以菌渣为生物质燃料的锅炉大气污染物排放分析及防治措施

李艳波，史 怀

(1.福建农业职业技术学院生物技术系 350119；2.福建省农业科学院农业生物资源研究所)

以菌渣为生物质燃料的锅炉大气污染物排放分析及防治措施

李艳波1，史 怀2

(1.福建农业职业技术学院生物技术系 350119；2.福建省农业科学院农业生物资源研究所)

对古田县一批采用食用菌菌渣作为生物质燃料的锅炉大气污染物排放情况进行调查分析，结果表明：颗粒物、SO2、NOx排放均达标，并提出污染防治措施。

菌渣；生物质燃料；大气污染物排放；污染防治

食用菌是福建省优势农业产业，也是十大重点特色农产品之一。近年来，福建省食用菌产业规模不断扩大，据统计，2015年全省食用菌总产量247万t(鲜品)。食用菌产业已成为福建农村尤其是山区经济发展的重要支柱产业。然而，随着其产量的不断上升，废弃物菌渣总量也不断增加。研究表明，每生产1 kg的食用菌约产生菌渣5 kg[1]。以此计算，福建省2015年菌渣总量高达1235万t。因此，菌渣资源化利用显得尤为重要。

现阶段对菌渣的资源化利用主要有重复利用、肥料化、饲料化、能源化以及药物化等模式[2]。菌渣的能源化包括沼气化利用以及燃料化利用模式，菌渣中含有大量的纤维素与木质素，十分适合作为生物质燃料利用。在生产实践中，多数食用菌企业将菌渣烘干后作为冬季菇房加热所用的燃料自我消化，以节约燃料成本。

目前，我国还未制定燃用菌渣等生物质燃料的锅炉、窑炉大气污染物排放标准。生物质燃料虽然是清洁能源，但传统的直接燃烧方式在燃烧不完全或污染治理设施运行不正常的情况下，可能造成一定程度的空气污染[3]。本文对一批采用菌渣作为生物质燃料的企业大气污染物排放情况进行调查，并根据分析结果提出污染防治措施，为菌渣的能源化利用提供参考。

1 菌渣工业分析

菌渣的主要成分为玉米芯、棉籽壳、麦麸、锯末等，初始含水率50%左右。本文选取5种常见的食用菌菌渣，对烘干后的菌渣进行工业分析及热值测定，结果见表1。

福建省地方标准《生物质固体成型燃料》(DB35/T 1398—2013)中规定生物质成型燃料的低位发热值不低于13.4 MJ/kg，从表1中可以看出，送检的5种菌渣干燥后的低位热值在13.87～15.91 MJ/kg之间，均达到标准，完全可作为生物质燃料使用。

表1 部分食用菌菌渣工业分析与空气干燥基低位热值

2 燃用菌渣锅炉大气污染物排放分析

在古田县的食用菌企业中选取若干典型样点，统计其燃用菌渣锅炉监测情况，数据来自古田县环境监测站监测报告。工业锅炉排放主要污染物质有颗粒物(烟尘)、SO2、NOx等。根据生物质锅炉的特点，本文统计的指标主要有锅炉规模、大气污染物控制措施、污染物排放浓度。考虑到锅炉规模不同，统计污染物排放浓度时，换算成单位规模污染物排放速率进行比较，各取样点经污染控制设施处理后的排放结果见表2。

从表2可以看出，监测的5个项目尾气颗粒物排放浓度均值为27.7 mg/m3，排放速率平均值为0.0244 kg/h；SO2排放浓度平均值为24.3 mg/m3，排放速率平均值为0.0209 kg/h；NOx排放浓度均值为121.3 mg/m3，排放速率平均值为0.1061 kg/h。根据《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271—2014)规定，生物质燃用锅炉参照标准中燃煤锅炉排放控制要求执行，10 t以下燃煤锅炉大气污染物排放浓度限值分别为：颗粒物80 mg/m3、SO2400 mg/m3、NOx400 mg/m3，监测的5个项目排放浓度均在限值以内，达到排放要求。

