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生物质循环流化床锅炉烟气脱硝技术

1生物质锅炉脱硝技术研究与应用

嘉兴新嘉爱斯热电有限公司建有1台130t/h高温高压生物质循环流化床锅炉，配套25MW
汽轮发电机组。如何实现生物质燃料烟气污染物中NOx的超低排放己成为公司面临的主要难
题。为达到环保排放标准，该公司拟采用SCR脱硝技术降低生物质锅炉烟气污染物排放。

生物质循环流化床锅炉具有燃料种类复杂、锅炉负荷波动较大、燃烧不稳定的特点，易
造成锅炉烟气中飞灰碱金属含量高、PM浓度高、湿度大。己有研究无法同时解决SCR脱硝过
程中低温、高碱、高灰等问题，需要在烟气排放特性、低温抗碱催化剂配方、反应器优化设
计、设备管理与技术集成等方面进行深入研究。

由于生物质锅炉烟气温度偏低、飞灰中碱金属含量较高，通过传统SNCR技术和SCR技术
难以实现生物质锅炉烟气的高效脱硝。针对这一难题，公司开发适用于生物质锅炉排放特性
的SCR高效脱硝技术，重点开展生物质锅炉烟气排放特性、低温抗碱金属催化剂配方、生物
质锅炉脱硝反应器的优化设计和生物质锅炉烟气SCR系统集成等研究，建立满足生物质锅炉
NOx超低排放要求的脱硝系统。项目实施内容主要包括生物质锅炉烟气排放特性研究、生物
质锅炉的SCR催化剂配方研究、生物质锅炉脱硝反应器的优化设计、生物质锅炉高效脱硝技
术集成及示范应用等4个方面。

项目启动后，在调研过程中，收集了生物质循环流化床锅炉烟气温度、含氧量、NOx、SOx、
PM浓度等关键烟气参数及飞灰中碱金属含量、生物质燃料特性分析等第一手资料，为低温抗
碱金属催化剂配方研究和SCR反应器整体设计提供基础。

生物质循环流化床锅炉烟气温度较低(低至280℃)、烟气中飞灰含量高、碱金属含量高。
项目研究过程中，重点研究了活性组分种类、负载量对催化剂脱硝活性和抗硫抗水性的影响
规律；研究了不同种类毒物在催化剂表面的吸附及其对催化剂活性位的毒化机制。研究了不
同活性组分改性、保护/牺牲层负载量、负载次序等对催化剂酸性和氧化性的强化和对反应活
性等的影响规律，形成了适用于生物质锅炉烟气排放特性的SCR催化剂配方。

生物质循环流化床锅炉尾部空间狭小，烟道结构复杂。设备安装过程中，对脱硝反应器
内喷氨系统、混合装置、SCR催化剂用量和布置形式进行了优化设计，进而实现反应器内流
场、温度场和浓度场的优化，达到抑制催化剂孔道的堵塞、延长催化剂的使用寿命的目的，
最终形成适用于生物质锅炉的脱硝反应器优化设计技术方案。

生物质循环流化床锅炉运行过程中，负荷波动大，为了使整个脱硝系统有效运行，需要
对脱硝技术进行集成优化、智能管理。因此，整个脱硝系统还集成了控制系统、供配电系统、
电气控制与保护、照明、检修系统及安全滑线、防雷接地系统。

整个项目的研究与实践紧密结合，最终实现了生物质锅炉高效脱硝系统在130t/h的生物
质循环流化床锅炉上的应用，为实现生物质锅炉烟气氮氧化物的超低排放提供支撑。

2生物质锅炉高效脱硝系统运行分析
经过不断实践探索，研究成果应用于生物质循环流化床锅炉配套烟气SCR脱硝系统。整
个系统设计要求如表1所示。

表1脱硝系统技术要求

烟气SCR脱硝系统由烟气系统、氨制备及喷氨系统、催化剂及吹灰系统组成。其中烟气
系统包括催化剂温度、压力等；氨制备及喷氨系统包括稀释风、冷却风、氨水、压缩空气等；
催化剂及吹灰系统包括声波吹灰器、压缩空气、电磁阀等。

SCR催化剂共2层，布置在省煤器和空预器之间。

生物质燃料在炉膛内燃烧释放出的烟气，经过旋风分离器后，进入尾部烟道，经过热器、
省煤器、空预器后进入除尘器。烟气参数如表2所示。

表2烟气参数

SCR脱硝系统采用20%浓度的氨水溶液作为还原剂。系统中的压缩空气参数主要为:0.6～
0.7MPa；0.7MPa压力露点-20℃；含油蕊0.1x10-6；含尘粒径≤1μm。

整个系统安装调试运行耗时长达4个月。经过精心调试，系统内各类泵均能提供稳定的
压力及介质流量，流量自动控制准确；氨水消耗量小于设计值，喷枪雾化效果良好；不同负
荷下，催化剂性能良好，压差及氨逃逸均优于设计值。在各相关锅炉工况下，整套SCR脱硝
系统各设备工作正常，各项性能及指标均能满足设计要求。

锅炉尾部烟道中SCR出口NOx浓度在168h内变化曲线如图1所示。

图1:SCR出口NOx浓度随时间变化

由图1可知，在运行期间SCR出口NOx浓度随时间波动较大，但整体排放水平控制在
50mg/m3以下，脱硝效率超过80%，满足系统设计要求。NOx浓度波动较大与锅炉负荷、燃料
变化和烟气中氧浓度有关。

空预器前氨逃逸仪表监测到氨逃逸浓度随时间变化如图2所示。

图2:SCR出口氨逃逸随时间变化

由图2可知，SCR投运后氨逃逸浓度维