毛洪钧等：生物质锅炉氨氧化物排放控制技术研究进展 ·9 技术，在改造上存在困难，减排NO,的成本过高.现 [2]Mu X Z,Yu S S,Xu P.Review on utilizing rural biomass as en- 行的脱硫技术成本在每吨800元左右，而脱硝技术 ergy.Mod Chem Ind,2018,38(3):9 (穆献中，余漱石，徐鹏.农村生物质能源化利用研究综述 每吨需要近2000元.燃煤锅炉污染治理会大大增 现代化工，2018,38(3)：9) 加达标成本，因此需要通过电价优惠政策给予一定 [3]Gonzalez-Salazar M A,Morini M,Pinelli M,et al.Methodology 的补偿，《燃煤发电机组环保电价及环保设施运行 for estimating biomass energy potential and its application to Co- 监管办法》明确规定，燃煤发电机组必须安装脱硫、 lombia.Appl Energy,2014,136:781 脱硝、除尘等后处理设施，其上网电量在现行上网电 [4]Zhang B,Jin P F,Qiao H,et al.Exergy analysis of Chinese agri- culture.Ecol Indic,2017,https://doi.org/10.1016/j.ecolind. 价基础上执行脱硫、脱硝、除尘电价加价等环保电价 2017.08.054 政策，具体补偿标准为脱硫电价加价标准为1kW· [5]World Bioenergy Association.WBA global bioenergy statistics [1 h1时1.5分钱、脱硝电价为1分钱、除尘电价为0.2 OL].World Bioenergy Association (2018-12-18)[2018-03-14]. 分钱. https://worldbioenergy.org/uploads/WBA%20GBS%202017_ lq-pdf 但是，由于燃料、燃烧条件等因素的不同，燃煤 [6]Zeng X Y,Ma YT,Ma L R.Utilization of straw in biomass ener- 锅炉的烟气脱硝技术和设备尚不能直接应用于生物 gy in China.Renewable Sustainable Energy Rev,2007,11(5): 质锅炉，目前尚没有可用于生物质锅炉脱硝的成熟 976 技术：发展生物质锅炉脱硝技术，进行低NO.燃烧 [7]Li Q.Research on the Compression of Strae of Baler Disserta- tion ]Wuxi:Jiangnan University,2008 改造和加装脱硝装置，势必将增加环保成本，在经济 (李倩.秸秆打包机的分层叠压技术研究[学位论文].无锡： 上大大增加了生物质锅炉成本，在一定程度上限制 江南大学，2008) 了其发展 [8]Demirbas A.Potential applications of renewable energy sources, biomass combustion problems in boiler power systems and combus- 5发展趋势与展望 tion related environmental issues.Prog Energy Combust Sci, 2005,31(2):171 (1)从生物质燃料本身考虑，单纯燃烧秸秆（水 [9]Haykiri-Acma H.Combustion characteristics of different biomass 稻、小麦等)成型燃料通常灰分含量较高，并且热值 materials.Energy Convers Manage,2003,44(1):155 较木质材料等较低，在原料中混入核桃皮、花生壳等 [10]Shen J F,Zhu S G,Liu X Z,et al.The prediction of elemental 农业生产副产物制备混合成型燃料可以弥补这些不 composition of biomass based on proximate analysis.Energy Con- ers Manage,2010,51(5):983 足，成为生物质成型燃料制备的新发展趋势 [11]Sami M,Annamalai K,Wooldridge M.Co-firing of coal and bio- (2)从生物质燃料的燃烧设备考虑，目前，已经 mass fuel blends.Prog Energy Combust Sci,2001,27(2):171 成熟的商品化燃烧器对于木质生物质燃料的燃烧适 [12]Jenkins B M,Baxter LL,Miles T R.Combustion properties of 用性比较强，而对于秸秆类生物质燃料燃烧能力较 biomass.Fuel Process Technol,1998,54(1-3):17 [13]Demirbas A.Combustion characteristics of different biomass fu- 差，极易结焦结渣，难以最大限度的发挥燃料的热效 els.Prog Energy Combust Sci,2004,30(2):219 率，此外，即使加装后处理装置，产生NO,的含量也 [14]Vassilev S V,Baxter D,Andersen L K,et al.An overview of 难以达到国家标准，成为目前的一大技术难关.