毛洪钧等：生物质锅炉氨氧化物排放控制技术研究进展 .5. HCH (a) 挥发分 NO NH 燃料 +HCN 固定碳 +C NO +CH NO HCN HCO 图1燃料型NO,(a)和快速型NO,(b)的生成机理 Fig.1 Mechanism of the formation of NO,fuel (a)and prompt NO,(b) 主要的一次污染物[o],其中主要以N0和NO2为 NO:在NO,产生量上，秸秆成型燃料燃烧NO,的排 主[4).NO,的排放引发的环境问题已经严重威胁 放量是木质燃料的2倍 了生态环境和人体健康，主要危害包括：参与臭氧层 表2不同生物质成型燃料N0,排放情况 的破坏：可以与碳氢化合物形成光化学烟雾：是形成 Table 2 NO.emission concentration of different biomass briquettes 酸雨酸雾的主要污染物：会对植物产生损害：对人体 NO,质量浓度/ 生物质燃料 后处理方式 参考文献 健康有致毒作用等.因此，控制和治理大气中的 （mgm3) NO,非常重要[42] 木质成型燃料 多管除尘器 207.9 [18] 2.3我国生物质燃烧氨氧化物的排放现状 木质成型燃料 水膜除尘器 337.4 [18] NO,污染防治的紧迫性还体现在，如果不对 花生壳成型燃料 水膜除尘器 264.6 [18] NO,的排放进行有效的控制，NO.排放的显著上升 棉花秸秆成型燃料水膜除尘器 375.1 [18] 会抵消削减S0,的努力，具体主要表现在京津冀、长 玉米秸秆成型燃料水膜除尘器 601.3 [18] 三角、珠三角等经济发达地区的灰霾天数增加，污染 2012年我国生物质发电厂的装机容量（不包括 程度加重，大气能见度下降，我国酸雨类型由硫酸型 蔗渣发电)达3.37GW],2013年我国生物质发电 向硝酸-硫酸复合型进行转变.因此，在“十二五” 量为3.7×100kW,h-1,生物质能消耗量为800万 期间，我国将NO.纳入总量控制，NO,成为联防联 吨（近400万吨煤当量）[45].预计到2015年和2020 控规划控制的重点污染物之一· 年，农林生物质直燃发电容量可分别达到4.5GW 不同生物质成型燃料NO,排放情况于表2中 和7.5GW【6).NO,是生物质燃烧发电过程中产生 列出，通过对比可以看出，尽管木质成型燃料较秸秆 的重要污染物之一，对其控制方法主要有燃烧控制 成型燃料的NO,排放量较低.但是还没有完全达到 与烟气净化，即燃烧控制是通过降低燃烧的温度来 现行排放标准GB13271一2014与标准GB13271征 防止局部产生高温，通常采用多级送风、低氧燃烧、 求意见稿-重点区域中规定的200mg·m-3的标 流化床燃烧等：烟气净化包括选择性催化还原法和 准[43]，与新标准的80mg·m-3的期望尚存在较大距 选择非催化还原法[).较燃煤不同，燃烧生物质燃 离.Vassilev等]也曾比较了在燃料点火和熄火过 料时，由于炉膛燃烧温度较高，一般在850℃以上， 程中木质燃料和玉米秸秆成型NO,的排放规律，在 生物质燃料含氨产物在燃烧过程中可以部分转化为 NO,组分上，研究发现秸秆成型燃料的整个点火过 NO,即会有大量的热力型NO.产生.因此，在役的 程中，烟气中的N0,含有N0和质量分数为2.6% 生物质锅炉比燃煤锅炉的NO,排放量要高.