通過對生物質(zhì)鍋爐煙氣的成分分析,總結(jié)出生物質(zhì)鍋爐煙氣的特點,并對生物質(zhì)鍋爐煙氣脫硫脫硝進行技術(shù)比較,對不同生物質(zhì)、不同排放要求可選擇不同的脫硫脫硝技術(shù)。結(jié)合生物質(zhì)燃料的種類、原始污染物濃度、煙氣排放指標要求,可選擇技術(shù)可行、運行成本低的技術(shù)方案。

　　生物質(zhì)鍋爐是以生物質(zhì)能源作燃料的鍋爐。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的廢棄物，如農(nóng)作物秸稈(玉米秸、高粱秸、麥秸、稻草、豆秸和棉稈等)、農(nóng)業(yè)加工業(yè)的廢棄物(稻殼)等都可作為生物質(zhì)鍋爐的燃料，生物質(zhì)鍋爐排放煙氣中二氧化硫、氮氧化物含量較低，因此與燃煤鍋爐相比，生物質(zhì)能源特點是可再生性、低污染性、廣泛分布性、總量十分豐富。但隨著國家對鍋爐煙氣排放環(huán)保標準的提高，生物質(zhì)鍋爐已經(jīng)不適應新的環(huán)保要求。現(xiàn)各地已要求生物質(zhì)鍋爐煙氣的排放標準按GB 13223 —2011《火電廠大氣污染物排放標準》執(zhí)行，即塵、二氧化硫、氮氧化物的排放限值為30，200，20 mg/m3，其中重點地區(qū)按20，50，100mg/m3 執(zhí)行。但這一要求與最新火電廠超低排放相比，還有一定差距。隨著民眾環(huán)保意識的提高，不排除將來會按超低排放要求執(zhí)行。筆者按一般地區(qū)和點地區(qū)排放要求，對生物質(zhì)鍋爐煙氣脫硫脫硝的技術(shù)選擇進行分析。

　　1 生物質(zhì)鍋爐煙氣特點

　　經(jīng)對生物質(zhì)鍋爐煙氣調(diào)研、測試、分析，生物質(zhì)鍋爐煙氣有如下特點：①爐膛溫度差別大，生物質(zhì)鍋爐主要有爐排爐和循環(huán)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 700~760oC、880~950oC、850~1100 °C ;②生物質(zhì)中氫元素含量較高，煙氣中含水量也高，

　　2 適用的脫硫脫硝技術(shù)方案

　　2 . 1 脫硝技術(shù)方案

　　1)低氮燃燒技術(shù)。低氮燃燒技術(shù)屬于控制燃燒技術(shù)，通過調(diào)節(jié)燃燒空氣中的氧含量，降低氮氧化物的產(chǎn)生，所有低氮燃燒技術(shù)必須能讓鍋爐有一個穩(wěn)定燃燒過程，否則會出現(xiàn)改造效果不明顯或燃燒不穩(wěn)定問題。就生物質(zhì)鍋爐，常用煙氣再循環(huán)技術(shù)。煙氣再循環(huán)技術(shù)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(huán)煙氣也不需要抽風機，省電節(jié)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(huán)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(zhì)量分數(shù)可下降25%?50% 。煙氣再循環(huán)技術(shù)還會出現(xiàn)煙氣中二氧化硫污染物濃度升高、含水量升高現(xiàn)象，但減少了煙氣排放總量。

　　煙氣再循環(huán)技術(shù)工藝流程見圖1。

　　2 ) SNCR技術(shù)。SNCR屬于選擇性非催化還原技術(shù)，SNCR技術(shù)適用于爐膛出口煙溫滿足800?1100 °C 的鍋爐，低于此溫度時脫硝效率較低，且氨與煙氣混和效果對脫硝效率有很大影響(如旋風入口區(qū)混和效果比較好)。如混和不充分、反應時間不夠，要達到相同的脫硝效率，會增加運行費用，同時尾氣氨逃逸也存在超標問題。另生物質(zhì)鍋爐煙氣中SO3含量時常偏高，在280°C 以下的低溫區(qū)設(shè)備，存在硫酸鹽堵塞、腐蝕等問題。SNCR脫硝效率還與煙所中氮氧化物的初始濃度有關(guān)，生物質(zhì)鍋爐SNCR脫硝效率在20% ?50% 。

