【正文】 柳河、撒河、黑河等。冬季盛吹西北季風(fēng)，℃，夏季吹東南季風(fēng),天氣炎熱多雨，七月平均氣溫在22℃以上，無霜期約為135天。東與遷西、寬城兩縣交界，西與北京平谷、密云兩縣接壤，北與承德縣相鄰，南隔長城薊縣、遵化毗連，是京、津唐、承四市的近鄰。 在編制可行性研究報告的工作過程中，我院得到了興隆鵬生熱力有限公司熱電廠、以及相關(guān)單位的大力支持和幫助，在此一并感謝大家的支持。 工作簡要過程 2013 年 12月24日 ，受興隆鵬生有限公司委托，由河北誠譽噴霧技術(shù)有限公司開展興隆鵬生熱電有限公司鍋爐煙氣脫硝技改項目的可行性研究。光化學(xué)煙霧會使大氣能見度降低，對人眼睛、喉嚨有強烈的刺激作用，并會產(chǎn)生頭痛、呼吸道疾病惡化，甚至?xí)斐伤劳?。在普遍安裝高效率脫硫裝置后，火電廠鍋爐排放的氮氧化物已成為主要的大氣污染固定排放源之一。 項目改造理由 (1) 項目改造目的及意義 我國一次能源結(jié)構(gòu)中 70～80%由煤炭提供，每燃燒 1 噸煤產(chǎn)生 5～30kg 氮氧化物。 項目背景及建設(shè)理由 項目背景 2011 年 7 月 29 日，環(huán)境環(huán)護部和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫局聯(lián)合頒布了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB132232011)，要求脫硝改造項目必須于 2014 年 7 月 1 日前完成改造并投入試運行。 研究范圍及編制分工 本項目可行性研究的范圍和深度按照《火力發(fā)電廠可行性研究報告內(nèi)容深度規(guī)定》(DL/T53752008)的要求進行工作和編制。 (4) 脫硝工藝具有技術(shù)先進、成熟，設(shè)備可靠，性能價格比高，有處理同容量燃煤鍋爐煙氣的商業(yè)運行業(yè)績，且對鍋爐機組有較好的適用性。改造后 NOx 排放濃度達到《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB132232011)中的要求，1～3 號進行鍋爐氮氧化物排放濃度應(yīng)小于100mg/m3。 為保證供熱需求和穩(wěn)定，公司擬再建一臺75t/h循環(huán)流化床鍋爐配一臺12MW抽背式汽輪發(fā)電機組，該項目總投資約9600萬元，另外重新架設(shè)供熱管線、新建換熱站同時對原有供熱管線進行改造需投資2000多萬元。3 臺鍋爐的改造工作計劃在 2014年 3月～2014 年 6 月 1日前完成。 (2) 項目建設(shè)性質(zhì) 本項目屬技改項目。 (3) 項目建設(shè)地點 本項目建設(shè)地點位于興隆縣興隆鎮(zhèn)北區(qū)工業(yè)園。 建設(shè)單位基本情況 (1) 建設(shè)單位：河北承德興隆縣鵬生熱電有限公司 單位性質(zhì)：股份制企業(yè) 建設(shè)單位負責(zé)人：劉偉 (2) 建設(shè)單位基本概況 興隆縣鵬生熱力有限公司位于承德興隆縣城東部北區(qū)食品工業(yè)園區(qū)內(nèi)，始建于2010年8月，主營范圍：熱電聯(lián)產(chǎn)，兼營煤炭批發(fā)。項目建成后企業(yè)將形成三爐兩機生產(chǎn)運行規(guī)模，有效的滿足和保證供熱的需求與穩(wěn)定，促進縣域經(jīng)濟和環(huán)保的快速發(fā)展。 (1) 立足本項目 NOx 排放現(xiàn)狀，結(jié)合國家最新環(huán)境法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)的要求，提出本次煙氣脫硝改造技術(shù)上可行、經(jīng)濟性良好合理的 NOx 排放濃度。 (5) 低氮燃燒系統(tǒng)及脫硝系統(tǒng)能持續(xù)穩(wěn)定運行，裝置使用壽命不低于 20 年，系統(tǒng)可用率與主體工程一致，且它的啟停和正常運行均不影響主體工程的安全運行和熱電廠的文明生產(chǎn)。鍋爐煙氣脫硝改造可行性研究主要包括： (1) 鍋爐煙氣脫硝改造項目的建設(shè)條件； (2) 鍋爐煙氣脫硝改造項目的工藝方案論證； (3) 鍋爐煙氣脫硝改造項目工程的設(shè)想； (4) 鍋爐煙氣脫硝還原劑來源及制備； (5) 提出本項目改造對環(huán)境的影響及防治措施原則； (6) 提出項目改造的有關(guān)職業(yè)安全、職業(yè)衛(wèi)生、節(jié)約能源及定員方案； (7) 鍋爐低煙氣脫硝改造項目投資估算及技術(shù)經(jīng)濟評估?，F(xiàn)有熱電廠裝機容量為 37MW機組，配1 臺 1300t/h和2臺75t/h次高壓循環(huán)流化床鍋爐。據(jù)統(tǒng)計顯示，2011 年全國氮氧化物排放總量為 萬噸。 氮氧化物是造成大氣污染的主要污染源之一。NOX 在大氣中可形成硝酸和細顆粒硝酸鹽，同硫酸和細顆粒硫酸鹽一起發(fā)生遠距離輸送，從而加速了區(qū)域性酸雨的形成。 2013 年 12月 25日，河北誠譽噴霧技術(shù)有限公司脫硝專業(yè)人員到熱電廠進行實地考察，并聽取公司相關(guān)人員的調(diào)研匯報，同時與公司、熱電廠相關(guān)技術(shù)人員進行了充分溝通。 興隆鵬生熱力有限公司熱電廠參加人員名單姓名職務(wù)/專業(yè)職稱姓名職務(wù)/專業(yè)職稱 本項目可研編制階段河北誠譽噴霧技術(shù)有限公司參加人員名單姓名職務(wù)/專業(yè)職稱姓名職務(wù)/專業(yè)職稱郭娟寶工藝設(shè)計助 工張立剛電氣主工工程師 2 熱電廠概況 廠址與電廠建設(shè)概況 廠址位置興隆縣地處河北省東北部，承德市南部，長城北側(cè)?？h政府駐地興隆鎮(zhèn)距首都北京140公里，距省會石家莊373公里，距承德市110公里。年際變化大，地區(qū)差異大，降水由北向南遞增，東西走向的山脈迎風(fēng)坡降水較多，背風(fēng)坡降水少。其中柳河最長，源于興隆縣西南六里坪山東葉品，在本縣柳河口注入灤河。本工程環(huán)評于 2013 年 8 月，由河北省環(huán)保廳批復(fù)。無色氣體,有刺激性惡臭味。氨溶液：含氨＞50%的氨溶液，危險貨物編號為 23003。若遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開裂和爆炸的危險。腐蝕銅、黃銅、青銅、鋁、鋼、錫、鋅及其合金等等。與無水氨及有水氨相比，尿素是無毒、無害的化學(xué)品，是農(nóng)業(yè)常用的肥料，無爆炸可能性，完全沒有危險性。直接法通過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。 (3) 尿素是一種顆粒狀的農(nóng)業(yè)肥料，安全無害，但用其制氨的系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備多，初投資大，大量尿素的存儲還存在潮解的問題。 還原劑選擇 本項目 1～3 號爐若采用的是 SNCR 脫硝工藝，還原劑氨水和尿素比較，見表 。 國內(nèi)采用 SNCR 脫硝還原劑多采用尿素，尿素運輸、儲存、輸送都無需特別的安全防護措施,只需用普通的聚丙烯編織袋內(nèi)襯塑料薄膜包裝運輸即可，但受溫度影響很大，溫度低會因熱量不足而反應(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)的氨隨煙氣逃逸進入大氣。