【正文】 越快，可形成爆炸性氣氛。若遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開(kāi)裂和爆炸的危險(xiǎn)。與強(qiáng)氧化劑和酸劇烈反應(yīng)。與鹵素、氧化汞、氧化銀接觸會(huì)形成對(duì)震動(dòng)敏感的化合物。接觸下列物質(zhì)能引發(fā)燃燒和爆炸：三甲胺、氨基化合物、1氯2，4二硝基苯、鄰—氯代硝基苯、鉑、二氟化三氧、二氧二氟化銫、鹵代硼、汞、碘、溴、次氯酸鹽、氯漂、氨基化合物、塑料和橡膠。腐蝕銅、黃銅、青銅、鋁、鋼、錫、鋅及其合金等等。 尿素的特性：尿素是白色或淺黃色的結(jié)晶體，易溶于水，水溶液呈中性反應(yīng)。不同尿素濃度的水溶液有不同結(jié)晶溫度，40%(重量)尿素水溶液結(jié)晶溫度約 2℃、50%(重量)尿素水溶液結(jié)晶溫度約 18℃。固體的尿素，吸濕性較強(qiáng)，因在尿素生產(chǎn)中加入石蠟等疏水物質(zhì)、或用防濕薄膜形成 Methylene Diurea(MDU)，其吸濕性大大下降。與無(wú)水氨及有水氨相比，尿素是無(wú)毒、無(wú)害的化學(xué)品，是農(nóng)業(yè)常用的肥料，無(wú)爆炸可能性，完全沒(méi)有危險(xiǎn)性。尿素在運(yùn)輸、儲(chǔ)存中無(wú)需安全及危險(xiǎn)性的考量，更不須任何的緊急程序來(lái)確保安全。 還原劑特點(diǎn) 在燃煤電廠脫硝工藝中直接參加化學(xué)反應(yīng)的是還原劑氨氣。氨氣有二種制備方法，即直接法和間接法。直接法通過(guò)液氨或氨水汽化制取氨氣；間接法即為水解或熱解尿素法制取氨氣。因此，選擇還原劑原料主要有三類(lèi)：液氨、氨水、尿素。主要特點(diǎn)如下： (1) 液氨的投資、運(yùn)輸和使用成本為三者最低，但液氨屬于易燃易爆物品，必須符合國(guó)家有關(guān)的法規(guī)和勞動(dòng)安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求，其運(yùn)輸、存儲(chǔ)涉及應(yīng)有嚴(yán)格的安全保證和防火措施。 (2) 脫硝所用氨水的質(zhì)量百分比一般在 20～30%，較液氨安全，但運(yùn)輸體積大，運(yùn)輸成本相對(duì)液氨高。 (3) 尿素是一種顆粒狀的農(nóng)業(yè)肥料，安全無(wú)害，但用其制氨的系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備多，初投資大，大量尿素的存儲(chǔ)還存在潮解的問(wèn)題。 在這三種還原劑原料中，最早的 SNCR 系統(tǒng)是采用液氨作為還原劑的，不管是液氨還是氨水都可以使用。液氨為高壓儲(chǔ)存，氨水濃度達(dá)到 28%時(shí)，也有相當(dāng)大的儲(chǔ)存壓力，使得氨水的儲(chǔ)存系統(tǒng)變得復(fù)雜和昂貴。如果使用氨水，一般也是用 20%濃度的氨水，然而隨著濃度的減小，所需的儲(chǔ)存容積會(huì)增加，從而提高了投資費(fèi)用。 還原劑選擇 本項(xiàng)目 1～3 號(hào)爐若采用的是 SNCR 脫硝工藝，還原劑氨水和尿素比較，見(jiàn)表 。 表 SNCR 脫硝還原劑液氨和尿素比較項(xiàng)目氨水尿素品質(zhì)要求質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥20/25%，殘?jiān)俊?，色?