環(huán)境統(tǒng)計(jì)中生物燃料二氧化硫產(chǎn)生量的測(cè)算

王偉慧

（漳州市環(huán)境監(jiān)測(cè)站， 福建 漳州 363000）

摘　要：在環(huán)境統(tǒng)計(jì)中，通過(guò)對(duì)廠家所能提供的原始資料分析，測(cè)算出生物燃料－－蔗渣和木材加工殘余用作鍋爐燃料所產(chǎn)生的二氧化硫量。

關(guān)鍵詞：環(huán)境統(tǒng)計(jì)；蔗渣；木材加工殘余；燃燒；二氧化硫　

作者簡(jiǎn)介：王偉慧（1971—），男，畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)。1997~2003年于漳州市環(huán)境科學(xué)研究所從事環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作，現(xiàn)任漳州市環(huán)境監(jiān)測(cè)站工程師。

1．前言

環(huán)境統(tǒng)計(jì)工作是全國(guó)環(huán)保系統(tǒng)對(duì)各地的工業(yè)及生活污染物排放量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)調(diào)查、統(tǒng)計(jì)分析，提供統(tǒng)計(jì)信息和咨詢(xún)，實(shí)行統(tǒng)計(jì)監(jiān)督的一項(xiàng)工作。在每年的污染物產(chǎn)生量統(tǒng)計(jì)過(guò)程中，均發(fā)現(xiàn)有許多企業(yè)大量使用木材加工下腳料或蔗渣代替煤作為鍋爐燃料的現(xiàn)象。雖然此類(lèi)燃料比煤炭清潔，燃燒產(chǎn)物中SO2的產(chǎn)生量較少，但在一個(gè)地區(qū)大量使用時(shí)，所產(chǎn)生的污染物量也相當(dāng)可觀，不容忽視。以福建省漳州市為例，光漳州市區(qū)范圍內(nèi)就有數(shù)百家大大小小的膠合板廠用木材下腳料作為燃料，另長(zhǎng)泰縣也有兩家較大的糖廠用蔗渣作鍋爐燃料，因此如何測(cè)算這些生物燃料二氧化硫的產(chǎn)生量成了環(huán)境統(tǒng)計(jì)中一個(gè)不可忽視的部分。

2．蔗渣燃料的SO2產(chǎn)生量

蔗渣在糖廠中能作為燃料使用的原因是由于廠內(nèi)采用了流化床鍋爐技術(shù)，蔗渣可以與煤混燒，既利用了廠內(nèi)生產(chǎn)的下腳料，又降低了運(yùn)行費(fèi)用，變廢為寶。蔗渣的產(chǎn)率一般為甘蔗加工量的23%~26%（含水分），廠家可以根據(jù)榨糖甘蔗量對(duì)廠內(nèi)蔗渣產(chǎn)生量有一個(gè)較為準(zhǔn)確的估計(jì)，根據(jù)廣東江門(mén)某蔗糖廠對(duì)干燥粉碎加工至74μm的蔗渣所作的元素分析，蔗渣的有效成分如下表：

表1　　蔗渣的元素分析

樣品 基本成分分析

C H O N S

干重（%） 45.92 8.91 40.82 1.06 0.69

糖廠生產(chǎn)中的蔗渣水分一般為48%，因此統(tǒng)計(jì)中可以初步確定蔗渣（干重）的含硫率約為0.36%，同時(shí)蔗渣作為生物燃料，主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等組成，其燃燒隨著溫度的升高可分為兩個(gè)階段：第一階段主要是半纖維素、纖維素和少量木質(zhì)素的熱解，第二階段主要是木質(zhì)素的熱解和殘焦的燃燒，蔗渣中硫的轉(zhuǎn)化與蔗渣燃燒過(guò)程中的失重有一定的關(guān)系，通過(guò)對(duì)有關(guān)資料中蔗渣在不同升溫速率下熱解失重曲線（見(jiàn)下圖）的分析，

（1） (1)　10℃/min;

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。?）20℃/min;

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3）40℃/min;

在達(dá)到800℃之后，蔗渣熱解燃燒后的剩余重量基本維持在原重量的20%左右（干重），而流化床鍋爐在蔗渣和煤混燒下，燃燒室出口溫度大約在700℃，純燒蔗渣時(shí)燃燒室出口溫度大約在800℃，結(jié)合環(huán)境統(tǒng)計(jì)中一般確定燃料中硫的轉(zhuǎn)化率定為80%，因此初步確定蔗渣中硫的轉(zhuǎn)化率約為80%，從而可以推算出蔗渣中SO2產(chǎn)生量的計(jì)算公式可表示為：

M=m0×(1－48%)×0.69%×80%×2

式中：M：SO2產(chǎn)生量；　m0：糖廠蔗渣濕重；　48%：蔗渣含水率；　0.69%：干蔗渣含硫率；80%：硫轉(zhuǎn)化率。相當(dāng)于1000公斤蔗渣（濕重）燃燒產(chǎn)生SO2約5.74公斤。

3．木材加工殘余SO2產(chǎn)生量

膠合板行業(yè)的加工廢料若不作為鍋爐燃料，對(duì)廠家來(lái)講是一個(gè)較難處理的副產(chǎn)品，環(huán)境方面的問(wèn)題和不斷上升的能耗成本促使廠家大量地使用木柴下腳料作為鍋爐的燃料，并成為了廠內(nèi)生產(chǎn)主要的熱能來(lái)源，因此在把此類(lèi)廠家納入環(huán)境統(tǒng)計(jì)過(guò)程中很有必要對(duì)此類(lèi)燃料的SO2產(chǎn)生量作一個(gè)統(tǒng)計(jì)測(cè)算。

