生物質電廠應對新標準的煙氣治理對策

朱凌佳

摘要：生物質能生產是一種利用生物質能轉換電能的技術。生物量能源是利用農業和林業廢物、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境焚燒污染等問題，這對能源安全和增加能源數量起著重要作用。在當今社會不斷進步和發展的過程中，環境保護工作在具體生產中也處于更高的地位。在這種情況下，需要積極執行新的措施，以便在遵守標準的基礎上取得更好的生產成果。

關鍵詞：生物質電廠;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，將對生物質發電廠的煙氣控制對策進行研究。

一、概述

生物質發電是將生物質能轉化為電能的技術。利用生物質能發電可以有效解決焚燒造成的生物質資源浪費、環境污染等問題，在增加能源數量、調整能源結構、保障能源安全等方面發揮更重要的作用。因此，生物質發電是一項變廢為寶的技術。目前，我國生物質發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。據測算，我國理論生物質能源相當于5×1 010 t標準煤，可作為能源的生物質能源約為5×109 t標準煤，說明我國在該領域還有很大的發展空間。到2020年，生物質發電裝機容量將達到3萬兆瓦。由于生物質燃料的硫含量為0.08% ～ 0.25%，僅為煤炭燃燒硫含量的1/10左右，燃燒產生的SO2、NOx等污染物也低于煤炭燃燒，生物質發電已被公認為低硫、低硝酸鹽、低碳的發電技術。然而，隨著技術的發展和社會的進步，環境保護在工業生產中被逐漸提到了越來越高的位置。

二、新標準施行前生物質電廠的防控措施

1.粉塵控制措施。根據生物質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。目前國內生物質電廠鍋爐大多采用低氮燃燒技術，運行時爐膛溫度相對較低，可有效抑制NOx的生成。根據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，根據電廠設計的前瞻性要求，為了滿足未來更高環保標準的要求，大部分生物質電廠在設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發電廠設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。平原地區生物質發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.煙霧監測。生物質發電廠應安裝煙氣連續自動監測系統，對環境大氣污染物排放進行在線監測。監測因素包括粉塵、NOx、SO2等項目。監測信號預留給與當地環保部門和電力調度中心的接口。

三、新標準應對的措施

1.除塵。根據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得到了廣泛的應用。

2.脫硝。在生物質燃燒過程中，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，具體生產量與火焰周圍的氧氣濃度有關，而對于熱型氮氧化物，具體生產量與實際燃燒中的氧氣濃度和燃燒溫度有關目前，發電廠鍋爐的運行主要有兩種釋放氮氧化物的方法：第一，采用低氮燃燒技術可以減少產生的氮氧化物量相關研究表明，目前中國的低氮燃燒技術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溫度，氮氧化物的濃度可以保持在200 mg/m3以下。但是，根據新標準的要求，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發電廠運行和發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。通過設計和應用合理的SNCR工藝，可實現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，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，生物量發電廠對SO2的控制也可以分為兩種情況。對于現有的發電廠，從經濟角度來看，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。生物質發電廠常用的燃料包括小麥秸稈、玉米秸稈、稻殼、樹皮等。生物質燃料的硫含量不僅與燃料類型有關，而且與燃料生產區有關，在設計發電廠時可以根據具體情況選擇燃料生產區。與此同時，為了實現發電廠的可持續發展，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，從環境保護的角度來看，把高硫稻草扔給其他環節是不科學的。因此，需要對新建發電廠和一些現有發電廠采取脫硫措施。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（FGD）是世界上唯一的大規模商業脫硫技術，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、氨脫硫工藝和循環流化床干燥脫硫工藝。鑒于生物質發電廠一般規模小，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，建議循環流化床干燥脫硫工藝是生物質發電廠脫硫的首選工藝與此同時，考慮到生物質發電廠煙氣含硫量低，可根據實際作業的技術情況適當簡化循環流化床工藝。循環流化床脫硫的副產品是脫硫灰和灰、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、建筑和農業等許多領域，這可能進一步提高生物質發電廠的環境和經濟效益。

總之，大多數符合新標準的措施都是根據燃煤發電廠的經驗采取的，必須根據具體項目研究生物質發電廠的適用性。與此同時，需要針對生物質發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。盡管目前有許多關于消除發電廠煙氣中汞的研究，但大多數研究都處于機制探索或技術研究與開發階段，在控制發電廠煙氣中汞的實際國家斗爭中幾乎沒有任何經驗。因此，汞及其化合物控制技術的發展也迫在眉睫。

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.淺談生物質電廠應對新標準的煙氣治理對策.2020.