生物质直燃发电大气污染物超低排放技术路线分析

许兆龙

摘要：本文主要就生物质直燃发电大气污染物超低排放技术路线进行探究，分析生物质燃料的特性，结合其发展现状，制定出更为高效的环保技术应用路径。依据生物质燃料以及煤元素含量存在的差异，掌握生物质锅炉积灰以及腐蚀的机理，选择适宜的工艺技术，解决白色烟羽以及脱硫废水等方面的问题，使得空气预热器使用寿命变得更长，简化设备的维修养护工序，让其燃烧效率变得更高。

关键词：生物质；直燃发电；大气污染物；超低排放；技术路线

引言：现阶段，我国社会各界开始越发注重生态环保，为了能够实现超低排放的发展目标，我国多个省市开始出市了一系列的地方管控标准，比如杭州新建生物质成型燃料锅炉的NOx排放限值会降至每立方米30至50毫克，其和燃煤电厂超低排放标准的限制等同，所以在新时期的发展背景下，生物质锅炉污染物排放限值向燃煤电厂的超低排放标准靠拢已经成为了时代发展的必然，只有确保环保设施良好且稳定的运行状态，才可以让生物质电厂能够更为可持续化的发展。要选择适宜的超低排放技术，将其投入到适应的生物质电厂内，创建更为成熟且性价比较高的环保治理技术路线。

1生物质燃料特性

生物质燃料和煤之间的差异性较为显著，生物质燃料的挥发性会比较高，同时其具备低硫分、低灰分的特质，含水量会受到季节的变化而产生波动，部分燃料水分能够高达45%，进行燃烧之后，烟气内水蒸气会充盈质锅炉尾部烟道当中，其会和烟气的酸性物质共同作用，进而加速低温受热面的腐蚀速度。生物质燃料燃烧主要分成两个独立的环节，析出燃烧挥发物和燃烧参与焦炭，生物质燃料在燃烧时往往需要较长的干燥时间，以此来减小燃料当中的水分，生物质锅炉的排烟热损失问题会比较严峻，并且生物质燃料密度较小，迎风面积较大，很容易构成悬浮燃烧的现象，这类物质的发热量较低，整体炉膛内的温度低下。若其生物质燃料温度处于250至350摄氏度时大量析出同时剧烈燃烧，生物质焦炭燃尽较为困难。并且这类物质在燃烧阶段氯以及碱金属等形态在挥发后会形成相应的化学反应，碱金属氧化物能够和三氧化硫在冷受热面构成熔点较低的Na2SO4以及K2SO表层上会粘附灰粒，进而构成灰层。在高温状态下熔化成为渣层，生物质燃料内的氯以及钾含量会超过煤中的氯以及钾含量，这就使得生物质锅炉的高温腐蚀以及积灰问题会较为严峻。氯在生物质燃烧时扮演着传输的角色，能够让原本颗粒内部的碱金属过度迁移至颗粒表面，同时还可以起到气化碱金属元素的作用。氯元素能够较好的和碱元素融合，采取氯化钾或者氯化钠的方式进入到气象，附着于锅炉受热面形成高温腐蚀。一些氯元素会以氯化氢以及氯气的形式融入烟气内，腐蚀受热面，所以想要避免其出现积灰以及结焦引发的高温腐蚀问题，那么就需要结合生物质燃料的特性，把锅炉炉膛温度控制在700至830摄氏度的范围，应用低温燃烧的技术路线进行作业。

2环保技术路线

2.1脱硫技术

湿法脱硫工艺技术需要以石灰石浆液当做二氧化硫的重要脱除剂，该项工艺技术使用的作业效率会比较高，并且湿法脱硫工艺在运行阶段会形成脱硫浆液中毒的现象。石膏含水量会变高，其会以吸泥状的形式呈现，这就使得其脱水系统无法保持正常的运行状态，所以煤粉电站锅炉开发二氧化硫超低排放技术，使得生物质直燃所形成的二氧化硫质量浓度会处于每立方米100至600毫克，实际烟气成分含量较高，同时还会含有重金属以及氯化氢等，极其容易形成湿法脱硫浆液中毒的问题，并且湿法脱硫工艺的初始投资金额较大，脱硫废水处理费用较为高昂，所以无法把其投入到一些中小型生物质电厂。现阶段，我国大部分生物制电厂会使用半干法脱硫技术，应用氧化钙以及氢氧化钙的粉末当作吸收剂，使得烟气当中的酸性污染物能够脱除干净，其会涵盖HF以及二氧化硫等。