因 the chemical composition of biomass.Fuel,2010,89(5):913 此，如何对燃烧过程的温度变化进行精准控制，实现 [15]Jiang S J,Wei L X,Ai Y F,et al.Experimental research on 对燃烧过程生成NO0,的实时测量以及对生物质燃 emission behavior of pellet stove during ignition and shutting process.J Therm Sci Technol,2010,9(3):256 烧器NO排放过程的有效控制，将成为今后的发展 (蒋绍坚，魏烈旭，艾元方，等。生物质成型燃料炉点火和熄 方向之一. 火过程中排放行为的实验研究.热科学与技术，2010,9 (3)目前亟需成熟的生物质燃料燃烧排放NO, (3):256) [16]Sun K,Chen C,Xu Y,et al.Design and experiments study on 控制技术，今后的研究应从NO的产生机理出发， combustion engine of straw briquettes fuel.Chem Ind Forest 集中于优化燃料性质、进行精准的燃烧全过程控制 Prmd,2014,34(6):93 和开发高效低成本的烟气脱硝后处理技术的研究， (孙康，陈超，许玉，等.秸秆成型燃料锅炉燃烧机设计及试 探索提高脱硝效率和降低环保成本的设计与方案， 验研究.林产化学与工业，2014,34(6)：93) 在解决我国能源窘境的同时，达到清洁生产的目的. [17]Huang C,Han L,Yang Z,et al.Ultimate analysis and heating value prediction of straw by near infrared spectroscopy.Waste 参考文献 Manage,2009,29(6):1793 [18]Zuo P L,Han BJ,Yue T,et al.Tests of air pollutants emissions [1]Shafiee S,Topal E.When will fossil fuel reserves be diminished? from biofuels-fired boilers and analysis on abatement potential / Energy Policy,2009,37(1):181 2014 Annual Meeting of Chinese Society for Environment Science.毛洪钧等: 生物质锅炉氮氧化物排放控制技术研究进展 技术,在改造上存在困难,减排 NOx 的成本过高. 现 行的脱硫技术成本在每吨 800 元左右,而脱硝技术 每吨需要近 2000 元. 燃煤锅炉污染治理会大大增 加达标成本,因此需要通过电价优惠政策给予一定 的补偿,《燃煤发电机组环保电价及环保设施运行 监管办法》明确规定,燃煤发电机组必须安装脱硫、 脱硝、除尘等后处理设施,其上网电量在现行上网电 价基础上执行脱硫、脱硝、除尘电价加价等环保电价 政策,具体补偿标准为脱硫电价加价标准为 1 kW· h - 1时1郾 5 分钱、脱硝电价为1 分钱、除尘电价为0郾 2 分钱. 但是,由于燃料、燃烧条件等因素的不同,燃煤 锅炉的烟气脱硝技术和设备尚不能直接应用于生物 质锅炉,目前尚没有可用于生物质锅炉脱硝的成熟 技术;发展生物质锅炉脱硝技术,进行低 NOx 燃烧 改造和加装脱硝装置,势必将增加环保成本,在经济 上大大增加了生物质锅炉成本,在一定程度上限制 了其发展. 5 发展趋势与展望 (1)从生物质燃料本身考虑,单纯燃烧秸秆(水 稻、小麦等)成型燃料通常灰分含量较高,并且热值 较木质材料等较低,在原料中混入核桃皮、花生壳等 农业生产副产物制备混合成型燃料可以弥补这些不 足,成为生物质成型燃料制备的新发展趋势. (2)从生物质燃料的燃烧设备考虑,目前,已经 成熟的商品化燃烧器对于木质生物质燃料的燃烧适 用性比较强,而对于秸秆类生物质燃料燃烧能力较 差,极易结焦结渣,难以最大限度的发挥燃料的热效 率,此外,即使加装后处理装置,产生 NOx 的含量也 难以达到国家标准,成为目前的一大技术难关. 因 此,如何对燃烧过程的温度变化进行精准控制,实现 对燃烧过程生成 NOx 的实时测量以及对生物质燃 烧器 NOx 排放过程的有效控制,将成为今后的发展 方向之一. (3)目前亟需成熟的生物质燃料燃烧排放 NOx 控制技术,今后的研究应从 NOx 的产生机理出发, 集中于优化燃料性质、进行精准的燃烧全过程控制 和开发高效低成本的烟气脱硝后处理技术的研究, 探索提高脱硝效率和降低环保成本的设计与方案, 在解决我国能源窘境的同时,达到清洁生产的目的. 参 考 文 献 [1] Shafiee S, Topal E. When will fossil fuel reserves be diminished? Energy Policy, 2009, 37(1): 181 [2] Mu X Z, Yu S S, Xu P. Review on utilizing rural biomass as en鄄 ergy. Mod Chem Ind, 2018, 38(3): 9 (穆献中, 余漱石, 徐鹏. 农村生物质能源化利用研究综述. 现代化工, 2018, 38(3): 9) [3] Gonzalez鄄Salazar M A, Morini M, Pinelli M, et al. Methodology for estimating biomass energy potential and its application to Co鄄 lombia. Appl Energy, 2014, 136: 781 [4] Zhang B, Jin P F, Qiao H, et al. Exergy analysis of Chinese agri鄄 culture. Ecol Indic, 2017, https: / / doi. org / 10. 