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生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵力量，正面臨著轉(zhuǎn)型升級的迫切需求。環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力，正成為推動產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的核心力量。本欄目將聚焦生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創(chuàng)新成果，及時發(fā)布環(huán)境技術(shù)進步獎項，全面介紹行業(yè)內(nèi)的實用技術(shù)裝備和示范工程，引導(dǎo)行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，加快數(shù)字、智慧、科技的融合賦能，為經(jīng)濟社會全面綠色轉(zhuǎn)型貢獻力量。
申報單位
北京首創(chuàng)環(huán)境科技有限公司
推薦單位
北京市環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會
一、技術(shù)簡介
適用范圍
該技術(shù)主要用于生物質(zhì)行業(yè)鍋爐煙氣控制中，用于對煙氣中的二氧化硫、氮氧化物、顆粒物等的去除，該項目采用先進工藝設(shè)計，實現(xiàn)了良好的性能指標，能滿足煙氣超低排放要求(二氧化硫、氮氧化物、顆粒物分別低至35mg/Nm3、50mg/Nm3、10mg/Nm3)，工藝運行穩(wěn)定，脫除效率高，同時抗鍋爐負荷波動性好，運行穩(wěn)定可靠，故障率低，具有工程實施較為簡單易行、運行成本低、建設(shè)工期短、服務(wù)周期長等特點，適用于各類規(guī)模的生物質(zhì)發(fā)電煙氣超凈排放。
技術(shù)原理
技術(shù)原理主要包括以下三項：
1. SNCR脫硝和深度脫硝的協(xié)同脫除：爐內(nèi)以尿素為還原劑，然后在壓縮空氣作用下霧化后噴入爐膛850-950℃的高溫區(qū)與煙氣中的NOx完成反應(yīng)，深度脫硝工藝主要是選擇性催化還原法(簡稱SCR)或是新興高分子脫硝技術(shù)(簡稱PNCR)。
2. 干法脫硫：采用小蘇打干法噴射脫硫工藝。經(jīng)過旋風(fēng)除塵的高溫?zé)煔獗灰敫煞摿驘煹溃诖颂幐邷責(zé)煔馀c細化后均勻噴入煙道的小蘇打充分混合，發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)達到脫酸的目的，在這一區(qū)域主要完成吸收劑與SOx等酸性氣體的反應(yīng)。小蘇打干法脫酸工藝主要化學(xué)反應(yīng)如下：
3. 旋風(fēng)除塵器+袋式除塵器的原理：利用生物質(zhì)鍋爐產(chǎn)生的含塵氣流作旋轉(zhuǎn)運動，借助于離心力降塵粒從氣流中分離并捕集于器壁，再借助重力作用使塵粒落入灰斗，然后利用脈沖式布袋除塵器收集上述反應(yīng)生成的NaCl、Na2SO3、Na2SO4、生物質(zhì)灰等，干凈的煙氣通過引風(fēng)機送到煙囪排入大氣，從而實現(xiàn)對煙氣中粉塵的超低排放處理。
工藝路線
