重慶生物質(zhì)鍋爐

生物質(zhì)能源也稱為綠色能源:生物質(zhì)的硫含量、氮含量低，燃燒過程中生成的SOx NOx較少;生物質(zhì)作為燃料時，,由于它在生長時需要的二氧化碳相當(dāng)于它排放的二氧化碳的量，因而對大氣的二氧化碳凈排放量近似于零，可有效地減輕溫室效應(yīng)川。

       國家發(fā)改委《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃>確定，到2020年生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到30,000MW。生物質(zhì)發(fā)電已被公認(rèn)是一種低硫、低硝、低碳的發(fā)電技術(shù)，但是隨著技術(shù)發(fā)展和社會進(jìn)步，環(huán)境保護(hù)在工業(yè)生產(chǎn)中逐漸被提到一一個越來越高的位置2。

       2011年7月29日,國家環(huán)境部和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布了Z新的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13223-2011)》?！稑?biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定二氧化硫、氮氧化物:自2012年1月1日起，單臺出力65t/h以上采用生物質(zhì)燃料的發(fā)電鍋爐必須執(zhí)行100mg/ m的二氧化硫、氮氧化物限值8;

       本文對生物質(zhì)電廠脫硫、脫硝各種技術(shù)方案進(jìn)行介紹分析，并結(jié)合工程實(shí)例探討生物質(zhì)電廠脫硫、脫硝技術(shù)在工程應(yīng)用情況，希望能對以后類似的工程項目建設(shè)起到參考和借鑒作用。

一、脫硫、脫硝技術(shù)方案的選擇1.脫硫技術(shù)方案

   (1)爐內(nèi)脫硫

       國內(nèi)燃煤流化床鍋爐于90年代開發(fā)，至今國內(nèi)技術(shù)已非常成熟。其主要優(yōu)點(diǎn)在于環(huán)保方面占有極大優(yōu)勢:可爐內(nèi)脫硫，無需采用爐后脫硫，爐內(nèi)脫硫效率- ~般達(dá)70%，脫硫劑為石灰石，石灰石在高溫下分解為氧化鈣和二氧化碳，煙氣中的SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)被脫除。

       生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)噴鈣脫硫(生物質(zhì)爐排爐無法使用該方案)的效率比傳統(tǒng)燃煤循環(huán)流化床鍋爐低，大約在60%~ 65%。

   (2)爐后千法脫硫

       爐后干法脫硫可采用熟石灰粉噴射，在布袋除塵器入口煙氣管道增加熟石灰粉噴射口，使熟石灰粉末與煙氣中的SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng): Ca (OH) z+SO2- +CaSOz+H2O,干法脫硫效率可達(dá)到65%以上。千法脫硫與爐內(nèi)噴鈣的主體設(shè)備基本-一致，因此投資和運(yùn)行費(fèi)用都較低。

       爐后千法脫硫的缺點(diǎn)在于脫疏生成物與除塵器分離出的草木灰混在-一起，影響肥料品質(zhì)。

  (3)爐后半干法脫硫

       爐后半干法脫硫Z常用的工藝為旋轉(zhuǎn)噴霧半千法，旋轉(zhuǎn)霧化反應(yīng)系統(tǒng)由噴霧反應(yīng)塔、石灰漿制備系統(tǒng)組成。石灰制備系統(tǒng)將生石灰(CaO)制備成一定濃度的Ca (OH) 2漿液，該漿液經(jīng)過旋轉(zhuǎn)霧化器噴入半千式反應(yīng)塔中，形成極小的霧滴。煙氣與石灰漿液霧滴充分接觸反應(yīng)去除SO2氣體。在反應(yīng)塔中高溫?zé)煔馐轨F滴的水份蒸發(fā)，迅速使煙氣溫度降至適合于石灰漿液與酸性氣體反應(yīng)的溫度并Z終使反應(yīng)生成物干燥成為固體粒狀物。部分粗顆粒在反應(yīng)塔中除下，大部分微粒和未完全反應(yīng)的吸收劑隨煙氣進(jìn)入下游的袋式除塵器。

       旋轉(zhuǎn)噴霧半干法的脫硫效率大于80%，同時反應(yīng)塔出口的煙氣溫度仍高于煙氣的露點(diǎn)溫度，布袋除塵器和煙囪無需做防腐。

       半干法脫硫工藝的缺點(diǎn)是:設(shè)備投資成本高、占地面積大、草木灰無法利用、反應(yīng)副產(chǎn)物需另行處理。因此該方法適用于燃料特殊，外排煙氣中SO2濃度高于300mg/Nm3以上的生物質(zhì)電廠'。

