柳州生物質鍋爐

生物質能源也稱為綠色能源:生物質的硫含量、氮含量低，燃燒過程中生成的SOx NOx較少;生物質作為燃料時，,由于它在生長時需要的二氧化碳相當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年生物質發(fā)電裝機容量將達到30,000MW。生物質發(fā)電已被公認是一種低硫、低硝、低碳的發(fā)電技術，但是隨著技術發(fā)展和社會進步，環(huán)境保護在工業(yè)生產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準(GB13223-2011)》。《標準》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;

       本文對生物質電廠脫硫、脫硝各種技術方案進行介紹分析，并結合工程實例探討生物質電廠脫硫、脫硝技術在工程應用情況，希望能對以后類似的工程項目建設起到參考和借鑒作用。

一、脫硫、脫硝技術方案的選擇1.脫硫技術方案

   (1)爐內脫硫

       國內燃煤流化床鍋爐于90年代開發(fā)，至今國內技術已非常成熟。其主要優(yōu)點在于環(huán)保方面占有極大優(yōu)勢:可爐內脫硫，無需采用爐后脫硫，爐內脫硫效率- ~般達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)生化學反應被脫除。

       生物質循環(huán)流化床鍋爐爐內噴鈣脫硫(生物質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)生化學反應: Ca (OH) z+SO2- +CaSOz+H2O,干法脫硫效率可達到65%以上。千法脫硫與爐內噴鈣的主體設備基本-一致，因此投資和運行費用都較低。

       爐后千法脫硫的缺點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。

  (3)爐后半干法脫硫

       爐后半干法脫硫Z常用的工藝為旋轉噴霧半千法，旋轉霧化反應系統(tǒng)由噴霧反應塔、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，該漿液經過旋轉霧化器噴入半千式反應塔中，形成極小的霧滴。煙氣與石灰漿液霧滴充分接觸反應去除SO2氣體。在反應塔中高溫煙氣使霧滴的水份蒸發(fā)，迅速使煙氣溫度降至適合于石灰漿液與酸性氣體反應的溫度并Z終使反應生成物干燥成為固體粒狀物。部分粗顆粒在反應塔中除下，大部分微粒和未完全反應的吸收劑隨煙氣進入下游的袋式除塵器。

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

       半干法脫硫工藝的缺點是:設備投資成本高、占地面積大、草木灰無法利用、反應副產物需另行處理。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，同時將反應后的物質通過物理和化學過程變成副產物，主要的設備有濕式反應塔、循環(huán)漿液泵、副產物制備系統(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是系統(tǒng)復雜，幾乎所有設備都需防腐;投資成本高，占地面積大;排煙溫度低于煙氣露點溫度，煙囪需做防腐。

  2、脫硝技術方案

    1) SNCR脫硝

       在爐膛800~1,100C這一溫度范圍內、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，據此發(fā)展了SNCR法。

    主要反應為:

       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，爐膛既為反應器;投資少;脫硝效率一般為40%~60%，受鍋爐結構尺寸影響大;技術成熟可靠。

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

       SCR脫硝技術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反應生成無害的氮和水，從而去除煙氣中的NOx。SCR脫硝技術與其它技術相比，脫硝效率高，技術成熟，是工程上應用Z多的煙氣脫硝技術。SCR系統(tǒng)的脫硝效率在80%~90%之間。

       生物質電廠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。生物質燃料本身含有k、Ca、Mg、Na等堿性物質，燃燒后形成飛灰進入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，對于生物質電廠，由于燃料為農作物秸稈，燃料中的水溶性K含量很高，催化劑中毒嚴重，催化劑產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，但需要進行煙氣再熱后才能進行脫硝反應，反應后的煙氣需要降溫進入引風機外排，低溫煙氣加熱如采用重油或者煤燃繞，會產生二次污染;如采用清潔的電加熱，以70t生物質鍋爐為例，每小時耗電量約3,500KWh.該工藝的優(yōu)點:催化劑選型不受影響，壽命穩(wěn)定;缺點:煙氣再加熱的運行費用極大。

  3、技術方案的選擇

       由于生物質能源的本身特性，生物質鍋爐煙氣中SO2、NOx濃度較低，均在50~ 180mg/Nm3之間，脫硫效率要求在30%~ 50%即可滿足新標準的排放要求。因此考慮項目投資、工程占地、系統(tǒng)復雜性、施工難易度、運行維護費用等因素，對于生物質電廠脫硫方面，優(yōu)先選用爐內脫硫或爐后千法脫硫方案;對于生物質電廠脫硝方面，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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