生物質(zhì)鍋爐尾氣超低排放技術(shù)分析
摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的觀念等都發(fā)生了巨大的變化,，保護(hù)環(huán)境,、節(jié)約資源已經(jīng)成為當(dāng)前人們的共識(shí)。這種意識(shí)已經(jīng)充分滲透于我國(guó)社會(huì)生活的方方面面,。為了進(jìn)一步減少鍋爐使用過(guò)程中產(chǎn)生的污染,，生物質(zhì)鍋爐得以出現(xiàn)。本文介紹了生物質(zhì)鍋爐的含義及其生產(chǎn)排污情況,，分析了生物質(zhì)鍋爐尾氣超低排放技術(shù)的必要性,，對(duì)生物質(zhì)鍋爐脫硝技術(shù)、脫硫技術(shù)及降塵措施進(jìn)行了深入探討,。
0 引言
我國(guó)已于2006 年1 月開(kāi)始實(shí)施《中華人民共和國(guó)可再生能源法》,，為生物質(zhì)能等可再生能源的廣泛應(yīng)用提供制度和法律保證。在不少省區(qū),，生物質(zhì)正在成為煤炭的有效補(bǔ)充和替代燃料,，因?yàn)槿济哄仩t對(duì)環(huán)境的污染極大，因此生物質(zhì)鍋爐的應(yīng)用愈加廣泛,，然而生物質(zhì)鍋爐也會(huì)有一部分廢氣產(chǎn)生,，而產(chǎn)生的粉塵以及廢氣需要經(jīng)過(guò)處理才可達(dá)到廢氣排放標(biāo)準(zhǔn),。并且而隨著燃煤鍋爐“超低排放”的不斷推進(jìn)，自身排放標(biāo)準(zhǔn)缺失的生物質(zhì)往往需要面臨同樣的“超低”考驗(yàn),，生物質(zhì)鍋爐尾氣超低排放技術(shù)研究刻不容緩,，本文主要從生物質(zhì)鍋爐脫硝技術(shù)、脫硫技術(shù)及降塵措施三個(gè)方面展開(kāi)研究,。
1 生物質(zhì)鍋爐
生物質(zhì)鍋爐是鍋爐的一個(gè)種類,，就是以生物質(zhì)能源做為燃料的鍋爐叫生物質(zhì)鍋爐，分為生物質(zhì)蒸汽鍋爐,、生物質(zhì)熱水鍋爐,、生物質(zhì)熱風(fēng)爐、生物質(zhì)導(dǎo)熱油爐,、立式生物質(zhì)鍋爐,、臥式生物質(zhì)鍋爐等。從簡(jiǎn)單意義上來(lái)說(shuō),，生物質(zhì)鍋爐具有普通鍋爐的功能,，其實(shí)它是以生物質(zhì)能源為燃料而進(jìn)行工作的鍋爐。
1.1 常見(jiàn)生物質(zhì)燃料的工業(yè)分析成分
生物質(zhì)氣化是利用空氣中的氧氣或含氧物做氣化劑,，在高溫條件下將生物質(zhì)燃料中的可燃部分轉(zhuǎn)化為可燃?xì)猓ㄖ饕菤錃?、一氧化碳和甲烷）的熱化學(xué)反應(yīng)。20世紀(jì)70 年代,，Ghaly 首次提出了將氣化技術(shù)應(yīng)用于生物質(zhì)這種含能密度低的燃料,。生物質(zhì)的揮發(fā)份含量一般在76～86%，生物質(zhì)受熱后在相對(duì)較低的溫度下就能使大量的揮發(fā)份物質(zhì)析出,。幾種常見(jiàn)生物質(zhì)燃料的工業(yè)分析成分見(jiàn)表1,。
1.2 常見(jiàn)生物質(zhì)鍋爐選型
隨著生物質(zhì)鍋爐在市場(chǎng)上的廣受認(rèn)可，其類型及相關(guān)型號(hào)也越來(lái)越豐富,，包括快組裝生物質(zhì)鍋爐,、生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐、生物質(zhì)角管鍋爐,、生物質(zhì)發(fā)電（電站）鍋爐等,，以快組裝生物質(zhì)鍋爐、生物質(zhì)發(fā)電（電站）鍋爐為例,，全面分析了其相關(guān)參數(shù),，具體情況如表2、表3 所示,。
2 推廣使用生物質(zhì)鍋爐尾氣超低排放技術(shù)的必要性
2.1 國(guó)家政策要求