本項目煙氣脫硝供電為低壓負荷，可從附近區(qū)域引接。 4 脫硝工藝方案的選擇 燃煤鍋爐 NOx 的生成機理 通常所說的氮氧化物 NOx 有多種不同形式：N2O、NO、NON2ON2O4 和 N2O5，其中NO 含量超過 90%，NO2 占 5～10%，N2O 只有 1%左右。 (3) 燃料型 NOx，它是燃料中含有的氮化合物在燃燒過程中熱分解而又接著氧化而生成的 NOx。一般煤粉爐熱力氮氧化物占 10～20%。燃煤電廠鍋爐中產(chǎn)生的 NOx 中有 75～90%是燃料型 NOx。研究它的生成機理，大約有以下規(guī)律： 燃料在進入爐膛被加熱后，燃料中的氮有機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。 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 燃燒過程中如遇到烴(CHm)或碳(C)時，NO 將會被還原成氮分子 N2，這一過程被稱為 NO 的再燃燒或燃料分級燃燒。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。而在燃煤鍋爐中，其生成量很小。因此，低氮燃燒技術(shù)就是通過控制燃燒區(qū)域的溫度和空氣量，以達到阻止 NOx生成及降低其排放的目的。循環(huán)流化床鍋爐在這一點上已經(jīng)做到了改進，可以有效的抑制氮氧化物的產(chǎn)生。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)混合時間，這樣煤粉進入爐膛時就形成了一個富燃料區(qū)，使燃料在富燃料區(qū)進行缺氧燃燒，充分利用燃燒初期產(chǎn)生的氮基中間產(chǎn)物，提高燃燒過程中的 NOx 自還原能力，以降低燃料型 NOx 的生成。對于部分鍋爐風(fēng)量分配不當(dāng)，會增加鍋爐的燃燒損失，同時造成受熱面的結(jié)渣腐蝕。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。但噴水和二次燃料的方法，尚存在著如何將 NO 氧化為 NO2 和解決選擇性非反應(yīng)的問題，因此，目前還不成熟。氨的噴入地點一般在爐膛上部煙氣溫度在 850～1050℃(或900～1100℃)范圍內(nèi)的區(qū)域。 非催化煙氣噴氨脫硝法投資少，運行費用也低，但反應(yīng)溫度范圍狹窄，目前在歐洲和美國的 300MW 燃煤電站鍋爐上已有采用該法運行經(jīng)驗，但市場占有率較低。 1) 選擇性催化還原脫硝法(SCR) 采用該法脫硝的反應(yīng)溫度取決于催化劑的種類，催化劑室應(yīng)布置在尾部煙道中相應(yīng)的位置。 優(yōu)點：溫度范圍適合于大多數(shù)催化劑的工作溫度。 目前采用最多的布置方式是前置式布置。主要反應(yīng)如下： H 2 SO4 + 2 NH 3 =( NH 4 ) 2 SO4 HNO 3 + NH 3 = NH 4 NO3 SO2 + 2 NH 3 + H 2 O + 1 / 2O2 =( NH 4 ) 2 SO4 為提高脫除率，更好地回收和利用生成物，加入氨、石灰水等添加劑，生成固體化學(xué)肥料硫酸銨和硝酸銨。 EA—FGD 技術(shù)存在著系統(tǒng)可用率不高、氨損較大、能耗大、脫硫脫硝效率較低、固硫固氮反應(yīng)后生成的化肥能否有效捕集和設(shè)備容易阻塞的問題，加上氨法起步晚、業(yè)績少，主要設(shè)備如大功率的電子束加速器和脈沖電暈發(fā)生裝置還在研制階段。 