進(jìn)料系統(tǒng)對(duì)煙氣污染物排放的影響
1、進(jìn)料方式的影響
進(jìn)料方式主要包括上進(jìn)料、下進(jìn)料、水平進(jìn)料方式以及特殊進(jìn)料方式等。張學(xué)敏等研究表明在顆粒物排放總量上:上進(jìn)料燃燒器<水平進(jìn)料燃燒器<下進(jìn)料燃燒器。不同燃燒器匹配不同的生物質(zhì)燃料會(huì)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(jìn)料燃燒器中燃燒,棉桿顆粒在水平進(jìn)料燃燒器中燃燒,木質(zhì)顆粒在上進(jìn)料燃燒器中燃燒,產(chǎn)生的PM2.5最少。
進(jìn)料方式影響顆粒物排放特性的原因在于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的差異。上進(jìn)料燃燒器的筒形進(jìn)料結(jié)構(gòu)與水平進(jìn)料燃燒器的V字型進(jìn)料結(jié)構(gòu),使得灰渣與原料有序橫置排開,而下進(jìn)料燃燒器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(gè)原因在于,上進(jìn)料燃燒器的燃料直接進(jìn)到高溫的燃燒火焰上部,燃燒充分,而下進(jìn)料燃燒器底部溫度低,燃燒緩慢。在其他進(jìn)料方式上,楊國(guó)鋒副研制了一種間歇進(jìn)料的方式,最后通過實(shí)驗(yàn)得出當(dāng)選用進(jìn)2s停19S的進(jìn)料方式(平均進(jìn)料速率為5.0kg/h)時(shí),能夠有效降低污染物的排放。
2、進(jìn)料量的影響
進(jìn)料量過大或過小都不利于燃燒。進(jìn)料量過大導(dǎo)致供氧不足,煙氣中CO等污染物的排放量高,污染環(huán)境。進(jìn)料量過小又會(huì)因?yàn)楣┤肟諝饬窟^多,導(dǎo)致可燃?xì)怏w在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間太短而且降低爐膛溫度,不利燃燒。楊國(guó)鋒研究發(fā)現(xiàn)在氧氣濃度不變的情況下,進(jìn)料速率(從進(jìn)2S停13s到進(jìn)2s停21S)的減少使得揮發(fā)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(jìn)料范圍內(nèi),進(jìn)料速率的增加對(duì)NOx以及顆粒物的排放起到促進(jìn)作用。Roy MM等副比較不同負(fù)荷下木質(zhì)顆粒燃料燃燒情況,結(jié)果表明高負(fù)荷燃燒生成的NO排放量比低負(fù)荷增加20%左右。Johansson LS等叫在生物質(zhì)鍋爐中研究顆粒燃料燃燒時(shí),發(fā)現(xiàn)隨著鍋爐負(fù)荷的增加,顆粒物質(zhì)量濃度略有增加。
進(jìn)料量對(duì)不同生物質(zhì)燃燒煙氣排放特性的影響差異很大。木質(zhì)顆粒燃料燃燒排放的NO濃度隨著進(jìn)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(jìn)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(jìn)料速率的增大而增大,當(dāng)進(jìn)料量增加到5kg/h時(shí),CO2的排放量最高,因?yàn)榇诉^程灰渣量增多,空氣量減少,顆粒燃燒不充分。
結(jié)束語
生物質(zhì)燃料的合理選擇、進(jìn)料系統(tǒng)以及供風(fēng)系統(tǒng)的合理設(shè)置能有效減少煙氣污染物的排放,保證生物質(zhì)的高效燃燒環(huán)保利用,從而促進(jìn)生物質(zhì)鍋爐及燃燒器的實(shí)際運(yùn)行。在生物質(zhì)燃燒煙氣污染物排放特性的研究中需注意5個(gè)
問題。①不同生物質(zhì)混合燃燒,煙氣污染物排放情況有較大差異,在生物質(zhì)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(xué)者研究生物質(zhì)含氮量對(duì)煙氣中NOx的影響呈現(xiàn)相互矛盾結(jié)果,有待進(jìn)一步探討。③過量空氣系數(shù)對(duì)煙氣中NOx以及顆粒物排放的影響效果尚未闡明,還需加強(qiáng)這方面的研究。④不同生物質(zhì)采用不同進(jìn)料方式的燃燒器燃燒,煙氣排放情況有很大差異,在實(shí)際運(yùn)行過程中,如何匹配進(jìn)料量等參數(shù)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(shù)對(duì)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(gè)控制參數(shù)在煙氣污染物排放中的影響,并經(jīng)過試驗(yàn)研究確定最優(yōu)的燃燒工況參數(shù),使煙氣污染物超低排放,能有效促進(jìn)生物質(zhì)鍋爐及燃燒器的推廣應(yīng)用。
作者:(余有芳 浙江商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用工程學(xué)院,;尚鵬鵬,盛奎川 浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院)