针对某燃生物质锅炉除尘脱硝改造方案

时间：2024-05-20

耿爱民 ,刘斌

（1.北京新机场建设指挥部,北京 100621; 2中国中元国际工程有限公司,北京 100089）

1 前言

随着国民经济发展、人口增长和城市化进程的加快，我国氮氧化物（NOx）的排放量稳步增长，研究表明NOx是形成雾霾天气的重要原因，对人类生产和生活造成极大危害，已成为制约我国社会经济发展的重要因素。燃煤锅炉作为NOx的主要排放源越来越被人们重视。目前，世界各国均对NOx的排放提出了非常苛刻的要求，并立法限制。我国的排放限制指标根据各地区的自身发展情况也有所差异。比如，我国制定的《锅炉大气污染物排放标准（GB 13271——2014）》中要求新建燃气锅炉NOx最高允许排放浓度为150mg/m3，其中北京市出台的地方标准《锅炉大气污染物排放标准》中对新建工业锅炉要求NOx最高允许浓度要求更低，应小于80mg/m3甚至30mg/m3超低氮排放。

北京市通州区某生物质锅炉尾部粉尘排放为241 mg/m3，氮氧化物排放为358mg/m3，不能满足北京市锅炉大气污染物排放标准。本文针对该生物质锅炉进行除尘脱硝改造，改造后确保锅炉尾部烟气烟尘排放浓度（计全烟气量）：粉尘排放30mg/m3，NOx排放浓度≤80 mg/m3。

2 改造方案

2.1 改造原则

（1）除尘、脱硝、臭氧机组采用一炉一机配置；（2）烟气量按100%负荷计算22000 m3/h，全烟气除尘、脱硝进行设计；（3）负压干法除尘，正压湿法脱硝工艺，除尘脱硝系统不能影响主机设备的正常运行，同步率≥98%；（4）除尘脱硝工艺的选择：遵照“工艺成熟、运行稳定、除尘、脱硝效率高、投资省、运行费用低、无二次污染”的原则。

2.2 改造工艺

拆除原有除尘设备，安装防火花装置、布袋除尘器、引风机、预降温装置、氧化装置和脱硝塔。

（1）除尘工艺。锅炉烟气进入防火花装置，烟气中含尘及火花气体通过防火花装置进口获得回转加速，产生离心力，较大尘粒及火花被碰撞、凝聚、分离，大部分粉尘通过导流管经星型卸灰阀排入灰车。

经过初步净化的烟气进入袋式除尘器，该除尘器为气箱式脉冲除尘器。含尘气体通过进风总管，在斜隔板作用下大部分粉尘直接落入灰斗，含有少量微细粉尘的气体折转向上进入中箱体滤袋室，含尘气体穿过滤袋时，粉尘被截留在滤袋外表面，清洁气体穿过滤袋向上进入上箱体，在系统风机负压作用下汇集到出风总管，再由风机送入降温装置进行烟气脱硝处理。随着过滤的不断进行，滤袋外表面附着的粉尘不断增加，当设备阻力达到设定值时，脉冲清灰控制系统即发出指令，对应的脉冲阀依次将0.6Mpa的压缩空气通过喷吹管喷入箱体，使滤袋产生急剧的鼓涨和冲击振动，抖落积附在滤袋外表面的粉尘，使之落入灰斗，逐排清灰直至全部清灰完毕后，即完成一个清灰周期。直至下一次阻力再上升到设定值时，才开始下一个周期的清灰。灰斗内的积灰定期经卸灰阀、由人工外运。

为保证布袋不超温运行，进口处设置野风阀，由自动化仪表控制开启。

灰斗内的积灰如果发生搭桥现象，排卸灰时应启动灰斗上的防闭塞装置（仓壁振动器），以振落搭桥顺利排灰。

本除尘器的脉冲阀的脉冲宽度，喷吹间隔时间等控制程序是根据现场工况条件调整确定的。从而实现最佳状态的脉冲喷吹清灰及排输灰工作制度，以节约能源和延长脉冲阀及滤袋的使用寿命。

（2）脱硝原理。臭氧作为一种强氧化剂，可以容易的将NOx氧化成可溶于水生成HNO2和HNO3的NO2、N2O3、N2O5等高价态氮氧化物，然后采用NaOH 溶液进行吸收。

臭氧机组生成臭氧通过氧化装置与原烟气混合后，通过臭氧喷枪喷入生成容易与碱液反应的高价氮氧化物。烟气在进入脱硝塔同时喷入碱液使溶于水的高价值氮氧化物与碱液充分吸收，从而达到脱除NOx的目的。最后烟气经过内置旋流脱水装置排进烟囱。

脱硝塔内设旋转雾化喷头进行雾化，碱液被雾化成粒径30～60μm左右的雾滴，这些细小的雾滴与酸性（NOx）气体充分接触，在一系列的化学反应后去除烟气中绝大多数的酸性（NOx）气体。

相应化学反应公式：

（3）脱硝系统。整个臭氧氧化脱硝工程包括臭氧发生系统、空气源系统（或液氧系统、分子筛制氧系统）、添加剂系统、喷射系统、电气及控制系统组成。

臭氧发生系统是整个工程最为关键的部分，利用介质阻挡放电法将高纯度氧气等离子体化继而生成臭氧，在专有臭氧喷嘴喷射下与烟气进行迅速混合，实现NO 的充分、快速氧化，满足 NOx在较高浓度下的脱除效率。

充分氧化后的烟气进入湿法脱硝塔进行净化吸收，SO2与 NOx同时吸收后生成硫酸盐、亚硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐等物质。

为保证NO2的高效吸收，脱硫浆液中必须添加一定量的添加剂，为此厂区提供浓度为20%钠碱液，提供及补充氮氧化物吸收所需的添加剂。

烟气脱硝塔的内部脱水装置设反冲洗装置，定时反冲洗。