【正文】 %,但過(guò)量系 數(shù)不得低于～ 否則，會(huì)使 CO 濃度急劇增加，造成燃燒不完全，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致飛灰合碳增加，降低燃燒效率。 3. 常見(jiàn)的燃煤鍋爐脫硝方案及優(yōu)選 N0x 的控制技術(shù) 燃煤電站鍋爐排放的 NOx 的控制主要有燃燒控制、爐內(nèi)噴射和煙氣凈化三大方面的技術(shù)。在煤中當(dāng)燃料氮與芳香環(huán)結(jié)合時(shí)， HCN 是主要熱分解初始產(chǎn)物，而當(dāng)燃料氮是以膚的形式存在時(shí)，則 NH3 是主要的熱分解初始產(chǎn)物。燃料型 NOx 的生成機(jī)理非常復(fù)雜，至今仍不十分清楚，其大致規(guī)律是：①在一般燃燒條件下，燃料中的氮有機(jī)化合物首先被熱分解成氰（ HCN）、氨（ NH3）和 CN 等中間產(chǎn)物，它們隨揮發(fā)分一起從燃料中析出，稱之為揮發(fā)分 N。值得指出，實(shí)際上熱力型的 NOx 并不是直接按方程式（ 1）和（ 2）生成的，而是通過(guò)不分支鏈反應(yīng)（ O＋ N2 =N＋ NO）的形式進(jìn)行的，即氮分子不能直接分解成氮原子，這一反應(yīng)機(jī)理稱為捷里多維奇機(jī)理。 5 號(hào)機(jī)組鍋爐為日本 IHI 公司利用美國(guó) FW 技術(shù)制造的一 次再熱、亞臨界、自然循環(huán)箱式汽包爐， 100％ BMCRI 況下的蒸發(fā)量為 ／ h，負(fù)荷變化范圍為 30～ 100％ BMCR，負(fù)荷變化率為士 5％ BMCR，年利用小時(shí)數(shù)為 7000h。 5臺(tái)機(jī)組的主要設(shè)備情況如下： l 號(hào)機(jī)組鍋爐為美國(guó) CE 公司生產(chǎn)的一次再熱、亞臨界、強(qiáng)制循環(huán)汽包爐， 100％BMCRI 況下的蒸發(fā)量為 2020t／ h，負(fù)荷變化范圍為 35～ 100%BMCR，負(fù)荷變化率為士 5%BMCR，年利用小時(shí)數(shù)為 6800h。從歐美的標(biāo)準(zhǔn)演變狀況估計(jì)，在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，該標(biāo)準(zhǔn)值不會(huì)有太大改動(dòng)。 1997～ 1998 年， NOx 濃度年均值超過(guò)國(guó)家 三級(jí)標(biāo)準(zhǔn) ()的城市有北京、廣州和上海三市。在未來(lái)十年內(nèi)，伴隨著環(huán)境保護(hù)法的誕生以及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，電站鍋爐氮氧化物排放的控制必將日益嚴(yán)格。據(jù)有關(guān)研究的估算，到 2020 年，我國(guó)的 NOx 排放量將達(dá)到 2194 萬(wàn)噸。據(jù) UNEP 項(xiàng)目“能源規(guī)劃中綜合考慮環(huán)境回素”研究的初步估算， 1990 年我 國(guó)氮氧化物的排放量約為 910 萬(wàn)噸，其中近 70％來(lái)自于煤炭的直接燃燒，固定源是 NOx 排放的主要來(lái)源。 NOx 對(duì)酸雨的貢獻(xiàn)呈逐年上升之勢(shì)，降水中 NO3／ SO22比值在全國(guó)范圍內(nèi)逐漸增加。 NOx 除了直接危害人類健康外，還通過(guò)各種間接方式危害人類，破壞生態(tài)環(huán)境。由于我國(guó)大氣中 VOC 濃度較高，光化學(xué)煙霧的產(chǎn)生主要受 NOx 制約，大氣 NOx 濃度的微小增加都會(huì)加重光化學(xué)煙霧的污染。吸入 NO，可引起變性血紅蛋白的形成并對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。 徐州發(fā)電廠 降低氮氧化物排放可行性研究報(bào)告 NOX 的危害 空氣中含氮的氧化物有一氧化二氮（ N2O）、一氧化氮（ NO）、 二氧化氮（ NO2）、三氧化二氮（ N2O3）等，其中占主要成分的是一氧化氮和二氧化氮，以 NOx（氮氧化物）表示。 NOx 對(duì)動(dòng)物的影響濃度大致為 毫克／立方米，對(duì)人類的影響濃度大致 為 毫克／立方米。