【正文】 %,但過量系 數(shù)不得低于～ 否則，會使 CO 濃度急劇增加，造成燃燒不完全，同時會導致飛灰合碳增加，降低燃燒效率。 3. 常見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)。在煤中當燃料氮與芳香環(huán)結(jié)合時， HCN 是主要熱分解初始產(chǎn)物，而當燃料氮是以膚的形式存在時，則 NH3 是主要的熱分解初始產(chǎn)物。燃料型 NOx 的生成機理非常復雜，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，而是通過不分支鏈反應（ O＋ N2 =N＋ NO）的形式進行的，即氮分子不能直接分解成氮原子，這一反應機理稱為捷里多維奇機理。 5 號機組鍋爐為日本 IHI 公司利用美國 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，負荷變化范圍為 30～ 100％ BMCR，負荷變化率為士 5％ BMCR，年利用小時數(shù)為 7000h。 5臺機組的主要設(shè)備情況如下： l 號機組鍋爐為美國 CE 公司生產(chǎn)的一次再熱、亞臨界、強制循環(huán)汽包爐， 100％BMCRI 況下的蒸發(fā)量為 2020t／ h，負荷變化范圍為 35～ 100%BMCR，負荷變化率為士 5%BMCR，年利用小時數(shù)為 6800h。從歐美的標準演變狀況估計，在相當長一段時間內(nèi)，該標準值不會有太大改動。 1997～ 1998 年， NOx 濃度年均值超過國家 三級標準 ()的城市有北京、廣州和上海三市。在未來十年內(nèi)，伴隨著環(huán)境保護法的誕生以及有關(guān)標準的日趨嚴格，電站鍋爐氮氧化物排放的控制必將日益嚴格。據(jù)有關(guān)研究的估算，到 2020 年，我國的 NOx 排放量將達到 2194 萬噸。據(jù) UNEP 項目“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 國氮氧化物的排放量約為 910 萬噸，其中近 70％來自于煤炭的直接燃燒，固定源是 NOx 排放的主要來源。 NOx 對酸雨的貢獻呈逐年上升之勢，降水中 NO3／ SO22比值在全國范圍內(nèi)逐漸增加。 NOx 除了直接危害人類健康外，還通過各種間接方式危害人類，破壞生態(tài)環(huán)境。由于我國大氣中 VOC 濃度較高，光化學煙霧的產(chǎn)生主要受 NOx 制約，大氣 NOx 濃度的微小增加都會加重光化學煙霧的污染。吸入 NO，可引起變性血紅蛋白的形成并對中樞神經(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 對動物的影響濃度大致為 毫克／立方米，對人類的影響濃度大致 為 毫克／立方米。光化學煙霧是一種二次污染，污染區(qū)主要位于污染源（城市）下風向 3 0－ 5 0 km，由于 O3 和細顆 粒物可以作長距離傳輸，造成區(qū)域性的氧化劑污染和細顆粒物污染，使區(qū)域空氣質(zhì)量退化，減少太陽輻射，氣候發(fā)生變化，對生態(tài)系統(tǒng)造成損害，農(nóng)作物減產(chǎn)。研究表明， NOx 同時于 SO2 構(gòu)成酸雨，對土壤、農(nóng)作物、森林、湖泊、魚類和其他動物以及建筑物等產(chǎn)生極大的破壞。目前我國已結(jié)合對兩控區(qū)的劃分工作，對 SO2 排放進行了全面控制，但 NOx 排放總量的快速增長及其大氣濃度和氧化性的提高有可能抵消對 SO2 的控制效果，使酸雨的惡化趨勢得不到根本控制。根據(jù)世行項目“中國機動車排放污染控制戰(zhàn)略研究”， 1995 年全國機動車輛（不包括農(nóng)用車輛）的 NOx 排放量為 141． 3 萬噸，若包括農(nóng)用車輛，其排放估算量可能將增加 1／ 3，機動車的排放量估計占排放總量的不到 20％，是城市的 NOx 的主要來源之一。由此可見，今后NOx 排放量將十分巨大。 我國 NOx 污染現(xiàn)狀 NOx 排放量的劇增使我國城市大氣中的 NOx 污染程度加重。根據(jù)1991－ 1998 年 8 個年度的統(tǒng)計，環(huán)境空氣中 NOx 平均濃度的年度變化趨勢不明顯，但北京等少數(shù)特大城市的污染有加重趨勢。 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)新研至北侖港的進港公路。鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣 經(jīng)靜電除塵器（三電場，除塵效率為 99％）、引風機、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（型號為 ZFFA545M－ 2 128－ 150，五電場，除塵效率為 %）、引風機（型號 Z9， 3501－ of－ D16RVC／ 2）、煙囪（ 3 臺鍋爐共用一個三筒煙囪，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 1000～ 1100OC 時， NH3 的含量將達到飽和。 燃燒過程中 NOx 的控制技術(shù) 這類方法主要通過改變?nèi)紵龡l件及燃燒器結(jié)構(gòu)的方法來降低 NOx 的排放。另外，低氧濃度會使爐膛局部出現(xiàn)還原性氣氛，從而降低灰熔點引起爐內(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”噴口送入爐膛，與第一級燃燒區(qū)在貧氧燃燒條件下產(chǎn)生的煙氣混合，在過量空氣系數(shù)大于 1 的條件下完成全部燃燒過程。