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生物质锅炉烟气脱硫脱硝技术方案选择

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生物质锅炉烟气脱硫脱硝技术方案选择

2019-09-25

通过对生物质锅炉烟气的成分分析,总结出生物质锅炉烟气的特点,并对生物质锅炉烟气脱硫脱硝进行技术比较,对不同生物质、不同排放要求可选择不同的脱硫脱硝技术。结合生物质燃料的种类、原始污染物浓度、烟气排放指标要求,可选择技术可行、运行成本低的技术方案。

生物质锅炉是以生物质能源作燃料的锅炉。农业生产过程中的废弃物,如农作物秸秆(玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等)、农业加工业的废弃物(稻壳)等都可作为生物质锅炉的燃料,生物质锅炉排放烟气中二氧化硫、氮氧化物含量较低,因此与燃煤锅炉相比,生物质能源特点是可再生性、低污染性、广泛分布性、总量十分丰富。但随着国家对锅炉烟气排放环保标准的提高,生物质锅炉已经不适应新的环保要求。现各地已要求生物质锅炉烟气的排放标准按GB 13223 —2011《火电厂大气污染物排放标准》执行,即尘、二氧化硫、氮氧化物的排放限值为30,200,20 mg/m3,其中重点地区按20,50,100mg/m3 执行。但这一要求与最新火电厂超低排放相比,还有一定差距。随着民众环保意识的提高,不排除将来会按超低排放要求执行。笔者按一般地区和点地区排放要求,对生物质锅炉烟气脱硫脱硝的技术选择进行分析。

1 生物质锅炉烟气特点

经对生物质锅炉烟气调研、测试、分析,生物质锅炉烟气有如下特点:①炉膛温度差别大,生物质锅炉主要有炉排炉和循环流化床炉,每种炉型又分为中温中压炉、次高温次高压炉、高温高压炉,炉膛温度分别为 700~760oC、880~950oC、850~1100 °C ;②生物质中氢元素含量较高,烟气中含水量也高,<p(H20 ) 可达到15 % ~ 30 % ;而燃煤锅炉烟气不会超过10 % ;③烟尘含碱金属质量分数较高,可达8 % 以上;④二氧化硫、氮氧化物浓度低、波动大,燃烧纯生物质时二氧化硫、氮氧化物质量浓度在100~250mg/m3 波动,如燃料中掺杂模板、木材、树皮,烟气中二氧化硫、氮氧化物质量浓度在250〜600mg/m3 波动,瞬时也可达1g/m3 以上。

2 适用的脱硫脱硝技术方案

2 . 1 脱硝技术方案

1)低氮燃烧技术。低氮燃烧技术属于控制燃烧技术,通过调节燃烧空气中的氧含量,降低氮氧化物的产生,所有低氮燃烧技术必须能让锅炉有一个稳定燃烧过程,否则会出现改造效果不明显或燃烧不稳定问题。就生物质锅炉,常用烟气再循环技术。烟气再循环技术有两种流程:①引风机后的烟气直接引到一次风机入口。该方案一次风机无需改动,再循环烟气也不需要抽风机,省电节能,改造简单,氮氧化物浓度可下降20%〜40% 。②引风机后的烟气直接引到炉膛一次风室和二次风室。该方案一次风机需降负荷运行,再循环烟气也需要配备高温抽风机,风压与一次风机相当。该方案增加了运行电耗,改造相对复杂,氮氧化物质量分数可下降25%〜50% 。烟气再循环技术还会出现烟气中二氧化硫污染物浓度升高、含水量升高现象,但减少了烟气排放总量。

烟气再循环技术工艺流程见图1。

1.jpg

2 ) SNCR技术。SNCR属于选择性非催化还原技术,SNCR技术适用于炉膛出口烟温满足800〜1100 °C 的锅炉,低于此温度时脱硝效率较低,且氨与烟气混和效果对脱硝效率有很大影响(如旋风入口区混和效果比较好)。如混和不充分、反应时间不够,要达到相同的脱硝效率,会增加运行费用,同时尾气氨逃逸也存在超标问题。另生物质锅炉烟气中SO3含量时常偏高,在280°C 以下的低温区设备,存在硫酸盐堵塞、腐蚀等问题。SNCR脱硝效率还与烟所中氮氧化物的初始浓度有关,生物质锅炉SNCR脱硝效率在20% 〜50% 。

3 ) 〇3 氧化技术。NO% 氧化是利用强氧化剂氧化最终转化为硝酸或硝酸盐,常用的氧化剂有羟基自由基HO _ 、O3、H2O2、MnO4 _ 、C1O2、Cl2;其中O3 是常用的氧化剂,反应速率快,在与烟气充分混勻情况下,氧化率达9 0 % 以上,且运行稳定,工业应用业绩多。〇3 氧化脱硝适宜温度为5 0 〜180 °C ,且对SO2浓度无要求,可安装于低温烟气段,NO% 氧化后需再增加碱性物质吸收系统,吸收氧化后的氮氧化物。


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