生物質(zhì)發(fā)電項目脫硫分析

寧玲竺美姜濤

（四川省環(huán)境保護科學(xué)研究院，四川 成都 610000）

世界一次能源缺乏，而我國一次能源更是緊缺，各國都在尋找開發(fā)可再生能源，如太陽能、風(fēng)能、垃圾廢料、生物質(zhì)能等。生物質(zhì)能是由植物的光合作用固定于地球上的太陽能。在可再生能源中，生物質(zhì)能以實物形式存在，具有可儲存、可運輸、資源分布廣、環(huán)境影響小等特點，受到世界各國的青睞。生物質(zhì)能是目前應(yīng)用最為廣泛的可再生能源，其消費總量僅次于煤炭、石油、天然氣，位居第四位，并且在未來可持續(xù)能源系統(tǒng)中占有重要地位。但是在生物質(zhì)作為燃料的發(fā)電項目中，大氣污染仍需要特別關(guān)注，提出切實可行的預(yù)防措施。

本文以洪雅縣生物質(zhì)發(fā)電廠項目環(huán)評為例，分析其生物質(zhì)燃料成份與SO2預(yù)防及治理措施的關(guān)系。

1 洪雅縣生物質(zhì)發(fā)電廠概況

項目為利用洪雅縣境內(nèi)的林（竹）木及各類農(nóng)作物秸稈直接燃燒發(fā)電的生物發(fā)電廠，其裝機容量為1×120t/h生物質(zhì)高溫超高壓循環(huán)流化床鍋爐，配套1×30MW高溫超高壓凝汽式汽輪發(fā)電機組，為生物質(zhì)直燃式發(fā)電項目。項目采用秸桿、林業(yè)三剩物及次小薪材作為燃料，用量20.5萬t。項目建成后每年可為電網(wǎng)提供清潔能源約2.25億kW.h/a。

2 生物質(zhì)燃料成份分析

洪雅縣生物質(zhì)發(fā)電廠的生物質(zhì)燃料來源主要來自于林（竹）木廢棄物、秸稈、奶牛糞便等,根據(jù)燃料配比比例：玉米秸稈 24%、竹枝18%、稻草13%、鋸末7%、灌木23%、牛糞15%，采用加權(quán)平均，混合生物質(zhì)燃料的成份如下表1。

表1 項目設(shè)計燃料及混合燃料成份分析表

3 生物質(zhì)電廠常規(guī)的SO2控制技術(shù)

目前，生物質(zhì)電廠控制二氧化硫的處理方法較多，比較常用的為爐內(nèi)噴鈣脫硫技術(shù)。爐內(nèi)噴鈣脫硫技術(shù)是通過向爐內(nèi)直接添加石灰石粉來控制SO2排放。投入爐內(nèi)的石灰石在850℃左右條件下發(fā)生煅燒反應(yīng)生成氧化鈣，然后氧化鈣、SO2和氧氣經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)，最終生成硫酸鈣，化學(xué)反應(yīng)式為：

CaCO3→CaO+CO2（煅燒反應(yīng)）

CaO+SO2+1/2O2→CaSO4（固硫反應(yīng)）

石灰石在煅燒過程中，由于CO2溢出，在固體顆粒的表面及內(nèi)部形成一定的孔隙，為SO2向顆粒內(nèi)部擴散及固硫反應(yīng)的發(fā)生創(chuàng)造了條件。在CFB鍋爐燃燒條件下，石灰石煅燒反應(yīng)生成的CaO具有較高的孔隙率，脫硫反應(yīng)活性好，可以有效增加石灰石有效利用率，提高CFB鍋爐爐內(nèi)脫硫效率。

4 洪雅縣生物質(zhì)發(fā)電廠SO2控制技術(shù)

根據(jù)對該電廠所采用的生物質(zhì)燃料成份分析，混合燃料含硫量約為0.09%，燃料中灰分中的CaO含量約為23.73%，根據(jù)燃料的使用情況（年使用燃料20.5萬t）可計算出SO2的產(chǎn)生濃度為326mg/Nm3；根據(jù)燃料灰分的產(chǎn)生量（約為1.22t/h（9150t/a））分析，

灰分中 CaO 含量（t/a）＝9150×23.73%＝2171.295；

原料中 Ca 含量（t/a）＝2171.295×40÷56＝1550.925

核算出原料中的Ca的摩爾數(shù)為38，生物質(zhì)燃料全硫含量校核值約為0.09%，原料中的硫的摩爾數(shù)為5，因此，校核燃料的鈣硫比＝38/5＝7.6，大于2.0，固硫率按50%計，因此，項目SO2的最大排放濃度為163mg/Nm3，滿足《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）中表1二氧化硫（四川地區(qū)）最高允許排放濃度200mg/Nm3的要求，SO2可直接達(dá)標(biāo)排放，不需另采取煙氣脫硫設(shè)施。

5 結(jié)論

本文根據(jù)對洪雅縣生物質(zhì)發(fā)電廠所采用的混合生物質(zhì)燃料成份及燃料灰分分析，得到燃料含硫量及灰分中氧化鈣的成分，進一步分析出原料中鈣的含量，可計算出燃料的鈣硫比及固硫率，經(jīng)以上論證可以看出，生物質(zhì)發(fā)電項目，經(jīng)過對原料及灰分的成份分析，可得出燃料中鈣硫比，其產(chǎn)生的二氧化硫經(jīng)過燃料中本身含有的鈣進行固硫，不需新增其他脫硫設(shè)施，可滿足《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）中圖1二氧化硫的最高允許排放濃度要求。

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