生物質(zhì)鍋爐脫硝技術(shù),生物質(zhì)是未來不可或缺的可再生能源,但由于其氮元素含量相對較高,在燃燒過程中會生成大量的氮氧化物,造成環(huán)境污染。
通過分析生物質(zhì)氮氧化物產(chǎn)生的機理和工程實踐發(fā)現(xiàn):生物質(zhì)在鍋爐燃燒時,其氮氧化物的生成及脫除過程受燃料類型、燃燒溫度、過量空氣系數(shù)影響較大;選擇性非催化還原法是適合生物質(zhì)鍋爐的一種脫硝的技術(shù),還原劑的類型、噴射點及噴射方式是影響脫硝效率的關(guān)鍵;控制好脫硝技術(shù)的關(guān)鍵點,選擇性非催化還原法在生物質(zhì)鍋爐脫硝中就可以獲得較高的效率,但要達到穩(wěn)定的脫硝效率,還需要鍋爐具備良好的運行控制。
現(xiàn)行的生物質(zhì)鍋爐煙氣的排放標準按《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB 13271-2014) 執(zhí)行。即塵、二氧化硫、氮氧化物的排放限值為 30,200,200 mg /m3,其中重點地區(qū)按 20,50,100 mg / m3執(zhí)行。但隨著國家對鍋爐煙氣環(huán)保標準的提高,加上鍋爐煙氣超低排放的推廣實行,大氣污染物排放要求將會更嚴格。目前很多生物質(zhì)鍋爐企業(yè)已經(jīng)按照10,35,50 mg / m3的排放限值對鍋爐進行整改。經(jīng)對生物質(zhì)直燃鍋爐煙氣調(diào)研、測試、分析,
生物質(zhì)鍋爐煙氣有如下特點:
①爐膛溫度差別大,生物質(zhì)鍋爐主要有爐排爐和循環(huán)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,膛溫度分別為 700~760℃、880~950℃、850~1100℃;
②生物質(zhì)中氫元素含量較高,煙氣中含水量也高,可達到15%~30%;
③煙塵含堿金屬質(zhì)量分數(shù)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(zhì)時二氧化硫、氮氧化物濃度在120~250mg/m3波動,如燃料中摻雜模板、木材、樹皮,煙氣中二氧化硫、氮氧化物濃度在 250~600 mg/m3波動。
2. 脫硝技術(shù)生物質(zhì)的鍋爐由于燃料種類多、熱值低、給料均勻性差,造成燃燒區(qū)內(nèi)的溫度變化劇烈,鍋爐出口初始氮氧化物排放濃度波動大。生物質(zhì)鍋爐脫硝首先要穩(wěn)定爐膛出口NOx的濃度。生物質(zhì)可采用的煙氣脫硝方式包括:SNCR脫硝技術(shù),SCR脫硝技術(shù),臭氧氧化脫硝技術(shù),ZYY脫硝技術(shù)等。
2.1 SNCR脫硝SNCR(Selective Non-Catalytic Reduction)即選擇性非催化還原法脫硝技術(shù),是在不使用催化劑的情況下,將還原劑直接噴入到800~1100℃高溫煙氣中,在高溫條件下,還原劑先分解為 NH3及其他副產(chǎn)物,之后,煙氣中的NOx與分解產(chǎn)生的NH3進一步發(fā)生氧化還原反應(yīng),將煙氣中的 NOx還原為N2和 H2O,主要反應(yīng)為:8NH3+ 6NO +3O2→7N2+ 12H2OSNCR技術(shù)是煙氣脫硝的主流技術(shù)之一,脫硝成本較低,工藝較簡單,但其脫硝效率一般為20~50%左右,很難達到更高的脫硝效率。
2.2 SCR脫硝SCR( Selective Catalytic Reduction)即選擇性催化還原技術(shù),是將還原劑送入煙道使之與煙氣混合,在催化劑的作用下,在300~420℃的溫度狀態(tài)下將NOx還原為 N2和 H2O,從而實現(xiàn) NOx的減排。
在SCR反應(yīng)器內(nèi),NOx通過以下反應(yīng)被還原:4NO + 4NH3 + O2 → 4N2+ 6H2O (主反應(yīng))6NO2+ 8NH3→ 7N2+ 12H2O (主反應(yīng))6NO + 4NH3 → 5N2+ 6H2O (副反應(yīng))2NO2+ 4NH3+ O2→ 3N2+ 6H2O (副反應(yīng))SCR脫硝技術(shù),是煙氣脫硝效率最高最有效的固定源NOx治理的技術(shù),脫硝率可以達到90%以上。但由于生物質(zhì)燃料本身含有K、Na、Ca等堿性物質(zhì),燃燒后形成飛灰進入SCR系統(tǒng),吸附在催化劑表面或堵塞催化劑孔道,并且與催化劑表面活性成分發(fā)生反應(yīng),造成催化劑中毒失活,對催化劑的使用壽命產(chǎn)生影響。為保證催化劑的安全運行,同時最大限度減小新增催化劑的煙氣阻力,催化劑需選用抗堿金屬板式催化劑。