生物質(zhì)鍋爐大氣排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家環(huán)保部門(mén)制定的《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》,。我國(guó)現(xiàn)行生物質(zhì)鍋爐排放標(biāo)準(zhǔn)如表4 所示。而生物質(zhì)鍋爐盡管相比煤炭鍋爐污染較小，但在其燃燒過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生顆粒粉塵,、二氧化硫（SO2）,、氮氧化物（NOx）、酸性氣體等,，應(yīng)采取有效措施將其排放量控制在最低,。
2.2 社會(huì)責(zé)任體現(xiàn)
生物質(zhì)能源作為一種清潔的可再生能源，已經(jīng)成為繼石油,、天然氣,、煤炭三大能源之后的第四大能源，越來(lái)越多的生物質(zhì)鍋爐取代了原有的燃煤鍋爐,。然而生物質(zhì)鍋爐燃燒產(chǎn)生的污染物嚴(yán)重影響了生態(tài)環(huán)境和人民的身心健康。生物質(zhì)鍋爐燃燒產(chǎn)生污染物主要包含：顆粒粉塵,、二氧化硫（SO2）,、氮氧化物（NOX）、酸性氣體等,。（圖2）
.jpg)
3 生物質(zhì)鍋爐尾氣超低排放技術(shù)分析
在充分了解生物質(zhì)燃料的成分以及相關(guān)的參數(shù)的基礎(chǔ)上,，制定詳細(xì)的生物質(zhì)鍋爐尾氣超低排放處理方案，如此才能達(dá)到生物質(zhì)鍋爐尾氣處理達(dá)標(biāo)排放的效果,。我國(guó)的生物質(zhì)鍋爐集中在電力,、供熱、冶金,、造紙,、建材、化工等行業(yè),，主要分布在工業(yè)和人口集中的城鎮(zhèn)及周邊人口的密集地區(qū),，以滿足居民供電、采暖,、工業(yè)用熱水和蒸汽的需求,，因此生物質(zhì)鍋爐尾氣超低排放技術(shù)分析十分必要，下文針對(duì)生物質(zhì)鍋爐脫硝技術(shù),、脫硫技術(shù)及降塵措施三個(gè)方面展開(kāi)了深入分析,。
3.1 脫硝技術(shù)
3.1.1 常規(guī)脫硝技術(shù)對(duì)比（表5）
3.1.2 各脫硝技術(shù)具體分析
①SNCR 流程。
優(yōu)勢(shì)：投資費(fèi)用低,；
劣勢(shì)：脫硝效率較低,；對(duì)電站鍋爐控制要求高；氨的逃逸率較大,。
②SCR 脫硝原理,。（圖4）
需要說(shuō)明的是由于目前的催化劑以釩鈦體系催化劑為主，而生物質(zhì)鍋爐高溫?zé)煔庵泻写罅康牟菽净遥渲懈缓瑝A性金屬,。堿性金屬對(duì)對(duì)催化劑的毒腐作用明顯,，難以保證長(zhǎng)期高效運(yùn)行，因此,，常規(guī)的SCR 技術(shù)目前在生物質(zhì)鍋爐脫硝中無(wú)法應(yīng)用,。
③低溫氧化脫硝。
低溫氧化脫硝的脫硝主要包括兩個(gè)步驟：1） 一般采用臭氧作為強(qiáng)氧化劑,，將難溶于水的NO 氧化成可溶于水的NO2,、N2O3、N2O5 等高價(jià)態(tài)氮氧化物,；2） 在吸收塔內(nèi)采用堿金屬進(jìn)行吸收,，最終將NOX 轉(zhuǎn)化為硝酸鹽達(dá)到脫除的目的。
低溫氧化脫硝的效率主要由兩方面決定：一是氧化效率,；二是吸收效率,。目前，低溫氧化吸收脫硝利用濕法脫硫塔作為NOX 的吸收塔已經(jīng)有很多成熟的應(yīng)用,，效率較高,，穩(wěn)定可靠，但投資較大,，系統(tǒng)較復(fù)雜,，運(yùn)行維護(hù)成本較大。
3.2 脫硫技術(shù)
3.2.1 干法脫硫技術(shù)
干法是指石灰粉經(jīng)過(guò)石灰消化器（LDH）消化后進(jìn)入反應(yīng)器,，與煙氣中的SO2 發(fā)生化學(xué)反應(yīng),，生成CaSO3 和CaSO4，煙氣中的SO2 被脫除,。干法的操作溫度控制在60－110℃,。（圖5）
優(yōu)勢(shì)：設(shè)備簡(jiǎn)單，占地面積小,，投資和運(yùn)行費(fèi)用較低,，操作方便，能耗低,，生成物便于處置等,。
劣勢(shì)：脫硫效率低，吸收劑利用率低,，磨損,、結(jié)垢現(xiàn)象比較嚴(yán)重，設(shè)備維護(hù)難度較大,，設(shè)備運(yùn)行可靠性不高,，壽命較短等,。
