生物質鍋爐脫硝

生物質鍋爐主要包括生物質蒸汽鍋爐和生物質供熱鍋爐，布局靈活，適用范圍廣，適合城鎮民用清潔供暖以及替代中小型工業燃煤燃氣燃油鍋爐。隨著社會對環保越來越重視，鍋爐煙氣超低排放已經在全國范圍內推廣實行并取得良好的社會效益。生物質鍋爐煙氣中的氮氧化物排放同樣不可忽視。

一、生物質鍋爐需要脫銷嗎？
經對生物質鍋爐煙氣調研、測試、分析，總結出生物質鍋爐煙氣有如下特點:
①爐膛溫度差別大：生物質鍋爐主要有鏈條爐和循環流化床爐，每種爐型又分為中溫中壓爐、次高溫次高壓爐、高溫高壓爐，爐膛溫度分別為 700 ~ 760°C、880 ~ 950°C、850 ~ 1100°C ;
②生物質鍋爐煙氣含水量高：生物質中氫元素含量較高，煙氣中含水量也高，可達到15%～30%左右；而燃煤鍋爐煙氣含水量不會超過10% ;
③生物質煙塵堿金屬含量高，可達8%以上;
④二氧化硫、氮氧化物濃度低、波動大，燃燒純生物質時二氧化硫、氮氧化物質量濃度在100 ~250mg/m3 波動，如燃料中摻雜模板、木材、樹皮 ，煙氣中二氧化硫、氮氧化物質量濃度在 250? 600mg/m3 波動，瞬時也可達1g/m3以上。

二、生物質鍋爐適用的脫硝技術方案
生物質的鍋爐由于燃料種類多、熱值低、給料均勻性差，造成燃燒區內的溫度變化劇烈，鍋爐出口初始氮氧化物排放濃度波動大。生物質鍋爐脫硝首先要穩定爐膛出口NOx的濃度。生物質鍋爐可采用的煙氣脫硝方式包括：低氮燃燒脫硝技術、SNCR脫硝技術，SCR脫硝技術，臭氧氧化脫硝技術等。

①生物質鍋爐脫銷 — 低氮燃燒技術
低氮燃燒技術屬于控制燃燒技術，通過調節燃燒空氣中的氧含量，降低氮氧化物的產生，要求鍋爐有一個穩定燃燒過程，否則會出現改造效果不明顯或燃燒不穩定問題。生物質鍋爐的低氮燃燒技術常用的是煙氣再循環技術。煙氣再循環技術有兩種流程：
(1)引風機后的煙氣直接引到一次風機入口。該方案一次風機無需改動 ，再循環煙氣也不需要抽風機，省電節能，改造簡單 ，氮氧化物濃度可下降20%-40% 。
(2)引風機后的煙氣直接引到爐膛一次風室和二次風室。該方案一次風機需降負荷運行，再循環煙氣也需要配備高溫抽風機，風壓與一次風機相當。該方案增加了運 行電耗，改造相對復雜，氮氧化物質量分數可下降 25% - 50% 。
煙氣再循環技術還會出現煙氣中二氧化硫污染物濃度升高、含水量升高現象，但減少了煙氣排放總量。

②生物質鍋爐脫銷 —SNCR技術
SNCR（Selective Non-Catalytic Reduction）即選擇性非催化還原法脫硝技術，是在不使用催化劑的情況下，將還原劑直接噴入到800~1100℃高溫煙氣中，在高溫條件下，還原劑先分解為 NH3及其他副產物，之后，煙氣中的NOx與分解產生的NH3進一步發生氧化還原反應，將煙氣中的 NOx還原為N2和 H2O，主要反應為：8NH3+ 6NO +3O2→7N2+ 12H2O
SNCR技術是煙氣脫硝的主流技術之一，脫硝成本較低，工藝較簡單，但其生物質鍋爐脫硝效率一般為20~50%左右，很難達到更高的脫硝效率。另生物質鍋爐煙氣中S03含量時常偏高，在280 °C 以下的低溫區設備，存在硫酸鹽堵塞、腐蝕等問題。

③生物質鍋爐脫銷 —SCR技術
SCR( Selective Catalytic Reduction)即選擇性催化還原技術，是將還原劑送入煙道使之與煙氣混合，在催化劑的作用下，在300~420℃的溫度狀態下將NOx還原為 N2和 H2O，從而實現 NOx的減排。
在SCR反應器內，NOx通過以下反應被還原：
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2+ 6H2O （主反應）
6NO2+ 8NH3→ 7N2+ 12H2O （主反應）
6NO + 4NH3 → 5N2+ 6H2O （副反應）
2NO2+ 4NH3+ O2→ 3N2+ 6H2O （副反應）
SCR生物質鍋爐脫硝技術，是高效的煙氣脫硝效率固定源NOx治理技術，脫硝率可以達到90%以上。但由于生物質燃料本身含有K、Na、Ca等堿性物質，燃燒后形成飛灰進入SCR系統，吸附在催化劑表面或堵塞催化劑孔道，并且與催化劑表面活性成分發生反應，造成催化劑中毒失活，對催化劑的使用壽命產生影響。為保證催化劑的安全運行，同時大化限度減小新增催化劑的煙氣阻力，催化劑需選用抗堿金屬板式催化劑。

④生物質鍋爐脫銷 —臭氧O3氧化技術。
生物質鍋爐煙氣中的 NOx近 95% 是以 NO 形式存在，其余是以NO2、N2O5等形式存在。臭氧脫硝的原理是利用臭氧的強氧化性，將煙氣中不可溶的NO氧化為可溶NO2，然后在洗滌塔內通過冷卻、噴淋最終將氮氧化物吸收，達到生物質鍋爐脫硝的目的。
生物質鍋爐臭氧脫硝技術優點：煙氣溫度適應性好；不使用氨等還原劑，無氨逃逸；同時實現對汞、VOCs以及二噁英的有效脫除；可以與濕法脫硫配合構成脫硫脫硝一體化工藝；設備布置靈活，無需對鍋爐等原設備改造。
雖然臭氧脫硝技術具備一定優勢，但也存在脫硝效率低，運行費用較高，廢水二次污染，硝酸鹽溶液處理費用高等問題；而且臭氧脫硝必須配合濕法脫硫構成脫硫脫硝一體化，才能相對降低脫硝的投資成本，存在一定的局限性。

總結：針對20萬標方煙氣，排煙120~140℃的生物質鍋爐，NOx、SO2的原始排放濃度均為400 mg/Nm3，排放濃度分別為50、35 mg/Nm3。生物質鍋爐脫硝推薦采用SNCR+SCR聯合脫硝技術，把SNCR工藝的還原劑噴入爐膛技術同SCR工藝利用逃逸氨進行催化反應的技術結合起來，進一步脫除NOx；它是把SNCR工藝的低費用的特點同SCR工藝的高效率進行有效結合。SNCR將煙氣中NOx濃度降至200 mg/Nm3，再通過SCR將NOx降至50mg/Nm3。

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