煙氣凈化工藝流程為：脫硫除塵凈化工藝采用“前段省煤器+旋風(fēng)除塵器+干法脫硫+袋式除塵器+后段省煤器”的流程，煙氣經(jīng)爐內(nèi)SNCR反應(yīng)脫除一部分NOx后，從前段省煤器排出，采用省煤器分段布置的方式，煙氣溫度處于160~260℃范圍，隨后經(jīng)過旋風(fēng)除塵器預(yù)除塵，經(jīng)過旋風(fēng)除塵的高溫?zé)煔獗灰敫煞摿驘煹溃诖颂幐邷責(zé)煔馀c細化后均勻噴入煙道的小蘇打充分混合，發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)達到脫酸的目的。煙氣經(jīng)脫硫后進入高溫袋式除塵，經(jīng)除塵器捕集下來的脫硫灰渣及脫硫劑固體顆粒通過氣力輸送至脫硫灰?guī)靸?nèi)。
脫硝工藝采用“SNCR+深度脫硝”流程，深度脫硝為PNCR或SCR，“SNCR+PNCR”脫硝流程為：采用壓縮空氣為載體，把高分子脫硝劑送入爐內(nèi)，入口和爐膛呈現(xiàn)一定角度，同時爐內(nèi)采用SNCR同時噴射尿素，和煙氣中NOx反應(yīng)。“SNCR+SCR”脫硝流程為：煙氣先經(jīng)爐內(nèi)SNCR工藝脫除一部分NOx，煙氣從鍋爐尾部前段省煤器排出，依次經(jīng)旋風(fēng)除塵器除塵，干法脫硫、高溫袋式除塵后進行中低溫SCR脫硝，SCR采用低塵低硫布置，避免催化劑中毒失效，后進入后段省煤器，可回收更多余熱，即進入煙囪的煙氣溫度可低于常規(guī)鍋爐排煙溫度。
應(yīng)用效果
該套生物質(zhì)鍋爐煙氣多污染物協(xié)同超凈排放控制技術(shù)解決方案目前應(yīng)用于杞縣首創(chuàng)和魯山首創(chuàng)生物質(zhì)鍋爐中，經(jīng)運行實踐表明，在工藝系統(tǒng)長時間連續(xù)穩(wěn)定運行后，委托第三方檢測單位對試驗裝置出口煙氣進行檢測，檢測結(jié)果為SO2出口平均濃度為14mg/Nm3，NOx出口平均濃度為28mg/Nm3。通過第三方檢測結(jié)果可以看出，該工藝可以滿足生物質(zhì)煙氣超凈排放要求，并且系統(tǒng)設(shè)備能夠長期穩(wěn)定運行。
針對生物質(zhì)煙氣特性，做出了相應(yīng)的改進，采用小蘇打干法脫硫，脫硫效率可達95%以上，無廢水產(chǎn)生；采用高溫袋式除塵器，可適應(yīng)較高的煙氣溫度，也可保證粉塵過濾效果；該工藝可以有效降低因鈉、鉀等堿性物質(zhì)引起的催化劑中毒失活以及飛灰黏附、堵塞催化劑問題，煙氣無須再加熱，降低了能源消耗，提高了全廠熱能的利用效率。具有凈化效率高(脫硫、脫硝、除塵)、氨逃逸率低、運行成本低等優(yōu)點。且系統(tǒng)的工程建設(shè)費用及運營費用適中。
經(jīng)處理排放后的煙氣可滿足豫環(huán)攻堅辦[2020]7號《河南省2020年大氣污染防治攻堅戰(zhàn)實施方案》中限值要求。同時滿足河南省地標DB41/1424-2017《燃煤電廠大氣污染物排放標準》，即在基準氧含量 6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50 毫克/立方米。
研發(fā)背景
我國是生物質(zhì)資源大國，生物質(zhì)能源具有非常好的原料基礎(chǔ)。目前采用生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)，將農(nóng)林廢棄物作為熱電聯(lián)產(chǎn)的原料生產(chǎn)綠色電能、熱能，電能按照國家生物質(zhì)發(fā)電規(guī)劃上網(wǎng)，熱能可以提供工商企業(yè)以及采暖用汽。
近年來，國家各項政策對生物質(zhì)焚燒發(fā)電煙氣污染物排放濃度提出新要求，例如《國能發(fā)新能[2018]8號》、《關(guān)于印發(fā)河南省熱電聯(lián)產(chǎn)規(guī)劃建設(shè)管理辦法的通知》(豫發(fā)改能源[2018]712號)、河南省地方標準DB41/1424-2017《燃煤電廠大氣污染物排放標準》等文件要求生物質(zhì)煙氣污染物排放濃度須達到超低排放標準。因此，生物質(zhì)鍋爐面臨新的煙氣污染物減排問題。
