生物质锅炉烟气治理技术

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中国环保产业
2018年第5期
聚焦大气污染防治
Focus on Air Pollution Prevention and Control
生物质锅炉烟气治理技术
康景宏
（福建龙兰环保科技有限公司，福建 龙岩 364000）
摘 要：介绍了生物质锅炉采用微雾除尘和湿式静电除尘组合烟气治理技术，通过合理的工艺和设备选型设计，保证系统稳定运行的同时，确保炉后烟气达标排放。

关键词：生物质锅炉；微雾除尘器；湿式静电除尘器
中图分类号：X701 文献标志码：A 文章编号：1006-5377（2018）05-0050-03
1 引言
目前，国内众多小微企业在开发本地竹资源、进行竹制品工业生产活动过程中，产生了大量边角料。

为充分利用这些生物质能，降低企业生产成本，生物质锅炉由此应运而生得到推广使用，但随之也成为分散式的大气污染源。

传统生物质锅炉的烟气治理有两种技术：一是采用水膜除尘器，不仅除尘效率低，且烟气会带走大量的水分，并产生白烟现象，影响达标排放；二是采用布袋除尘器，但由于烟温过高、烟气夹带火星和焦油等原因，导致布袋除尘器出现烧袋、糊袋和破袋现象，影响设备正常运行。

某竹炭生产厂的生物质锅炉规格为12t/h，燃料为竹屑、竹粉等，采用“微雾除尘器+湿式静电除尘器”工艺技术路线，系统投运后，设备运行稳定，粉尘达标排放并消除了白烟现象。

2 生物质锅炉烟气特性
生物质锅炉烟气具有如下特性：1）烟气中粉尘颗粒粒径小、浓度大、比电阻大、比重小；2）生物质燃烧不充分，烟气夹带火星；3）烟气排放温度高，通常为170℃～190℃；4）烟气量受燃烧工况影响大，在
3.4万～3.6万m 3
/h之间波动；5）450℃～500℃温度区间
为生物质炭化过程，此过程中，生物质会热解生成大量的焦油并蒸发混合至烟气中；6）在氧气供应不足，燃烧不充分的情况下，生物质会转变为具有很强黏性的炭黑；7）烟气含有HCl和SO 2成分，会腐蚀烟气治理设备。

3 生物质锅炉烟气治理方案的确定
生物质锅炉烟尘粒径小、比重小，采用传统的水膜除尘器作为烟气治理设备，粉尘不易被水膜捕捉，除尘效率低；烟温高，会带走大量水分，产生白烟现象。

烟气中粉尘的黏性强，夹带火星和焦油，采用布袋除尘器作为烟气治理设备，常出现烧袋、糊袋和破袋现象，降低滤袋的使用寿命，增加设备的维护费用。

此外，传统处理设备都无法捕捉PM 2.5粉尘颗粒。

基于生物质锅炉的烟尘具有粒径小、亲水性好等特性，采用能形成多层“微雾层”的微雾除尘器。

烟尘穿过“微雾层”与微雾结合、凝聚，黏附有微雾的粉尘颗粒之间相互聚集，形成一个细微粉尘颗粒成长为粉尘大颗粒并沉降去除的烟气净化的过程。

微雾除尘器预处理后的烟气流入湿式静电除尘器，通过电晕极使粉尘荷电、收尘极收尘、定时喷淋冲洗等过程，去除烟气中的细微粉尘颗粒物，烟气达标排放。

该烟气治理技术对PM 10以下粉尘捕集率为90%，其中PM 2.5粉尘捕集率达到30%[1]。

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CHINA ENVIRONMENTAL PROTECTION INDUSTRY
2018.5
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4 生物质锅炉及其烟气治理工艺流程（如下图）
工艺流程图
5 微雾除尘器选型设计
5.1 设计参数（见表1）
表1 微雾除尘器设计参数
项目
参数处理烟气量（万m 3
/h） 3.6入口烟气温度（℃）≤190入口粉尘浓度（mg/Nm 3）
200烟气流速（m/s）
≤1
5.2 微雾除尘器系统设计5.2.1 材料选型
根据微雾除尘器工作特点和烟气腐蚀性特性，设备本体选用SS304L不锈钢。

5.2.2 微雾层发生器
微雾层发生器为微雾除尘器的核心设备，其微雾层形成的好坏，直接影响微雾除尘器的运行。

通过向微雾层发生器雾化喷嘴提供高动能的水或水气混合流体，产生超声波震荡，水被雾化形成“微雾层”，微雾粒径≤10μm。

雾化喷嘴材料选用SS316L不锈钢。

微雾层发生器收尘原理是基于微雾颗粒和粉尘颗粒粒径接近，能增大粉尘颗粒与微雾碰撞接触机率，而黏结在一起。

微雾粒径越小，凝聚的机率越大，粉尘因而变大加重而沉降。

6 湿式静电除尘器选型设计
6.1 设计参数（见表2）6.2 选型设计
根据湿式静电除尘器工作特点和烟气腐蚀性特性，设备本体选用SS304L不锈钢。

表2 湿式静电除尘器设计参数
项目
参数处理烟气量（万m 3
/h）
3.6入口烟气温度（℃）≤85入口粉尘浓度（mg/Nm 3
）
≤80烟气流速（m/s）≤1.5818阳极板
t1.5/304阴极线
三角芒刺线高压硅整流变压器（A/kV）
0.2/72
6.3 阴极线和阳极板选型
湿式静电除尘器阴、阳极的选型设计准确与否，影响到设备运行过程中性能的好坏。

