生物質(zhì)鍋爐煙氣脫硝技術(shù)分析

我國已于2006 年1 月開始實施《中華人民共和國可再生能源法》，為生物質(zhì)能等可再生能源的廣泛應(yīng)用提供制度和法律保證。在不少省區(qū)，生物質(zhì)正在成為煤炭的有效補充和替代燃料，因為燃煤鍋爐對環(huán)境的污染極大，因此生物質(zhì)鍋爐的應(yīng)用愈加廣泛，然而生物質(zhì)鍋爐也會有一部分廢氣產(chǎn)生，而產(chǎn)生的粉塵以及廢氣需要經(jīng)過處理才可達到廢氣排放標準。并且而隨著燃煤鍋爐“超低排放”的不斷推進，自身排放標準缺失的生物質(zhì)往往需要面臨同樣的“超低”考驗，生物質(zhì)鍋爐尾氣超低排放技術(shù)研究刻不容緩，本文主要從生物質(zhì)鍋爐脫硝技術(shù)、脫硫技術(shù)及降塵措施三個方面展開研究。

1 生物質(zhì)鍋爐

生物質(zhì)鍋爐是鍋爐的一個種類，就是以生物質(zhì)能源做為燃料的鍋爐叫生物質(zhì)鍋爐，分為生物質(zhì)蒸汽鍋爐、生物質(zhì)熱水鍋爐、生物質(zhì)熱風(fēng)爐、生物質(zhì)導(dǎo)熱油爐、立式生物質(zhì)鍋爐、臥式生物質(zhì)鍋爐等。從簡單意義上來說，生物質(zhì)鍋爐具有普通鍋爐的功能，其實它是以生物質(zhì)能源為燃料而進行工作的鍋爐。

1.1 常見生物質(zhì)燃料的工業(yè)分析成分

生物質(zhì)氣化是利用空氣中的氧氣或含氧物做氣化劑，在高溫條件下將生物質(zhì)燃料中的可燃部分轉(zhuǎn)化為可燃氣（主要是氫氣、一氧化碳和甲烷）的熱化學(xué)反應(yīng)。20世紀70 年代，Ghaly 首次提出了將氣化技術(shù)應(yīng)用于生物質(zhì)這種含能密度低的燃料。生物質(zhì)的揮發(fā)份含量一般在76～86%，生物質(zhì)受熱后在相對較低的溫度下就能使大量的揮發(fā)份物質(zhì)析出。幾種常見生物質(zhì)燃料的工業(yè)分析1。

1.2 常見生物質(zhì)鍋爐選型

隨著生物質(zhì)鍋爐在市場上的廣受認可，其類型及相關(guān)型號也越來越豐富，包括快組裝生物質(zhì)鍋爐、生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐、生物質(zhì)角管鍋爐、生物質(zhì)發(fā)電（電站）鍋爐等，以快組裝生物質(zhì)鍋爐、生物質(zhì)發(fā)電（電站）鍋爐為例，全面分析了其相關(guān)參數(shù)，具體情況如表2、表3 所示。

2 推廣使用生物質(zhì)鍋爐尾氣超低排放技術(shù)的必要性

2.1 國家政策要求

生物質(zhì)鍋爐大氣排放標準嚴格執(zhí)行國家環(huán)保部門制定的《鍋爐大氣污染物排放標準》。我國現(xiàn)行生物質(zhì)鍋爐排放標準如表4 所示。而生物質(zhì)鍋爐盡管相比煤炭鍋爐污染較小，但在其燃燒過程中還會產(chǎn)生顆粒粉塵、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、酸性氣體等，應(yīng)采取有效措施將其排放量控制在最低。

2.2 社會責(zé)任體現(xiàn)

生物質(zhì)能源作為一種清潔的可再生能源，已經(jīng)成為繼石油、天然氣、煤炭三大能源之后的第四大能源，越來越多的生物質(zhì)鍋爐取代了原有的燃煤鍋爐。然而生物質(zhì)鍋爐燃燒產(chǎn)生的污染物嚴重影響了生態(tài)環(huán)境和人民的身心健康。生物質(zhì)鍋爐燃燒產(chǎn)生污染物主要包含：顆粒粉塵、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）、酸性氣體等。（圖2）

3 生物質(zhì)鍋爐尾氣超低排放技術(shù)分析

在充分了解生物質(zhì)燃料的成分以及相關(guān)的參數(shù)的基礎(chǔ)上，制定詳細的生物質(zhì)鍋爐尾氣超低排放處理方案，如此才能達到生物質(zhì)鍋爐尾氣處理達標排放的效果。我國的生物質(zhì)鍋爐集中在電力、供熱、冶金、造紙、建材、化工等行業(yè)，主要分布在工業(yè)和人口集中的城鎮(zhèn)及周邊人口的密集地區(qū)，以滿足居民供電、采暖、工業(yè)用熱水和蒸汽的需求，因此生物質(zhì)鍋爐尾氣超低排放技術(shù)分析十分必要，下文針對生物質(zhì)鍋爐脫硝技術(shù)、脫硫技術(shù)及降塵措施三個方面展開了深入分析。

3.1 脫硝技術(shù)

3.1.1 常規(guī)脫硝技術(shù)對比

3.1.2 各脫硝技術(shù)具體分析

①SNCR 流程。

優(yōu)勢：投資費用低；

劣勢：脫硝效率較低；對電站鍋爐控制要求高；氨的逃逸率較大。

②SCR 脫硝原理。

需要說明的是由于目前的催化劑以釩鈦體系催化劑為主，而生物質(zhì)鍋爐高溫?zé)煔庵泻写罅康牟菽净?，其中富含堿性金屬。堿性金屬對對催化劑的毒腐作用明顯，難以保證長期高效運行，因此，常規(guī)的SCR 技術(shù)目前在生物質(zhì)鍋爐脫硝中無法應(yīng)用。

③低溫氧化脫硝。

低溫氧化脫硝的脫硝主要包括兩個步驟：1） 一般采用臭氧作為強氧化劑，將難溶于水的NO 氧化成可溶于水的NO2、N2O3、N2O5 等高價態(tài)氮氧化物；2） 在吸收塔內(nèi)采用堿金屬進行吸收，最終將NOX 轉(zhuǎn)化為硝酸鹽達到脫除的目的。

低溫氧化脫硝的效率主要由兩方面決定：一是氧化效率；二是吸收效率。目前，低溫氧化吸收脫硝利用濕法脫硫塔作為NOX 的吸收塔已經(jīng)有很多成熟的應(yīng)用，效率較高，穩(wěn)定可靠，但投資較大，系統(tǒng)較復(fù)雜，運行維護成本較大。