王竹青 孫旭

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1 生物質直燃鍋爐NOx產生的機理

生物質燃料具有高溫，低熱量值，高揮發(fā)性物質，低密度和較差的飼料均勻性，導致爐中溫度的變化。燃料中的氮含量，生物質燃料的濃度大大波動，燃燒鍋爐的爐溫為750-1000°時，熱NOx為10%-20%，C或更低，熱NOx小。燃料類型NOx主要決定燃料中的氮含量。大部分生物質的含氮量在0.5%-1.5%之間，與煤的含氮量相近。

2 生物質鍋爐大氣污染物排放標

當前生物質鍋爐污染物排放標準主要按照國家標準《鍋爐大氣污染物排放標準》執(zhí)行。本標準包括生物質鍋爐的參考標準和燃煤鍋爐的排放控制要求，即現(xiàn)有鍋爐的NOx排放要求不超過400mg/m3，而從2014年7月1日起，新建鍋爐的NOx排放要求不超過300mg/m3因為新建鍋爐不超過400mg/m3，排放量為200mg/m3，遠遠高于燃煤電廠的超低排放標準，所以控制難度很大。鑒于此，中國的所有省市都發(fā)布了本地標準，上市的本地空氣污染物排放標準，北京和杭州新型生物量煤靴，30毫克/立方米和50毫克/立方體相當于超低排放標準煤燒制的電力工成，生物質阻擋鍋爐的NOx排放限制高于燃煤發(fā)電廠的排放限制[1]。

3 生物質鍋爐燃料工業(yè)分析、灰分分析

不同的生物質燃料，NAR、SAR和低發(fā)電量是不同的，最終導致鍋爐煙氣中的煙氣來自NOx、SOX和煙氣，燃料中NAR和SAR的數量越高，則煙氣中的NOx、SOX濃度越高，不同生物質燃料的NAR、SAR、AAR和QNET以及NAR、SAR、AAR和QNET都較高，不同生物質燃料的AR值也有很大差異，這是造成鍋爐組分波動的主要原因。按照統(tǒng)計數據，當秸稈為燃料時粉煤灰中的K元素的含量更高；當森林用作燃料時，粉煤灰中的Ca元素的含量更高。因此，當使用不同的燃料時，應按照燃料的特點選擇合適的脫硝過程路線，特別是在設計SCR脫硝催化劑時，應考慮高鉀和高鈣的影響。

4 生物質鍋爐的煙氣特點

通過研究生物量鍋爐煙氣及生物質鍋爐煙氣的試驗和分析，發(fā)現(xiàn)生物質鍋爐的煙氣具有以下特點：主爐和循環(huán)流化床爐，當前溫度范圍為700-1100°，煙道氣溫度范圍會導致溫差，以及SNCR技術可以實現(xiàn)的脫硝效率，一般而言，當煙氣溫度為850-1100°之間，由于生物體中的高氫含量，煙道氣中的水分含量也很高，可達到15%-30%。燃煤鍋爐不超過10%，煙道氣的水分含量高。當使用SCR脫硝催化劑時，煙道氣中的H2O將與注入的還原劑NH3，以減少脫硝催化劑。另一方面，如果操作正常，煙道氣的濕度將導致煙氣的酸露點在鍋爐的啟動和停止期間升高，這將導致酸霧冷凝，并且液滴將是被脫硝催化劑吸附。它可以促進催化劑微孔中的堿金屬如堿金屬的遷移，從而加速催化劑的活性。目前，商用SCR脫氮催化劑基本上通過催化劑表面上的酸性活性位點基本上進行了解調的效果。煙道粉塵中堿金屬氧化物的高含量將導致堿金屬和表面酸性位點的組合產生催化劑的堿金屬中毒的催化劑并迅速降解催化活性。因此，如果SCR技術用于生物質鍋爐的煙氣反硝化，則應認為成本更高，高堿金屬含量將增加粘度粉煤灰的粉煤灰，所以應考慮選擇性脫硝過程。當燃燒純生物質時，二氧化硫和氮氧化物的含量在100-250mg/m3之間波動，如木材、木材、樹皮等就像。那個煙氣中二氧化硫、氮氧化物含量在250-600mg/m3之間波動，瞬間可達1000mg/m3以上，這使得脫硫脫硝技術的選擇困難[2]。

5 生物質鍋爐脫硝工藝研究

通過調查，鍋爐技術和鍋爐、低氮燃燒技術、選擇性非催化還原技術（SNCR）和選擇性催化還原技術（SCR）或上述三種技術中的兩種或三種技術都比較成熟，并有大量的工程應用，如垃圾焚燒、垃圾無害化焚燒等行業(yè)除此之外，等離子體脫氮技術、臭氧氧化脫氮技術、固體聚合物脫氮技術（PCR）和液體生物脫氮鈣技術（b-sncr）還處于研究或實驗階段，不能普及。詳細介紹了低氮燃燒技術，選擇性非催化還原（SNCR）技術和選擇性催化還原（SCR）技術。低氮氣燃燒技術從NOx的來源開始，并且存在低氧氣路徑。燃燒空氣分階段燃燒，低NOx燃燒器，煙氣再循環(huán)，燃料上燃燒等的主要優(yōu)點是相對較低的設備投資;缺點效率低，灰色燃料增加，燃燒效率等較低。SNCR技術是一種霧化噴霧系統(tǒng)，在800-1100°的溫度范圍內從10%-40%尿素溶液中，氮氧化技術是無害的氮氣和水。水SNCRDENITRATION系統(tǒng)簡單，投資和運營成本簡單，但生物質鍋爐的成本低，NOx排放濃度達到鍋爐空氣污染物排放標準（GS-SNCR），脫硝技術是控制NOx排放的關鍵技術生物量鍋爐。在催化劑的作用下，SCR還原為氮氣和氮氣水。限制在溫度區(qū)間，氮氣吸收器有三個安排好了SCR燃料鍋爐之間有三種布置方式，即煤與煤之間空氣。這個高濃度布置粉煤灰粘度大，脫硝催化劑金屬含量高，易造成脫硝催化劑的減少，且具有高溫高粉塵分布的化學脫硝壽命催化劑。袋式除塵器出口煙氣溫度僅為145-160℃，但由于煙氣中Sox的濃度仍為30-50mg/m3，因此有必要對煙氣進行加熱，以避免低溫下硫酸氫銨（ABS）的析出造成催化劑孔道堵塞和催化劑活性迅速下降。建議SCR入口煙氣溫度為230-260℃，如果實際Sox濃度過高或煙氣波動導致少量ABS沉淀，可設計在線熱再生工藝，間歇將煙氣溫度提高到320℃[3]。

6 結語

由上可知，在NOx排放濃度要求不嚴的區(qū)域中可以應用低氮燃燒技術、SNCR技術或者將兩者有效的結合在一起，而在NOx實現(xiàn)超低排放的區(qū)域中可以選用低氮燃燒技術、SCR技術或者SNCR技術聯(lián)合脫硝技術。