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科技论文

陶瓷催化滤管一体化超低技术的应用

现阶段,我国社会各界开始越来越重视生态环境保护。为了实现超低排放的发展目标,我国多个省市开始出台杭州新建生物质成型燃料锅炉等一系列地方控制标准NOx排放限值将降至每立方米30至50毫克,相当于燃煤电厂超低排放标准的限制。因此,在新时期发展的背景下,生物质锅炉污染物排放限值接近燃煤电厂超低排放标准已成为时代发展的必然。只有保证环保设施的良好稳定运行,生物质电厂才能更加可持续发展。选择合适的超低排放技术,投入合适的生物质电厂,打造更成熟、更划算的环保治理技术路线。

1生物质燃料特性

生物质燃料与煤炭的差异较为明显,生物质燃料的挥发性较高。同时,它具有低硫、低灰的特点,含水量会随着季节的变化而波动。有些燃料的水分可以高达45%。燃烧后,烟气中的水蒸气会充满锅炉尾部的烟道,与烟气中的酸性物质一起工作,从而加速低温加热面的腐蚀速度。生物质燃料燃烧主要分为燃烧挥发物和燃烧参与焦炭两个独立环节。生物质燃料燃烧时往往需要较长的干燥时间,以减少燃料中的水分。生物质锅炉排烟热损失严重,生物质燃料密度小,迎风面积大,容易形成悬浮燃烧现象。这些物质发热量低,炉内整体温度低。如果生物质燃料温度在250-350摄氏度时大量沉淀同时剧烈燃烧,生物质焦炭难以燃尽。此外,这些物质在燃烧阶段氯和碱金属挥发后会形成相应的化学反应。碱金属氧化物和三氧化硫可以在冷热面形成低熔点Na2SO4以及K2SO灰粒粘附在表面,形成灰层。生物质燃料中的氯和钾含量将超过煤中的氯和钾含量,使生物质锅炉的高温腐蚀和积灰问题更加严重。氯在生物质燃烧中起着传递作用,可以使原颗粒中的碱金属过度迁移到颗粒表面,也可以起到气化碱金属元素的作用。氯能更好地与碱融合,通过氯化钾或氯化钠进入气象,附着在锅炉受热面上形成高温腐蚀。一些氯元素会以氯化氢和氯的形式融入烟气,腐蚀加热表面。因此,为了避免结焦引起的积灰和高温腐蚀,需要结合生物质燃料的特点,将锅炉炉膛温度控制在700-830℃的范围内,采用低温燃烧的技术路线。

2环保技术路线

2.1脱硫技术

湿法脱硫技术需要石灰石浆作为二氧化硫的重要去除剂,工艺效率相对较高,湿法脱硫技术在运行阶段形成脱硫浆中毒现象。石膏含水量会增加,以吸泥的形式呈现,使脱水系统无法保持正常运行状态,因此煤粉电站锅炉开发二氧化硫超低排放技术,生物质直接燃烧形成的二氧化硫质量浓度为每立方米100至600毫克,实际烟气成分含量高,还含有重金属和氯化氢,极易形成湿法脱硫浆中毒问题,湿法脱硫技术初始投资金额大,脱硫废水处理成本高,不能投入一些中小型生物质电厂。目前,我国大多数生物电厂采用半干法脱硫技术,采用氧化钙和氢氧化钙粉作为吸收剂,使烟气中的酸性污染物能够清除,覆盖一些中小型生物质电厂。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”技术难题是实现NOx超低排放。生物质锅炉烟气温度低,烟气中烟气温度低H2O飞灰附着力强,碱金属含量高,导致选择性非催化还原(SNCR)或选择性催化还原(SCR)生物质锅炉烟气中难以实现脱硝工艺NOx稳定,高效去除。氨水作为还原剂SNCR最佳温度窗为850~1100℃;尿素作为还原剂SNCR最佳温度窗为900~1150℃对于生物质锅炉,满负荷下的炉膛温度大多低于850℃,中负荷下炉膛温度低于750℃,低负荷下炉膛温度较低。因此,生物质锅炉不满意SNCR氨/尿素溶液喷枪在温度窗口的布置点。浙江某生物质焚烧厂的应用SNCR脱硝技术后,NOx去除效率仅为10%,大量喷射还原剂以达到一定的脱硝效率,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,借助缺氧燃烧控制NOx通过牺牲炉效来降低生成NOx产生质量浓度。常规SCR催化剂通过催化剂表面的酸性活性位脱硝,最佳温度窗为300~420℃。生物质燃料中的碱金属(K,Na)含量很高。燃烧后烟气中的灰分和气态碱金属产物与催化剂表面的酸性位结合,会导致脱硝催化剂中毒失活,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“高温脱硫除尘后再进行低温脱硝技术”路线会降低脱硝催化剂的磨损和堵塞风险,催化剂的体积可降低33%以上,延长催化剂的使用寿命。SNCR脱硝催化剂布置在除尘器后面。当烟气进入脱销反应器时,不会有清洁的烟气,因此脱硝催化剂经常应用于一些低尘或无尘的工作环境中。在低沉的帮助下SCR脱硝技术,采用先脱硫除尘等一系列工艺路线。SCR技术和外部热源应加热原烟气,回收净烟气的热量,因此设备系统相对复杂,投资金额相对较大。低温催化剂对氯化氢和HF抗性弱,生物质锅炉烟气含水量高,生物质锅炉烟气还含有二氧化硫和硫化氢,使其低沉SCR技术不能投入生物质电厂。

结语:

随着我国环保政策的不断完善,生物质电厂不应盲目依靠互联网电价进行无补贴经营,而应以县经济热电联厂作为生物质电厂的主要发展方向。积极借鉴环保经验,制定适当的环保要求和标准,综合考虑和分析空气污染物的超低排放和固体废物处理,防止重复投资或相对矛盾的技术路线问题。在许多生物质直燃发电空气污染物超低排放技术中,COA以及脱硝技术SNCR脱硝技术是几种常见的技术方案。将其投入生物质电厂大气污染物超低排放过程中,存在明显的弊端。陶瓷催化滤管一体化超低技术的应用可以最大限度地简化烟气净化过程,其技术的运维过程相对简单,生物质燃烧效率会变高,不会出现烟囱防腐等问题,可以有效节约各种成本。


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