該方法投資少，見效快，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。 ＠空氣分級型低 NOx 燃燒器 設(shè)計原則類似于爐膛空氣分級燃燒，使燃燒器噴 日附近著火區(qū)形成 a＜ 1 的富燃料區(qū)，設(shè)計要點在于燃燒器二次風與一次風粉氣流的混合位置。德國斯坦謬勒（ Steinmulle。美國巴布科克．威爾科克斯（ B＆ W）公司的 DRB 型雙調(diào)風低 NOx 燃燒器（圖 3— 2） 二次風葉片文丘里管油嘴點火油槍內(nèi)二次風調(diào)風器外二次風調(diào)風器內(nèi)二次風外二次風冷卻風或煙氣一次風+煤 粉 主要 特點是二次風分為內(nèi)外兩部分。單獨使用核燃燒器，可使 NOx 濃度降低 39％，若與爐膛分級燃燒配合使用，可降低 NOx 濃度的 63％。 美國瑞利斯多克（ 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，其一次風煤粉經(jīng)彎頭進入 陶瓷點火器可調(diào)文丘里塞子內(nèi)調(diào)風器外調(diào)風器旋轉(zhuǎn)葉片外水冷喉部外二次風內(nèi)二次風風箱調(diào)風器轉(zhuǎn)動裝置一次風和煤粉圖 3— 5 美國瑞利斯多克公司的 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粉分為富燃料層和貧燃料層，通過調(diào)節(jié)文丘里的塞子、內(nèi)二次風葉片和二次風風罩的位子，可以控制NOx 的排放量，可減少 50%~60%，它即適應于新設(shè)計的鍋爐，也可用于舊鍋爐改造，負荷適應性好。 該燃燒器基于燃料分級原理，旨在提高著火過程穩(wěn)定性和進一步降低 NO。一級燃燒區(qū)中的過量空氣系數(shù)略小于 1（ a1＝ ），使鍋爐運行的全部負荷內(nèi)均有很高的著火穩(wěn)定性。同時，二級燃燒區(qū)推遲了燃燒過程使火焰溫度降低，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，而不與煙氣中的其它成分反應），當不采用催化劑時， NH3 還原 NOX 的反應只能在 950～ 1050OC 這一狹窄的溫度范圍內(nèi)進行。因此，一般在爐墻上開設(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)主要由催化劑反應器、催化劑和氨儲存和噴射系統(tǒng)所組成。 ③布置在 FGD 之后（以下簡稱后置式布置） 當鍋爐尾部煙道裝有濕法脫硫裝置（ FGD）時，可將催化劑反應 器裝于 FGD 之后，使催化劑工作在無塵、無 SO2 的煙氣中，故可采用高活性催化劑，并使反應器布置緊湊，但由于煙氣溫度低（ 50～ 60oC）難 以達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加熱煙氣，從而增加了能源消耗和運行費用。 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， 生成固體化學肥料硫酸銨和硝酸銨。 （三）電暈放電等離子體同時脫硫脫硝技術(shù) 電暈放電過程中產(chǎn)生的活化電子（ 5— 20eV）在與氣體分子碰撞的過程中會產(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脫硫脫硝系統(tǒng)流程圖 鍋爐排放的煙氣首先經(jīng)過一級除塵，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，只要對脫硫裝置進行適當改造，或調(diào)整運行條件，就可將煙氣中的 NOX 在洗滌過程中除去。并加入少量硫酸將吸收液的 pH 值調(diào)到4~，則在洗滌反應塔里會發(fā)生下面的反應： 噴霧冷卻塔 NH3 反應器 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 今年來研究的電化學輔助脫硝、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。下面對比較常見的成熟技術(shù)員用模糊評判法進行綜合評判。 對于投資費用、控制成本和占地面積，采用降半梯形分布： 計算評判矩陣如卜： 則評價計算結(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)果沒有考慮 NOx 排放標準的要求，目前我國對 1997 年以前投產(chǎn)的燃煤電廠尚未頒布排放標準， 1997 年以后的電廠排放標準為 650mg／ Nm3，國家下發(fā)的燃煤電廠污染物排放標準征求意見稿中，要求第三時段（標準頒布之日后開始建設(shè)）的排放標準為 400mg／ Nm3?？梢钥闯觯粢?400mg／ Nm3 為標準，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： 如國家出臺的排放標準對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（含空氣分級燃燒）或采用低 NOx燃燒器方案。 方案三： 如果國家出臺的大機組排放標準低于 400 mg／ Nm3，或?qū)嵭锌偭靠刂疲瑒t需要選擇 SCR法或者新開發(fā)出的其它高效低費用脫硝技術(shù)。脫硫石