龙山县百合加工废气治理技术方案探讨及经济分析

杨远平 王顺国

摘  要：文章针对百合加工燃煤锅炉废气的实际状况，分析对废弃进行直接处理的方案及存在的问题，探讨了采用生物质锅炉替代技术性及其废气治理技术方案，对比分析燃煤锅炉和生物质锅炉的经济性，得出采用生物质锅炉替代燃煤锅炉，技术上可行，经济上合理。

关键词：百合加工;燃煤锅炉;生物质锅炉;废气治理

中图分类号：X701 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）35-0122-03

Abstract： According to the actual situation of lily processing coal-fired boiler exhaust gas， this paper analyzes the plan for direct disposal of waste and existing problems， discusses the use of biomass boiler replacement technology and its exhaust gas treatment technology program， and makes a comparative analysis of the coal-fired boiler and biomass boiler.

Keywords： Lily processing; coal burning; biomass boiler; exhaust gas treatment

2009年6月13日，龍山百合被国家工商行政管理总局商标局核准注册为地理标志证明商标，是湘西州继“古丈毛尖”、“泸溪椪柑”之后的第三个地理标志产品，年产量 7 万多吨，年产值近10亿万元，全县百合种植农户5万多种植面积近8万亩，百合加工农户80多户。百合加工的工艺流程主要包括蒸煮和烘干两道工序，现阶段我县两道工序所均采用燃煤锅炉来生成加工所需要的蒸汽和热风，每户加工户在加工时间日均耗煤3吨左右。锅炉燃烧所产生的废气直接排放，主要污染物为二氧化硫及颗粒物等，排放浓度远超标准规定的限值，环境污染大。为此环境保护部制定了《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2014），标准规定10t/h以下蒸汽锅炉等自2016年7月1日起执行本标准，锅炉废气的必需达标排放，因此必须对锅炉废气进行治理。

1 锅炉废气治理技术方案分析探讨

1.1 采用现有燃煤锅炉，对锅炉废气治理后达标排放

燃煤锅炉废气治理包括除尘和脱硫处理两道工序，废气先经过布袋除尘处理后，经引风机送入脱硫塔进行脱硫处理。布袋除尘处理技术成熟，设备简单，投资小，运行费用低，脱硫处理设施投资大，运行费用高。现阶段我国烟气脱硫主要采用湿法脱硫技术，脱硫工艺有石灰-石膏法、钠钙双碱法、氨法三种，三种处理工艺的特点如下：

石灰-石膏法在我国是主流脱硫工艺[1]，90%以上大中型锅炉采用，脱硫效率大于95%，运行可靠安全，对煤种适应性强，但是脱硫设备易腐蚀，结垢、堵塞，脱硫设施建设成本高，占地面积大，运行成本高，主要在火电厂采用。

钠钙双碱法工艺复杂[2]，脱硫效率大于85%，设备占地面积大，投资成本高，需要不断补充钠基吸收剂，运行成本高。据查资料，某公司2008年一台每小时产4吨蒸汽锅炉，脱硫设备建设投资16.5万元，每天运行成本为450元。

氨法脱硫工艺简单，脱硫效率95%，设备占地面积小，初始投资小，但运行成本高，腐蚀性强，对周边环境影响大，氨水的保管使用安全隐患大，使用不安全。

综上所述，查阅国内相关文献资料等，对于小型，特别是蒸汽产量4吨以下的小微型锅炉，很难采用脱硫处理，废气难于达标排放，现用锅炉都属于改造淘汰的对象。

1.2 以生物质锅炉替代燃煤锅炉

1.2.1 生物质颗粒燃料的特点

生物质能是重要的可再生能源，具有绿色、低碳、清洁、可再生等特点，在城镇供暖和工业供热等领域，以生物质成型燃料替代燃煤，是推进能源生产和消费革命的重要内容，是改善环境质量、发展循环经济的重要任务[3]。

生物质颗粒的含硫量极低，燃烧后所产生的废气可以不需要进行脱硫处理，但燃烧后废气中含有大量的灰分，需要进行除尘处理。

通过查阅国内生物质颗粒燃料锅炉使用现状，在对废气进行布袋除尘处理后，烟气中含尘浓度可以控制在30mg/m3以下，符合《锅炉大气污染排放标准 GB13271-2014》。

综上所述，采用生物质颗粒燃料锅炉替代燃煤锅炉，废气经治理后，排放能够达到《锅炉大气污染物排放标准》，满足环保要求。

1.2.2 生物质锅炉技术已经成熟，售价和燃煤锅炉基本一致

经过多年的发展，我国生物质锅炉的制造及使用技术都已成熟，现国内生物质锅炉制造厂家众多，生物质燃料锅炉的型号规格齐全，可供用户选择，完全能够满足需要。

生物质燃料锅炉的价格和燃煤锅炉的价格基本一致，结构简单，物料的热效率高，更加智能化，设备使用寿命长，因此从锅炉的购价方面，也符合用户的需求。根据对国内锅炉新建脱硫设施的成本调查分析，更换燃煤锅炉的成本远低于新建脱硫设施的成本。

