生物质直燃锅炉烟气脱硝技术 脱硝工艺工程 巨浪环保

生物质直燃锅炉NOx产生的机理

生物质燃料具有水分变化大、热值低、挥发分高、密度小的特点。燃烧时给料均匀性差，造成炉膛内燃烧区温度变化剧烈，再加上燃料中氮含量相差较大，生物质锅炉出口NOx初始排放浓度波动很大。

生物质直燃锅炉生成的氮氧化物主要是NO和NO2，流化床生物质锅炉燃烧时还会产生N2O[7]。生物质燃料燃烧过程中，NOx的形成主要有三种形式：燃料型NOx、热力型NOx和快速型NOx。在1400℃以下，热力型NOx生成量很少，生物质直燃锅炉炉膛温度在750～1000℃左右，生成的热力型NOx较少，约占10～20%，快速型NOx的生成量占总量的5%以下。燃料型NOx主要决定于燃料中的氮含量，且一般在600～800℃左右形成，此温度与生物质锅炉炉膛温度高度重合，生物质直燃锅炉生成的燃料型NOx约占60～80%。

二、常规脱硝技术

降低生物质直燃锅炉NOx排放主要有两种技术路线，低氮燃烧技术（控制燃烧过程中NOx的生成）和烟气脱硝技术（对生成的NOx进行处理）。

（二）烟气脱硝技术

目前主流的烟气脱硝技术有选择性催化还原脱硝（SCR）、选择性非催化还原脱硝（SNCR）以及在二者基础上发展起来的SNCR-SCR联合烟气脱硝技术。

1.选择性催化还原技术SCR

SCR技术采用液氨、氨水或尿素作为还原剂，在催化剂的作用下，将烟气中的氮氧化物还原为氮气和水，催化剂决定了该反应温度区间为300～420℃。受温度区间的限制，脱硝反应器有两种布置形式。一是布置于生物质直燃锅炉省煤器与空气预热器之间，该工艺占地面积大，对气氨的均匀分布及烟气的分布要求高。另一种布置形式为低温低尘布置，将SCR反应器布置在除尘器之后，对烟气再加热后进行脱硝，因烟气较为干净，催化剂选型不受影响，但烟气再加热费用昂贵。在生物质直燃锅炉上使用SCR脱硝效率能达到70%～90%，但投资高，催化剂昂贵。由于生物质燃料热值低、碱金属含量高，易出现存在催化剂中毒和反应器堵塞、磨损等问题，目前国内外SCR催化剂脱硝连续运行时间较长为三个月[3]。

2.选择性非催化还原技术SNCR

SNCR技术以炉膛作为反应器，使用氨水或尿素作为脱硝剂，不需要催化剂，在850～1100℃的温度区间内完成脱硝反应。具有工艺系统简单，烟风阻力小，占地面积小，投资少的优点。SNCR适合炉膛出口烟温为800～1100℃的锅炉，而生物质灰分中碱金属含量较高，灰熔点较低，为防止高温腐蚀和结焦，大部分生物质锅炉的炉膛温度控制在750～880℃，且炉膛内燃烧区温度变化剧烈，寻找合适的SNCR反应窗困难。另一方面，受锅炉炉膛空间限制，难以保证停留时间，存在氨分布不均和氨逃逸问题。实际运行中，在生物质锅炉上使用SNCR脱硝效率约为15%～50%。

3.联合SNCR/SCR脱硝技术

联合SNCR-SCR脱硝技术是结合了SNCR技术投资省、SCR技术高效的特点而发展起来的一种新型工艺。联合SNCR-SCR工艺较主要的改进就是省去了SCR设置在烟道里的复杂氨喷射系统。SNCR-SCR联合烟气脱硝具有、脱硝效率高（80%以上）、催化剂用量小、反应塔体积小，空间适应性强等优点，但仍存在投资高、催化剂寿命有限、氨的逃逸量高等问题。

开发高效率、低投资、无污染的脱硝技术是发展生物质直燃锅炉脱硝的重要方向。固态高分子脱硝（PCR）是近几年刚刚兴起的一种新型烟气脱硝工艺，因其脱硝效率高、投资及运行成本低等优点，被认为是一种前景广阔的脱硝技术，已在实际工业中得到应用，适合我国国情。

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