1016 / j. ecolind. 2017. 08. 054 [5] World Bioenergy Association. WBA global bioenergy statistics [J/ OL]. World Bioenergy Association (2018鄄12鄄18) [2018鄄03鄄14]. https: / / worldbioenergy. org / uploads/ WBA% 20GBS% 202017 _ lq. pdf [6] Zeng X Y, Ma Y T, Ma L R. Utilization of straw in biomass ener鄄 gy in China. Renewable Sustainable Energy Rev, 2007, 11 (5): 976 [7] Li Q. Research on the Compression of Straw of Baler [ Disserta鄄 tion]. Wuxi: Jiangnan University, 2008 (李倩. 秸秆打包机的分层叠压技术研究[学位论文]. 无锡: 江南大学, 2008) [8] Demirbas A. Potential applications of renewable energy sources, biomass combustion problems in boiler power systems and combus鄄 tion related environmental issues. Prog Energy Combust Sci, 2005, 31(2): 171 [9] Haykiri鄄Acma H. Combustion characteristics of different biomass materials. Energy Convers Manage, 2003, 44(1): 155 [10] Shen J F, Zhu S G, Liu X Z, et al. The prediction of elemental composition of biomass based on proximate analysis. Energy Con鄄 vers Manage, 2010, 51(5): 983 [11] Sami M, Annamalai K, Wooldridge M. Co鄄firing of coal and bio鄄 mass fuel blends. Prog Energy Combust Sci, 2001, 27(2): 171 [12] Jenkins B M, Baxter L L, Miles T R. Combustion properties of biomass. Fuel Process Technol, 1998, 54(1鄄3): 17 [13] Demirbas A. Combustion characteristics of different biomass fu鄄 els. Prog Energy Combust Sci, 2004, 30(2): 219 [14] Vassilev S V, Baxter D, Andersen L K, et al. An overview of the chemical composition of biomass. Fuel, 2010, 89(5): 913 [15] Jiang S J, Wei L X, Ai Y F, et al. Experimental research on emission behavior of pellet stove during ignition and shutting process. J Therm Sci Technol, 2010, 9(3): 256 (蒋绍坚, 魏烈旭, 艾元方, 等. 生物质成型燃料炉点火和熄 火过程中排放行为的实验研究. 热科学与技术, 2010, 9 (3): 256) [16] Sun K, Chen C, Xu Y, et al. Design and experiments study on combustion engine of straw briquettes fuel. Chem Ind Forest Prod, 2014, 34(6): 93 (孙康, 陈超, 许玉, 等. 秸秆成型燃料锅炉燃烧机设计及试 验研究. 林产化学与工业, 2014, 34(6): 93) [17] Huang C, Han L, Yang Z, et al. Ultimate analysis and heating value prediction of straw by near infrared spectroscopy. Waste Manage, 2009, 29(6): 1793 [18] Zuo P L, Han B J, Yue T, et al. Tests of air pollutants emissions from biofuels鄄fired boilers and analysis on abatement potential / / 2014 Annual Meeting of Chinese Society for Environment Science. ·9·