生物质锅炉烟气脱硝工艺技术研究

2021-11-23王竹青孙旭

商品与质量 2021年28期

王竹青孙旭

江苏华跃特种设备有限公司江苏扬州 211400

1 生物质直燃锅炉NOx产生的机理

生物质燃料具有高温，低热量值，高挥发性物质，低密度和较差的饲料均匀性，导致炉中温度的变化。燃料中的氮含量，生物质燃料的浓度大大波动，燃烧锅炉的炉温为750-1000°时，热NOx为10%-20%，C或更低，热NOx小。燃料类型NOx主要决定燃料中的氮含量。大部分生物质的含氮量在0.5%-1.5%之间，与煤的含氮量相近。

2 生物质锅炉大气污染物排放标

当前生物质锅炉污染物排放标准主要按照国家标准《锅炉大气污染物排放标准》执行。本标准包括生物质锅炉的参考标准和燃煤锅炉的排放控制要求，即现有锅炉的NOx排放要求不超过400mg/m3，而从2014年7月1日起，新建锅炉的NOx排放要求不超过300mg/m3因为新建锅炉不超过400mg/m3，排放量为200mg/m3，远远高于燃煤电厂的超低排放标准，所以控制难度很大。鉴于此，中国的所有省市都发布了本地标准，上市的本地空气污染物排放标准，北京和杭州新型生物量煤靴，30毫克/立方米和50毫克/立方体相当于超低排放标准煤烧制的电力工成，生物质阻挡锅炉的NOx排放限制高于燃煤发电厂的排放限制[1]。

3 生物质锅炉燃料工业分析、灰分分析

不同的生物质燃料，NAR、SAR和低发电量是不同的，最终导致锅炉烟气中的烟气来自NOx、SOX和烟气，燃料中NAR和SAR的数量越高，则烟气中的NOx、SOX浓度越高，不同生物质燃料的NAR、SAR、AAR和QNET以及NAR、SAR、AAR和QNET都较高，不同生物质燃料的AR值也有很大差异，这是造成锅炉组分波动的主要原因。按照统计数据，当秸秆为燃料时粉煤灰中的K元素的含量更高；当森林用作燃料时，粉煤灰中的Ca元素的含量更高。因此，当使用不同的燃料时，应按照燃料的特点选择合适的脱硝过程路线，特别是在设计SCR脱硝催化剂时，应考虑高钾和高钙的影响。

4 生物质锅炉的烟气特点

通过研究生物量锅炉烟气及生物质锅炉烟气的试验和分析，发现生物质锅炉的烟气具有以下特点：主炉和循环流化床炉，当前温度范围为700-1100°，烟道气温度范围会导致温差，以及SNCR技术可以实现的脱硝效率，一般而言，当烟气温度为850-1100°之间，由于生物体中的高氢含量，烟道气中的水分含量也很高，可达到15%-30%。燃煤锅炉不超过10%，烟道气的水分含量高。当使用SCR脱硝催化剂时，烟道气中的H2O将与注入的还原剂NH3，以减少脱硝催化剂。另一方面，如果操作正常，烟道气的湿度将导致烟气的酸露点在锅炉的启动和停止期间升高，这将导致酸雾冷凝，并且液滴将是被脱硝催化剂吸附。它可以促进催化剂微孔中的碱金属如碱金属的迁移，从而加速催化剂的活性。目前，商用SCR脱氮催化剂基本上通过催化剂表面上的酸性活性位点基本上进行了解调的效果。烟道粉尘中碱金属氧化物的高含量将导致碱金属和表面酸性位点的组合产生催化剂的碱金属中毒的催化剂并迅速降解催化活性。因此，如果SCR技术用于生物质锅炉的烟气反硝化，则应认为成本更高，高碱金属含量将增加粘度粉煤灰的粉煤灰，所以应考虑选择性脱硝过程。当燃烧纯生物质时，二氧化硫和氮氧化物的含量在100-250mg/m3之间波动，如木材、木材、树皮等就像。那个烟气中二氧化硫、氮氧化物含量在250-600mg/m3之间波动，瞬间可达1000mg/m3以上，这使得脱硫脱硝技术的选择困难[2]。

5 生物质锅炉脱硝工艺研究

通过调查，锅炉技术和锅炉、低氮燃烧技术、选择性非催化还原技术（SNCR）和选择性催化还原技术（SCR）或上述三种技术中的两种或三种技术都比较成熟，并有大量的工程应用，如垃圾焚烧、垃圾无害化焚烧等行业除此之外，等离子体脱氮技术、臭氧氧化脱氮技术、固体聚合物脱氮技术（PCR）和液体生物脱氮钙技术（b-sncr）还处于研究或实验阶段，不能普及。详细介绍了低氮燃烧技术，选择性非催化还原（SNCR）技术和选择性催化还原（SCR）技术。低氮气燃烧技术从NOx的来源开始，并且存在低氧气路径。燃烧空气分阶段燃烧，低NOx燃烧器，烟气再循环，燃料上燃烧等的主要优点是相对较低的设备投资;缺点效率低，灰色燃料增加，燃烧效率等较低。SNCR技术是一种雾化喷雾系统，在800-1100°的温度范围内从10%-40%尿素溶液中，氮氧化技术是无害的氮气和水。水SNCRDENITRATION系统简单，投资和运营成本简单，但生物质锅炉的成本低，NOx排放浓度达到锅炉空气污染物排放标准（GS-SNCR），脱硝技术是控制NOx排放的关键技术生物量锅炉。在催化剂的作用下，SCR还原为氮气和氮气水。限制在温度区间，氮气吸收器有三个安排好了SCR燃料锅炉之间有三种布置方式，即煤与煤之间空气。这个高浓度布置粉煤灰粘度大，脱硝催化剂金属含量高，易造成脱硝催化剂的减少，且具有高温高粉尘分布的化学脱硝寿命催化剂。袋式除尘器出口烟气温度仅为145-160℃，但由于烟气中Sox的浓度仍为30-50mg/m3，因此有必要对烟气进行加热，以避免低温下硫酸氢铵（ABS）的析出造成催化剂孔道堵塞和催化剂活性迅速下降。建议SCR入口烟气温度为230-260℃，如果实际Sox浓度过高或烟气波动导致少量ABS沉淀，可设计在线热再生工艺，间歇将烟气温度提高到320℃[3]。