號(hào)≤80號(hào)%以上合格品技術(shù)工藝成熟成熟成熟占地較大小系統(tǒng)復(fù)雜性較簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單還原劑的消耗高低還原劑的費(fèi)用低高運(yùn)輸費(fèi)用低較高安全性有毒無(wú)害存儲(chǔ)條件陰涼通風(fēng)處常壓、干態(tài)存儲(chǔ)方式儲(chǔ)罐(液態(tài))料倉(cāng)(微粒狀)制備方法2025%濃度的氨水溶液10%濃度的還原劑系統(tǒng)響應(yīng)性快慢最佳反應(yīng)溫度850～1050℃900～1100℃管道堵塞現(xiàn)象無(wú)有初投資費(fèi)用低低運(yùn)行費(fèi)用低低設(shè)備安全要求應(yīng)符合GB150《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l例》等相關(guān)規(guī)定 由表 可以看出，采用 SNCR 噴入爐膛的還原劑應(yīng)在最佳煙氣溫度區(qū)間內(nèi)與煙氣中的 NOx 反應(yīng)，并通過(guò)噴槍的布置獲得最佳的煙氣－還原劑混合程度以達(dá)到最高的脫硝效率。如采用氨水作為還原劑，最佳反應(yīng)溫度是 850℃～1050℃。如采用尿素作為還原劑，最佳反應(yīng)溫度是 900℃～1100℃，而現(xiàn)熱電廠爐膛溫度在830℃～900℃,可以滿(mǎn)足要求。 國(guó)內(nèi)采用 SNCR 脫硝還原劑多采用尿素，尿素運(yùn)輸、儲(chǔ)存、輸送都無(wú)需特別的安全防護(hù)措施,只需用普通的聚丙烯編織袋內(nèi)襯塑料薄膜包裝運(yùn)輸即可，但受溫度影響很大，溫度低會(huì)因熱量不足而反應(yīng)緩慢，造成還原劑不能完全反應(yīng)，其后果是一方面使得脫硝效率降低，另一方面使大量未完全反應(yīng)的氨隨煙氣逃逸進(jìn)入大氣。 本項(xiàng)目考慮到所處區(qū)域及場(chǎng)地限制，SNCR 脫硝如采用液氨，對(duì)安全要求較高，所以建議采用氨水和尿素共用的脫硝系統(tǒng)。 公用工程系統(tǒng)及配套設(shè)施現(xiàn)狀 供水 熱電廠現(xiàn)有 1 條供水管線(xiàn)，供水管管徑為 DN400，供水能力可達(dá) 1400m3/h，供水能力能滿(mǎn)足熱電廠全廠最大耗水量。 供電 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，現(xiàn)有熱電廠廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)未考慮脫硝裝置的用電負(fù)荷，但因?yàn)槊撓跸到y(tǒng)用電負(fù)荷很小，所以無(wú)需重設(shè)脫硝電源。本項(xiàng)目煙氣脫硝供電為低壓負(fù)荷，可從附近區(qū)域引接。 氣源 公司原有的螺桿式空壓機(jī)，排氣壓力 ，主要用于鍋爐微油點(diǎn)火系統(tǒng)、鍋爐吹灰調(diào)節(jié)閥控制氣源及檢修使用，用氣量很小，但是如采用SNCR 脫硝，用氣量較大，在 8m3/min 左右，原產(chǎn)氣量不能滿(mǎn)足煙氣脫硝改造工程壓縮空氣的使用。 蒸汽 脫硝系統(tǒng)的蒸汽主要供尿素溶解用，而鍋爐自用蒸汽壓力為 ～，可滿(mǎn)足脫硝工藝用汽要求。因此，脫硝工藝用汽可就近從熱電廠輔汽聯(lián)箱引接。 4 脫硝工藝方案的選擇 燃煤鍋爐 NOx 的生成機(jī)理 通常所說(shuō)的氮氧化物 NOx 有多種不同形式：N2O、NO、NON2ON2O4 和 N2O5，其中NO 含量超過(guò) 90%，NO2 占 5～10%，N2O 只有 1%左右。