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胡信韜，彭義林，姜聰，杜奇跡，田新民
（湖北省電力勘測設計院有限公司，湖北武漢430040）
摘要：在某生物質氣化發電工程中，機組容量為1×13000Nm3/h氣化爐，配有1套絕熱爐膛，絕熱爐膛出口煙氣進入余熱鍋爐發電。為了滿足日益嚴峻的環保要求，業主要求新建脫硝設施需達到50mg/Nm3的排放標準。根據工程經驗，脫硝技術通常分為選擇性催化還原法（SCR）、選擇性非催化還原法（SNCR）、高溫除塵后脫硝法以及ZYY干法深度脫硝等方案。結合生物質氣化發電實際情況，綜合對比四種脫硝方案的優缺點，經過技術經濟比較得出結論，即ZYY干法深度脫硝為最優方案。
與常規燃煤電廠飛灰相比，生物質電廠的飛灰存在堿金屬含量高、容易堵塞選擇性催化還原（SCR）催化劑模塊等特點。其中，生物質灰中的堿金屬對脫硝方案的選擇影響較大。本文將結合生物質氣化項目比較四種不同的生物質脫硝技術。
1工程概況
1.1原料特點
生物質氣化項目以竹屑、木屑為主要材料，輔料為松木、杉木。竹屑低位發熱量為10.24MJ/kg，木屑低位發熱量為10.10MJ/kg。
1.2裝機方案
項目采用1套13000Nm3/h燃氣產量的生物質氣化爐，配1臺絕熱爐膛，生物質燃氣在絕熱爐膛內分級燃燒，絕熱爐膛煙氣引入至1臺16t/h單壓立式中溫中壓余熱鍋爐，余熱鍋爐配一臺3MW抽凝式汽輪機。
1.3脫硝煙氣基礎參數
脫硝煙氣流量為28000Nm3/h，NOx含量為150mg/Nm3（標準，干態，3.5%氧含量）。要求脫硝后排放需達到50mg/Nm3（標準，干態，3.5%氧含量）。
1.4脫硝方案
為了滿足業主需求，我們擬定了四個方案并做了技術經濟比較：選擇性催化還原法（SCR）方案；選擇性非催化還原法（SNCR）方案；高溫除塵后脫硝方案；ZYY干法深度脫硝方案。
2方案比選
2.1方案一：選擇性催化還原（SCR）方案SCR方案
大量用于燃煤電廠，采用TiO2為載體，以V2O5為主要活性成分，制成板式或者蜂窩式催化劑機構，反應區間在420-450℃，效率與催化劑層數有關，可以高達70%左右，催化劑壽命在10年左右。
本項目原料經過灰成分分析，在竹粉、竹頭中，氧化鉀含量為23.48%，經與脫硝廠家核實，若采用SCR方案，堿金屬極易使催化劑中毒[1]，催化劑的壽命將由通常的10年縮短至4個月左右，因此不推薦使用SCR脫硝方案。
2.2方案二：選擇性非催化還原（SNCR）方案
若采用SNCR工藝，還原劑是由余熱鍋爐入口上部爐膛側壁噴入，經與脫硝廠家確認，可保證33.3%的脫硝效率。而且SNCR工藝較SCR工藝，系統簡單，易于維護，投資及運行費用均較低。SNCR工藝能夠提供的廠家較多，工藝成熟。其缺點是由于采用立式余熱鍋爐，非循環流化床鍋爐，催化劑反應時間較短，脫硝效率不高。因SNCR工藝無法達到50mg/Nm3的環保要求，因此不推薦使用SNCR脫硝方案。
2.3方案三：高溫除塵后脫硝方案
高溫除塵后脫硝方案是近幾年新興的脫硝方案。其工藝流程為將鍋爐中450℃左右溫度區間的熱煙氣通過煙道引入一臺高溫電袋除塵器進行除塵，除塵后，煙氣中高堿金屬含量的灰被除掉，再通過煙道將煙氣引入SCR反應器。
本項目鍋爐煙氣用于干燥竹粉，與竹粉進行直接接觸換熱。若先除塵，干燥完竹粉后的煙氣經過旋風除塵器依然無法達標排放，再旋風除塵器的尾部需加裝布袋除塵器，因此將導致系統非常復雜。因此，不推薦使用高溫除塵后脫硝方案。
2.4方案四：ZYY干法深度脫硝方案
ZYY干法深度脫硝是一種新興的脫硝工藝，其工藝原理是將干尿素顆粒與脫硝催化劑同時噴入800-960℃的溫度區間內，脫硝產物為N2和H20。脫硝效率高，脫硝率可達80%-96%。其反應原理為
NOx+NH3→催化劑→N2↑+H2O
其最大優勢是催化劑采用外置式，尿素儲罐、催化劑罐置于爐外，通過羅茨風機將催化劑與尿素顆粒直接送至噴***。該工藝避免了常規蜂窩狀催化劑易被高堿金屬飛灰堵塞的風險。經與廠家確認，采用ZYY干法深度脫硝工藝，能夠達到50mg/Nm3的氮氧化物排放標準。其缺點是能達到較高脫硝效率的技術只有ZYY深度脫硝技術，但ZYY脫硝技術供應商較少。
因此，為保證脫硝后煙氣達到50mg/Nm3的氮氧化物排放標準，推薦采用ZYY干法深度脫硝工藝。
根據與業主交流，臨近項目地其他城市已將地方環保標準中氮氧化物限值改為了50mg/Nm3，為了積極應對日益嚴峻的環保壓力，業主要求脫硝系統滿足50mg/Nm3的排放。
由于方案四價格適中，能夠滿足環保標準，因此向業主推薦方案四。
3結語
生物質氣化發電廠與燃煤電廠存在較大區別，其特點是灰成分分析中鈉、鉀含量高，容易堵塞選擇性催化還原劑，因此SCR若要使用，得先進行除塵。
本文經過技術經濟對比，得出了選擇ZYY干法深度脫硝方案為本項目最佳脫硝方案的結論。
【參考文獻】
[1]徐克濤，何永兵，裴煜坤，等.某燃煤電廠SCR脫硝裝置堵塞問題分析及改進[J].華電技術，2019，41(6)：46-49. |
