針對某燃生物質鍋爐除塵脫硝改造方案

耿愛民 ,劉 斌

（1.北京新機場建設指揮部,北京 100621; 2中國中元國際工程有限公司,北京 100089）

1 前言

隨著國民經濟發展、人口增長和城市化進程的加快，我國氮氧化物（NOx）的排放量穩步增長，研究表明NOx是形成霧霾天氣的重要原因，對人類生產和生活造成極大危害，已成為制約我國社會經濟發展的重要因素。燃煤鍋爐作為NOx的主要排放源越來越被人們重視。目前，世界各國均對NOx的排放提出了非常苛刻的要求，并立法限制。我國的排放限制指標根據各地區的自身發展情況也有所差異。比如，我國制定的《鍋爐大氣污染物排放標準（GB 13271——2014）》中要求新建燃氣鍋爐NOx最高允許排放濃度為150mg/m3，其中北京市出臺的地方標準《鍋爐大氣污染物排放標準》中對新建工業鍋爐要求NOx最高允許濃度要求更低，應小于80mg/m3甚至30mg/m3超低氮排放。

北京市通州區某生物質鍋爐尾部粉塵排放為241 mg/m3，氮氧化物排放為358mg/m3，不能滿足北京市鍋爐大氣污染物排放標準。本文針對該生物質鍋爐進行除塵脫硝改造，改造后確保鍋爐尾部煙氣煙塵排放濃度（計全煙氣量）：粉塵排放30mg/m3，NOx排放濃度≤80 mg/m3。

2 改造方案

2.1 改造原則

（1）除塵、脫硝、臭氧機組采用一爐一機配置；（2）煙氣量按100%負荷計算22000 m3/h，全煙氣除塵、脫硝進行設計；（3）負壓干法除塵，正壓濕法脫硝工藝，除塵脫硝系統不能影響主機設備的正常運行，同步率≥98%；（4）除塵脫硝工藝的選擇：遵照“工藝成熟、運行穩定、除塵、脫硝效率高、投資省、運行費用低、無二次污染”的原則。

2.2 改造工藝

拆除原有除塵設備，安裝防火花裝置、布袋除塵器、引風機、預降溫裝置、氧化裝置和脫硝塔。

（1）除塵工藝。鍋爐煙氣進入防火花裝置，煙氣中含塵及火花氣體通過防火花裝置進口獲得回轉加速，產生離心力，較大塵粒及火花被碰撞、凝聚、分離，大部分粉塵通過導流管經星型卸灰閥排入灰車。

經過初步凈化的煙氣進入袋式除塵器，該除塵器為氣箱式脈沖除塵器。含塵氣體通過進風總管，在斜隔板作用下大部分粉塵直接落入灰斗，含有少量微細粉塵的氣體折轉向上進入中箱體濾袋室，含塵氣體穿過濾袋時，粉塵被截留在濾袋外表面，清潔氣體穿過濾袋向上進入上箱體，在系統風機負壓作用下匯集到出風總管，再由風機送入降溫裝置進行煙氣脫硝處理。隨著過濾的不斷進行，濾袋外表面附著的粉塵不斷增加，當設備阻力達到設定值時，脈沖清灰控制系統即發出指令，對應的脈沖閥依次將0.6Mpa的壓縮空氣通過噴吹管噴入箱體，使濾袋產生急劇的鼓漲和沖擊振動，抖落積附在濾袋外表面的粉塵，使之落入灰斗，逐排清灰直至全部清灰完畢后，即完成一個清灰周期。直至下一次阻力再上升到設定值時，才開始下一個周期的清灰。灰斗內的積灰定期經卸灰閥、由人工外運。

為保證布袋不超溫運行，進口處設置野風閥，由自動化儀表控制開啟。

灰斗內的積灰如果發生搭橋現象，排卸灰時應啟動灰斗上的防閉塞裝置（倉壁振動器），以振落搭橋順利排灰。

本除塵器的脈沖閥的脈沖寬度，噴吹間隔時間等控制程序是根據現場工況條件調整確定的。從而實現最佳狀態的脈沖噴吹清灰及排輸灰工作制度，以節約能源和延長脈沖閥及濾袋的使用壽命。

（2）脫硝原理。臭氧作為一種強氧化劑，可以容易的將NOx氧化成可溶于水生成HNO2和HNO3的NO2、N2O3、N2O5等高價態氮氧化物，然后采用NaOH 溶液進行吸收。

臭氧機組生成臭氧通過氧化裝置與原煙氣混合后，通過臭氧噴槍噴入生成容易與堿液反應的高價氮氧化物。煙氣在進入脫硝塔同時噴入堿液使溶于水的高價值氮氧化物 與堿液充分吸收，從而達到脫除NOx的目的。最后煙氣經過內置旋流脫水裝置排進煙囪。

脫硝塔內設旋轉霧化噴頭進行霧化，堿液被霧化成粒徑30～60μm左右的霧滴，這些細小的霧滴與酸性（NOx）氣體充分接觸，在一系列的化學反應后去除煙氣中絕大多數的酸性（NOx）氣體。

相應化學反應公式：

（3）脫硝系統。整個臭氧氧化脫硝工程包括臭氧發生系統、空氣源系統（或液氧系統、分子篩制氧系統）、添加劑系統、噴射系統、電氣及控制系統組成。

臭氧發生系統是整個工程最為關鍵的部分，利用介質阻擋放電法將高純度氧氣等離子體化繼而生成臭氧，在專有臭氧噴嘴噴射下與煙氣進行迅速混合，實現NO 的充分、快速氧化，滿足 NOx在較高濃度下的脫除效率。

充分氧化后的煙氣進入濕法脫硝塔進行凈化吸收，SO2與 NOx同時吸收后生成硫酸鹽、亞硫酸鹽、硝酸鹽和亞硝酸鹽等物質。

為保證NO2的高效吸收，脫硫漿液中必須添加一定量的添加劑，為此廠區提供濃度為20%鈉堿液，提供及補充氮氧化物吸收所需的添加劑。

煙氣脫硝塔的內部脫水裝置設反沖洗裝置，定時反沖洗。

煙氣脫硝塔下設排污閥，可連續排污或間接排污。

脫硝島脫硝循環系統由降溫裝置1臺、氧化裝置1臺、脫硝塔1臺、脫硝循環泵2臺、PH控制儀1臺。

臭氧氧化裝置、噴嘴等采用316L等耐腐蝕材料制作，氧化裝置、內部采用W-10進行防腐處理。

脫硝島吸收劑制備、供應系統可由廠區提供20%堿液或固態堿（PH值大于10）供脫硝島使用，當塔釜內PH值低于8時，PH控制儀顯示數值，人工加堿。

脫硝塔旁設反沖洗罐、反沖洗泵定期對脫硝塔進行反沖洗。

電氣控制系統由脫硝循環泵控制系統、溫度、壓力及異常PH自動聲光自動報警系統組成。

3 結論

該生物質鍋爐進行除塵脫硝改造，改造費用約190萬元，改造后鍋爐尾部煙氣排放濃度，粉塵排放達到30mg/m3以下，NOx排放濃度也小于8 0 mg/m3。

[1]林宗虎,張永照.鍋爐手冊[M].北京:機械工業出版社,1987.[]林宗虎,徐通模.實用鍋爐手冊[M].北京:化學工業出版社,1999.