煤燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的氮氧化物主要是一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)，這二種統(tǒng)稱(chēng)為氮氧化物(NOx)，在煤燃燒過(guò)程中氮氧化物的生成量和排放量與煤的燃燒方式，特別是燃燒溫度和過(guò)量空氣系數(shù)等燃燒條件有關(guān)。研究表明，在煤的燃燒過(guò)程中生成 NOx 的主要途徑有三個(gè)： (1) 熱力型 NOx，它是空氣中的氮?dú)庠诟邷叵卵趸傻?NOx。 (2) 快速型 NOx，它是燃燒時(shí)空氣中的氮和燃料中的碳?xì)潆x子團(tuán)如 HC 等反應(yīng)生成的 NOx。 (3) 燃料型 NOx，它是燃料中含有的氮化合物在燃燒過(guò)程中熱分解而又接著氧化而生成的 NOx。 這三種類(lèi)型的 NOx，其各自的生成量和煤的燃燒溫度有關(guān)，在電廠鍋爐中燃料型NOx 是最主要的，其占 NOx 總量的 60～80%，熱力型其次，快速型最少。 熱力型 NOx 的生成機(jī)理 熱力型 NOx 是空氣中的氧(O2)和氮(N2)在燃料燃燒時(shí)所形成的高溫環(huán)境下生成的NO 和 NO2 的總和，其總反應(yīng)式為： N2+O2←→2NO NO+O2←→NO2 熱力型氮氧化物的生成與燃燒溫度、氧分解后的氧原子濃度、停留反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系很大，當(dāng)燃燒區(qū)域溫度低于 1000℃時(shí)，NO 生成量很??；當(dāng)溫度在 1300～1500℃時(shí)，NO的濃度在 500～1000ppm，而且隨著溫度的升高，氮氧化物生成速度按指數(shù)規(guī)律增加。因此，溫度對(duì)熱力型氮氧化物的生成具有決定作用。一般煤粉爐熱力氮氧化物占 10～20%。 根據(jù)熱力型 NOx 的生成過(guò)程，要控制其生成，就需要降低鍋爐爐膛中燃燒溫度，并避免產(chǎn)生局部高溫區(qū)，以降低熱力型 NOx 的生成。 燃料型 NOx 的生成機(jī)理 燃料型 NOx 的生成是燃料中的氮化合物在燃燒過(guò)程中進(jìn)行熱分解，繼而進(jìn)一步氧化反應(yīng)而生成的 NOx，稱(chēng)為燃料型 NOx。在 600～800℃時(shí)就會(huì)生成燃料型 NOx。燃煤電廠鍋爐中產(chǎn)生的 NOx 中有 75～90%是燃料型 NOx。因此，燃料型 NOx 是燃煤電廠鍋爐產(chǎn)生的 NOx 的主要途徑。研究燃料型 NOx 的生成和破壞機(jī)理，對(duì)于控制燃燒過(guò)程中 NOx的生成和排放，具有重要的意義。 燃料型 NOx 的生成和破壞過(guò)程不僅和煤種特性、燃料中的氮化合物受熱分解后在揮分和焦炭中的比例、成分和分布有關(guān)，而且其反應(yīng)過(guò)程還和燃燒條件(如：溫度和氧)及各種成分的濃度等密切相關(guān)。研究它的生成機(jī)理，大約有以下規(guī)律： 燃料在進(jìn)入爐膛被加熱后，燃料中的氮有機(jī)化合物首先被熱分解成氰(HCN)、氨(NH4)和 CN 等中間產(chǎn)物，它們隨揮發(fā)分一起從燃料中析出，它們被稱(chēng)為揮發(fā)分 N。揮發(fā)分 N 析出后仍殘留在燃料中的氮化合物，被稱(chēng)為焦炭 N。隨著爐膛溫度的升高及煤粉細(xì)度的減小(煤粉變細(xì))，揮發(fā)分 N 的比例增大，焦炭 N 的比例減小。揮發(fā)分 N 中的主要氮化合物是 HCN 和 NH3，它們遇到氧后，HCN 首先氧化成 NCO，NCO 在氧化性環(huán)境中會(huì)進(jìn)一步氧化成 NO，如在還原性環(huán)境中，NCO 則會(huì)生成 NH，NH 在氧化性環(huán)境中會(huì)進(jìn)一步氧化成 NO，同時(shí)又能與生成 NO 進(jìn)行還原反應(yīng)，使 NO 還原成 N2，成為 NO 的還原劑。 