生态环保产业作为支撑生态文明建设和高质量发展的关键力量，正面临着转型升级的迫切需求。环保新质生产力，正成为推动产业向前发展的核心力量。本栏目将聚焦生态环保产业的新技术、新装备、新材料、新模式，深入宣传推广科技创新成果，及时发布环境技术进步奖项，全面介绍行业内的实用技术装备和示范工程，引导行业持续创新，加快数字、智慧、科技的融合赋能，为经济社会全面绿色转型贡献力量。
 

　　申报单位
 

　　北京首创环境科技有限公司
 

　　推荐单位
 

　　北京市环境保护产业协会
 

　　一、技术简介
 

　　适用范围
 

　　该技术主要用于生物质行业锅炉烟气控制中，用于对烟气中的二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等的去除，该项目采用先进工艺设计，实现了良好的性能指标，能满足烟气超低排放要求(二氧化硫、氮氧化物、颗粒物分别低至35mg/Nm3、50mg/Nm3、10mg/Nm3)，工艺运行稳定，脱除效率高，同时抗锅炉负荷波动性好，运行稳定可靠，故障率低，具有工程实施较为简单易行、运行成本低、建设工期短、服务周期长等特点，适用于各类规模的生物质发电烟气超净排放。
 

　　技术原理
 

　　技术原理主要包括以下三项：
 

　　1. SNCR脱硝和深度脱硝的协同脱除：炉内以尿素为还原剂，然后在压缩空气作用下雾化后喷入炉膛850-950℃的高温区与烟气中的NOx完成反应，深度脱硝工艺主要是选择性催化还原法(简称SCR)或是新兴高分子脱硝技术(简称PNCR)。
 

　　2. 干法脱硫：采用小苏打干法喷射脱硫工艺。经过旋风除尘的高温烟气被引入干法脱硫烟道，在此处高温烟气与细化后均匀喷入烟道的小苏打充分混合，发生物理、化学反应达到脱酸的目的，在这一区域主要完成吸收剂与SOx等酸性气体的反应。小苏打干法脱酸工艺主要化学反应如下：
 

　　3. 旋风除尘器+袋式除尘器的原理：利用生物质锅炉产生的含尘气流作旋转运动，借助于离心力降尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗，然后利用脉冲式布袋除尘器收集上述反应生成的NaCl、Na2SO3、Na2SO4、生物质灰等，干净的烟气通过引风机送到烟囱排入大气，从而实现对烟气中粉尘的超低排放处理。
 

　　工艺路线
 

　　烟气净化工艺流程为：脱硫除尘净化工艺采用“前段省煤器+旋风除尘器+干法脱硫+袋式除尘器+后段省煤器”的流程，烟气经炉内SNCR反应脱除一部分NOx后，从前段省煤器排出，采用省煤器分段布置的方式，烟气温度处于160~260℃范围，随后经过旋风除尘器预除尘，经过旋风除尘的高温烟气被引入干法脱硫烟道，在此处高温烟气与细化后均匀喷入烟道的小苏打充分混合，发生物理、化学反应达到脱酸的目的。烟气经脱硫后进入高温袋式除尘，经除尘器捕集下来的脱硫灰渣及脱硫剂固体颗粒通过气力输送至脱硫灰库内。
 

　　脱硝工艺采用“SNCR+深度脱硝”流程，深度脱硝为PNCR或SCR，“SNCR+PNCR”脱硝流程为：采用压缩空气为载体，把高分子脱硝剂送入炉内，入口和炉膛呈现一定角度，同时炉内采用SNCR同时喷射尿素，和烟气中NOx反应。“SNCR+SCR”脱硝流程为：烟气先经炉内SNCR工艺脱除一部分NOx，烟气从锅炉尾部前段省煤器排出，依次经旋风除尘器除尘，干法脱硫、高温袋式除尘后进行中低温SCR脱硝，SCR采用低尘低硫布置，避免催化剂中毒失效，后进入后段省煤器，可回收更多余热，即进入烟囱的烟气温度可低于常规锅炉排烟温度。
 

