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生物质锅炉脱硝技术

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生物质锅炉脱硝技术,生物质是未来不可或缺的可再生能源,但由于其氮元素含量相对较高,在燃烧过程中会生成大量的氮氧化物,造成环境污染。通过分析生物质氮氧化物产生的机理和工程实践发现:生物质在锅炉燃烧时,其氮氧化物的生成及脱除过程受燃料类型、燃烧温度、过量空气系数影响较大;选择性非催化还原法是适合生物质锅炉的一种脱硝的技术,还原剂的类型、喷射点及喷射方式是影响脱硝效率的关键;控制好脱硝技术的关键点,选择性非催化还原法在生物质锅炉脱硝中就可以获得较高的效率,但要达到稳定的脱硝效率,还需要锅炉具备良好的运行控制。

现行的生物质锅炉烟气的排放标准按《锅炉大气污染物排放标准》(GB 13271-2014) 执行。即尘、二氧化硫、氮氧化物的排放限值为 30,200,200 mg /m3,其中zhong点地区按 20,50,100 mg / m3执行。但随着guo家对锅炉烟气环保标准的提高,加上锅炉烟气超低排放的推广实行,大气污染物排放要求将会更严格。目前很多生物质锅炉企业已经按照10,35,50 mg / m3的排放限值对锅炉进行整改。

经对生物质直燃锅炉烟气调研、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,膛温度分别为 700~760℃、880~950℃、850~1100℃;②生物质中氢元素含量较高,烟气中含水量也高,可达到15%~30%;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、氮氧化物浓度在120~250mg/m3波动,如燃料中掺杂模板、木材、树皮,烟气中二氧化硫、氮氧化物浓度在 250~600 mg/m3波动。

2. 脱硝技术

生物质的锅炉由于燃料种类多、热值低、给料均匀性差,造成燃烧区内的温度变化剧烈,锅炉出口初始氮氧化物排放浓度波动大。生物质锅炉脱硝首先要稳定炉膛出口NOx的浓度。生物质可采用的烟气脱硝方式包括:SNCR脱硝技术,SCR脱硝技术,臭氧氧化脱硝技术,ZYY脱硝技术等。

2.1 SNCR脱硝

SNCR(Selective Non-Catalytic Reduction)即选择性非催化还原法脱硝技术,是在不使用催化剂的情况下,将还原剂直接喷入到800~1100℃高温烟气中,在高温条件下,还原剂先分解为 NH3及其他副产物,之后,烟气中的NOx与分解产生的NH3进一步发生氧化还原反应,将烟气中的 NOx还原为N2和 H2O,主要反应为:

8NH3+ 6NO +3O2→7N2+ 12H2O

SNCR技术是烟气脱硝的主流技术之一,脱硝成本较低,工艺较简单,但其脱硝效率一般为20~50%左右,很难达到更高的脱硝效率。

2.2 SCR脱硝

SCR( Selective Catalytic Reduction)即选择性催化还原技术,是将还原剂送入烟道使之与烟气混合,在催化剂的作用下,在300~420℃的温度状态下将NOx还原为 N2和 H2O,从而实现 NOx的减排。

在SCR反应器内,NOx通过以下反应被还原:

4NO + 4NH3 + O2 → 4N2+ 6H2O (主反应)

6NO2+ 8NH3→ 7N2+ 12H2O (主反应)

6NO + 4NH3 → 5N2+ 6H2O (副反应)

2NO2+ 4NH3+ O2→ 3N2+ 6H2O (副反应)

SCR脱硝技术,是烟气脱硝效率zui高zui有效的固定源NOx治理的技术,脱硝率可以达到90%以上。但由于生物质燃料本身含有K、Na、Ca等碱性物质,燃烧后形成飞灰进入SCR系统,吸附在催化剂表面或堵塞催化剂孔道,并且与催化剂表面活性成分发生反应,造成催化剂中毒失活,对催化剂的使用寿ming产生影响。为保证催化剂的an全运行,同时zui大限度减小新增催化剂的烟气阻力,催化剂需选用抗碱金属板式催化剂。

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