3.2.2 半干法脫硫技術(shù)
半干法是指在有液相和氣相介入脫硫方法，脫硫劑一般為石灰,，脫硫產(chǎn)物為硫酸鈣及亞硫酸鈣,。半干法的操作溫度控制在60－80℃。（圖6）
優(yōu)勢(shì)：系統(tǒng)簡(jiǎn)單,，無(wú)廢水產(chǎn)生,；運(yùn)行成本較低；
劣勢(shì)：脫硫效率較低,，對(duì)于較高含硫量煙氣難以保證超低排放,；負(fù)荷適應(yīng)性差，煙氣量及SO2 濃度波動(dòng)較大時(shí)脫硫效率波動(dòng)很大,，難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放,；粉塵超低排放完全依賴布袋除塵器，除塵器對(duì)于粉塵超低排放的穩(wěn)定性較差,；配合低溫氧化吸收的效率較低,。
生物質(zhì)燃料中硫含量比較低，因此生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目大多采用干法或半干法脫硫技術(shù),。
3.2.3 濕法脫硫技術(shù)
濕法是利用石灰石、氧化鈣,、氧化鎂,、鈉堿等為脫硫劑，應(yīng)用吸收原理在氣,、液,、固三相中進(jìn)行脫硫的方法，脫硫產(chǎn)物和殘液混合在一起,，為稀糊狀的流體,。濕法脫硫的操作溫度在44－55℃。
優(yōu)勢(shì)：脫硫效率高,，能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放,；系統(tǒng)穩(wěn)定，負(fù)荷適應(yīng)性好,。
劣勢(shì)：產(chǎn)生廢水,，需要進(jìn)一步處理；系統(tǒng)較干法復(fù)雜,。
3.2.4 氣液耦合脫硫技術(shù)
在吸收塔煙氣入口上部設(shè)置氣液耦合器,，可以在小液氣比的工況下實(shí)現(xiàn)高效脫硫除塵。（圖7）
氣液耦合脫硫技術(shù)———技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
一是均氣效果好,，避免煙氣偏流及短路,；二是提高傳質(zhì)能力,，增加氣液碰撞頻率，提高氣液傳質(zhì)效率,，提高吸收效率,；三是降溫速度快。高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)雙氣旋氣液耦合器時(shí),，煙氣與漿液高強(qiáng)度混合碰撞使煙氣迅速降溫,，為上層噴淋層漿液吸收二氧化硫提供最佳反應(yīng)溫度并擴(kuò)大了有效的吸收空間；四是提高煙氣停留時(shí)間,。該技術(shù)使氣液強(qiáng)制傳導(dǎo),，使?jié){液與煙氣接觸時(shí)間增加50%，碰撞頻率提高兩倍,，漿液液滴液與煙氣碰撞動(dòng)能提高近一倍,。
氣液耦合脫硫技術(shù)———技術(shù)效果：一是有效降低了改造成本和運(yùn)行成本，在保證脫硫效率的前提下,，加裝雙氣旋脫硫增效氣液耦合器可有效降低液氣比,，減少噴淋層加裝量，可使改造投入降低,，同時(shí)低運(yùn)行成本,。在同等條件下，氣液耦合塔與空塔噴淋選取液氣比低約20%～40%,，脫硫綜合廠用電率比空塔噴淋低20%,；二是在吸收塔內(nèi)加裝雙氣旋脫硫增效氣液耦合器提高高脫硫效率同時(shí)，其除塵效率明顯提高,，這是因?yàn)殡p氣旋脫硫增效氣液耦合器可使?jié){液液滴與煙氣充分混合碰撞,，同時(shí)還不會(huì)產(chǎn)生液滴二次破碎霧化產(chǎn)生的氣液夾帶造成漿液二次污染問(wèn)題。目前為止,，采用該技術(shù)運(yùn)行的脫硫裝置,，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定脫硫效率99%以上，除塵效率超過(guò)80%,；三是加裝雙氣旋脫硫增效氣液耦合器后,，由于有效解決了煙氣偏流和煙氣降溫使得整個(gè)吸收系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠，其運(yùn)行調(diào)整極為簡(jiǎn)單,。同時(shí),，氣液耦合塔檢修維護(hù)方便，裝置使用壽命長(zhǎng),，系統(tǒng)檢修維護(hù)量低,，運(yùn)行安全穩(wěn)定。
