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生物质锅炉脱硫脱硝技术简介

发布时间:2020/05/11 | 关注:146

生物质直燃锅炉是以生物质能源作为燃料的新型锅炉,农业生产过程中的废弃物,如农作物秸秆、农林业加工业的废弃物等都可作为锅炉的燃料。生物质直燃锅炉排放烟气中的二氧化硫、氮氧化物含量较低,且不产生废渣。因此与燃煤锅炉相比,更加节能环保。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,其中重点地区按 20,50,100 mg / m3执行。但随着国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。

一、脱硝技术

1.SNCR脱硝

SNCR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.SCR脱硝

SCR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,是烟气脱硝效率最高最有效的固定源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,对催化剂的使用寿命产生影响。为保证催化剂的安全运行,同时最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。

二、脱硫技术

1.SDS干法脱硫

SDS干法脱硫可采用碱性吸收剂喷射,在锅炉出口后端合适位置增加碳酸氢钠超细粉喷射口,使其与180~250℃烟气中的SO2发生化学反应,如:

2NaHCO3+热量-----Na2CO3+ CO2+H2O

Na2CO3+ SO2+ 1/2 O2+ 热量-----Na2SO4+CO2

SDS工艺主要技术特点:脱硫效率可达95%以上;对烟气流量、SO2浓度等工况的变化适应性较强;脱硫剂成本较高,总体运行成本相对较高,适用于烟气含硫量低(或烟气量小),总消耗量不大,这样吸收剂增加的成本不敏感;腐蚀性轻微,基本不用采取特殊防腐措施,但需采取相应防磨措施;由于脱硫工艺不需要对烟气进行了増湿减温,排放烟气温度基本没有降低,烟气排放始终保持良好的视觉效果;系统不产生废水。由于SDS反应窗口温区(即烟气温度180~250℃),这样才能保证90%以上的脱硫效率。对于生物质锅炉采用SDS干法脱硫系统,由于生物质锅炉一般的排烟温度是较低,一般是130-150℃,为了保证较高的脱硫效率,需将锅炉烟气升温,造成运行成本的大大增加。

2.湿法脱硫

湿法脱硫采用石灰石浆液、氢氧化钠溶液或者氨水等碱性溶液与烟气接触,吸收液通过高效喷嘴雾化喷入吸收塔,分散成细小的液滴并覆盖吸收塔的整个断面。液滴中的碱液与塔内烟气逆流充分接触,发生传质与吸收反应,烟气中的SO2、SO3等被碱液吸收。

该工艺的特点是:技术比较成熟,脱硫效率高(90~98%);适应性强,能适应高浓度SO2烟气条件;产生脱硫废水;系统复杂,几乎所有设备都需防腐;排烟温度低于烟气露点温度,烟囱需要做防腐。

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文章关键词: 生物质锅炉,脱硫,脱硝
 
 
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