　　应用效果
 

　　该套生物质锅炉烟气多污染物协同超净排放控制技术解决方案目前应用于杞县首创和鲁山首创生物质锅炉中，经运行实践表明，在工艺系统长时间连续稳定运行后，委托第三方检测单位对试验装置出口烟气进行检测，检测结果为SO2出口平均浓度为14mg/Nm3，NOx出口平均浓度为28mg/Nm3。通过第三方检测结果可以看出，该工艺可以满足生物质烟气超净排放要求，并且系统设备能够长期稳定运行。
 

　　针对生物质烟气特性，做出了相应的改进，采用小苏打干法脱硫，脱硫效率可达95%以上，无废水产生；采用高温袋式除尘器，可适应较高的烟气温度，也可保证粉尘过滤效果；该工艺可以有效降低因钠、钾等碱性物质引起的催化剂中毒失活以及飞灰黏附、堵塞催化剂问题，烟气无须再加热，降低了能源消耗，提高了全厂热能的利用效率。具有净化效率高(脱硫、脱硝、除尘)、氨逃逸率低、运行成本低等优点。且系统的工程建设费用及运营费用适中。
 

　　经处理排放后的烟气可满足豫环攻坚办[2020]7号《河南省2020年大气污染防治攻坚战实施方案》中限值要求。同时满足河南省地标DB41/1424-2017《燃煤电厂大气污染物排放标准》，即在基准氧含量 6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50 毫克/立方米。
 

　　研发背景
 

　　我国是生物质资源大国，生物质能源具有非常好的原料基础。目前采用生物质直燃发电技术，将农林废弃物作为热电联产的原料生产绿色电能、热能，电能按照国家生物质发电规划上网，热能可以提供工商企业以及采暖用汽。
 

　　近年来，国家各项政策对生物质焚烧发电烟气污染物排放浓度提出新要求，例如《国能发新能[2018]8号》、《关于印发河南省热电联产规划建设管理办法的通知》(豫发改能源[2018]712号)、河南省地方标准DB41/1424-2017《燃煤电厂大气污染物排放标准》等文件要求生物质烟气污染物排放浓度须达到超低排放标准。因此，生物质锅炉面临新的烟气污染物减排问题。
 

　　生物质锅炉具有以下特点：炉内温差大、烟气含湿量高、烟尘中碱(土)金属含量高、SO2、NOx浓度波动大等特点。这给脱硫、脱硝工艺的选择带来困难，尤其是脱硝。生物质烟气污染物超低排放技术一直是行业难题，现有技术面临着运行不稳定、运行成本高、建设成本过高等问题，严重影响项目的安全性和投资收益率。
 

　　通过多污染物协同超净排放控制技术，烟气治理实现了尘、硝、硫的协同脱除，污染物排放浓度均可以满足超净排放标准。
 

　　技术特点
 

　　1. 实现了脱硫脱硝除尘协同处理，不仅工艺可靠性高，而且工程造价相对较低，运行成本低，非常适合现有生物质电厂烟气处理规模，具有很强的推广潜力。
 

　　2. 脱硝采用SNCR+深度脱硝的协同处理工艺，脱硝效率高(约90%)，安全性较高。
 

　　3. 脱硫采用干法脱硫工艺，脱硫效率高(约95%)，无废水产生，无需进行废水处理。
 

　　4. 除尘采用旋风分离器+布袋除尘器的协同处理工艺，除尘效率99.9%以上。
 

　　5. 可为新建生物质热电联产项目客户提供一站式烟气处理服务，配套自动化控制系统和在线监控系统；也可为已建生物质热电联产项目提供技改服务，服务模式灵活。
 

　　二、典型应用案例
 

　　案例名称
 

　　杞县生物质锅炉烟气多污染物协同超净排放技术应用
 

　　案例简介
 

　　“杞县生物质锅炉烟气多污染物协同超净排放技术应用”是在燃煤锅炉烟气排放技术的基础上，结合生物质锅炉的独特性质，以“高效、稳定、经济、协同”为主要原则，制定的生物质烟气超低排放的工艺手段。项目规模为1×30MW高温高压抽凝式汽轮发电机+1×130t/h高温高压水冷振动炉排锅炉。采用“SNCR+前段省煤器+旋风除尘+冷却塔+干法(NaHCO3)脱硫+袋式除尘器+深度脱硝+后段省煤器”工艺，脱硝、脱硫、除尘系统的控制系统技术先进、运行可靠， 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热，回收烟温的同时提高锅炉的炉效。实现了生物质电厂锅炉烟气超低排放(燃煤发电超低排放标准：粉尘≦10mg/Nm3，SO2≦35mg/Nm3，NOx≦50mg/Nm3)，有效地减少了粉尘、SO2、NOx的排放。本项目具有创新性，应用范围广，在生物质发电锅炉烟气深度净化处于国内领先水平。
 