生物質(zhì)鍋爐具有以下特點：爐內(nèi)溫差大、煙氣含濕量高、煙塵中堿(土)金屬含量高、SO2、NOx濃度波動大等特點。這給脫硫、脫硝工藝的選擇帶來困難，尤其是脫硝。生物質(zhì)煙氣污染物超低排放技術(shù)一直是行業(yè)難題，現(xiàn)有技術(shù)面臨著運行不穩(wěn)定、運行成本高、建設(shè)成本過高等問題，嚴重影響項目的安全性和投資收益率。
通過多污染物協(xié)同超凈排放控制技術(shù)，煙氣治理實現(xiàn)了塵、硝、硫的協(xié)同脫除，污染物排放濃度均可以滿足超凈排放標準。
技術(shù)特點
1. 實現(xiàn)了脫硫脫硝除塵協(xié)同處理，不僅工藝可靠性高，而且工程造價相對較低，運行成本低，非常適合現(xiàn)有生物質(zhì)電廠煙氣處理規(guī)模，具有很強的推廣潛力。
2. 脫硝采用SNCR+深度脫硝的協(xié)同處理工藝，脫硝效率高(約90%)，安全性較高。
3. 脫硫采用干法脫硫工藝，脫硫效率高(約95%)，無廢水產(chǎn)生，無需進行廢水處理。
4. 除塵采用旋風(fēng)分離器+布袋除塵器的協(xié)同處理工藝，除塵效率99.9%以上。
5. 可為新建生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項目客戶提供一站式煙氣處理服務(wù)，配套自動化控制系統(tǒng)和在線監(jiān)控系統(tǒng)；也可為已建生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項目提供技改服務(wù)，服務(wù)模式靈活。
二、典型應(yīng)用案例
案例名稱
杞縣生物質(zhì)鍋爐煙氣多污染物協(xié)同超凈排放技術(shù)應(yīng)用
案例簡介
“杞縣生物質(zhì)鍋爐煙氣多污染物協(xié)同超凈排放技術(shù)應(yīng)用”是在燃煤鍋爐煙氣排放技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合生物質(zhì)鍋爐的獨特性質(zhì)，以“高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟、協(xié)同”為主要原則，制定的生物質(zhì)煙氣超低排放的工藝手段。項目規(guī)模為1×30MW高溫高壓抽凝式汽輪發(fā)電機+1×130t/h高溫高壓水冷振動爐排鍋爐。采用“SNCR+前段省煤器+旋風(fēng)除塵+冷卻塔+干法(NaHCO3)脫硫+袋式除塵器+深度脫硝+后段省煤器”工藝，脫硝、脫硫、除塵系統(tǒng)的控制系統(tǒng)技術(shù)先進、運行可靠， 功能完善，采用省煤器分段布置的方式，后段省煤器可回收更多余熱，回收煙溫的同時提高鍋爐的爐效。實現(xiàn)了生物質(zhì)電廠鍋爐煙氣超低排放(燃煤發(fā)電超低排放標準：粉塵≦10mg/Nm3，SO2≦35mg/Nm3，NOx≦50mg/Nm3)，有效地減少了粉塵、SO2、NOx的排放。本項目具有創(chuàng)新性，應(yīng)用范圍廣，在生物質(zhì)發(fā)電鍋爐煙氣深度凈化處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。
工程總承包和設(shè)計單位為北京首創(chuàng)環(huán)境科技有限公司，施工單位為山東慧江環(huán)保科技股份有限公司，案例建成后轉(zhuǎn)為業(yè)主單位杞縣首創(chuàng)生物質(zhì)能源有限公司自運行。
達到的標準或性能要求
