李宗伟
国能临泉生物发电有限公司，安徽 临泉 236400
摘要：近年来，各行各业的发展越来越好，环境污染问题也越来越严重。随着国家对环境保护的大力推动，如何减少燃煤锅炉产生的氮氧化物成为国家乃至世界关注的焦点。燃煤锅炉产生的氮氧化物是PM2.5形成的主要来源，不但对环境造成巨大污染，更对人们的身体健康形成巨大威胁。为了还给大家一个碧海蓝天，燃煤锅炉使用企业应采取相应措施消除燃煤所产生的氮氧化物。
关键词：生物质；锅炉脱硝技术；发展现状
1脱硝技术简介
1.1燃烧前处理
燃烧前处理是指在燃料使用之前就采取措施降低燃料中含氮量。目前，这种技术尚在研究阶段，因其处理工艺复杂、操作难度大、耗费成本高等缺陷，在还不能实现实际应用。
1.2燃烧中处理
顾名思义，燃烧中处理就是在燃料燃烧的过程中采取控制燃烧温度、降低燃烧区域内的氧浓度等措施，对燃料进行干预，以达到降低烟气中氮氧化物的目的。但目前也还未达到全面使用阶段。
1.3燃烧后处理
燃烧后处理简而言之就是烟气的脱氮技术，又称为烟道气脱硝或废弃脱硝，是目前较为常用的脱硝技术，尤其以SCR技术及SNCR技术应用最为广泛，随着科技的发展，现在也出现液体吸收法、吸附法、微生物法等创新技术，有待大力推广。
2我国脱硝技术应用的现状分析
我国是燃煤大国，能源消费结构以煤炭为主，主要用于发电、工业锅炉、工业窑炉、水泥、冶金等行业，但据相关报道显示，大部分燃煤企业都存在着脱硝设备老化、脱硝技术落后的现象，而一些高端脱硝技术却长期被国外垄断，对我国脱硝技术的发展造成很大阻力。目前，我国大部分燃煤锅炉使用企业都采用锅炉升级改造、低氮燃烧器改造、选择性催化还原（SCR）烟气脱硝系统改造、选择性非催化还原（SNCR）烟气脱硝工艺改造等手段来控制氮氧化物的排放量。
3生物质锅炉脱硝技术研究进展
3.1等离子体脱硝技术
等离子脱硝技术是一种无二次污染的新型、高效脱硝技术，可以将等离子体脱硝技术分为3种，具体包括脉冲电晕放电法(PPCP)、电子束照射法（EBA）以及介质阻挡放电法（DBD）。脉冲电晕放电法运用的是电极尖端放电原理，其主要过程是通过调节曲率半径很小电极上电压对其周围进行电离，以达到局部放电的目的。该技术的放电过程为快速放电，并且会引起化学反应，能量利用率较高，安全性以及实用性也比较高，会产生极少的氨气逃逸量。目前该技术对于大功率、窄脉冲以及长寿命电源，仍然处于试验阶段。电子束照射法是指通过高能量电子束照射NOX来电离气体分子所产生活性离子与NOX进行快速反应，实现脱硝的目的。高能量电子加速器是由高压电子加速器所产生的。该技术脱硝效率可达到80%～85%，且不产生废水。但是能量利用率低。介质阻挡放电法是在两电极之间设置绝缘介质，通过对电极两端电压的调压来击穿气体，从而实现放电。该技术能量利用率高，可以实现强电离放电。
3.2活性分子氧化脱硝技术
臭氧可以作为一种高效、生存周期较长的强氧化剂，对于NOX中的氮氧，可以运用这种强氧化剂将NO氧化成易溶于水的高价态氮。具体过程是除尘后的净化烟气与臭氧（O3）按照一定的比例混合，在低于150℃温度条件下，通过氧化反应形成高价态氮氧化合物，然后送入脱硫塔或洗涤吸收塔，在塔内使其融于水，形成硝酸盐，最终脱除NOX。该技术方法脱硝效率可以达到90%以上，不需要使用催化剂，且安装方便。但是制备臭氧耗电量大，运行费用高，产生硝酸盐废水需进行二次处理。
3.3高分子脱硝技术
