【正文】 撒河、 黑河 等。冬季盛吹西北季風(fēng)，寒冷一月平均氣溫為 ℃，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(wú)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(zhǎng)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(bào)告的工作過(guò)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(jiǎn)要過(guò)程 20xx 年 12 月 24 日 ，受 興隆鵬生 有限公司委托，由 河北誠(chéng)譽(yù)噴霧技術(shù)有限公司開(kāi)展 興隆鵬生熱電 有限公司鍋爐煙氣脫硝技改項(xiàng)目的可行性研究。光化學(xué)煙霧會(huì)使大氣能見(jiàn)度降低，對(duì)人眼睛、喉嚨有強(qiáng)烈的刺激作用，并會(huì)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(xiàng)目改造理由 (1) 項(xiàng)目改造目的及意義 我國(guó)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(xiàng)目背景及建設(shè)理由 項(xiàng)目背景 20xx 年 7 月 29 日，環(huán)境環(huán)護(hù)部和國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫局聯(lián)合頒布了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB1322320xx)，要求脫硝改造項(xiàng)目必須于 20xx 年 7 月 1 日前完成改造并投入試運(yùn)行。 研究范圍及編制分工 本項(xiàng)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(bào)告內(nèi)容深度規(guī)定》 (DL/T537520xx)的要求進(jìn)行工作和編制。 (4) 脫硝工藝具有技術(shù)先進(jìn)、成熟，設(shè)備可靠，性能價(jià)格比高，有處理同容量燃煤鍋爐煙氣的商業(yè)運(yùn)行業(yè)績(jī)，且對(duì)鍋爐機(jī)組有較好的適用性。改造后 NOx 排放濃度達(dá)到《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB1322320xx)中的要求， 1～ 3 號(hào)進(jìn)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(tái) 75t/h 循環(huán)流化床鍋爐配一臺(tái)12MW 抽背式汽輪發(fā)電機(jī)組，該項(xiàng)目總投資約 9600 萬(wàn)元，另外重新架設(shè)供熱管線、新建換熱站同時(shí)對(duì)原有供熱管線進(jìn)行改造需投資 20xx 多萬(wàn)元，兩項(xiàng)總計(jì)投資 億元。3 臺(tái)鍋爐的改造工作計(jì)劃在 20xx 年 3 月～ 20xx 年 6 月 1 日前完成。 (2) 項(xiàng)目建設(shè)性質(zhì) 本項(xiàng)目屬技改項(xiàng)目。 (3) 項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn) 本項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)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(fù)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 20xx 年 8 月，主營(yíng)范圍：熱電聯(lián)產(chǎn)，兼營(yíng)煤炭批發(fā)。項(xiàng)目建成后企業(yè)將形成三爐兩機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行規(guī)模，有效的滿足和保證供熱的需求與穩(wěn)定，促進(jìn)縣域經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的快速發(fā)展。 (1) 立足本項(xiàng)目 NOx 排放現(xiàn)狀，結(jié)合國(guó)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(jì)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(yùn)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(yùn)行均不影響主體工程的安全運(yùn)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(xiàng)目的建設(shè)條件； (2) 鍋爐煙氣脫硝改造項(xiàng)目的工藝方案論證； (3) 鍋爐煙氣脫硝改造項(xiàng)目工程的設(shè)想； (4) 鍋爐煙氣脫硝還原劑來(lái)源及制備； (5) 提出本項(xiàng)目改造對(duì)環(huán)境的影響及防治措施原則； (6) 提出項(xiàng)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(xiàng)目投資估算及技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估?，F(xiàn)有熱電廠裝機(jī)容量為 37MW 機(jī)組，配 1 臺(tái) 1300t/h和 2 臺(tái) 75t/h次高壓循環(huán)流化床 鍋爐。據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示， 20xx 年全國(guó)氮氧化物排放總量為 萬(wàn)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(xì)顆粒硝酸鹽，同硫酸和細(xì)顆粒硫酸鹽一起發(fā)生遠(yuǎn)距離輸送，從而加速了區(qū)域性酸雨的形成。 20xx 年 12 月 25 日， 河北誠(chéng)譽(yù)噴霧技術(shù)有限公司 脫硝專業(yè)人員到熱電廠進(jìn)行實(shí)地考察，并聽(tīng)取公司相關(guān)人員的調(diào)研匯報(bào)，同時(shí)與公司、熱電廠相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)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(xiàng)目可研編制階段 河北誠(chéng)譽(yù)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(jì) 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(zhǎng)城 北側(cè)。縣政府駐地興隆鎮(zhèn)距首都北京140 公里，距省會(huì)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(zhǎng)，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(píng)于 20xx 年 8 月，由 河北省環(huán)保廳 批復(fù)。無(wú)色氣體 ,有刺激性惡臭味。氨溶液：含氨＞ 50%的氨溶液，危險(xiǎn)貨物編號(hào)為 23003。若遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開(kāi)裂和爆炸的危險(xiǎn)。腐蝕銅、黃銅、青銅、鋁、鋼、錫、鋅及其合金等等。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。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。 (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。 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 。 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)目煙氣脫硝供電為低壓負(fù)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(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。 (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。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(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。 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。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(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。 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。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。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。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(wèn)題，因此，目前還不成熟。氨的噴入地點(diǎn)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(yùn)行費(fèi)用也低，但反應(yīng)溫度范圍狹窄，目前在歐洲和美國(guó)的 300MW 燃煤電站鍋爐上已有采用該法運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，但市場(chǎng)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(diǎn)：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(wèn)題，加上氨法起步晚、業(yè)績(jī)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(xiàng)技術(shù)存在明顯的缺點(diǎn) (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(shí)脫硫脫硝技術(shù)雖說(shuō)具有良好的發(fā)展前景，但目前還遠(yuǎn)不如單獨(dú)脫硫、脫硝技術(shù)成熟，且脫硝率也低于單獨(dú)方式，還有待于進(jìn)一步的研究。 (4) 根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，盡量減少脫硝裝置的建設(shè)投資、運(yùn)行費(fèi)用。 (8) 檢修和維護(hù)費(fèi)用小。在役燃煤機(jī)組氮氧化物排放濃度不達(dá)標(biāo)或不滿足總量控制要求的電廠，應(yīng)進(jìn)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(yùn)時(shí)間不足 20 年的在役機(jī)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(dá)到與噴氨一樣的效果。 ② 停留時(shí)間 因?yàn)槿魏畏磻?yīng)都需要時(shí)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(shí)間，這樣才能保證煙氣中的 NOx 還原率。 NH3/NOx 摩爾比過(guò)大，雖然有利于 NOx 脫除率增大，但氨逃逸加大又會(huì)造成新問(wèn)題，同時(shí)還增加了運(yùn)行費(fèi)用。大型電站鍋爐由于爐膛尺寸大、鍋爐負(fù)荷變化范圍大，從而增加了對(duì)這四個(gè)因素控制的難度。 SNCR 工藝以爐膛為反應(yīng)器，可通過(guò)對(duì)鍋爐的改造實(shí)現(xiàn)，建設(shè)周期短，投資成本和運(yùn)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(duì)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(xì)形式，使用 SNCR可以達(dá)到最高 85%的脫硝小輪車。因此，