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环境统计中生物燃料二氧化硫产生量的测算 王伟慧 （漳州市环境监测站， 福建 漳州 363000） 摘 要：在环境统计中，通过对厂家所能提供的原始资料分析，测算出生物燃料－－蔗渣和木材加工残余用作锅炉燃料所产生的二氧化硫量。 关键词：环境统计；蔗渣；木材加工残余；燃烧；二氧化硫 作者简介：王伟慧（1971—），男，毕业于合肥工业大学环境工程专业。1997~2003年于漳州市环境科学研究所从事环境影响评价工作，现任漳州市环境监测站工程师。 1．前言 环境统计工作是全国环保系统对各地的工业及生活污染物排放量进行统计调查、统计分析，提供统计信息和咨询，实行统计监督的一项工作。在每年的污染物产生量统计过程中，均发现有许多企业大量使用木材加工下脚料或蔗渣代替煤作为锅炉燃料的现象。虽然此类燃料比煤炭清洁，燃烧产物中SO2的产生量较少，但在一个地区大量使用时，所产生的污染物量也相当可观，不容忽视。以福建省漳州市为例，光漳州市区范围内就有数百家大大小小的胶合板厂用木材下脚料作为燃料，另长泰县也有两家较大的糖厂用蔗渣作锅炉燃料，因此如何测算这些生物燃料二氧化硫的产生量成了环境统计中一个不可忽视的部分。 2．蔗渣燃料的SO2产生量 蔗渣在糖厂中能作为燃料使用的原因是由于厂内采用了流化床锅炉技术，蔗渣可以与煤混烧，既利用了厂内生产的下脚料，又降低了运行费用，变废为宝。蔗渣的产率一般为甘蔗加工量的23%~26%（含水分），厂家可以根据榨糖甘蔗量对厂内蔗渣产生量有一个较为准确的估计，根据广东江门某蔗糖厂对干燥粉碎加工至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 样品 基本成分分析 C H O N S 干重（%） 45.92 8.91 40.82 1.06 0.69 糖厂生产中的蔗渣水分一般为48%，因此统计中可以初步确定蔗渣（干重）的含硫率约为0.36%，同时蔗渣作为生物燃料，主要由纤维素、半纤维素和木质素等组成，其燃烧随着温度的升高可分为两个阶段：第一阶段主要是半纤维素、纤维素和少量木质素的热解，第二阶段主要是木质素的热解和残焦的燃烧，蔗渣中硫的转化与蔗渣燃烧过程中的失重有一定的关系，通过对有关资料中蔗渣在不同升温速率下热解失重曲线（见下图）的分析，
（1） (1) 10℃/min;
（2）20℃/min; （3）40℃/min;
在达到800℃之后，蔗渣热解燃烧后的剩余重量基本维持在原重量的20%左右（干重），而流化床锅炉在蔗渣和煤混烧下，燃烧室出口温度大约在700℃，纯烧蔗渣时燃烧室出口温度大约在800℃，结合环境统计中一般确定燃料中硫的转化率定为80%，因此初步确定蔗渣中硫的转化率约为80%，从而可以推算出蔗渣中SO2产生量的计算公式可表示为： M=m0×(1－48%)×0.69%×80%×2 式中：M：SO2产生量； m0：糖厂蔗渣湿重； 48%：蔗渣含水率； 0.69%：干蔗渣含硫率；80%：硫转化率。相当于1000公斤蔗渣（湿重）燃烧产生SO2约5.74公斤。 3．木材加工残余SO2产生量 胶合板行业的加工废料若不作为锅炉燃料，对厂家来讲是一个较难处理的副产品，环境方面的问题和不断上升的能耗成本促使厂家大量地使用木柴下脚料作为锅炉的燃料，并成为了厂内生产主要的热能来源，因此在把此类厂家纳入环境统计过程中很有必要对此类燃料的SO2产生量作一个统计测算。 一般来讲，胶合板厂由于此类燃料均为本厂加工下脚料，不象煤炭有清楚的进货记录，在统计过程中基本上无法提供一个较为准确的燃料使用量，但可以提供木材的使用量（以体积计），因此如何统计此类燃料的使用量主要依据就是木材的使用量。胶合板生产中的下脚料主要来自木材旋开、剪切废料及鱼尾边损失等场合（最后的木芯不作燃料），随着厂家技术水平的不同和木材直径的不同，木材有效利用率在不同厂家、不同材径木材之间也不断发生变化，但是根据有关资料的统计结果，旋开损失一般在3%~8%之间，剪切废料损失及鱼尾边损失一般在13.9%~16.1%，高的甚至可以达到18%。以漳州市区胶合板厂为例，市区大量存在的胶合板厂以小型为多，技术水平较低，鉴于主要生产的是建筑模板，材料的可利用率会比其他类型的胶合板稍高，因此在进行环境统计中，宜从宏观角度来确定全市胶合板加工残余率，可初步确定全市胶合板加工残余率水平中等偏高，大致约为总用材量的22%左右（不含木芯）。以厂家主要使用的木材－松木为例，其成熟材基本密度平均值约在0.463g/cm3，从而可以通过厂家提供的使用量折算用作燃料的木材下脚料数量。 根据相关资料，这些树皮、锯末和木块等木材残余燃烧过程中污染物排放系数如下表： 表2 每吨木材残余物的污染物产生系数 成分 CO2 CO NO2 SO2 HC 颗粒物 排放量（Kg） 1780 3.4 1.13 0.068 0.0125 0.204 从上述资料中我们可以得出胶合板厂木材加工残余物SO2产生量计算公式为： M＝V0×22%×ρ木×0.068 式中：M：SO2产生量(Kg)； V0：木材使用量(m3)； 22%：木材残余率（不含木芯）； ρ木：材质密度（松木0.463）； 0.068：SO2产生系数。通过上述公式折算，相当于每加工1立方米松木所产生的残余物作锅炉燃料会产生SO2 6.93×10－3公斤。当然不同的材质密度均会有所不同，因此在计算过程中，不可忽视对当地胶合板厂技术水平、生产品种及所用材质的总体了解、分析。 4．结语 （1） 通过对上述两种生物燃料SO2测算方法的分析，介绍一种环境统计方法的思路。 （2） 蔗渣和木材加工残余生物质能的硫含量很低，燃烧过程所产生的SO2比煤炭和重油要低得多，对环境影响较小，其中又以木材加工残余产生的SO2最低。
参考文献： [1]：赵增立、李海滨、吴创之等·蔗渣的热解与燃烧动力学特性研究·燃烧化学学报，2005,6：33(3)，314－318。 [2]：刘德昌，王贤华，刘昕等·25t／h煤粉锅炉改为燃甘蔗渣、煤混合燃料流化床锅炉的技术改造·工业锅炉，2003，6期，39－43。 [3]：樊淑德译，宋亚莉校对·改进技术能降低胶合板制造成本·湖北林业科技，2005，3期，58－60。 [4]：姬宁，潘彪，徐永吉·贵州马尾松人工林木材物理力学性质研究·贵州林业科技，2003,2：31(1)，41－44。 [5]：stavropoulosGG，SkodrasG·木材加工残余作为替代燃料的节能分析·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 |
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