【正文】 縱貫興隆全境 。 (2) 公路運(yùn)輸條件 是京建、津圍公路的必經(jīng)之路，距離京、津、唐、承均在兩小時(shí)車程之內(nèi)。 電廠建設(shè)概況 現(xiàn)有熱電廠裝機(jī)容量為 37MW 機(jī)組，建設(shè)規(guī)模為 1 臺(tái) 130t/h 和 2 臺(tái) 75t/h次高壓循環(huán)流化床鍋爐 ，配 1 臺(tái) 25MW 背壓 式汽輪發(fā)電機(jī) 和一臺(tái) 12MW 背壓式汽輪發(fā)電機(jī) 。本工程環(huán)評(píng)于 20xx 年 8 月，由 河北省環(huán)保廳 批復(fù)。 脫硝還原劑選擇 還原劑特性 火電廠脫硝還原劑選擇是整個(gè)脫硝系統(tǒng)中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。目前，世界上脫硝系 統(tǒng)最常用的還原劑有三種：液氨、氨水和尿素。 無(wú)水氨的特性：亦名液氨，為 GB1226890 規(guī)定之危險(xiǎn)品，危險(xiǎn)物編號(hào) 23003。無(wú)色氣體 ,有刺激性惡臭味。液態(tài)氨變氣態(tài)氨時(shí)會(huì)膨脹 850 倍，并形成氨云。氨 蒸氣與空氣混合物爆炸極限 16～ 25%(最易引燃濃度 17%)和遇高溫(93C 以上 )時(shí)有爆炸的危險(xiǎn)，氨和空氣混合物達(dá)到上述濃度范圍遇明火會(huì)燃燒和爆炸，如有油類或其它可燃性物質(zhì)存在，則危險(xiǎn)性更高。 氨水的特性：氨水與無(wú)水氨都屬于危險(xiǎn)化學(xué)品。氨溶液：含氨＞ 50%的氨溶液，危險(xiǎn)貨物編號(hào)為 23003。 35%＜含氨＜ 50%為《危險(xiǎn)貨物品名表》、《危險(xiǎn)化學(xué)品名錄》 (20xx 版 )規(guī)定之危險(xiǎn)品，危險(xiǎn)物編號(hào)為 22025。 10%＜含氨≤ 35%的氨溶液，危險(xiǎn)貨物編號(hào)為 82503；用于脫硝的還原劑通常采用 20%～ 25%濃度的氨水。無(wú)色透明液體，易分解放出氨氣，溫度越高，分解速度越快，可形成爆炸性氣氛。若遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開裂和爆炸的危險(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：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?， 色度 /號(hào)≤ 80 號(hào) 純度應(yīng)保證總氮含量在%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，供水管管徑為 DN400，供水能力可達(dá) 1400m3/h，供水能力能滿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、 NO N2O N2O4 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 生成量很小；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，第一類是低氮燃燒技術(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；第二類是爐膛噴射脫硝技術(shù)；第三類是煙氣凈化技術(shù)，包括濕法脫硝技術(shù)和干法脫硝技術(shù)。這些技術(shù)