主要反應(yīng)式如下： 在氧化性環(huán)境中，HCN 直接氧化成 NO： HCN+O←→NCO+H NCO+O←→NO+CO NCO+OH←→NO+CO+H 在還原性環(huán)境中，NCO 生成 NH： NCO+H←→NH+CO 如 NH 在還原性環(huán)境中： NH+H←→N+H2 NH+NO←→N2+OH 如 NH 在氧化性環(huán)境中： NH+O2←→NO+OH NH+OH←→NO+H2 NH3 氧化生成 NO： NH3+OH←→NH2+H2O NH3+O←→NH2+OH NH2+O←→NO+H2 以上反應(yīng)生成的 NOx 燃燒過(guò)程中如遇到烴(CHm)或碳(C)時(shí)，NO 將會(huì)被還原成氮分子 N2，這一過(guò)程被稱(chēng)為 NO 的再燃燒或燃料分級(jí)燃燒。根據(jù)這一原理，將進(jìn)入鍋爐爐膛的煤粉分層分級(jí)引入燃燒的技術(shù)，可以有效的控制 NOx 的生成排放。 在一般情況下，燃料型 NOx 的主要來(lái)源是揮發(fā)分 N，其占總量的 60～80%，其余為焦炭 N 所形成，占到 20～40%。在氧化性環(huán)境中生成的 NOx 遇到還原性氣氛時(shí)，還會(huì)還原成 N2。因此，鍋爐燃燒最初形成的 NOx，并不等于其排放濃度，而隨著燃燒條件的改變，生成的 NOx 可能被還原或稱(chēng)被破壞。煤中的 N 在燃燒過(guò)程中轉(zhuǎn)化為 NOx 的量與煤的揮發(fā)份及燃燒過(guò)量空氣系數(shù)有關(guān)，在過(guò)量空氣系數(shù)大于 1 的氧化性氣氛中，煤的揮發(fā)分越高，NOx 的生成量越多，若過(guò)量空氣系數(shù)小于 1，高揮發(fā)分燃煤的 NOx 生成量較低，其主要原因是高揮發(fā)分燃料迅速燃燒，使燃燒區(qū)域氧量降低，不利于 NOx 的生成。 快速型 NOx 的生成機(jī)理 快速型 NOx 主要是指燃料中的碳?xì)浠衔镌谌剂蠞舛容^高區(qū)域燃燒時(shí)所產(chǎn)生的烴與燃燒空氣中的 N2 分子發(fā)生反應(yīng)，形成的 CN、HCN，繼續(xù)氧化而生成的 NOx。因此，快速型 NOx 主要產(chǎn)生于碳?xì)浠衔锖枯^高、氧濃度較低的富燃料區(qū)，多發(fā)生在內(nèi)燃機(jī)的燃燒過(guò)程。而在燃煤鍋爐中，其生成量很小。 脫硝工藝簡(jiǎn)介 目前，控制 NOX 排放的措施大致分為三類(lèi)，第一類(lèi)是低氮燃燒技術(shù)，通過(guò)各種技術(shù)手段，抑制或還原燃燒過(guò)程中生成的 NOX，來(lái)降低氮氧化物排放；第二類(lèi)是爐膛噴射脫硝技術(shù)；第三類(lèi)是煙氣凈化技術(shù)，包括濕法脫硝技術(shù)和干法脫硝技術(shù)。這些技術(shù)可單獨(dú)或組合使用。 低氮燃燒技術(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng) LNB) 由 NOx 的形成條件可知，對(duì) NOx 的形成起決定作用的是燃燒區(qū)域的溫度和過(guò)量空氣量。因此，低氮燃燒技術(shù)就是通過(guò)控制燃燒區(qū)域的溫度和空氣量，以達(dá)到阻止 NOx生成及降低其排放的目的。 