經(jīng)處理排放后的煙氣可滿足豫環(huán)攻堅辦[2020]7號《河南省2020年大氣污染防治攻堅戰(zhàn)實施方案》中限值要求。同時滿足河南省地標DB41/1424-2017《燃煤電廠大氣污染物排放標準》，即在基準氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50 毫克/立方米。
業(yè)主單位
杞縣首創(chuàng)生物質(zhì)能源有限公司
投運時間
2021年12月
工藝流程
本工程煙氣凈化工藝采用“SNCR+前段省煤器+旋風(fēng)除塵+冷卻塔+干法(NaHCO3)脫硫+袋式除塵器+深度脫硝+后段省煤器”工藝。
其中脫硝采用“SNCR+SCR”工藝，脫硫采用干法脫硫(小蘇打)工藝，除塵采用旋風(fēng)除塵+布袋除塵器工藝，室外布置。
尿素溶液噴入爐膛高溫區(qū)進行SNCR爐內(nèi)脫硝。鍋爐出口的煙氣經(jīng)前段省煤器回收余熱后，使煙氣溫度降至240℃左右后進入旋風(fēng)除塵器、干法脫硫裝置、布袋除塵器，去除煙氣中的二氧化硫及顆粒物，然后煙氣進入SCR脫硝裝置，SNCR未反應(yīng)完全的還原劑與NOx在催化劑作用下進行二次脫硝，煙氣然后進入后段省煤器，使煙氣溫度降為130℃左右，再經(jīng)引風(fēng)機增壓后送入煙囪進行達標排放。
運行情況
該套生物質(zhì)鍋爐煙氣多污染物協(xié)同超凈排放控制技術(shù)解決方案目前應(yīng)用于杞縣首創(chuàng)生物質(zhì)鍋爐中，經(jīng)運行實踐表明，在工藝系統(tǒng)長時間連續(xù)穩(wěn)定運行后，委托第三方檢測單位對試驗裝置出口煙氣進行檢測，檢測結(jié)果為顆粒物平均濃度2.7mg/Nm3，SO2出口平均濃度為26mg/Nm3，NOx出口平均濃度為19mg/Nm3，氨濃度平均濃度為1.84mg/Nm3，煙氣黑度<1級(詳見第三方第一、三、四季度檢測報告)。通過第三方檢測結(jié)果可以看出，該工藝可以滿足生物質(zhì)煙氣超凈排放要求，并且系統(tǒng)設(shè)備能夠長期穩(wěn)定運行。煙氣凈化工藝無廢水產(chǎn)生，經(jīng)布袋除塵器收集的飛灰等固體廢棄物，經(jīng)收集后，通過飛灰螯合劑進行穩(wěn)定化處理后外運填埋處理。
該煙氣凈化系統(tǒng)自投運以來，運行穩(wěn)定，沒有發(fā)生過煙氣排放濃度過高等報警事故，煙氣在線監(jiān)測數(shù)據(jù)實時上傳接受相關(guān)部門的監(jiān)督。
技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的碳減排效果
生物質(zhì)能是國際公認的零碳可再生能源，是積極有效的燃煤替代、節(jié)能減排的路徑，具有綠色、低碳、清潔等特點，生物天然氣、生物液體燃料、生物固體燃料，與化石能源的提供形式幾乎一致，與當(dāng)前能源體系有更好的適應(yīng)性。農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電，其溫室氣體減排的經(jīng)濟性和積極效果，全球公認。
項目年綜合利用農(nóng)林生物質(zhì)燃料約28萬噸，燃料品種涉及小麥秸稈、玉米秸稈、板皮、樹皮、稻殼、玉米芯及花生殼等近30多個品種。節(jié)約標煤約9萬噸，可減少二氧化碳排放量約30萬噸(根據(jù)CDM碳減排方法學(xué)測算)，年供電量2億千瓦時，可實現(xiàn)年產(chǎn)值1.5億，煙氣達標排放滿足國家超低排放的要求。該技術(shù)的研發(fā)，有利于幫助企業(yè)節(jié)能減排、改善環(huán)境。
原標題：環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力 | 生物質(zhì)鍋爐煙氣多污染物協(xié)同超凈排放技術(shù)
