生物质锅炉的脱硝比燃煤锅炉难很多,原因就是燃料里的碱金属含量太高。稻草、秸秆、木屑这些燃料,钾(K)和氯(Cl)含量动辄是燃煤的10倍以上。催化剂用不了多久就"中毒"了,效率蹭蹭往下掉。
| 燃料类型 | K含量(%) | Na含量(%) | Cl含量(%) | 灰分(%) |
|---|---|---|---|---|
| 硬木 | 0.05-0.15 | 0.01-0.03 | 0.01-0.03 | 0.5-2.0 |
| 软木 | 0.03-0.10 | 0.01-0.02 | 0.01-0.02 | 0.3-1.5 |
| 稻草 | 0.8-2.0 | 0.05-0.2 | 0.3-0.8 | 10-15 |
| 玉米秸秆 | 0.6-1.5 | 0.03-0.15 | 0.2-0.6 | 5-10 |
| 棕榈空果穗 | 0.3-0.8 | 0.02-0.1 | 0.05-0.2 | 5-8 |
钾和钠在燃烧过程中会形成KCl、NaCl蒸汽,在300-400℃区间和催化剂的V₂O₅反应,破坏活性点位。这就是为什么生物质锅炉催化剂压降和失活速度比燃煤快3-5倍。
三个现象可以判断碱金属中毒:
对策一:燃料管理。尽量用硬木或者专用能源草(低钾品种),稻草和玉米秸秆尽量少用。这是最根本的办法,但燃料成本会增加15-25%。
对策二:催化剂选型。用抗碱金属催化剂(TiO₂-WO₃/MoO₃体系),钒含量比普通催化剂高0.5%,能延长寿命30-40%。价格比普通催化剂贵20%,但寿命是2倍,算下来还是划算。
对策三:降低反应温度。碱金属和催化剂的反应速率随温度升高指数级上升。把反应温度从340℃降到280℃,中毒速度能减缓50%以上,但脱硝效率会降低5-8个百分点,需要多加催化剂层补偿。
对策四:定期水洗。停炉时用60-70℃的热水冲洗催化剂,水能溶解表面的KCl和NaCl。水洗后自然晾干8小时再开机。水洗一次能恢复10-15%的效率,但每洗一次催化剂寿命减少5-8%。