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生物質鍋爐煙氣脫硫脫硝技術方案選擇

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生物質鍋爐煙氣脫硫脫硝技術方案選擇

2019-09-25

通過對生物質鍋爐煙氣的成分分析,總結出生物質鍋爐煙氣的特點,并對生物質鍋爐煙氣脫硫脫硝進行技術比較,對不同生物質、不同排放要求可選擇不同的脫硫脫硝技術。結合生物質燃料的種類、原始污染物濃度、煙氣排放指标要求,可選擇技術可行、運行成本低的技術方案。

生物質鍋爐是以生物質能源作燃料的鍋爐。農業生産過程中的廢棄物,如農作物稭稈(玉米稭、高粱稭、麥稭、稻草、豆稭和棉稈等)、農業加工業的廢棄物(稻殼)等都可作為生物質鍋爐的燃料,生物質鍋爐排放煙氣中二氧化硫、氮氧化物含量較低,因此與燃煤鍋爐相比,生物質能源特點是可再生性、低污染性、廣泛分布性、總量十分豐富。但随着國家對鍋爐煙氣排放環保标準的提高,生物質鍋爐已經不适應新的環保要求。現各地已要求生物質鍋爐煙氣的排放标準按GB 13223 —2011《火電廠大氣污染物排放标準》執行,即塵、二氧化硫、氮氧化物的排放限值為30,200,20 mg/m3,其中重點地區按20,50,100mg/m3 執行。但這一要求與最新火電廠超低排放相比,還有一定差距。随着民衆環保意識的提高,不排除将來會按超低排放要求執行。筆者按一般地區和點地區排放要求,對生物質鍋爐煙氣脫硫脫硝的技術選擇進行分析。

1 生物質鍋爐煙氣特點

經對生物質鍋爐煙氣調研、測試、分析,生物質鍋爐煙氣有如下特點:①爐膛溫度差别大,生物質鍋爐主要有爐排爐和循環流化床爐,每種爐型又分為中溫中壓爐、次高溫次高壓爐、高溫高壓爐,爐膛溫度分别為 700~760oC、880~950oC、850~1100 °C ;②生物質中氫元素含量較高,煙氣中含水量也高,<p(H20 ) 可達到15 % ~ 30 % ;而燃煤鍋爐煙氣不會超過10 % ;③煙塵含堿金屬質量分數較高,可達8 % 以上;④二氧化硫、氮氧化物濃度低、波動大,燃燒純生物質時二氧化硫、氮氧化物質量濃度在100~250mg/m3 波動,如燃料中摻雜模闆、木材、樹皮,煙氣中二氧化硫、氮氧化物質量濃度在250〜600mg/m3 波動,瞬時也可達1g/m3 以上。

2 适用的脫硫脫硝技術方案

2 . 1 脫硝技術方案

1)低氮燃燒技術。低氮燃燒技術屬于控制燃燒技術,通過調節燃燒空氣中的氧含量,降低氮氧化物的産生,所有低氮燃燒技術必須能讓鍋爐有一個穩定燃燒過程,否則會出現改造效果不明顯或燃燒不穩定問題。就生物質鍋爐,常用煙氣再循環技術。煙氣再循環技術有兩種流程:①引風機後的煙氣直接引到一次風機入口。該方案一次風機無需改動,再循環煙氣也不需要抽風機,省電節能,改造簡單,氮氧化物濃度可下降20%〜40% 。②引風機後的煙氣直接引到爐膛一次風室和二次風室。該方案一次風機需降負荷運行,再循環煙氣也需要配備高溫抽風機,風壓與一次風機相當。該方案增加了運行電耗,改造相對複雜,氮氧化物質量分數可下降25%〜50% 。煙氣再循環技術還會出現煙氣中二氧化硫污染物濃度升高、含水量升高現象,但減少了煙氣排放總量。

煙氣再循環技術工藝流程見圖1。

1.jpg

2 ) SNCR技術。SNCR屬于選擇性非催化還原技術,SNCR技術适用于爐膛出口煙溫滿足800〜1100 °C 的鍋爐,低于此溫度時脫硝效率較低,且氨與煙氣混和效果對脫硝效率有很大影響(如旋風入口區混和效果比較好)。如混和不充分、反應時間不夠,要達到相同的脫硝效率,會增加運行費用,同時尾氣氨逃逸也存在超标問題。另生物質鍋爐煙氣中SO3含量時常偏高,在280°C 以下的低溫區設備,存在硫酸鹽堵塞、腐蝕等問題。SNCR脫硝效率還與煙所中氮氧化物的初始濃度有關,生物質鍋爐SNCR脫硝效率在20% 〜50% 。

3 ) 〇3 氧化技術。NO% 氧化是利用強氧化劑氧化最終轉化為硝酸或硝酸鹽,常用的氧化劑有羟基自由基HO _ 、O3、H2O2、MnO4 _ 、C1O2、Cl2;其中O3 是常用的氧化劑,反應速率快,在與煙氣充分混勻情況下,氧化率達9 0 % 以上,且運行穩定,工業應用業績多。〇3 氧化脫硝适宜溫度為5 0 〜180 °C ,且對SO2濃度無要求,可安裝于低溫煙氣段,NO% 氧化後需再增加堿性物質吸收系統,吸收氧化後的氮氧化物。


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