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生物质锅炉脱硫脱硝技术

时间:2019-12-02 21:44:02 来源: 丹江口市第一中学 作者: 赵有强 阅读:58

北极星大气网讯:1. 生物质直燃锅炉概述

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。

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。

2.3臭氧氧化脱硝技术

锅炉烟气中的 NOx近 95% 是以 NO 形式存在,其余是以NO2、N2O5等形式存在。臭氧脱硝的原理是利用臭氧的强氧化性,将烟气中不可溶的 NO 氧化为可溶的 NO2,然后在洗涤塔内通过冷却、喷淋最终将氮氧化物吸收,达到脱除的目的。

臭氧脱硝技术优点:烟气温度适应性好;不使用氨等还原剂,无氨逃逸;同时实现对汞、VOCs以及二噁英的有效脱除;可以与湿法脱硫配合构成脱硫脱硝一体化工艺;设备布置灵活,无需对锅炉等原设备改造。

虽然臭氧脱硝技术具备一定优势,但也存在脱硝效率低,运行费用较高,废水二次污染,硝酸盐溶液处理费用高等问题;而且臭氧脱硝必须配合湿法脱硫构成脱硫脱硝一体化,才能相对降低脱硝的投资成本,存在一定的局限性。

2.4ZYY脱硝技术

ZYY脱硝技术为北京巨亚环保科技股份有限公司的专利技术,专利说明书CN 201811092310.5中叙述ZYY技术脱硝率84‑96%,脱硫率98%以上。

ZYY脱硫脱硝技术是利用工业尿素CH4N2O作为烟气中硫氧化物、氮氧化物的还原剂,通过将尿素细粉喷入生物质锅炉的炉膛上方,在脱硫脱硝催化剂的作用下,尿素细粉在炉膛中于750~960℃温度下分解成氨和异氰酸,氨和异氰酸与烟气中的SO2、NO、NO2进行还原反应,SO2还原生成单质S和水,NO和NO2还原生成氮气N2和H2O。

尿素分解反应:CH4N2O→NH3+ HNCO

脱硝反应:2HNCO+2NO2+O2→N2+2NO +2CO2+2H2O

2NH3→N2+3H2NO2+H2→NO+H2O2NO+2H2→N2+2H2O

脱硫反应:SO2+2H2→S↓+2H2O 2SO2+2CO→2S↓+3CO2

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