　　3 ) 〇3 氧化技術(shù)。NO% 氧化是利用強氧化劑氧化最終轉(zhuǎn)化為硝酸或硝酸鹽，常用的氧化劑有羥基自由基HO _ 、O3、H2O2、MnO4 _ 、C1O2、Cl2;其中O3 是常用的氧化劑，反應速率快，在與煙氣充分混勻情況下，氧化率達9 0 % 以上，且運行穩(wěn)定，工業(yè)應用業(yè)績多。〇3 氧化脫硝適宜溫度為5 0 ?180 °C ，且對SO2濃度無要求，可安裝于低溫煙氣段，NO% 氧化后需再增加堿性物質(zhì)吸收系統(tǒng)，吸收氧化后的氮氧化物。

　　2.2 脫硫技術(shù)方案

　　生物質(zhì)鍋爐煙氣屬于低SO2濃度煙氣，常用的方法有爐內(nèi)噴鈣、爐外循環(huán)流化床噴鈣(爐外噴鈣)、爐外濕法等脫硫技術(shù)。各種方案都能實現(xiàn)排放指標要求，成本控制是關(guān)鍵，濕法脫硫中的雙堿法、氨法、鎂法運行成本都較低，其中氨法直接產(chǎn)生硫酸銨化肥，可與除塵器收集下來的灰混和成復合肥，回歸農(nóng)田;而雙堿法、鎂法產(chǎn)生的混鹽處理有一疋難度。

　　2.3 脫硫脫硝一體化技術(shù)

　　2.3.1 濕式脫硫脫硝一體化技術(shù)

　　采用〇3脫硝方案，濕法脫硫選用氨水作脫硫吸收劑，污染物經(jīng)吸收、氧化后，生成硝酸銨、硫酸銨等農(nóng)用化肥。濕式脫硫脫硝工藝流程見圖2 。

　　2.3.2 半干法脫硫脫硝一體化技術(shù)

　　采用〇3脫硝方案，干法脫硫選用爐外循環(huán)流化床噴鈣，污染物經(jīng)吸收、氧化后，生成產(chǎn)物分別為硝酸鈣、亞硝酸鈣、硫酸鈣、亞硫酸鈣，脫硫脫硝產(chǎn)物隨煙氣進入布袋除塵器，最終排入灰渣系統(tǒng)。半干法脫硫脫硝工藝流程見圖3 。

　　2.4 脫硫脫硝方案比較

　　現(xiàn)對幾種脫硫脫硝技術(shù)方案分別從效率、運行費用、副產(chǎn)物及副加值、一次性投資等方面進行比較，見表1。

　　由表1 可見:低氮燃燒、SNCR、爐內(nèi)外噴鈣技術(shù)只適用于煙氣排放指標要求不高的區(qū)域，〇3氧化、雙堿法、氨法、鎂法適用于所有區(qū)域。

　　3 不同排放指標的技術(shù)方案選擇

　　根據(jù)生物質(zhì)鍋爐的種類、原始污染物濃度、煙氣排放指標要求，可選擇技術(shù)可行、運行成本低的技術(shù)方案，現(xiàn)總結(jié)見表2 。生物質(zhì)鍋爐用戶可根據(jù)此表選擇合適的脫硫脫根據(jù)生物質(zhì)鍋爐煙氣的特點，結(jié)合生物質(zhì)燃料脫硝方案。

　　4 結(jié)論

　　1 ) 與燃煤煙氣相比，生物質(zhì)鍋爐的爐膛溫度差別大、煙氣含水量高、煙塵堿金屬含量高、二氧化硫、氮氧化物濃度低、波動大，其對脫硫脫硝方案的選擇都有較大影響。

　　2 ) 對煙氣污染物排放指標要求不高的地區(qū)，爐內(nèi)噴鈣、爐外噴鈣、低氮燃燒、SNCR技術(shù)是十分適用的脫硫脫硝技術(shù);對煙氣污染物排放指標要求高的地區(qū)，脫硝采用低氮燃燒、SNCR、O3氧化的組合、脫硫采用濕法脫硫的技術(shù)方案比較合適，其中脫硫脫硝一體化的技術(shù)方案更有優(yōu)勢。