高分子脱硝技术(PNCR)是目前我国研发的生物质锅炉新型脱硝技术。该技术通过化学动力模型构建、流体力学计算，并根据生物质锅炉具体运行参数，对该技术进行分析仪研究。高分子脱硝剂是一种混合粉末，这种混合粉末主要为功能高分子材料和少量稀土元素助剂。高分子脱硝剂具有很强的加氢还原活性。具体是将高分子脱硝及粉末装入进料装置，通过罗茨风机空气运输到生物质锅炉炉膛中，在750℃温度下，通过激活、气化高分子脱硝剂，使得NOX还原成氮气和水。该技术的脱硝效率可以达到86%以上，且流程简便、能耗低、投资少、无铵盐和氨逃逸现象。其不足在于反应滞后等。
3.4液生态生物钙脱硝技术
液生态生物钙脱硝技术（B-SNCR）也是一种新型脱硝技术，具有高效、实用、环保等特点。具体运用过程中，在高温650～1000℃和活性离子的催化下，液态生物钙脱硝剂快速裂解，产生的-CH3、-CH2等高活性还原态自由基团，并与NOX发生氧化还原反应，还原成N2和H2O。该技术脱硝效率可达90%以上，投资低、无二次污染，无氨逃逸、液氨储存安全问题、脱硝深度可靠性强。目前液生态生物钙脱硝技术已经应用在生物质锅炉、马蹄焰玻璃窑炉等，并且已经取得了明显的效果。
3相关技术改造方案
3.1选择性非催化还原脱硝技术（SNCR）
此技术的原理就是在温度达850℃~1150℃的烟气中喷入氨水，产生化学反应，最终将氮氧化物还原，最终生成物氮气（N2）和水蒸气（H2O）。其中包括还原剂（氨水）储存和运输、还原剂的稀释系统、还原剂剂量控制系统及还原剂喷射系统4部分，整个系统主要使用设备有输送泵、稀释水泵、稀释水箱、静态混合器、专用脱硝喷枪等。采用这种脱硝技术具有成本低、适用范围广等显著优点。SNCR技术的运行效率取决于烟气温度、还原剂的剂量、还原剂与烟气的混合、停留及反应的时间等因素。在SNCR技术改造时，应做好方案的设计工作，确保SNCR系统能够良好运行，使其达到预先设定的脱硝效果，并且确保在运行中不会有过量的氨及其他污染物排放到空气中。
3.2选择性催化还原脱硝技术(SCR)
SCR脱硝技术在最近几年来发展较快，这种技术具有无二次污染及副产物、置结构简单、运行效率高、维护简单等优点，因此应用也较为广泛。主要技术原理在于选择性，即在燃烧的过程中利用催化剂，使氨气优先与烟气中的氮氧化物进行反应，达到脱硝的效果，而避免与烟气中的氧气进行氧化反应。当设备完成SNCR技术改造后，对烟气实施SCR改造，可进一步减少氮氧化物的排放量。由于整个脱硝系统为串联工艺，在SCR系统中所需的氨由SNCR系统喷射过量的氨提供，因此，在SCR系统中只有反应器和检测两个系统构成，在进行技术改造时，应根据实际情况设计改造方案。一般情况下SCR的反应器为固定床形式，催化剂为三层模块放置形式，检测系统主要是对氨量进行控制和测量，通过计算对氨量进行分配，确保系统在运行过程中无二次污染，并实时监控氨水浓度。SNCR与SCR串联的脱硝工艺对于旧设备改造来说可以节省空间，使锅炉的结构和体积没有任何增加，确保锅炉的安全运行；而以串联的方式进行脱硝，增加氨水的利用率，并达到较高的净化率，是性价比较高锅炉烟气脱硝改造方案。
结语
近年来，随着我国对环保问题日渐重视，对各个行业明确提出了更高的环保要求，在此背景下，传统具有污染、低效的生物质锅炉脱硝技术已经无法满足要求。未来还应加强对新型生物质锅炉脱硝技术的分析研究，研究出更多符合我国国情的清洁能源以及环保处理应用技术，运用清洁、高效可再生能源代替不可再生能源，以提高对能源的利用率，减少废气的排放。
参考文献
[1]毛洪钧,李悦宁,林应超,等.生物质锅炉氮氧化物排放控制技术研究进展[J].工程科学学报,2019,41(1):1-11.
[2]谭运雄,胡宏兴.活性分子脱硝工艺在生物质锅炉上的应用[J].工程技术研究,2020,4(6):102-103.