有研究 ~6.9%的NO2,而木质成型燃料烟气中的N0,只有 发现，未经技术改造燃煤工业锅炉在改燃生物质颗毛洪钧等: 生物质锅炉氮氧化物排放控制技术研究进展 图 1 燃料型 NOx(a)和快速型 NOx(b)的生成机理 Fig. 1 Mechanism of the formation of NOx fuel (a) and prompt NOx(b) 主要的一次污染物[40] ,其中主要以 NO 和 NO2 为 主[41] . NOx 的排放引发的环境问题已经严重威胁 了生态环境和人体健康,主要危害包括:参与臭氧层 的破坏;可以与碳氢化合物形成光化学烟雾;是形成 酸雨酸雾的主要污染物;会对植物产生损害;对人体 健康有致毒作用等. 因此,控制和治理大气中的 NOx 非常重要[42] . 2郾 3 我国生物质燃烧氮氧化物的排放现状 NOx 污染防治的紧迫性还体现在,如果不对 NOx 的排放进行有效的控制,NOx 排放的显著上升 会抵消削减 SO2的努力,具体主要表现在京津冀、长 三角、珠三角等经济发达地区的灰霾天数增加,污染 程度加重,大气能见度下降,我国酸雨类型由硫酸型 向硝酸鄄鄄硫酸复合型进行转变. 因此,在“十二五冶 期间,我国将 NOx 纳入总量控制,NOx 成为联防联 控规划控制的重点污染物之一. 不同生物质成型燃料 NOx 排放情况于表 2 中 列出,通过对比可以看出,尽管木质成型燃料较秸秆 成型燃料的 NOx 排放量较低. 但是还没有完全达到 现行排放标准 GB13271—2014 与标准 GB13271 征 求意见稿鄄鄄 重点区域中规定的 200 mg·m - 3 的标 准[43] ,与新标准的 80 mg·m - 3的期望尚存在较大距 离. Vassilev 等[14]也曾比较了在燃料点火和熄火过 程中木质燃料和玉米秸秆成型 NOx 的排放规律,在 NOx 组分上,研究发现秸秆成型燃料的整个点火过 程中,烟气中的 NOx 含有 NO 和质量分数为 2郾 6% ~ 6郾 9% 的 NO2 ,而木质成型燃料烟气中的 NOx 只有 NO;在 NOx 产生量上,秸秆成型燃料燃烧 NOx 的排 放量是木质燃料的 2 倍. 表 2 不同生物质成型燃料 NOx 排放情况 Table 2 NOx emission concentration of different biomass briquettes 生物质燃料 后处理方式 NOx 质量浓度/ (mg·m - 3 ) 参考文献 木质成型燃料 多管除尘器 207郾 9 [18] 木质成型燃料 水膜除尘器 337郾 4 [18] 花生壳成型燃料 水膜除尘器 264郾 6 [18] 棉花秸秆成型燃料 水膜除尘器 375郾 1 [18] 玉米秸秆成型燃料 水膜除尘器 601郾 3 [18] 2012 年我国生物质发电厂的装机容量(不包括 蔗渣发电)达 3郾 37 GW [44] ,2013 年我国生物质发电 量为 3郾 7 伊 10 10 kW·h - 1 ,生物质能消耗量为 800 万 吨(近 400 万吨煤当量) [45] . 预计到 2015 年和 2020 年,农林生物质直燃发电容量可分别达到 4郾 5 GW 和 7郾 5 GW [46] . NOx 是生物质燃烧发电过程中产生 的重要污染物之一,对其控制方法主要有燃烧控制 与烟气净化,即燃烧控制是通过降低燃烧的温度来 防止局部产生高温,通常采用多级送风、低氧燃烧、 流化床燃烧等;烟气净化包括选择性催化还原法和 选择非催化还原法[47] . 较燃煤不同,燃烧生物质燃 料时,由于炉膛燃烧温度较高,一般在 850 益 以上, 生物质燃料含氮产物在燃烧过程中可以部分转化为 NOx,即会有大量的热力型 NOx 产生. 因此,在役的 生物质锅炉比燃煤锅炉的 NOx 排放量要高. 有研究 发现,未经技术改造燃煤工业锅炉在改燃生物质颗 ·5·