2.2脱硝技术

脱硝技术生物质电厂“卡脖子”的技术难题是实现NOx的超低排放。生物质锅炉的烟温低，烟气中的H2O较多，飞灰黏附性强、碱金属含量高，这导致选择性非催化还原（SNCR）或选择性催化还原（SCR）脱硝工艺难以实现生物质锅炉烟气中NOx的稳定、高效脱除。氨水作为还原剂的SNCR脱硝工艺，其最佳温度窗口是850~1100℃；尿素作为还原剂的SNCR脱硝工艺，其最佳温度窗口是900~1150℃对于生物质锅炉，满负荷下的炉膛温度大都低于850℃，中负荷下的炉膛温度低于750℃，低负荷下的炉膛温度更低。因此，生物质锅炉没有满足SNCR温度窗口的氨水/尿素溶液喷枪布置点。浙江某生物质焚烧厂应用SNCR脱硝技术后，NOx脱除效率仅为10%，而且为达到一定脱硝效率大量喷射还原剂导致高温受热面严重腐蚀。山东兰陵琦泉生物质电厂最终停用SNCR脱硝技术，借助缺氧燃烧方式控制NOx生成，通过牺牲炉效来降低NOx生成质量浓度。常规SCR催化剂通过催化剂表面的酸性活性位发生脱硝反应，最佳温度窗口为300~420℃。由于生物质燃料中的碱金属（K、Na）的含量很高，燃烧后烟气的灰分和气态碱金属产物与催化剂表面酸性位结合会造成脱硝催化剂的中毒失活，催化剂失活速度可达燃煤电厂的3~4倍。

2.3高温除尘+低温SCR脱硝技术路线

采取“先高温脱硫除尘之后再进行低沉低温脱硝技术”路线，会使得脱硝催化剂的磨损以及堵塞风险降低，并且催化剂的体积能够缩小33%以上，延长催化剂的使用年限。SNCR脱硝催化剂会布置在除尘器之后，当其烟气进入到脱销反应器后，并不会存在粉尘洁净烟气，所以脱硝催化剂往往会应用到一些低尘或者无尘的工作环境当中。借助低沉SCR脱硝技术，沿用先脱硫除尘等一系列的工艺路线。低温SCR技术及外部热源要加热原烟气，同时回收净烟气的热量，所以设备系统相对来说会比较复杂，投资金额也会比较大。低温催化剂会对氯化氢以及HF等的抗性微弱，生物质锅炉烟气当中的含水量也会比较高，并且生物质锅炉烟气还会含有二氧化硫以及硫化氢等物，这就会使得低沉SCR技术无法投入到生物质电厂内。

结语：

由于当前我国环保政策越来越完善，这就使得生物质电厂不可一味的凭借上网电价进行无补贴运营，要以县域经济的热电联厂当作生物质电厂的主要发展方向。积极借鉴环保经验，设定适宜的环保要求标准，综合考虑分析大气污染物的超低排放以及固废处理等各类因素，防止其出现重复投资或者较为矛盾的技术路线问题。在众多的生物质直燃发电大气污染物超低排放技术中，COA脱硝技术以及SNCR脱硝技术等是较为常见的几类技术方案，将其投入到生物质电厂大气污染物超低排放工序中会存在着较为显著的弊端性问题，陶瓷催化滤管一体化超低技术的使用，能够最大限度的简化烟气净化流程，并且其技术的运维工序也比较简单，生物质燃烧效率会变得更高，并且其不会存在烟囱防腐等方面的问题，能够有效的节省各类费用。

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