由于該項技術(shù)存在明顯的缺點(系統(tǒng)可用率不高、氨損較大、能耗大、脫硫脫硝效率較低)，因此不作推薦。產(chǎn)物用常規(guī)方法(ESP 或布袋)收集，完成從氣相中的分離。一般增濕后的煙氣含 H20 在 10%左右。 電暈放電法與電子束輻照法是類似的方法，只是獲得高能電子的渠道不同，電子束法的高能電子束(500～800keV)是由加速器加速得到。另一類是單純的濕法洗滌脫硝。應(yīng)該指出，同時脫硫脫硝技術(shù)雖說具有良好的發(fā)展前景，但目前還遠不如單獨脫硫、脫硝技術(shù)成熟，且脫硝率也低于單獨方式，還有待于進一步的研究。 (4) 根據(jù)項目的實際情況，盡量減少脫硝裝置的建設(shè)投資、運行費用。 (8) 檢修和維護費用小。在役燃煤機組氮氧化物排放濃度不達標(biāo)或不滿足總量控制要求的電廠，應(yīng)進行低氮燃燒技術(shù)改造。根據(jù)《火電廠氮氧化物防治技術(shù)政策》規(guī)定，燃用煙煤或褐煤且投運時間不足 20 年的在役機組，宜選用選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR)或其他煙氣脫硝技術(shù)。 SNCR 也可以采用尿素或者氨水為還原劑，加水配成一定濃度的溶液，直接噴入 800～1100℃的煙氣中，達到與噴氨一樣的效果。 ② 停留時間 因為任何反應(yīng)都需要時間，所以還原劑必須和 NOx 在合適的溫度區(qū)域內(nèi)有足夠的停留時間，這樣才能保證煙氣中的 NOx 還原率。NH3/NOx 摩爾比過大，雖然有利于 NOx 脫除率增大，但氨逃逸加大又會造成新問題，同時還增加了運行費用。大型電站鍋爐由于爐膛尺寸大、鍋爐負荷變化范圍大，從而增加了對這四個因素控制的難度。 SNCR 工藝以爐膛為反應(yīng)器，可通過對鍋爐的改造實現(xiàn)，建設(shè)周期短，投資成本和運行成本與其它煙氣脫硝技術(shù)相比都是比較低的，適合于對中小型鍋爐的改造。氮是循環(huán)流化床鍋爐由于特殊的結(jié)構(gòu)及燃燒細形式，使用SNCR可以達到最高85%的脫硝小輪車。因此，要求尾部煙氣中允許的氨泄漏量小于 10ppm，在這一條件限制下，NOx 降低率為50～85%； ⑦ 有副反應(yīng)，生成 N2O； ⑧ 運行費用比較低，為 SCR 的 40～80%。尾部形成一些硫酸銨、硫酸氫銨等銨鹽，有增加堵塞和腐蝕空氣預(yù)熱器等尾部煙道設(shè)備的傾向。 總體而言，由于 SNCR 技術(shù)的低投資和低運行成本，特別適合小容量鍋爐的使用。 (2) 本期工程采用SNCR(尿素/氨水)脫硝工藝，這個還原過程在內(nèi)部進行，還原劑通過安裝在鍋爐墻壁上的噴嘴噴入煙氣中。 脫硝裝置設(shè)一套共用還原劑儲存系統(tǒng)區(qū)，占地面積約 200m2。稀釋水系統(tǒng)實現(xiàn)稀釋水儲存和供應(yīng)。 主要工藝系統(tǒng) 還原劑制備、儲存及供應(yīng)系統(tǒng)使用尿素作為還原劑尿素為固體顆粒。運行期間，罐壓通過壓力變送器可實現(xiàn)就地及遠程連續(xù)監(jiān)測。若噴槍的流量變化太大，將會影響到霧化噴射效果，從而影響脫硝效率和氨逃逸。稀釋水泵設(shè)有 2 臺，一用一備。所需數(shù)量的稀釋水在與還原劑混合前由流量計控制，電動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)。噴槍噴射所需的霧化介質(zhì)采用壓縮空氣。 各閥組及附屬設(shè)備就近布置在噴射點的附近。具備先進性、使用性、安全和可靠性、可擴展性等特點。還原劑通過安裝在鍋爐墻壁上的噴嘴噴入煙氣中。 配電方式及布置