光化學(xué)煙霧是一種二次污染，污染區(qū)主要位于污染源（城市）下風(fēng)向 3 0－ 5 0 km，由于 O3 和細(xì)顆 粒物可以作長(zhǎng)距離傳輸，造成區(qū)域性的氧化劑污染和細(xì)顆粒物污染，使區(qū)域空氣質(zhì)量退化，減少太陽(yáng)輻射，氣候發(fā)生變化，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成損害，農(nóng)作物減產(chǎn)。研究表明， NOx 同時(shí)于 SO2 構(gòu)成酸雨，對(duì)土壤、農(nóng)作物、森林、湖泊、魚(yú)類和其他動(dòng)物以及建筑物等產(chǎn)生極大的破壞。目前我國(guó)已結(jié)合對(duì)兩控區(qū)的劃分工作，對(duì) SO2 排放進(jìn)行了全面控制，但 NOx 排放總量的快速增長(zhǎng)及其大氣濃度和氧化性的提高有可能抵消對(duì) SO2 的控制效果，使酸雨的惡化趨勢(shì)得不到根本控制。根據(jù)世行項(xiàng)目“中國(guó)機(jī)動(dòng)車排放污染控制戰(zhàn)略研究”， 1995 年全國(guó)機(jī)動(dòng)車輛（不包括農(nóng)用車輛）的 NOx 排放量為 141． 3 萬(wàn)噸，若包括農(nóng)用車輛，其排放估算量可能將增加 1／ 3，機(jī)動(dòng)車的排放量估計(jì)占排放總量的不到 20％，是城市的 NOx 的主要來(lái)源之一。由此可見(jiàn)，今后NOx 排放量將十分巨大。 我國(guó) NOx 污染現(xiàn)狀 NOx 排放量的劇增使我國(guó)城市大氣中的 NOx 污染程度加重。根據(jù)1991－ 1998 年 8 個(gè)年度的統(tǒng)計(jì)，環(huán)境空氣中 NOx 平均濃度的年度變化趨勢(shì)不明顯，但北京等少數(shù)特大城市的污染有加重趨勢(shì)。 電廠工程概況 北侖電廠位于浙江省寧波市北侖區(qū)算山東側(cè)，西距算山 1 公里，東距北侖港礦石中轉(zhuǎn)碼頭 公里，處于杭州灣金塘水道西日，東北隔海與舟山金塘島相望，西南緊靠鎮(zhèn)海經(jīng)新研至北侖港的進(jìn)港公路。鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣 經(jīng)靜電除塵器（三電場(chǎng)，除塵效率為 99％）、引風(fēng)機(jī)、煙囪（雙筒煙囪，外筒為混凝土，內(nèi)筒為鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒出口直徑為 7 米，高度為 240 米）后排入大氣。鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)靜電除塵器（型號(hào)為 ZFFA545M－ 2 128－ 150，五電場(chǎng)，除塵效率為 %）、引風(fēng)機(jī)（型號(hào) Z9， 3501－ of－ D16RVC／ 2）、煙囪（ 3 臺(tái)鍋爐共用一個(gè)三筒煙囪，外筒為混凝土，內(nèi)筒為鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi) 筒出口直徑為 米，高度為 240 米）后排入大氣。 熱力型 NOx 的生成速度和溫度的關(guān)系遵從阿累尼烏斯定律，即隨溫度增加， NOx的生成速度按指數(shù)規(guī)律迅速增加。揮發(fā)分 N 析出后仍殘留在焦炭中的氮化合物，稱之為焦炭 N。在揮發(fā)分 N 中 HCN 和 NH3 的量隨溫度的增加而增加，但在溫度超過(guò) 1000～ 1100OC 時(shí)， NH3 的含量將達(dá)到飽和。 燃燒過(guò)程中 NOx 的控制技術(shù) 這類方法主要通過(guò)改變?nèi)紵龡l件及燃燒器結(jié)構(gòu)的方法來(lái)降低 NOx 的排放。另外，低氧濃度會(huì)使?fàn)t膛局部出現(xiàn)還原性氣氛，從而降低灰熔點(diǎn)引起爐內(nèi)結(jié)渣和腐蝕。為了完全燃燒所需的其余空氣通過(guò)布置在主燃燒器上方的專門空氣噴口 OFA（ Over Fire Air） —— 稱為“火上風(fēng)”噴口送入爐膛，與第一級(jí)燃燒區(qū)在貧氧燃燒條件下產(chǎn)生的煙氣混合，在過(guò)量空氣系數(shù)大于 1 的條件下完成全部燃燒過(guò)程。