烟气经微雾除尘器预处理后，烟温降低、湿度增大，且具有腐蚀性。

因此，阴极线采用三角芒刺线设
计，材料为SS304L不锈钢；阳极板选用818型阳极板，材料为SS304L不锈钢。

6.4 清灰方式
湿式静电除尘器清灰方式采用喷淋冲洗系统，清除沉降在阴极线和阳极板上的粉尘。

系统选型设计准确与否，影响到设备运行过程中性能的好坏。

喷淋系统喷嘴
采用雾化效果极佳的喷嘴，以保证在阳极板表面形成连续、厚度均匀的水膜，达到极好的清灰效果。

雾化喷嘴材料选用SS316L不锈钢。

6.5 控制系统
湿式静电除尘器控制系统分为低压和高压控制系统。

低压控制系统采用西门子S7-200，对喷淋冲洗系统、绝缘子加热系统、热风吹扫系统、水泵（喷淋水泵、循环水泵和给水水泵）等进行实时监控和控制。

该系统预留DCS接口，可向DCS实时传送和接收数据。

高压控制系统采用CHMOS 16位单片机。

对高压硅整流变压器的一次电压电流、二次电压电流进行实时数据采样和控制。

7 小结
微雾除尘器和湿式静电除尘器作为一种先进的烟气治理设备，结构简单、运行维护成本低，同时具有协同脱除多种污染物的功能[2]。

该系统于2017年6月通过试运行并投入使用，投运至今，微雾除尘器和湿式静电除尘器各系统运行稳定，烟尘测试折算浓度小于15mg/Nm 3，实现了烟尘超低排放。

生物质锅炉灰渣和微雾除尘器、湿式静电除尘器收
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集的废水中富含钾盐，是植物生长不可或缺的营养素，可用于经济作物的浇灌施肥，实现资源的回收利用，具有良好的经济和环境效益。

Flue Gas Treatment Technology of Biomass Boiler
KANG Jing-hong
(Fujian Longlan Environmental Technology Co., Ltd, Longyan Fujian 364000, China)
Abstract: This paper introduces the biomass boiler flue gas treatment technology adopted with micro-mist dedusting and WESP . In guarantee of the stable operation of system, it ensures the boiler flue gas to comply with the emission standard through reasonable process and design for flue gas treatment equipment type-selection.
Keywords:c biomass boiler; micro-mist deduster; WESP
参考文献：
[1] 林国鑫，陈小利，郑岩峰，黄建华.湿式电除尘器-应对PM 2.5超低排放新武器[C]，第15届中国电除尘学术会议论文集，2013.
[2] 李进昌.湿式电除尘器在生物质锅炉中的应用探索[J].企业技术开发月刊，
2016，35（12）：51-52.
f：NO x 排放浓度权重系数（默认取0.015，允许值长微调）。

将改进的经验公式重新应用于DCS控制后，取得了非常理想的效果。

脱硝系统在完全自动控制的条件下，NO x 全天处于20～40mg/Nm 3的理想区间，氨逃逸则基本低于2.0mg/Nm 3；通过调整常数c，还可将理想区间上调或下移，以达到节约氨水的目的。

前文提到当锅炉负荷低于50t/h时，NO x 生成浓度可低于50 mg/Nm 3。

夜间蒸气用量小，锅炉负荷低，可以选择1台锅炉保持在低负荷，使其NO x 生成浓度低于50mg/Nm 3，停该台锅炉的脱硝系统；另1台锅炉则开启脱硝系统，用以调节负荷。

5 结语
燃煤电厂锅炉普遍存在烟气NO x 生成浓度高、脱硝区域温度低、烟气参数波动剧烈、污染物排放不能持续稳定达标的问题。

通过试验研究，摸清了锅炉负荷、烟气含氧量、在线监测等因素对烟气中NO x 生成浓度和脱硝控制的具体影响，提出了基于氨逃逸动态目标值的脱硝控制理念，根据试验数据拟合出满足各种工况条件的氨逃逸浓度经验公式并应用于DCS自动控制系统，在保持脱硝系统现有硬件配置不变的基础上实现了持续、稳定、经济的达标排放，解决了此类锅炉的脱硝难题，具有重大的环境意义和经济价值。

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Research on Denitration Control Based on Dynamic Target V alue of Ammonia Escape
LI Zhi-biao 1, LIU Guo 2
(1.Zhejiang Huanlong Environmental Protection Co., Ltd, Hangzhou 310000; 2.Zhejiang Lantian Qiushi Environmental Protection Co., Ltd, Hangzhou 310000, China)
Abstract: An experiment about the specific influence of boiler load, oxygen content of flue gas and on-line monitoring on the denitration was carryed out for the common problems of boiler denitration system. The concept of denitration control based on the dynamic target value of ammonia slip rate is put forward. According to the experimental data, the empirical formula of ammonia slip rate satisfying various working conditions is fitted and applied to the DCS automatic control system. An eligible, continuous, stable and economic discharge of the flue gas is achieved without any change in the existing hardware.
Keywords: denitration; boiler; power plant; ammonia slip rate; dynamics; target value; control
（上接第49页）。