤锅炉拆除，新购1 台4 t/h 生物质直燃锅炉，企业每天运行4～6 h，为生产提供蒸汽及供暖，锅炉厂家定期上门维护。燃料消耗量：冬季10 捆/d，夏季7 捆/d，200～250 kg/捆，热值2 000 kcal/kg（与原燃煤比较，2 t 秸秆和1 t 煤热值相当），单价50 元/捆。燃料由合作社配送，1 车18 捆，1～2 d 送1 次。灰渣产生量为1～2 kg 渣/t，3 d清运1 次，由附近农户拉走还田。除尘采用旋风除尘器＋布袋除尘器，为锅炉厂家配套设施。布袋每年更换1 次，约2 万元，电费3 万—4 万元/a。

运行期间企业反映运行效果良好。原燃煤锅炉消耗煤1～2 t/d，单价600～800 元/t，改造后可节省8万—9 万元/a。

3.2.3 案例3：开原某油炸食品有限公司

在2018 年拆除了现有的1 台1 t/h 燃煤锅炉（仅供暖，当时生产不用热），更换为1 t/h 生物质锅炉（燃烧成型燃料，无燃烧机），并对生产工艺进行了改造，新增的生物质锅炉加热导热油炉用于生产中加热色拉油，利用生产冷却水余温供暖，供暖面积3 000 m2。该锅炉采用汽油点燃制，人工上料方式，危险系数大、劳动强度大，燃烧点炉时有黑烟冒出，安装布袋除尘器（3.5 万元）后有所改观，但烟尘经常不达标。

2020 年3 月，企业决定引进气化燃烧机，将生物质颗粒气化后进锅炉，气化燃烧机下设水槽，既冷却燃烧机又能将热水回用。运行至今效果良好，彻底解决了企业之前运行存在的问题，灰渣产生量小（2 kg/t 生物质）且销路好。

据企业介绍，之前也买过800 元/t 的生物质成型颗粒，成分为秸秆、木屑（杂木）等，使用量1 t/d，结焦现象明显，对炉膛损坏较重。企业目前采用的生物质成型颗粒成分为木屑（松木），单价1 000 元/t，使用量625 kg/d。之前未增加气化燃烧机时使用量750 kg/d，节省了125 kg/d，合计节省2.5 万元/a。

经测算，目前该企业运行成本比改天然气节省1 倍，较燃煤增加5 万元/a 左右（燃煤锅炉仅供暖，原生产不用热）。

3.3 煤改生物质锅炉与专门设计的生物质锅炉

辽中县某生物质锅炉改造企业改造前后的烟尘排放情况见表2。

表2 辽中县某生物质锅炉改造企业的生物质锅炉环境指标对比

改造前后烟尘排放差距较大，改造前超标原因主要为企业自行将燃煤锅炉改造为生物质锅炉导致燃烧效果不好，产生污染物量较大。

4 存在问题及解决建议

对于采用生物质成型物质作为燃料的锅炉，本次调查发现，正规厂家生产的带气化燃烧机的生物质成型燃料锅炉无法实现烧煤，由于其采用的是气化燃烧方式，燃烧效率相对较高，环保指标也相对较好，虽开始投资成本较高，但后续运行成本有优势，部分企业可以做到低于燃煤时期成本，是值得推广的一种炉型。不带气化燃烧机的生物质成型燃料锅炉好坏参半，存在掺烧或改烧煤现象，运行效果取决于企业对管理和环保的重视程度。

专门设计的生物质直燃炉直接燃烧打捆秸秆，工业应用有一定的区域限制性，在铁岭县区比较多。现场调查的某锅炉公司自主研发的秸秆专用炉排无法掺烧煤，企业反映运行效果好，也能实现达标排放，虽然环保方面整体不如带燃烧机的生物质成型燃料锅炉，但其价格优势大，对于周边秸秆资源丰富且收储系统完善的区域来说，燃料易取得，又能实现秸秆再利用。有些木材加工企业直接燃烧木屑、花生壳等的生物质锅炉烟尘超标，甚至出现冒黑烟现象，厂区落尘也很严重。

生物质燃料市场目前不规范，价格300～1 000元/t 不等，成分复杂。950 元/t 以上的成型燃料主要成分为木屑（松木），不存在结焦现象并且灰渣量小。现场调查发现，900 元/t 以下的成型燃料成分多样，包括稻壳、花生壳、秸秆等，虽然便宜但燃烧情况十分不好，炉膛故障率高，导致无法连续生产，这也是部分企业违规燃煤的原因之一。木屑制成的生物质燃料来源无法确定，可能会产生二次生态破坏。

综上，生物质锅炉及燃料市场急需规范化管理，针对不同类型生物质锅炉、生物质成型燃料锅炉出台规范意见和指导措施，给出选择建议或禁止选择建议，以促进生物质锅炉产业健康发展。