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  • 如何控制生物質鍋爐氮氧化物的排放?
  • 2019/7/20 閱讀次數:[1132]
  •  如何控制生物質鍋爐氮氧化物的排放?

    工業過程氣體監測技術 生物質能是自然界中有生命的植物提供的能量,是通過光合作用獲得太陽能,然后將太陽能轉為化學能并貯存在生物質中的方式,屬于再生能源。生物質資源的利用方式一般為直接燃燒和生物質鍋爐燃燒兩種。生物質燃料中含有的氮會在燃燒期間形成NO,隨著我國生態保護意識逐漸完善,對于生物質燃料的氮氧化物排放控制進一步要求。







    生物質燃料特點及我國的應用現狀


    生物質燃料是可再生的能源,主要來源于農作物秸稈、城鄉有機垃圾、水、禽畜糞便等。通常情況下,各種生物質燃料之間的參數具有較大差異,需要結合實際需求與混合配比將燃料混合后進行使用。


    生物質燃料產生出的熱值較高,具有優良的點火燃燒性能以及良好的代煤效果。盡管生物質成型燃料的制作需要經過收集、運輸、加工等過程,但與原煤及型煤相比,生物質原料價格低廉,因此,生物質成型燃料在價格上仍然具有較大的優勢,這也在很大程度上有助于生物質能源的推廣與使用。


    我國是一個農業大國,擁有豐富的生物質資源,開發與利用生物質能具有十分巨大的能源與環境保護戰略意義。然而,我國生物質資源利用意識較低,分散性較大,大量生物質資源被隨意填埋與焚燒,成為影響環境的廢棄物。


    隨著鍋爐技術的不斷完善,現在已經成為一種先進的生物質燃燒技術,以生物質作為鍋爐燃燒的燃料,通過控制燃料在鍋爐中燃燒情況,從而提高生物質的利用效率。


    但由于生物質燃料在燃燒中同樣會釋放NOx,盡管目前最新實行的《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271-2014)并沒有規定生物質鍋爐NOx的排放限值,但燃燒玉米秸稈成型燃料時,生物質鍋爐的NOx排放質量濃度往往在207.9~601.3mg/ m 3之間,由于鍋爐排放標準中的排放限值為200mg/m3,以此標準來衡量,玉米秸稈成型燃料時排放的NOx排放濃度超標0.04~2.01倍。





    生物質燃料的利用方式


    1直接燃燒技術


    生物質直接燃燒技術是將生物質作為燃料進行燃燒,利用熱能滿足生產與生活。直接燃燒的技術要求很低,燃燒方式比較簡單,燃燒的時候產生的顆粒物、硫氧化物、氮氧化物等會嚴重污染環境。

    2生物質鍋爐燃燒
    生物質鍋爐分為純燒生物質的水冷振動爐和混燒生物質的循環流化床鍋爐兩種。水冷振動爐對燃燒的適應性比較差、燃燒效率低,對于水分含量很高,造價高。而循環流化床混燒生物質鍋爐相比較下,成本低,其燃燒適應性很強,運行安全,負荷范圍廣,所以循環流化床摻燒生物質更適合我國的國情。
       另外鏈條爐排爐和往復爐排爐也適用于生物質燃燒,鏈條爐排爐的爐排片可循環冷卻,往復爐排爐對燃燒尺寸和燃料漏料量有很大的優勢。生物質燃料在這幾種鍋爐上的燃燒還處在探索階段,技術還需要不斷成熟。
    控制生物質鍋爐氮氧化物排放的措施
      NOx是生物質燃燒發電過程中產生的重要污染物之一,對其控制方法主要分為燃燒控制與煙氣凈化。
    1燃燒改進技術
    燃燒改進技術是一種通過控制燃燒條件,調節燃燒區的溫度和進氣量,進而減少NOx的生成與排放的技術。相比于其他的降氮技術,低氮燃燒技術是一種較為簡單、經濟而且應用最廣的方法。目前采用的低氮燃燒技術主要有低氮燃燒器、燃料再燃技術、低過量空氣燃燒技術、空氣分級燃燒技術和煙氣再循環技術等五種。
          2煙氣脫硝技術
    煙氣尾部脫硝根據是否使用脫硝催化劑,主要有以下兩種: 選擇性催化還原(SCR)和選擇性非催化還原(SNCR)。
             選擇性催化還原技術是將還原劑(常用的為NH3 ) 送入煙道使之與煙氣混合,在催化劑的作用下,在320~ 420℃的低溫燃燒狀態下將燃燒過程中產生的NOx還原為N2和H2O,從而實現NOx的減排。
          選擇性非催化還原脫硝技術則是在沒有催化劑的作用下,將還原劑噴入爐內,在850~1100℃的環境下發生脫硝反應,還原劑在高溫爐腔內迅速熱解形成氨氣,把煙氣中的氮氧化物還原為氮氣和水蒸氣

    3****再燃技術
        ****再燃技術是將燃料再燃與選擇性非催化還原相結合的脫硝技術,是目前一種****應用前景的NOx控制技術,通過與選擇性非催化還原脫硝技術的結合,可以實現在燃料再燃的基礎上進一步降低NOx排放的目的,使之成為一個更加徹底的NOx降低技術。
          將選擇性非催化還原脫硝技術與再燃技術有機整合,可更好實現氮氧化物及硫化物排放量的降低。其中****再燃技術運行原理是在生物質鍋爐燃盡區與再燃區中使用還原劑,防止NO的形成,其關鍵是通過燃料再燃和選擇性非催化還原兩個階段的協同作用,拓寬反應溫度窗口,減少較窄溫度窗口對選擇性非脫硝效率的影響。
        除了對燃燒過程的控制和煙氣凈化之外,生物質鍋爐運行中還需要根據行業標準和企業實際情況制定管理和監督體系,安裝實時監測系統,增加對生物質鍋爐煙氣排放過程的監測與優化,減少煙氣污染物的排放,實現生物質鍋爐的環保運行。


       目前行業中針對生物質鍋爐排放的煙氣檢測,重難點在于滿足超低量程及多組分氣體的測量要求。對此,湖北銳意自控系統有限公司最新研制的微流低量程紅外氣體傳感器Gasboard-2100,采用微流紅外雙氣室技術和傳感器模塊化設計,可準確測量低及超低量程SO2、NO、CO、CO2、CH4的氣體濃度;另外,采用高精度紫外差分吸收光譜氣體分析技術的紫外煙氣分析氣體傳感器Gasboard-2200,無需NOx轉換器即可準確測量NO、NO2的氣體濃度,測量范圍小于100mg/m3 ,滿足超低排放監測市場需要。
         除了在模塊化傳感器平臺取得重要成果之外,銳意自控還研發了兩款直接應用于生物質鍋爐氮氧化物排放監測管控的設備產品:煙氣分析儀(低量程在線型)Gasboard-3000Plus和紫外煙氣分析儀(超低量程)Gasboard-3000UV,采用隔半氣室氣路設計,測量準確度更高,漂移更低,測量范圍小于200ppm,滿足國家環保行業的普遍標準;并且可通過多種接口傳輸到上級集中控制系統;配置專業化預處理方案,無需人工值守即可實現實時在線監測。

          生物質燃料鍋爐,對節約常規能源、優化我國能源結構,減輕環境污染有著積極意義,想要更好控制生物質鍋爐排放氮氧化物排放量,需要結合實際需求,通過科學方法有效地對生物質鍋爐氮氧化物排放進行控制,加強氣體排放監管手段,確保氮氧化物排放控制力度提升,減少環境污染。

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