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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(jí)的迫切需求。環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力，正成為推動(dòng)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(shí)發(fā)布環(huán)境技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)項(xiàng)，全面介紹行業(yè)內(nèi)的實(shí)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(jì)社會(huì)全面綠色轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)力量。
申報(bào)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(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)
一、技術(shù)簡(jiǎn)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(duì)煙氣中的二氧化硫、氮氧化物、顆粒物等的去除，該項(xiàng)目采用先進(jìn)工藝設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了良好的性能指標(biāo)，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(yùn)行穩(wěn)定，脫除效率高，同時(shí)抗鍋爐負(fù)荷波動(dòng)性好，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，故障率低，具有工程實(shí)施較為簡(jiǎn)單易行、運(yùn)行成本低、建設(shè)工期短、服務(wù)周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，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(xiàng)：
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(jiǎn)稱SCR)或是新興高分子脫硝技術(shù)(簡(jiǎn)稱PNCR)。
2. 干法脫硫：采用小蘇打干法噴射脫硫工藝。經(jīng)過(guò)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(xì)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(dá)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(yùn)動(dòng)，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(guò)引風(fēng)機(jī)送到煙囪排入大氣，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)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(guò)旋風(fēng)除塵器預(yù)除塵，經(jīng)過(guò)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(xì)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(dá)到脫酸的目的。煙氣經(jīng)脫硫后進(jìn)入高溫袋式除塵，經(jīng)除塵器捕集下來(lái)的脫硫灰渣及脫硫劑固體顆粒通過(guò)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(shí)爐內(nèi)采用SNCR同時(shí)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(jìn)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(jìn)入后段省煤器，可回收更多余熱，即進(jìn)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(yùn)行實(shí)踐表明，在工藝系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行后，委托第三方檢測(cè)單位對(duì)試驗(yàn)裝置出口煙氣進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)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(guò)第三方檢測(cè)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(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
針對(duì)生物質(zhì)煙氣特性，做出了相應(yīng)的改進(jìn)，采用小蘇打干法脫硫，脫硫效率可達(dá)95%以上，無(wú)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(guò)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(wèn)題，煙氣無(wú)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(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。且系統(tǒng)的工程建設(shè)費(fèi)用及運(yùn)營(yíng)費(fèi)用適中。
經(jīng)處理排放后的煙氣可滿足豫環(huán)攻堅(jiān)辦[2020]7號(hào)《河南省2020年大氣污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)實(shí)施方案》中限值要求。同時(shí)滿足河南省地標(biāo)DB41/1424-2017《燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，即在基準(zhǔn)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(guó)是生物質(zhì)資源大國(guó)，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(guó)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(lái)，國(guó)家各項(xiàng)政策對(duì)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(guó)能發(fā)新能[2018]8號(hào)》、《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(hào))、河南省地方標(biāo)準(zhǔn)DB41/1424-2017《燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》等文件要求生物質(zhì)煙氣污染物排放濃度須達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，生物質(zhì)鍋爐面臨新的煙氣污染物減排問(wèn)題。
生物質(zhì)鍋爐具有以下特點(diǎn)：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(dòng)大等特點(diǎn)。這給脫硫、脫硝工藝的選擇帶來(lái)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(yùn)行不穩(wěn)定、運(yùn)行成本高、建設(shè)成本過(guò)高等問(wèn)題，嚴(yán)重影響項(xiàng)目的安全性和投資收益率。
通過(guò)多污染物協(xié)同超凈排放控制技術(shù)，煙氣治理實(shí)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(biāo)準(zhǔn)。
技術(shù)特點(diǎn)
1. 實(shí)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(jià)相對(duì)較低，運(yùn)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(qiáng)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(wú)廢水產(chǎn)生，無(wú)需進(jìn)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(xiàng)目客戶提供一站式煙氣處理服務(wù)，配套自動(dòng)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(xiàng)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(jiǎn)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(dú)特性質(zhì)，以“高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、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(xiàng)目規(guī)模為1×30MW高溫高壓抽凝式汽輪發(fā)電機(jī)+1×130t/h高溫高壓水冷振動(dòng)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(jìn)、運(yùn)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(shí)提高鍋爐的爐效。實(shí)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(biāo)準(zhǔn)：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(xiàng)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(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。
工程總承包和設(shè)計(jì)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(yùn)行。
達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)或性能要求
經(jīng)處理排放后的煙氣可滿足豫環(huán)攻堅(jiān)辦[2020]7號(hào)《河南省2020年大氣污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)實(shí)施方案》中限值要求。同時(shí)滿足河南省地標(biāo)DB41/1424-2017《燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，即在基準(zhǔn)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(yùn)時(shí)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行二次脫硝，煙氣然后進(jìn)入后段省煤器，使煙氣溫度降為130℃左右，再經(jīng)引風(fēng)機(jī)增壓后送入煙囪進(jìn)行達(dá)標(biāo)排放。
運(yùn)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(yùn)行實(shí)踐表明，在工藝系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行后，委托第三方檢測(cè)單位對(duì)試驗(yàn)裝置出口煙氣進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)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(jí)(詳見(jiàn)第三方第一、三、四季度檢測(cè)報(bào)告)。通過(guò)第三方檢測(cè)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(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。煙氣凈化工藝無(wú)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(guò)飛灰螯合劑進(jìn)行穩(wěn)定化處理后外運(yùn)填埋處理。
該煙氣凈化系統(tǒng)自投運(yùn)以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，沒(méi)有發(fā)生過(guò)煙氣排放濃度過(guò)高等報(bào)警事故，煙氣在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)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(guó)際公認(rèn)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(diǎn)，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(jì)性和積極效果，全球公認(rèn)。
項(xiàng)目年綜合利用農(nóng)林生物質(zhì)燃料約28萬(wàn)噸，燃料品種涉及小麥秸稈、玉米秸稈、板皮、樹(shù)皮、稻殼、玉米芯及花生殼等近30多個(gè)品種。節(jié)約標(biāo)煤約9萬(wàn)噸，可減少二氧化碳排放量約30萬(wàn)噸(根據(jù)CDM碳減排方法學(xué)測(cè)算)，年供電量2億千瓦時(shí)，可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值1.5億，煙氣達(dá)標(biāo)排放滿足國(guó)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(biāo)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)