  (4)爐后濕法脫硫

       爐后濕法脫硫采用石灰石漿液或者氨水等堿性溶液與煙氣接觸，去除煙氣中的酸性氣體，同時將反應(yīng)后的物質(zhì)通過物理和化學(xué)過程變成副產(chǎn)物，主要的設(shè)備有濕式反應(yīng)塔、循環(huán)漿液泵、副產(chǎn)物制備系統(tǒng)。

       濕法脫硫的脫硫效率大于90%,適用于較高濃度的煙氣脫硫場合。濕法脫硫工藝的缺點(diǎn)是系統(tǒng)復(fù)雜，幾乎所有設(shè)備都需防腐;投資成本高，占地面積大;排煙溫度低于煙氣露點(diǎn)溫度，煙囪需做防腐。

  2、脫硝技術(shù)方案

    1) SNCR脫硝

       在爐膛800~1,100C這一溫度范圍內(nèi)、在無催化劑作用下，NH;或尿素等氨基還原劑可在有氧的氣情況下、選擇性地還原煙氣中的NOx，據(jù)此發(fā)展了SNCR法。

    主要反應(yīng)為:

       2NO+CO (NH2) 2+*%2O2- +2N2+CO2+2H2O (尿素為還原劑)

       4NH3+ 4NO+Oz-→4N2+ 6H2O (氨或氨水為還原劑)系統(tǒng)簡單，爐膛既為反應(yīng)器;投資少;脫硝效率一般為40%~60%，受鍋爐結(jié)構(gòu)尺寸影響大;技術(shù)成熟可靠。

    優(yōu)點(diǎn):技術(shù)成熟、投資和占地均較小;缺點(diǎn):反應(yīng)效率受爐內(nèi)溫度制約。(2) SCR脫硝

       SCR脫硝技術(shù)是指在催化劑的存在下，還原劑(無水氨、氨水或尿素)與煙氣中的NOx反應(yīng)生成無害的氮和水，從而去除煙氣中的NOx。SCR脫硝技術(shù)與其它技術(shù)相比，脫硝效率高，技術(shù)成熟，是工程上應(yīng)用Z多的煙氣脫硝技術(shù)。SCR系統(tǒng)的脫硝效率在80%~90%之間。

       生物質(zhì)電廠SCR工藝在布置上有兩種形式，一是高塵商溫布置;二是低塵低溫布置。

       高塵高溫布置:催化劑布置在第-組省煤器出口,溫度在300~420C。生物質(zhì)燃料本身含有k、Ca、Mg、Na等堿性物質(zhì)，燃燒后形成飛灰進(jìn)入SCR系統(tǒng)，吸附在催化劑表面，從而引起催化劑的堿中毒。堿金屬(Na、K)如果和催化劑表面接觸，能直接和活性位發(fā)生作用而使假化劑鈍化，對于生物質(zhì)電廠，由于燃料為農(nóng)作物秸稈，燃料中的水溶性K含量很高，催化劑中毒嚴(yán)重，催化劑產(chǎn)品的壽命則無法保證。

       低溫低塵布置:布置在布袋除塵器后，煙氣較為潔凈，但需要進(jìn)行煙氣再熱后才能進(jìn)行脫硝反應(yīng)，反應(yīng)后的煙氣需要降溫進(jìn)入引風(fēng)機(jī)外排，低溫?zé)煔饧訜崛绮捎弥赜突蛘呙喝祭@，會產(chǎn)生二次污染;如采用清潔的電加熱，以70t生物質(zhì)鍋爐為例，每小時耗電量約3,500KWh.該工藝的優(yōu)點(diǎn):催化劑選型不受影響，壽命穩(wěn)定;缺點(diǎn):煙氣再加熱的運(yùn)行費(fèi)用極大。

  3、技術(shù)方案的選擇

       由于生物質(zhì)能源的本身特性，生物質(zhì)鍋爐煙氣中SO2、NOx濃度較低，均在50~ 180mg/Nm3之間，脫硫效率要求在30%~ 50%即可滿足新標(biāo)準(zhǔn)的排放要求。因此考慮項目投資、工程占地、系統(tǒng)復(fù)雜性、施工難易度、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用等因素，對于生物質(zhì)電廠脫硫方面，優(yōu)先選用爐內(nèi)脫硫或爐后千法脫硫方案;對于生物質(zhì)電廠脫硝方面，優(yōu)先選用SNCR脫硝方案。對于SO2. NOx濃度較大的煙氣工況，可考慮選用爐后半千法脫硫和SCR脫硝方案。

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