1.3 龙山县百合加工废气治理技术方案

综合上述分析，建议龙山百合加工废气治理技术方案如下：以生物质颗粒燃料锅炉替代燃煤锅炉;对生物质锅炉燃烧产生的废气进行布袋除尘处理。

生物质蒸汽锅炉和热风炉共用一套除尘处理系统，废气处理的过程原理图如图1所示。

锅炉燃烧所产生的废气，先经引风机送入旋风除尘器，废气经旋风除尘器体积增大，温度下降，在旋风除尘器内，利用废气旋转所产生的离心力，将废气中大颗粒的灰尘抛向除尘器壁，然后落下，经下部出口排除。

废气中PM2.5以下的灰尘，经旋风除尘器后，由因风机引入布袋除尘器内，经布袋隔离，由除尘器底部排除，除尘后的气体排入大气。

整个除尘过程无化学反应，无需任何除尘剂，无二次污染，除尘处理所得的灰尘是优质的农用有机肥。

2 经济对比分析

2.1 热力成本分析

通过生物质颗粒燃料、煤碳、城市燃气和电来对比分析不同能源的热力成本。通过对龙山天然气的调查了解，龙山县城居民用气为3.86元/m3，阶梯价按全年420m3后4.63元/m3，600m3后为5.79元/m3，商业用气按4.33元/m3，无阶梯价，分析对比以商业用气价进行计算;煤炭价格为800-1200元/吨，价格主要根据煤炭的热值来定价，煤炭的热值一般为3500-6000kcal，换算成14630-20934kJ，本分析计算假定煤炭价格为1200元/吨，热值为20934kJ;据查阅有关资料，生物质颗粒的热值一般为3650-4550kcal，价格800-1300元/吨，元常用木质颗粒的热值为4400kcal，价格为1200元/吨，换算为18392kJ。

通过查阅国内锅炉使用相关资料，对小型锅炉，生物质颗粒的热源利用率比煤炭的热源利用率高10%左右，一般小型燃煤锅炉的效率为65%，生物質锅炉的效率为75%，燃气锅炉的效率为90%，电的效率为95%。根据以上资料，计算的各种燃料的热力成本如表1所示。

从表1计算可知，如果采用生物质颗粒燃料成本为100元的话，那么采用煤炭的燃料成本为87元，采用天然气成本为194元，采用电成本为327元。假设我县某百合烘干户，采用生物质燃料成本10000元，那么采用煤为8700元，采用天然气为19400元，采用电为32700元。通过上述计算可知，采用天然气和电作为百合烘干的热源，燃料成本太高，农户难以承受，只能采用生物质颗粒或煤作为燃料。

2.2 综合成本分析

根据燃料成本分析可知，假定我县某百合烘干户，采用生物质颗粒作为热风锅炉的燃料，成本为10000元，那么采用煤的成本则为8700元，生物质燃料比煤炭成本高1300元。

锅炉的综合成本包括燃料成本、人工费、电费、水费、维修成本、管理成本、环保成本等几个方面。采用生物质颗粒或煤炭作为热风锅炉的燃料，其运行水费、电费、维修成本、管理成本等与烘干户基本一致，综合成本除燃料成本外，主要差别在于人工费和环保成本两个方面。以往，由于我县百合烘干主要在乡镇，没有环保要求，或者环保执行尚不到位，所以两者之间的环保差别也没有。

采用生物质颗粒作为热风锅炉燃料，自动化程度高，劳动强度比采用煤炭要低，所以人工费要低。对于小户型的百合烘干户，如果没请人自己做，烘干过程中自己烧锅炉，自己的钱自己辛苦，成本体现不出来。对于百合烘干大户来讲，则需要请人烧锅炉，算上劳务工资，现阶段假定个人约工资3000元，那么采用煤炭比采用生物质颗粒作燃料，综合成本相差不大。

3 结论

将燃煤改造为生物质颗粒燃料锅炉，并对燃烧后的废气进行除尘处理，以达到废气达标排放，技术上可行，经济上也是合理的。

参考文献：

[1]张宗彩，王公安，王洪富，等.三种主流烟气脱硫技术的探讨[J].氮肥与合成气，2019，47（6）：1-8.

[2]牛涛涛，汪建根，李振玉，等.小型锅炉烟气脱硫除尘新工艺[J].环境工程，2008，26（2）：36-38.

[3]王言，顾双乐，纪永昌，等.燃煤锅炉改造为生物质锅炉在企业中的应用实践[J].环境保护科学，2019，46（6）：83-86.