生物质锅炉脱硝技术

水世界蓝天 · 发表于 2023-12-23 20:55:27

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生物质锅炉脱硝技术，生物质是未来不可或缺的可再生能源,但由于其氮元素含量相对较高,在燃烧过程中会生成大量的氮氧化物,造成环境污染。

通过分析生物质氮氧化物产生的机理和工程实践发现:生物质在锅炉燃烧时,其氮氧化物的生成及脱除过程受燃料类型、燃烧温度、过量空气系数影响较大;选择性非催化还原法是适合生物质锅炉的一种脱硝的技术,还原剂的类型、喷射点及喷射方式是影响脱硝效率的关键;控制好脱硝技术的关键点,选择性非催化还原法在生物质锅炉脱硝中就可以获得较高的效率,但要达到稳定的脱硝效率,还需要锅炉具备良好的运行控制。

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，

1.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。

（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+ 12H2OSNCR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( 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。