聊聊基准氧含量在有机废气焚烧处理中的适用问题

聊聊基准氧含量的适用问题

最近突然地有越来越多的客户问及基准氧含量的问题，听说已经有与VOC排放相关的行业标准出炉或者在出炉的路上。我百感交集。很多燃烧过程会产生具污染性的产物，如CO、二噁英、NOx、炭黑等。基准氧含量的作用，简单来说，就是防止过度“稀释”造成具污染性的燃烧产物达标的假象。比如燃煤锅炉，燃烧一定量的煤（kg/h）将产生一定量的污染物产物（kg/h），而为了保证煤的充分燃烧会鼓入一定量的助燃空气（m3/h），助燃风的量会影响到燃烧产物的浓度（g/m3）。助燃空气一般是过量的，过量程度越大，燃烧后烟气中的污染物浓度越低，氧含量越高。为了防止上述假象，人们设定了基准氧含量，把测量得到的燃烧产物浓度折算到这个基准上——“不是说测到了多少就是多少，而是把氧气先降到基准氧含量后再看你的浓度是多少”。这样一来，不论在实际操作中鼓入了多少过剩的助燃风，都能折算到同一平台上进行比较。由于不同类型的燃料要求的供氧量和过剩系数都不一样，人们给不同燃料设定的基准氧含量也是不同的。比如：我国的危险废物焚烧污染控制标准（GB 18484-2001）中要求（3.13）“各项污染物的排放限值，均指在标准状态下以11%O2（干空气）作为换算基准换算后的浓度”[8]。在火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2011）中（5.2）大气污染物基准氧含量排放浓度折算方法[9]：

除了上述两个标准外，还有若干不同的标准根据各自的特点设定了基准氧含量。在英国**的官网(https://www.gov.uk/)上有篇文章，说的是在烟囱测量污染物排放时选择测量方法的技术导则[10]，里面提到不同的基准氧含量用于不同的燃料，如：

• 3% 用于气体或液体燃料
• 6% 用于固体燃料
• 11% 用于大部分燃烧过程
• 15% 用于燃气轮机
  

文中还说道：“然而，有些工艺过程可能就是设计为在富氧条件下运行的。在这种情况下，可以将所测得到的浓度标准化地折算到主管部门规定的氧含量上。具体问题需要具体分析。”

我们现在可以看出来，设定了基准氧含量的情况均为给燃料提供有限助燃风的燃烧过程，燃烧后烟气中将残余少量的过剩的氧气。对于有机废气热力焚烧法来说，很多废气本身就携带大量氧气（即富氧），在燃烧前后氧含量变化不大，这种情况下，按基准氧含量折算排放浓度的作法并不适用。

按基准氧含量折算排放浓度的公式是：

和

折算系数的意思是说我们测到的污染物浓度不是最终的排放浓度，要乘上折算系数后才算是。它其实是使用基准氧含量和空气中氧气的含量作为一个区间的两个端点，实测氧含量与空气中氧含量的差值落入上述区间占据的比例等于实测浓度与折算浓度的比值。举例说明：在烟囱测到20 mg/Nm3的VOC不代表就达标了，如果折算系数是5的话，我们“实际”排放了100 mg/Nm3的VOC，拿不到项目尾款的。换种说法就是，排放标准20 mg/Nm3当折算系数是5时实际是4 mg/Nm3。

参考德国工程师协会标准VDI2442（2006）《热力学废气处理工艺和技术》（AbgasreinigungVerfahren und Technik der thermischen Abgasreinigung）[11]第15页的图和第16页的文字，德国人的看法是这样的：对于贫氧或者不含氧气的废气的热力学处理，采用基准氧含量来折算排放浓度是可以的，对于富氧或者含有大量空气的废气的热力学处理来说则不大有意义。因为后者只需要输入不多的燃料用于维持最低的反应温度以确保污染物的破坏率，在净化气中仍然会剩余很多氧气，浓度可能高达20%（vol.）及以上，这种情况下按照基准氧含量折算所得到的排放限值将会比原定的排放限值低几个数量级。如下面图1-4中的曲线所示，

图1-4 排放折算系数和实测氧气浓度的关系图中几根曲线分别代表分别为3%、5%、7%、11%和17%的基准氧含量。比如若实测氧浓度为19%，在基准氧含量取值11%时，折算系数是5，当基准氧含量取3%时，折算系数是9；在采用5%的基准氧含量的曲线上，如果实测氧浓度是20%，折算系数是……很高，在图的外面很远的地方，实测氧含量为19%时，折算因子是8，实测氧含量18%时，折算因子是5.4。折算前后的差距确实是很大的。德国人最后说，对于废气热力学处理系统，只有通过观察净化气中污染物的负荷（即排放速率）或者通过不考虑基准氧含量的污染物浓度来限制污染物排放才是合理的。

威武！毕竟要做到20mg/Nm3还是4 mg/Nm3要付出的经济代价也不是一个数量级的。

我国现行国家大气污染物综合排放标准本来就是从浓度限值和排放速率两方面来约束环境污染的，好希望具体实施时也能坚持这样考量。

--------

本文摘自《VOC废气焚烧处理工程漫谈》。此书于2021年11月下旬开始在如下微信公众号中连载：

李煜SGH

学习了 很好的资料 这个问题也是近几年很多治理公司和客户关注的

确实是啊，成都的和全国火力的规范都不一样  燃油一锅炉和燃气锅炉 有是3 的 有是3.5的
DB 51 2672-2020 成都市锅炉大气污染物排放标准（四川地标）
[attachimg]
GB13223-2011 火电厂大气污染物排放标准