該方法投資少，見(jiàn)效快，采用該法一般可使 NOx 的排放量減少 15％～ 5 0％。一般采用該方法可使 NOx 的排放降 50％以上。一般把再循環(huán)煙氣量與不采用煙氣再循環(huán)時(shí)的煙氣量之比，叫做煙氣再循環(huán)率。理論上，隨煙氣再循環(huán)率的增大，NOx 的降低率也增大，但煙氣再循環(huán)率的增大有限度的，再循環(huán)煙氣量的增大會(huì)使燃燒趨于不穩(wěn)定，而且使不完全燃燒熱損失增加，故電站鍋爐的煙氣 再循環(huán)率一般控制在10％～ 20％左右。 ＠空氣分級(jí)型低 NOx 燃燒器 設(shè)計(jì)原則類似于爐膛空氣分級(jí)燃燒，使燃燒器噴 日附近著火區(qū)形成 a＜ 1 的富燃料區(qū)，設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于燃燒器二次風(fēng)與一次風(fēng)粉氣流的混合位置。德國(guó)斯坦謬?yán)眨?Steinmulle。美國(guó)巴布科克．威爾科克斯（ B＆ W）公司的 DRB 型雙調(diào)風(fēng)低 NOx 燃燒器（圖 3— 2） 二次風(fēng)葉片文丘里管油嘴點(diǎn)火油槍內(nèi)二次風(fēng)調(diào)風(fēng)器外二次風(fēng)調(diào)風(fēng)器內(nèi)二次風(fēng)外二次風(fēng)冷卻風(fēng)或煙氣一次風(fēng)+煤 粉 主要 特點(diǎn)是二次風(fēng)分為內(nèi)外兩部分。單獨(dú)使用核燃燒器，可使 NOx 濃度降低 39％，若與爐膛分級(jí)燃燒配合使用，可降低 NOx 濃度的 63％。 美國(guó)瑞利斯多克（ Riley Stoker）公司的 CCV 型低 NOx 燃燒器 （圖 3— 5） CCV 燃燒器即控制燃燒文丘里燃燒器，其一次風(fēng)煤粉經(jīng)彎頭進(jìn)入 陶瓷點(diǎn)火器可調(diào)文丘里塞子內(nèi)調(diào)風(fēng)器外調(diào)風(fēng)器旋轉(zhuǎn)葉片外水冷喉部外二次風(fēng)內(nèi)二次風(fēng)風(fēng)箱調(diào)風(fēng)器轉(zhuǎn)動(dòng)裝置一次風(fēng)和煤粉圖 3— 5 美國(guó)瑞利斯多克公司的 CCV 型低 NOx 燃燒器 一文丘里中心管，在文丘里管的 縮口處有一可調(diào)的文丘里塞子可將一次風(fēng)粉分為富燃料層和貧燃料層，通過(guò)調(diào)節(jié)文丘里的塞子、內(nèi)二次風(fēng)葉片和二次風(fēng)風(fēng)罩的位子，可以控制NOx 的排放量，可減少 50%~60%，它即適應(yīng)于新設(shè)計(jì)的鍋爐，也可用于舊鍋爐改造，負(fù)荷適應(yīng)性好。 該燃燒器基于燃料分級(jí)原理，旨在提高著火過(guò)程穩(wěn)定性和進(jìn)一步降低 NO。一級(jí)燃燒區(qū)中的過(guò)量空氣系數(shù)略小于 1（ a1＝ ），使鍋爐運(yùn)行的全部負(fù)荷內(nèi)均有很高的著火穩(wěn)定性。同時(shí)，二級(jí)燃燒區(qū)推遲了燃燒過(guò)程使火焰溫度降低，也抑制了熱力型 NOX 的生成。煙氣區(qū)外的內(nèi)外二次風(fēng)起著控制空氣和燃料的混合以及調(diào)節(jié)火焰的形狀及 NOX 的濃度的作用。 爐膛噴射脫硝 爐膛噴射脫硝實(shí)際上是在爐膛上部噴射某種物質(zhì)，使其在一定的 溫度條件下還原己生成的 NOX，以降低 NOX 的排放量。 噴氨法是一種選擇性降低 NOX 排放量的方法（因噴入的氨只與煙氣中的 NOX 發(fā)生反應(yīng)，而不與煙氣中的其它成分反應(yīng)），當(dāng)不采用催化劑時(shí)， NH3 還原 NOX 的反應(yīng)只能在 950～ 1050OC 這一狹窄的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。因此，一般在爐墻上開(kāi)設(shè)多層氨噴射口。煙氣脫硝分為干法、濕法。選擇性催化脫硝法的系統(tǒng)主要由催化劑反應(yīng)器、催化劑和氨儲(chǔ)存和噴射系統(tǒng)所組成。 ③布置在 FGD 之后（以下簡(jiǎn)稱后置式布置） 當(dāng)鍋爐尾部煙道裝有濕法脫硫裝置（ FGD）時(shí)，可將催化劑反應(yīng) 器裝于 FGD 之后，使催化劑工作在無(wú)塵、無(wú) SO2 的煙氣中，故可采用高活性催化劑，并使反應(yīng)器布置緊湊，但由于煙氣溫度低（ 50～ 60oC）難 以達(dá)到催化劑的工作溫度，因此，須在煙道內(nèi)加裝燃油或燃 氣的燃燒器，或蒸汽加熱的換熱器來(lái)加熱煙氣，從而增加了能源消耗和運(yùn)行費(fèi)用。 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。 （三）電暈放電等離子體同時(shí)脫硫脫硝技術(shù) 電暈放電過(guò)程中產(chǎn)生的活化電子（ 5— 20eV）在與氣體分子碰撞的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生OH、 O2H、 N、 O 等自由基和 O3。其 原理流程由圖 3— 11 所示： 圖 3— 11 電暈放電等離子體同時(shí)脫硫脫硝系統(tǒng)流程圖 鍋爐排放的煙氣首先經(jīng)過(guò)一級(jí)除塵，去掉 80％ 左右的粉塵。一般增濕后的煙氣含 H。最后潔凈的煙氣從煙囪排出。 二、濕法煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù) 傳統(tǒng)濕法煙氣脫硝有兩大類，一類是利用燃煤鍋爐已裝有煙氣洗滌脫硫裝置的，只要對(duì)脫硫裝置進(jìn)行適當(dāng)改造，或調(diào)整運(yùn)行條件，就可將煙氣中的 NOX 在洗滌過(guò)程中除去。并加入少量硫酸將吸收液的 pH 值調(diào)到4~，則在洗滌反應(yīng)塔里會(huì)發(fā)生下面的反應(yīng)： 噴霧冷卻塔 NH3 反應(yīng)器 脈沖電壓 靜電除塵器 鍋爐 熱交換器 靜電 除塵器 煙囪 熱交換器 Ca(OH)2+SO2→ CaSO3+H2O CaSO3+SO2 +H2O→ Ca(HSO3)2 2NO+2Ca(HSO3)2+2H2O→ N2+2CaSO4但 今年來(lái)研究的電化學(xué)輔助脫硝、生物輔助脫硝技術(shù)等，有望在脫硝技術(shù)上取得新的突破。下面對(duì)比較常見(jiàn)的成熟技術(shù)員用模糊評(píng)判法進(jìn)行綜合評(píng)判。 對(duì)于投資費(fèi)用、控制成本和占地面積，采用降半梯形分布： 計(jì)算評(píng)判矩陣如卜： 則評(píng)價(jià)計(jì)算結(jié)果為： C＝ B*R＝［ 0． 533， 0． 572， 0． 611， 0． 618， 0． 746］數(shù)值越大，則方案越好。 以上結(jié)果沒(méi)有考慮 NOx 排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，目前我國(guó)對(duì) 1997 年以前投產(chǎn)的燃煤電廠尚未頒布排放標(biāo)準(zhǔn)， 1997 年以后的電廠排放標(biāo)準(zhǔn)為 650mg／ Nm3，國(guó)家下發(fā)的燃煤電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿中，要求第三時(shí)段（標(biāo)準(zhǔn)頒布之日后開(kāi)始建設(shè)）的排放標(biāo)準(zhǔn)為 400mg／ Nm3?？梢钥闯?，若以 400mg／ Nm3 為標(biāo)準(zhǔn)，采用的脫硝方法，必須有 50％以上的脫硝率，才可能滿足環(huán)保要求，因此建議北侖電廠采用的脫硝方案如下： 方案一： 如國(guó)家出臺(tái)的排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)己建電廠不作要求或要求不高 （ 650mg／ Nm3）的情況下可以選擇燃燒優(yōu)化調(diào)整（含空氣分級(jí)燃燒）或采用低 NOx燃燒器方案。 方案三： 如果國(guó)家出臺(tái)的大機(jī)組排放標(biāo)準(zhǔn)低于 400 mg／ Nm3，或?qū)嵭锌偭靠刂?，則需要選擇 SCR法或者新開(kāi)發(fā)出的其它高效低費(fèi)用脫硝技術(shù)。脫硫石