現(xiàn)代低氮燃燒技術(shù)將煤質(zhì)、制粉系統(tǒng)、燃燒器、二次風(fēng)及燃盡風(fēng)等技術(shù)作為一個(gè)整體考慮，以低氮燃燒器與空氣分級(jí)為核心，在爐內(nèi)組織適宜的燃燒溫度，氣氛與停留時(shí)間，形成早期的、強(qiáng)烈的、煤粉快速著火欠氧燃燒，利用燃燒過(guò)程產(chǎn)生的氮基中間產(chǎn)物來(lái)抑制或還原已經(jīng)生成的 NOx。目前，對(duì)低氮燃燒技術(shù)的要求是，在降低 NOx的同時(shí)，使鍋爐燃燒穩(wěn)定，且飛灰含碳量不能超標(biāo)，并兼顧鍋爐防結(jié)渣與腐蝕等問(wèn)題。常用的低 NOx 燃燒技術(shù)有如下幾種： (1) 燃燒優(yōu)化燃燒優(yōu)化是通過(guò)調(diào)整鍋爐燃燒配風(fēng)，控制 NOx 排放的一種實(shí)用方法。循環(huán)流化床鍋爐在這一點(diǎn)上已經(jīng)做到了改進(jìn)，可以有效的抑制氮氧化物的產(chǎn)生。煤種不同燃燒所需的理論空氣量也不同。因此，在運(yùn)行調(diào)整中，必須根據(jù)煤種的變化，隨時(shí)進(jìn)行燃燒配風(fēng)調(diào)整。 (2) 空氣分級(jí)燃燒技術(shù) 空氣分級(jí)燃燒技術(shù)是目前應(yīng)用較為廣泛的低 NOx 燃燒技術(shù)，它的主要原理是將燃料的燃燒過(guò)程分段進(jìn)行。該技術(shù)是將燃燒用風(fēng)分為一、二次風(fēng)，減少煤粉燃燒區(qū)域的空氣量(一次風(fēng))，提高燃燒區(qū)域的煤粉濃度，推遲一、二次風(fēng)混合時(shí)間，這樣煤粉進(jìn)入爐膛時(shí)就形成了一個(gè)富燃料區(qū)，使燃料在富燃料區(qū)進(jìn)行缺氧燃燒，充分利用燃燒初期產(chǎn)生的氮基中間產(chǎn)物，提高燃燒過(guò)程中的 NOx 自還原能力，以降低燃料型 NOx 的生成。缺氧燃燒產(chǎn)生的煙氣再與二次風(fēng)混合，使燃料完全燃燒。 該技術(shù)主要是通過(guò)減少燃燒高溫區(qū)域的空氣量，以降低 NOx 的生成技術(shù)。它的關(guān)鍵是風(fēng)的分配，一般情況下，一次風(fēng)占總風(fēng)量的 25～35%。對(duì)于部分鍋爐風(fēng)量分配不當(dāng)，會(huì)增加鍋爐的燃燒損失，同時(shí)造成受熱面的結(jié)渣腐蝕。因此，該是技術(shù)多應(yīng)用于新鍋爐的設(shè)計(jì)及燃燒器的改造中。 (3) 燃燒分級(jí)燃燒技術(shù) 該技術(shù)是將鍋爐的燃燒分為二個(gè)區(qū)域進(jìn)行，將 85%左右的燃料送入第一級(jí)燃燒區(qū)進(jìn)行富氧燃燒，生成大量的 NOx，在第二級(jí)燃燒區(qū)送入 15%的燃料(天然氣為主)，進(jìn)行缺氧燃燒，將第一區(qū)生成的 NOx 進(jìn)行還原，同時(shí)抑制 NOx 的生成，可降低 NOx 的排放。 (4) 煙氣再循環(huán)技術(shù) 該技術(shù)是將鍋爐尾部的低溫?zé)煔庵苯铀腿霠t膛或與一次風(fēng)、二次風(fēng)混合后送入爐內(nèi)，降低了燃燒區(qū)域溫度，同時(shí)降低了燃燒區(qū)域的氧的濃度，所以降低了 NOx 的生成量。該技術(shù)的關(guān)鍵是煙氣再循環(huán)率的選擇和煤種的變化。 (5) 低 NOx 燃燒器 將空氣分級(jí)及燃料分級(jí)的原理應(yīng)用于燃燒器的設(shè)計(jì)，盡可能的降低著火區(qū)的氧濃度和溫度，從而達(dá)到控制 NOx 生成量的目的，這類(lèi)特殊設(shè)計(jì)的燃燒器就是低 NOx 燃燒器，一般可以降低 NOx 排放濃度的 30～60%。 爐膛噴射脫硝技術(shù) 爐膛噴射脫硝實(shí)際上是在爐膛上部噴射某種物質(zhì)，使其在