3.3 降塵措施
3.3.1 布袋除塵技術(shù)
布袋除塵器結(jié)構(gòu)由：布袋除塵器由殼體,、凈氣室,、閥箱,、灰斗、過(guò)濾裝置,、噴吹和壓縮空氣管路系統(tǒng),、樓梯平臺(tái)以及防雨棚等部分組成。
其工作原理是：當(dāng)鍋爐出口含塵煙氣從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入收塵器后,，氣流經(jīng)進(jìn)氣閥進(jìn)入收塵室,，在隔柵板的作用下，由于慣性作用,，氣流中的粗顆粒粉塵直接落入灰斗,，起到預(yù)收塵的作用。然后氣流向上通過(guò)內(nèi)部裝有金屬骨架的濾袋,，粉塵被捕集在濾袋的外表面,，凈化后的氣體進(jìn)入袋室上部的凈氣室，經(jīng)提升閥匯集到出風(fēng)管排出,。當(dāng)濾袋外部的粉塵聚集到一定厚度,，脈沖閥動(dòng)作（由清灰程序控制儀控制），一股壓縮空氣流進(jìn)入噴吹管,，并由一組噴孔噴出,，高速氣流帶動(dòng)周?chē)諝饨?jīng)噴孔分別噴入各個(gè)濾袋內(nèi)，使捕集在濾袋外壁上的粉塵脫落,，脫落的粉塵沉降到灰斗經(jīng)下料器進(jìn)入輸送設(shè)備,。
袋除塵技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：除塵效率高、粉塵處理簡(jiǎn)單,、運(yùn)用靈敏、布局簡(jiǎn)單,。
布袋除塵技術(shù)缺點(diǎn)：耐高溫性能差,，煙氣含水適應(yīng)性差，檢修困難,，濾袋（1-3 年）需更換,，運(yùn)維成本較高。
3.3.2 管束式除霧器技術(shù)
氣旋除塵除霧器是由4級(jí)氣旋串聯(lián)組合而成,。
其工作原理是：經(jīng)過(guò)濕法脫硫的凈煙氣其含有大量的霧滴,，霧滴是由濕法噴淋過(guò)程產(chǎn)生，霧滴構(gòu)成是漿液液滴,、凝結(jié)水液滴和粉塵顆粒,，當(dāng)含有大量霧滴的凈煙氣進(jìn)入氣旋除塵除霧器后，氣旋除塵除霧器筒內(nèi)加設(shè)的氣旋板使含霧滴的凈煙氣在氣旋筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)起來(lái),，在氣旋器上方形成氣液兩相的劇烈旋轉(zhuǎn)及擾動(dòng),，從而使得凈煙氣中的細(xì)小霧滴,、細(xì)微粉塵顆粒等微小顆粒物互相碰撞團(tuán)聚凝聚成大霧滴，同時(shí),，旋轉(zhuǎn)凈煙氣再在離心力的作用下,，使得凈煙氣中的霧液滴向桶壁運(yùn)動(dòng)，最終與氣旋筒壁碰撞,，被氣旋筒壁液膜捕獲吸收,，實(shí)現(xiàn)高效除霧除塵。
氣旋除塵除霧器優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)阻力小,，投資小,，系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、運(yùn)維簡(jiǎn)單,。
氣旋除塵除霧器缺點(diǎn)：除塵效率較低,，除霧器葉片積漿導(dǎo)致效率降低，用水量大,，運(yùn)行維護(hù)量大,。
4 結(jié)語(yǔ)
生物質(zhì)鍋爐的使用會(huì)給我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來(lái)較大的好處，相關(guān)人員應(yīng)該從自己工作的實(shí)際情況出發(fā),，針對(duì)生物質(zhì)鍋爐脫硝技術(shù),、脫硫技術(shù)及降塵措施三個(gè)方面，加快技術(shù)研發(fā)和設(shè)備升級(jí)工作,，制定合理的技術(shù)方案,，保證生物質(zhì)鍋爐的排放滿足國(guó)家環(huán)保政策要求。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