表2 古田县典型燃用菌渣锅炉大气污染物排放监测资料

3 大气污染物排放控制措施

目前，对于锅炉所排放的大气污染物其控制措施主要有布袋除尘、水膜除尘以及静电除尘等。由于静电除尘占地面积大、投资大，通常用于大型锅炉的尾气控制。本研究所选的5个样点均为小型锅炉，采用布袋除尘与水膜除尘两种类型的污染物控制措施，其处理效果见表3。

从监测的情况来看，布袋除尘和水膜除尘都能有效去除锅炉尾气中的颗粒物，其中水膜除尘的去除效率在90%左右，布袋除尘的效率更高，能达到95%左右。但两种除尘设施对SO2和NOx的去除效率不高，水膜除尘脱硫的效率略高，在30%左右，对NOx的去除效率则基本在10%以下。

生物质燃料的元素以C、H、O为主，含有少量的N、S，且N、S含量与煤等燃料相比几乎可以忽略不计，排放烟气中的SO2和NOx也较少[4]。本研究结果表明，燃用菌渣锅炉即使不设置专门的脱硫脱硝设备，其尾气中的SO2和NOx浓度也能达到排放要求。相关研究表明，生物质燃料由于自身的固硫特性，燃烧后排放的SO2只受自身含硫量、燃烧温度与灰分的影响；NOx的生成极其复杂，生物质含氮量、氮素存在形式、燃烧温度、升温速率、燃料层过量空气系数等均会影响到NOx的生成[5]，如遇燃料或者燃烧条件波动，则存在排放不达标的可能。因此，建议加强对氮氧化物的监测，必要时采取低氮燃烧等措施减少氮氧化物产生和排放，确保尾气达标排放。

在生产实践中，使用布袋除尘和水膜除尘均可以有效控制颗粒物排放，经处理后的锅炉尾气可实现达标排放。但水膜除尘在使用过程中会产生水污染物，可能引发二次污染，且不利于飞灰的综合利用。因此，本研究推荐布袋除尘作为生物质锅炉烟气污染控制的方法。

表3 古田县典型燃用菌渣锅炉大气污染物排放控制措施与效果

4 小结

食用菌菌渣干燥后的低位热值能够达到生物质成型燃料的标准，完全可作为生物质燃料使用。经过处理后，菌渣锅炉的大气污染物排放浓度均在锅炉大气污染物排放限值以内，处理后的尾气可实现达标排放。建议燃用菌渣采用布袋除尘的方式处理锅炉尾气，必要时采取低氮燃烧等措施减少氮氧化物的产生和排放。

[1]PAREDES C, MEDINA E, MORAL R, et al.Characterization of the Different Organic Matter Fractions of Spent Mushroom Substrate[J].Communications in Soil Science and Plant Analysis, 2009, 40(1-6):150-161.

[2]董雪梅,王延锋,孙靖轩,等.食用菌菌渣综合利用研究进展[J].中国食用菌,2013,32(6):4-6.

[3]中华人民共和国环境保护部办公厅.关于界定生物质成型燃料类型有关意见的复函.环办函[2014]1207号[EB/OL].http://www.zhb.gov.cn/g kml/hbb/bgth/201409/t20140926_289589.htm.

[4]宋永利,杨丽华.工业锅炉生物质燃烧技术[J].节能技术,2003,21(3):44-45.

[5]聂虎,余春江,柏继松,等.生物质燃烧硫氧化物和氮氧化物生成机理研究综述[J].热力发电,2010,39(9):21-26.

(责任编辑：刘新永)

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Analysis and control measures of air pollutant emission from burning boilersby using fungi residues as biomass fuel

LI Yan-bo1, SHI Huai2

(1.DepartmentofBiotechnologyofFujianVocationalCollegeofAgriculture,FujianProvince350119;2.InstituteofAgriculturalBiologicalResources,FAAS,FujianProvince)

The situation of air pollutant emission from burning boilers by using a group of edible fungi residues as biomass fuel in Gutian County was investigated, the results showed that the particles, SO2, NOx were reached the emission standards, and some measures of pollution control were put forward.

Fungi residue; biomass fuel; air pollutant emission; pollution control

2016-09-07

李艳波，女，1978年生，讲师。

10.13651/j.cnki.fjnykj.2016.09.013