一般來(lái)講，膠合板廠由于此類(lèi)燃料均為本廠加工下腳料，不象煤炭有清楚的進(jìn)貨記錄，在統(tǒng)計(jì)過(guò)程中基本上無(wú)法提供一個(gè)較為準(zhǔn)確的燃料使用量，但可以提供木材的使用量（以體積計(jì)），因此如何統(tǒng)計(jì)此類(lèi)燃料的使用量主要依據(jù)就是木材的使用量。膠合板生產(chǎn)中的下腳料主要來(lái)自木材旋開(kāi)、剪切廢料及魚(yú)尾邊損失等場(chǎng)合（最后的木芯不作燃料），隨著廠家技術(shù)水平的不同和木材直徑的不同，木材有效利用率在不同廠家、不同材徑木材之間也不斷發(fā)生變化，但是根據(jù)有關(guān)資料的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，旋開(kāi)損失一般在3%~8%之間，剪切廢料損失及魚(yú)尾邊損失一般在13.9%~16.1%，高的甚至可以達(dá)到18%。以漳州市區(qū)膠合板廠為例，市區(qū)大量存在的膠合板廠以小型為多，技術(shù)水平較低，鑒于主要生產(chǎn)的是建筑模板，材料的可利用率會(huì)比其他類(lèi)型的膠合板稍高，因此在進(jìn)行環(huán)境統(tǒng)計(jì)中，宜從宏觀角度來(lái)確定全市膠合板加工殘余率，可初步確定全市膠合板加工殘余率水平中等偏高，大致約為總用材量的22%左右（不含木芯）。以廠家主要使用的木材－松木為例，其成熟材基本密度平均值約在0.463g/cm3，從而可以通過(guò)廠家提供的使用量折算用作燃料的木材下腳料數(shù)量。

根據(jù)相關(guān)資料，這些樹(shù)皮、鋸末和木塊等木材殘余燃燒過(guò)程中污染物排放系數(shù)如下表：

表2　每噸木材殘余物的污染物產(chǎn)生系數(shù)

成分 CO2 CO NO2 SO2 HC 顆粒物

排放量（Kg）　　1780　　　 3.4 1.13 0.068 0.0125 0.204

從上述資料中我們可以得出膠合板廠木材加工殘余物SO2產(chǎn)生量計(jì)算公式為：

M＝V0×22%×ρ木×0.068

式中：M：SO2產(chǎn)生量(Kg)；　V0：木材使用量(m3)；　22%：木材殘余率（不含木芯）；　ρ木：材質(zhì)密度（松木0.463）；　0.068：SO2產(chǎn)生系數(shù)。通過(guò)上述公式折算，相當(dāng)于每加工1立方米松木所產(chǎn)生的殘余物作鍋爐燃料會(huì)產(chǎn)生SO2　6.93×10－3公斤。當(dāng)然不同的材質(zhì)密度均會(huì)有所不同，因此在計(jì)算過(guò)程中，不可忽視對(duì)當(dāng)?shù)啬z合板廠技術(shù)水平、生產(chǎn)品種及所用材質(zhì)的總體了解、分析。

4．結(jié)語(yǔ)

（1） 通過(guò)對(duì)上述兩種生物燃料SO2測(cè)算方法的分析，介紹一種環(huán)境統(tǒng)計(jì)方法的思路。

（2） 蔗渣和木材加工殘余生物質(zhì)能的硫含量很低，燃燒過(guò)程所產(chǎn)生的SO2比煤炭和重油要低得多，對(duì)環(huán)境影響較小，其中又以木材加工殘余產(chǎn)生的SO2最低。

參考文獻(xiàn)：

[1]：趙增立、李海濱、吳創(chuàng)之等·蔗渣的熱解與燃燒動(dòng)力學(xué)特性研究·燃燒化學(xué)學(xué)報(bào)，2005,6：33(3)，314－318。

[2]：劉德昌，王賢華，劉昕等·25t／h煤粉鍋爐改為燃甘蔗渣、煤混合燃料流化床鍋爐的技術(shù)改造·工業(yè)鍋爐，2003，6期，39－43。

[3]：樊淑德譯，宋亞莉校對(duì)·改進(jìn)技術(shù)能降低膠合板制造成本·湖北林業(yè)科技，2005，3期，58－60。

[4]：姬寧，潘彪，徐永吉·貴州馬尾松人工林木材物理力學(xué)性質(zhì)研究·貴州林業(yè)科技，2003,2：31(1)，41－44。

[5]：stavropoulosGG，SkodrasG·木材加工殘余作為替代燃料的節(jié)能分析·能源工程，2004，3期，43－45。

Calculateion Of Sulphur Dioxide Produce From Biologic Fuel In Environment Statistics Work

Wang Weihui

(Zhangzhou Municipal Environmental Monitoring Station ,Fujian Province ,Zhangzhou 363000)

Abstract：In environment statistics work，how to calculate production of sulphur dioxide from biologic fuel－bagasse and wood residues，base on basic information of mill。

Key word：environment statistics;bagasse; wood residues;burn;sulphur dioxide