　　工程总承包和设计单位为北京首创环境科技有限公司，施工单位为山东慧江环保科技股份有限公司，案例建成后转为业主单位杞县首创生物质能源有限公司自运行。
 

　　达到的标准或性能要求
 

　　经处理排放后的烟气可满足豫环攻坚办[2020]7号《河南省2020年大气污染防治攻坚战实施方案》中限值要求。同时满足河南省地标DB41/1424-2017《燃煤电厂大气污染物排放标准》，即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50 毫克/立方米。
 

　　业主单位
 

　　杞县首创生物质能源有限公司
 

　　投运时间
 

　　2021年12月
 

　　工艺流程
 

　　本工程烟气净化工艺采用“SNCR+前段省煤器+旋风除尘+冷却塔+干法(NaHCO3)脱硫+袋式除尘器+深度脱硝+后段省煤器”工艺。
 

　　其中脱硝采用“SNCR+SCR”工艺，脱硫采用干法脱硫(小苏打)工艺，除尘采用旋风除尘+布袋除尘器工艺，室外布置。
 

　　尿素溶液喷入炉膛高温区进行SNCR炉内脱硝。锅炉出口的烟气经前段省煤器回收余热后，使烟气温度降至240℃左右后进入旋风除尘器、干法脱硫装置、布袋除尘器，去除烟气中的二氧化硫及颗粒物，然后烟气进入SCR脱硝装置，SNCR未反应完全的还原剂与NOx在催化剂作用下进行二次脱硝，烟气然后进入后段省煤器，使烟气温度降为130℃左右，再经引风机增压后送入烟囱进行达标排放。
 

　　运行情况
 

　　该套生物质锅炉烟气多污染物协同超净排放控制技术解决方案目前应用于杞县首创生物质锅炉中，经运行实践表明，在工艺系统长时间连续稳定运行后，委托第三方检测单位对试验装置出口烟气进行检测，检测结果为颗粒物平均浓度2.7mg/Nm3，SO2出口平均浓度为26mg/Nm3，NOx出口平均浓度为19mg/Nm3，氨浓度平均浓度为1.84mg/Nm3，烟气黑度<1级(详见第三方第一、三、四季度检测报告)。通过第三方检测结果可以看出，该工艺可以满足生物质烟气超净排放要求，并且系统设备能够长期稳定运行。烟气净化工艺无废水产生，经布袋除尘器收集的飞灰等固体废弃物，经收集后，通过飞灰螯合剂进行稳定化处理后外运填埋处理。
 

　　该烟气净化系统自投运以来，运行稳定，没有发生过烟气排放浓度过高等报警事故，烟气在线监测数据实时上传接受相关部门的监督。
 

　　技术应用产生的碳减排效果
 

　　生物质能是国际公认的零碳可再生能源，是积极有效的燃煤替代、节能减排的路径，具有绿色、低碳、清洁等特点，生物天然气、生物液体燃料、生物固体燃料，与化石能源的提供形式几乎一致，与当前能源体系有更好的适应性。农林生物质发电，其温室气体减排的经济性和积极效果，全球公认。
 

　　项目年综合利用农林生物质燃料约28万吨，燃料品种涉及小麦秸秆、玉米秸秆、板皮、树皮、稻壳、玉米芯及花生壳等近30多个品种。节约标煤约9万吨，可减少二氧化碳排放量约30万吨(根据CDM碳减排方法学测算)，年供电量2亿千瓦时，可实现年产值1.5亿，烟气达标排放满足国家超低排放的要求。该技术的研发，有利于帮助企业节能减排、改善环境。
 

　　原标题：环保新质生产力 | 生物质锅炉烟气多污染物协同超净排放技术