针对某燃生物质锅炉除尘脱硝改造方案

耿爱民 ,刘 斌

（1.北京新机场建设指挥部,北京 100621; 2中国中元国际工程有限公司,北京 100089）

1 前言

随着国民经济发展、人口增长和城市化进程的加快，我国氮氧化物（NOx）的排放量稳步增长，研究表明NOx是形成雾霾天气的重要原因，对人类生产和生活造成极大危害，已成为制约我国社会经济发展的重要因素。燃煤锅炉作为NOx的主要排放源越来越被人们重视。目前，世界各国均对NOx的排放提出了非常苛刻的要求，并立法限制。我国的排放限制指标根据各地区的自身发展情况也有所差异。比如，我国制定的《锅炉大气污染物排放标准（GB 13271——2014）》中要求新建燃气锅炉NOx最高允许排放浓度为150mg/m3，其中北京市出台的地方标准《锅炉大气污染物排放标准》中对新建工业锅炉要求NOx最高允许浓度要求更低，应小于80mg/m3甚至30mg/m3超低氮排放。

北京市通州区某生物质锅炉尾部粉尘排放为241 mg/m3，氮氧化物排放为358mg/m3，不能满足北京市锅炉大气污染物排放标准。本文针对该生物质锅炉进行除尘脱硝改造，改造后确保锅炉尾部烟气烟尘排放浓度（计全烟气量）：粉尘排放30mg/m3，NOx排放浓度≤80 mg/m3。

2 改造方案

2.1 改造原则

（1）除尘、脱硝、臭氧机组采用一炉一机配置；（2）烟气量按100%负荷计算22000 m3/h，全烟气除尘、脱硝进行设计；（3）负压干法除尘，正压湿法脱硝工艺，除尘脱硝系统不能影响主机设备的正常运行，同步率≥98%；（4）除尘脱硝工艺的选择：遵照“工艺成熟、运行稳定、除尘、脱硝效率高、投资省、运行费用低、无二次污染”的原则。

2.2 改造工艺

拆除原有除尘设备，安装防火花装置、布袋除尘器、引风机、预降温装置、氧化装置和脱硝塔。

（1）除尘工艺。锅炉烟气进入防火花装置，烟气中含尘及火花气体通过防火花装置进口获得回转加速，产生离心力，较大尘粒及火花被碰撞、凝聚、分离，大部分粉尘通过导流管经星型卸灰阀排入灰车。

经过初步净化的烟气进入袋式除尘器，该除尘器为气箱式脉冲除尘器。含尘气体通过进风总管，在斜隔板作用下大部分粉尘直接落入灰斗，含有少量微细粉尘的气体折转向上进入中箱体滤袋室，含尘气体穿过滤袋时，粉尘被截留在滤袋外表面，清洁气体穿过滤袋向上进入上箱体，在系统风机负压作用下汇集到出风总管，再由风机送入降温装置进行烟气脱硝处理。随着过滤的不断进行，滤袋外表面附着的粉尘不断增加，当设备阻力达到设定值时，脉冲清灰控制系统即发出指令，对应的脉冲阀依次将0.6Mpa的压缩空气通过喷吹管喷入箱体，使滤袋产生急剧的鼓涨和冲击振动，抖落积附在滤袋外表面的粉尘，使之落入灰斗，逐排清灰直至全部清灰完毕后，即完成一个清灰周期。直至下一次阻力再上升到设定值时，才开始下一个周期的清灰。灰斗内的积灰定期经卸灰阀、由人工外运。

为保证布袋不超温运行，进口处设置野风阀，由自动化仪表控制开启。

灰斗内的积灰如果发生搭桥现象，排卸灰时应启动灰斗上的防闭塞装置（仓壁振动器），以振落搭桥顺利排灰。

本除尘器的脉冲阀的脉冲宽度，喷吹间隔时间等控制程序是根据现场工况条件调整确定的。从而实现最佳状态的脉冲喷吹清灰及排输灰工作制度，以节约能源和延长脉冲阀及滤袋的使用寿命。

（2）脱硝原理。臭氧作为一种强氧化剂，可以容易的将NOx氧化成可溶于水生成HNO2和HNO3的NO2、N2O3、N2O5等高价态氮氧化物，然后采用NaOH 溶液进行吸收。

臭氧机组生成臭氧通过氧化装置与原烟气混合后，通过臭氧喷枪喷入生成容易与碱液反应的高价氮氧化物。烟气在进入脱硝塔同时喷入碱液使溶于水的高价值氮氧化物 与碱液充分吸收，从而达到脱除NOx的目的。最后烟气经过内置旋流脱水装置排进烟囱。

脱硝塔内设旋转雾化喷头进行雾化，碱液被雾化成粒径30～60μm左右的雾滴，这些细小的雾滴与酸性（NOx）气体充分接触，在一系列的化学反应后去除烟气中绝大多数的酸性（NOx）气体。

相应化学反应公式：

（3）脱硝系统。整个臭氧氧化脱硝工程包括臭氧发生系统、空气源系统（或液氧系统、分子筛制氧系统）、添加剂系统、喷射系统、电气及控制系统组成。

臭氧发生系统是整个工程最为关键的部分，利用介质阻挡放电法将高纯度氧气等离子体化继而生成臭氧，在专有臭氧喷嘴喷射下与烟气进行迅速混合，实现NO 的充分、快速氧化，满足 NOx在较高浓度下的脱除效率。

充分氧化后的烟气进入湿法脱硝塔进行净化吸收，SO2与 NOx同时吸收后生成硫酸盐、亚硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐等物质。

为保证NO2的高效吸收，脱硫浆液中必须添加一定量的添加剂，为此厂区提供浓度为20%钠碱液，提供及补充氮氧化物吸收所需的添加剂。

烟气脱硝塔的内部脱水装置设反冲洗装置，定时反冲洗。

烟气脱硝塔下设排污阀，可连续排污或间接排污。

脱硝岛脱硝循环系统由降温装置1台、氧化装置1台、脱硝塔1台、脱硝循环泵2台、PH控制仪1台。

臭氧氧化装置、喷嘴等采用316L等耐腐蚀材料制作，氧化装置、内部采用W-10进行防腐处理。

脱硝岛吸收剂制备、供应系统可由厂区提供20%碱液或固态碱（PH值大于10）供脱硝岛使用，当塔釜内PH值低于8时，PH控制仪显示数值，人工加碱。

脱硝塔旁设反冲洗罐、反冲洗泵定期对脱硝塔进行反冲洗。

电气控制系统由脱硝循环泵控制系统、温度、压力及异常PH自动声光自动报警系统组成。

3 结论

该生物质锅炉进行除尘脱硝改造，改造费用约190万元，改造后锅炉尾部烟气排放浓度，粉尘排放达到30mg/m3以下，NOx排放浓度也小于8 0 mg/m3。

[1]林宗虎,张永照.锅炉手册[M].北京:机械工业出版社,1987.[]林宗虎,徐通模.实用锅炉手册[M].北京:化学工业出版社,1999.