生物質(zhì)電廠應對新標準的煙氣治理對策

朱凌佳

摘要：生物質(zhì)能生產(chǎn)是一種利用生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換電能的技術(shù)。生物量能源是利用農(nóng)業(yè)和林業(yè)廢物、稻草、稻殼、樹皮、木屑等。都是可再生能源。通過采用這種方法，可以有效地解決生物資源浪費和環(huán)境焚燒污染等問題，這對能源安全和增加能源數(shù)量起著重要作用。在當今社會不斷進步和發(fā)展的過程中，環(huán)境保護工作在具體生產(chǎn)中也處于更高的地位。在這種情況下，需要積極執(zhí)行新的措施，以便在遵守標準的基礎(chǔ)上取得更好的生產(chǎn)成果。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)電廠;新標準;煙氣治理對策;

隨著我國新標準的出臺，對生物質(zhì)熱電廠的污染物排放也有了更高的要求。在這種情況下，有必要通過應用新的措施來解決問題。為適應新標準，將對生物質(zhì)發(fā)電廠的煙氣控制對策進行研究。

一、概述

生物質(zhì)發(fā)電是將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)。利用生物質(zhì)能發(fā)電可以有效解決焚燒造成的生物質(zhì)資源浪費、環(huán)境污染等問題，在增加能源數(shù)量、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全等方面發(fā)揮更重要的作用。因此，生物質(zhì)發(fā)電是一項變廢為寶的技術(shù)。目前，我國生物質(zhì)發(fā)電僅占可再生能源裝機容量的0.5%，遠低于25%的世界平均水平。據(jù)測算，我國理論生物質(zhì)能源相當于5×1 010 t標準煤，可作為能源的生物質(zhì)能源約為5×109 t標準煤，說明我國在該領(lǐng)域還有很大的發(fā)展空間。到2020年，生物質(zhì)發(fā)電裝機容量將達到3萬兆瓦。由于生物質(zhì)燃料的硫含量為0.08% ～ 0.25%，僅為煤炭燃燒硫含量的1/10左右，燃燒產(chǎn)生的SO2、NOx等污染物也低于煤炭燃燒，生物質(zhì)發(fā)電已被公認為低硫、低硝酸鹽、低碳的發(fā)電技術(shù)。然而，隨著技術(shù)的發(fā)展和社會的進步，環(huán)境保護在工業(yè)生產(chǎn)中被逐漸提到了越來越高的位置。

二、新標準施行前生物質(zhì)電廠的防控措施

1.粉塵控制措施。根據(jù)生物質(zhì)燃燒后煙氣粉塵粒徑小、比電阻大的特點，一般采用袋式除塵器除塵，除塵效率為99.6%，粉塵排放濃度為200 mg/m3。

2.氮氧化物控制措施。目前國內(nèi)生物質(zhì)電廠鍋爐大多采用低氮燃燒技術(shù)，運行時爐膛溫度相對較低，可有效抑制NOx的生成。根據(jù)不同鍋爐廠家提供的保證值，NOx的排放濃度在200 ～ 400mg/m3之間，可以滿足450 mg/m3的限值要求。同時，根據(jù)電廠設(shè)計的前瞻性要求，為了滿足未來更高環(huán)保標準的要求，大部分生物質(zhì)電廠在設(shè)計中都預留了脫硝裝置空間。

3.二氧化硫防治措施。一般生物質(zhì)燃料中的硫含量較低，僅為煤中硫含量的1/10左右。表1顯示了中國幾個生物質(zhì)發(fā)電廠設(shè)計燃料的硫含量和計算的SO2排放量。可以看出，在新標準實施前，生物質(zhì)電廠一般無需額外的脫硫措施即可滿足800 mg/m3的排放要求。

4.高煙囪排放。鍋爐煙氣通過高煙囪排放，可有效增加煙氣的擴散稀釋能力，減少粉塵、NOx、SO2對地面的污染。平原地區(qū)生物質(zhì)發(fā)電廠煙囪高度大多在80 m左右，可以降低污染物的地面濃度。

5.煙霧監(jiān)測。生物質(zhì)發(fā)電廠應安裝煙氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)，對環(huán)境大氣污染物排放進行在線監(jiān)測。監(jiān)測因素包括粉塵、NOx、SO2等項目。監(jiān)測信號預留給與當?shù)丨h(huán)保部門和電力調(diào)度中心的接口。

三、新標準應對的措施

1.除塵。根據(jù)除塵器的具體除塵效率，如有必要，需將布袋除塵器與旋風分離器組合使用，除塵效率高達99.99%。煙塵排放濃度方面，具體數(shù)值可在30毫克/立方米以下。在當今電廠的實際運行中，布袋+旋風除塵的方法已經(jīng)得到了廣泛的應用。

