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张百良:生物质成型燃料对PM2.5的影响

[日期:2017-05-19] 来源:  作者: [字体: ]

  

 

  中国农村能源行业协会专家委员会副主任、河南农业大学原校长张百良在论坛期间发言

  第十一届炉博会【2017中国民用清洁采暖高峰论坛】发言摘要之十二

  大家都在讲煤,我来讲一下生物质成型燃料,主要以秸秆为主,因为我觉得秸秆这个问题既是政府的政务,也是我们关注的难点。PM2.5我讲不好它的机理,但是我可以讲一下从现在的成分中,与我们的生物质燃料有怎样的关系。

  关于PM2.5的一些认识

  空气动力学直径小于2.5µm的颗粒总称;是多种金属毒素载体,引发肿瘤、肺气肿、心脏缺血等,能被吸入支气管末端和血液;有消光作用,使大气透明度降低;密度小,受空气浮力大,可在空气中长期漂存,并随大气流动长距离输送,很难消除;形成因素多且广,消除很难。

  主要组成

  人类活动直接排放的或自然界就有的,或污染源排放的小于2.5微米的颗粒,可称一次性颗粒,约占24%;水溶性无机盐是二次性颗粒,它是一次性颗粒迁徙中与SO2NOx反应生成的微粒 ,约占50%;VOCs有机挥发分,经过复杂的物化反应生成的无机盐类,到0.4微米以上时就有强消光作用,通过光化反应进入气溶胶形成雾霾的成分。

  北京地区实侧PM2.5的主要成分为水溶性无机盐。包括硫酸盐、硝酸盐、铵盐气等。中、英、美科学家研究结果,pm2.5形成的成分主因是SO2,氮氧化物起到推动作用,也是硝酸盐颗粒的前体,此结果在美科学院学报发表。

  形成条件

  空气中悬浮一次微粒、二次微粒;有逆温现象,城市上方因CO2增多,覆盖了几公里厚的高温“气盖”温度上高下低,阻碍颗粒上传;有静风现象,城市建筑阻挡,平面方向空气流动受阻,使沉浮在地表2米左右的微颗粒不能顺利向外扩散;空气湿度一般小于80%。

  逆温现象与PM2.5

  由于大气变暖,在大气表层上空形成几公里厚的高温层,空气可由上向下,由高向低传动,称为逆温。逆温阻止了PM2.5 成分的上升,成为霾不散的一个原因。过量空气系数影响逆温,空气系数越大,实际排烟量也大,增加逆温层能量。秸秆成型燃料的过量系数取1.4--1.7左右,天然气取1.2左右,煤取1.8左右,显然获取相同的有效能量,BMF的高温气体排烟量要大,设备耗电增加,经济上损失加大。

  SO2与PM2.5

  二氧化硫与氮氧化物对于PM2.5有影响是肯定的,无论任何一个国家对PM2.5的测量发现二氧化硫是主流,氮氧化物是推进物,也是重要组成部分,我这里积累了几个月的气象数据,可以看出来,氮氧化物、二氧化硫不高的时候,它的污染度PM2.5并不低,这种现象很多。那么我跟一些气象学家在做研究的时候告诉我,VOC对它的影响是有的。

  碳黑与PM2.5

  碳黑是不充分燃烧,但要提高温度充分燃烧的话,氮氧化物可能就高。要是低温的时候,就有可能形成碳黑,所以温度的控制是非常重要的,应该在一个温度的范围之内,匈牙利进口的那些炉具比我们先进的一个地方就是控制加料,加快阿尔法值,控制的很准确,如果控制不好,比如说碳黑多,要么VOC高。我总结了很多案例,来比较降低二氧化硫的排放,降低氮氧化物的排放还是有成效的。我们都知道,VOC和颗粒进入到空气中,遇在一起才能成为PM2.5。

  减污治霾中,成型燃料行业要做的工作

  目前,部分企业不重视对Nox技术的应用,有的仅把结焦问题解决一下就称之为生物质炉具,急于上市,Nox严重超标,有的号称一炉多用这是不科学的。

  我看到很多生物质成型燃料的锅炉,没有采取相关的措施来降低氮氧化物的排放。

  现在,一些卖生物质燃烧炉的,实际原来是烧煤炉,仅在结渣问题上做了点改造就宣传是生物质炉,这是不允许的,你的N氧化物不可能不超标。

  降低氮氧化物的排放要在燃烧上下功夫,可以采用BMF低温分级燃烧技术。

  把炉膛分成三个区,进口加料为第一区,顶部高温为第二区,后面为三区,在一区投85% 的块料,在二区投15%的C、H 燃料,三区视燃烧完全程度决定是否通加空气,建立全燃料燃烧区,可降低60%的NOx。

  目前我们应用的生物质成型燃料,因为含氧比较多,含炭并不高,在生物质锅炉中,有相当一部分的氮氧化物是高的,都是因为没有采取相关的措施,虽然生物质燃料有优势,但是如果生物质炉具没有这样的装备和措施,将来是应付不过去的。

  二氧化硫、氮氧化物的排放值得我们重视,同时成型燃料形成的碳黑,这种挥发物的比例是比较高的,站在社会责任的立场上,我们应该在这方面降低一些。

  结论

  结论1:成型燃料燃烧对PM2.5有贡献

  统计看出, SO2 NOX是PM2.5的主要组成分,影响最大的是SO2,成型燃料含有0.38%的S,和0.3%(均值)左右的N,同样对PM2.5有贡献,但远远低于煤,且很容易控制在国标规定值内。成型燃料易形成炭黑颗粒,大颗粒很容易取出,微粒要形成气溶胶才能贡献PM2.5,这个量很小,统计时往往不计,但其影响空气质量。

  结论2:

  BMF,特别是以秸秆为原料的,其中含氯成分较煤高,在低温燃烧(600—800度)时,易造成腐蚀,因此要尽量使原料在自然环境下放置。

  结论3:

  从降霾的全社会责任和更高标准考虑,我们要尽一切可能降低PM2.5组成成分的排放量。排放指标要求会提高的,尤其是浓度标准限额在未来提高或严格时,我们必须在技术上早有准备。脱NO2没有引起重视,它是PM2.5的重要形成前体,而且量大面广,最有效的办法还是分级送料,低温燃烧技术。

  结论4:

  BMF是含S、N很低的可再生燃料,(不赞成说是清洁燃料或高污染燃料),做燃料是处理秸秆问题的重要出路,也是前途。我们已有成熟的控制排放的手段,在技术上没有问题,但需要我们行业技术上转型,把解决雾霾作为自己的一份责任。

  关于木制BMF我一直有不同看法,出口因设及企业利益因此不能多评论,但从国家战略讲,是不利的,木制品是重要的建筑原料,我们国家也有这方面的规划。

 

  总的来说,生物质燃料是一个替代煤很好的燃料,问题是我们在标准上,我们在设备上,我们在工艺和机制上,还有很多的缺陷,但是不等于它没有前途。





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