2.脫硝。在生物質(zhì)燃燒過程中，其形成的氮氧化物可分為熱、快和燃料類型。其中，快速氮氧化物所占比例較小，可以忽略。對于燃料型氮氧化物，具體生產(chǎn)量與火焰周圍的氧氣濃度有關(guān)，而對于熱型氮氧化物，具體生產(chǎn)量與實際燃燒中的氧氣濃度和燃燒溫度有關(guān)目前，發(fā)電廠鍋爐的運行主要有兩種釋放氮氧化物的方法：第一，采用低氮燃燒技術(shù)可以減少產(chǎn)生的氮氧化物量相關(guān)研究表明，目前中國的低氮燃燒技術(shù)仍有一定的改進馀地。實際上，通過改善燃燒條件和控制爐內(nèi)溫度，氮氧化物的濃度可以保持在200 mg/m3以下。但是，根據(jù)新標準的要求，不能再僅僅通過低氮燃燒來滿足具體要求。在這種情況下，脫硝將成為今后生物質(zhì)發(fā)電廠運行和發(fā)展過程中控制煙氣的一項重要措施。在具體工作中，常用的煙氣脫硝技術(shù)包括選擇性非催化還原和選擇性催化還原。對于這兩種方法，具體的實施辦法是增加還原劑，如煙氣中的鈾和氨，即在一定溫度下與煙氣中的氮氧化物反應，從而產(chǎn)生無害的水和氮。存在差異，即在第一種方法中，反應溫度通過添加和使用催化劑來降低，以提高反應效率，經(jīng)這種方法處理后，脫硝效率可達80%以上。與此同時，在實踐中，SCR技術(shù)也帶來了一些問題，如運營成本高、投資大、耐燃性高等。而實際的氮氧化物去除效率與尿素溶液濃度、反應時間、噴嘴位置和反應溫度等有關(guān)。通過設(shè)計和應用合理的SNCR工藝，可實現(xiàn)40%至70%的脫硝效率。在這種情況下，為了滿足標準中100mg/m3 NOx的排放要求，電廠可采用實際操作中的3號燃燒技術(shù)，確保出口的NOx濃度低于200 mg/m3，同時采用平均脫硝效率低、投資低的脫硝方法。

3.脫硫劑。在新的火力發(fā)電廠空氣污染物排放標準中，對SO2的控制在不同時期有不同的處理方式：現(xiàn)有的熱鍋爐必須滿足200 mg/m3的限制要求;新建的熱能鍋爐必須滿足100 mg/m3鍋爐的要求。因此，生物量發(fā)電廠對SO2的控制也可以分為兩種情況。對于現(xiàn)有的發(fā)電廠，從經(jīng)濟角度來看，可以首先選擇低硫燃料。表1顯示，即使不采取任何行動，某些低硫燃料也可以達到200毫克/立方米的限制要求。生物質(zhì)發(fā)電廠常用的燃料包括小麥秸稈、玉米秸稈、稻殼、樹皮等。生物質(zhì)燃料的硫含量不僅與燃料類型有關(guān)，而且與燃料生產(chǎn)區(qū)有關(guān)，在設(shè)計發(fā)電廠時可以根據(jù)具體情況選擇燃料生產(chǎn)區(qū)。與此同時，為了實現(xiàn)發(fā)電廠的可持續(xù)發(fā)展，建議在選擇低硫燃料時保留脫硫裝置的空間。但是，低硫燃料的選擇有很大的局限性，從環(huán)境保護的角度來看，把高硫稻草扔給其他環(huán)節(jié)是不科學的。因此，需要對新建發(fā)電廠和一些現(xiàn)有發(fā)電廠采取脫硫措施。目前，全世界有100多種脫硫劑工藝，可根據(jù)燃燒過程分為預燃燒脫硫劑、燃燒脫硫劑和燃燒后脫硫劑（煙氣脫硫劑）。煙氣脫硫技術(shù)（FGD）是世界上唯一的大規(guī)模商業(yè)脫硫技術(shù)，被認為是控制SO2污染的最有效手段。典型的煙氣脫硫工藝包括石灰石和埃及的濕法脫硫工藝、氨脫硫工藝和循環(huán)流化床干燥脫硫工藝。鑒于生物質(zhì)發(fā)電廠一般規(guī)模小，總投資低，而且石灰石和埃及的濕法脫硫工藝和氨脫硫工藝成本高，成本低，建議循環(huán)流化床干燥脫硫工藝是生物質(zhì)發(fā)電廠脫硫的首選工藝與此同時，考慮到生物質(zhì)發(fā)電廠煙氣含硫量低，可根據(jù)實際作業(yè)的技術(shù)情況適當簡化循環(huán)流化床工藝。循環(huán)流化床脫硫的副產(chǎn)品是脫硫灰和灰、硫化鈣和少量硫酸鈣的混合物。目前，脫硫灰廣泛用于水泥、建筑材料工業(yè)、建筑和農(nóng)業(yè)等許多領(lǐng)域，這可能進一步提高生物質(zhì)發(fā)電廠的環(huán)境和經(jīng)濟效益。

總之，大多數(shù)符合新標準的措施都是根據(jù)燃煤發(fā)電廠的經(jīng)驗采取的，必須根據(jù)具體項目研究生物質(zhì)發(fā)電廠的適用性。與此同時，需要針對生物質(zhì)發(fā)電廠制定成本較低的控制措施。此外，新標準首次提到汞及其化合物的控制。盡管目前有許多關(guān)于消除發(fā)電廠煙氣中汞的研究，但大多數(shù)研究都處于機制探索或技術(shù)研究與開發(fā)階段，在控制發(fā)電廠煙氣中汞的實際國家斗爭中幾乎沒有任何經(jīng)驗。因此，汞及其化合物控制技術(shù)的發(fā)展也迫在眉睫。

參考文獻：

[1]薛為輝.燃煤電廠應對新標準的煙塵控制對策研究.2019.

[2]楊宏林.淺談生物質(zhì)電廠應對新標準的煙氣治理對策.2020.