【正文】 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(jìn)行工作和編制。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)》(GB132232011)中的要求，1～3 號進(jìn)行鍋爐氮氧化物排放濃度應(yīng)小于100mg/m3。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。 (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。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(jìn)縣域經(jīng)濟和環(huán)保的快速發(fā)展。 (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)?，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。 氮氧化物是造成大氣污染的主要污染源之一。 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(jìn)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(jìn)行了充分溝通?？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。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。無色氣體,有刺激性惡臭味。若遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開裂和爆炸的危險。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。 (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。 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(jìn)入大氣。 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。一般煤粉爐熱力氮氧化物占 10～20%。研究它的生成機理，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。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。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(dá)到阻止 NOx生成及降低其排放的目的。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(jìn)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(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，提高燃燒過程中的 NOx 自還原能力，以降低燃料型 NOx 的生成。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。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。 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。 目前采用最多的布置方式是前置式布置。 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。產(chǎn)物用常規(guī)方法(ESP 或布袋)收集，完成從氣相中的分離。 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。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(yuǎn)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(jìn)一步的研究。 (8) 檢修和維護費用小。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)。 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。大型電站鍋爐由于爐膛尺寸大、鍋爐負(fù)荷變化范圍大，從而增加了對這四個因素控制的難度。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。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。 (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(jìn)行，還原劑通過安裝在鍋爐墻壁上的噴嘴噴入煙氣中。稀釋水系統(tǒng)實現(xiàn)稀釋水儲存和供應(yīng)。運行期間，罐壓通過壓力變送器可實現(xiàn)就地及遠(yuǎn)程連續(xù)監(jiān)測。稀釋水泵設(shè)有 2 臺，一用一備。噴槍噴射所需的霧化介質(zhì)采用壓縮空氣。具備先進(jìn)性、使用性、安全和可靠性、可擴展性等特點。 配電方式及布置 氨區(qū)(尿素)內(nèi)設(shè)置一段氨區(qū)(尿素)MCC，為氨區(qū)(尿素)內(nèi)低壓電負(fù)荷提供電源，電源采用雙電源進(jìn)線方式(采用自動切換），分別引自氨區(qū)(尿素)附近的除灰 PC I(51)；PC Ⅱ(82)，MCC 布置在制氨區(qū)(尿素)配電室內(nèi)。制氨區(qū)正常照明電源由制氨區(qū) MCC 提供，事故照明采用應(yīng)急燈方式。在各脫硫操作員站也需增加脫硝畫面進(jìn)行監(jiān)控。 為保證 SNCR 脫硝效率，安全經(jīng)濟運行，還原劑稀釋液流量閉環(huán)控制系統(tǒng)的功能是通過調(diào)整還原劑和稀釋水的比例，使得噴槍中流體流量基本不變，而同時反應(yīng)器后煙氣中 NOx 的濃度水平不超過容許值。 煙氣連續(xù)排放檢測系統(tǒng)(CEMS) 鍋爐出口煙道上裝設(shè)一套煙氣分析儀表，監(jiān)測項目包括： 鍋爐出口凈煙道：NOX、ONH 以上信號通過硬接線全部進(jìn)入 DCS 中進(jìn)行進(jìn)行監(jiān)視、計算，并在 DCS 內(nèi)實現(xiàn)自動控制加氨量。儀表的選型以成熟、可靠為原則。 氣動調(diào)節(jié)裝置選用進(jìn)口設(shè)備。 環(huán)境影響分析 大氣環(huán)境影響分析及其防治措施 由于該脫硝工藝產(chǎn)生的氣體為 N2。運行時的噪聲對現(xiàn)有廠界噪聲沒有影響。脫硝過程中不產(chǎn)生其他固體廢棄物，設(shè)備噪聲也不影響廠界現(xiàn)有噪聲水平。 社會經(jīng)濟效益 NOx 的排放是酸雨的形成和對大氣中臭氧層破壞的重要原因之一，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計：2011 年，我國的 NOx 排放量將達(dá)到 2404 萬噸，其中近 70%來自于煤炭的直接燃燒，以燃煤為主的電力生產(chǎn)是 NOx 排放的主要來源。 (2) 形成化學(xué)煙霧 NOx 排放到大氣后有助于形成 O3 ，導(dǎo)致光化學(xué)煙霧的形成：NO+HC+O2+陽光→NO2+O3(光化學(xué)煙霧)這是一系列反應(yīng)的總反應(yīng)。 (1) 對動物和人體的危害 NO 對血紅蛋白的親和力非常強，是氧的數(shù)十萬倍。 社會效益分析 環(huán)境效益 改擴建完成后采暖期全廠采鍋爐煙氣產(chǎn)生量為397000m3/h、煙塵產(chǎn)生濃度為20100mg/mSO2產(chǎn)生濃度為890mg/m3；改擴建工程脫硫效率90%，%，脫氮效率80%。脫硝工程控制室、值班室均須采用密閉門窗結(jié)構(gòu)。爐膛中噴入氨水或尿素，本期工程煙氣脫硝裝置的出口氨逃逸濃度?？刂圃?8ppm以下，未反應(yīng)的氨氣主要與煙氣中的 S03 及飛灰在低溫下發(fā)生固化反應(yīng)，根據(jù)德國運行經(jīng)驗，約 20%的氨以硫酸鹽形式粘附在空預(yù)器表面，少于 2%的氨進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，少于 1%的氨以氣態(tài)形式隨煙氣排放，本期工程利用一座高煙囪排放煙氣，以提高煙氣的熱釋放率，有利于煙氣抬升，充分利用大氣的擴散稀釋能力，降低煙氣污染物的落地濃度，對比《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB1455493)，脫硝裝置出口的少量氨逃逸不會對大氣造成氨污染。 環(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn) 本期工程采用的大氣、水體、噪聲標(biāo)準(zhǔn)如下： (1) 環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 1)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095－96)及修改單的通知中二級標(biāo)準(zhǔn)； 2)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB38382002)中的Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)； 3)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848－93)中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)； 4)《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》(GB3096－2008)中 3 類標(biāo)準(zhǔn)； 5)《一般工業(yè)固體廢棄物貯存、處置場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18599－2001)中Ⅱ類場的要求。實施控制系統(tǒng)全廠一體化策略。 供電、氣源及其他 供電 本項目所配供的脫硝系統(tǒng) DCS 控制機柜的電源擬考慮取自每臺鍋爐 DCS 各自的配電柜，每面機柜需要兩路電源，其中一路為 UPS 電源。反應(yīng)器后煙氣中 NOx 的濃度水平通過煙氣分析儀測定并作為實際測量值反饋給主控制器。還原劑系統(tǒng)擬納入DCS 系統(tǒng)進(jìn)行控制。電纜構(gòu)筑物的孔洞，用耐火材料封堵，電纜橋架底層設(shè)阻火隔板，所有橋架按規(guī)定在適當(dāng)位置設(shè)耐火槽盒，封堵采用阻火包、有機耐火堵料、無機耐火堵料、槽盒、阻火隔板、防火涂料等。 熱控儀表及其它 220V 控制電源由主廠房 UPS(5kVA)供給一路工作電源，另從脫硝MCC 段供給一路備用電源。套22液位計磁翻板式，帶信號輸出，帶保溫 臺43溫度變送器 0~100℃ 法蘭 耐磨 臺24 電加熱器HR10/380CG250/2/，6kw臺25噴淋降溫裝置HBCYA套16壓力變送器，防爆，24v臺27安全閥DN25 臺28配套管件、閥門多種型號，套1三、清水儲存系統(tǒng)1清水罐5m3套12吸收水罐5m3套13浮球閥DN32 臺14配套管件、閥門多種型號，套1四、加壓計量系統(tǒng)1還原劑輸送泵DN25，PN25，套22清水輸送泵DN25，PN25，套23備用泵DN25，PN25，套24混合器DN25 臺25電動閥220V DN25 法蘭臺66金轉(zhuǎn)流量計24V 法蘭 防腐型 179。 本工程每臺鍋爐擬配制一定數(shù)量的噴槍，噴槍布置在合適溫度區(qū)間的爐膛，用于分配稀釋后的還原劑，孔徑尺寸根據(jù)實際選擇噴槍尺寸確定。 計量混合系統(tǒng) NOx 控制儀所要求的必要數(shù)量的還原劑由管線供應(yīng)。 使用氨水作為還原劑氨水與尿素使用相同的儲罐，儲罐設(shè)計滿足儲存氨水的條件。還原劑噴射系統(tǒng)將還原劑溶液霧化后噴射入爐內(nèi)。 (3) 儲存區(qū)為三臺鍋爐共用一套系統(tǒng)，布置在電廠全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)。 ② 還原劑的消耗量比較大 由于氨/NOx 摩爾比高達(dá) 以上，相比 SCR 工藝 80%的效率而言，氨的消耗量幾乎高一倍，而脫硝率卻低一半，物料消耗費用極高，因此，當(dāng)原始氮氧化物濃度較高時，運行經(jīng)濟性很差。 SNCR 技術(shù)是將氨基還原劑(如液氨、氨水、尿素)溶解稀釋到 10%以下，利用機械式噴槍將還原劑溶液霧化成液滴噴入爐膛，熱解生成氣態(tài) NH3，在 800℃～1100℃溫度區(qū)域(通常為鍋爐對流換熱區(qū))和沒有催化劑的條件下，NH3 與 NOx 進(jìn)行選擇性非催化還原反應(yīng)，將 NOx 還原成 N2 與 H2O 溶液。根據(jù)美國環(huán)保署所做的 NOx 還原率與鍋爐容量之間關(guān)系的統(tǒng)計結(jié)果，隨著鍋爐容量的增大，SNCR 的 NOx 還原率呈下降的趨勢。 圖 SNCR 工藝示意圖 ③ 適當(dāng)?shù)?NH3/NOx 摩爾比 NH3/NOx 摩爾比對 NOx 脫除率影響也很大。 主要技術(shù)特點 (1) 選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR) 1) 反應(yīng)機理選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR)是當(dāng)前 NOx 治理中采用且具有一定前途的爐內(nèi)脫硝技術(shù)之一。 脫硝工藝的選擇 主要技術(shù)路線 根據(jù)熱電廠提供資料，熱電廠 1～3 號鍋爐實際氮氧化物排放監(jiān)測濃度在 ，由以上數(shù)據(jù)可以看出：NOx 排放濃度 1～3 號鍋爐均不滿足《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223－2011)中 200mg/Nm3 的要求。 (2) 脫硝工藝要適用于項目已經(jīng)確定的煤質(zhì)條件、并考慮燃煤來源變化的可能性。該方法的 NOx 脫除率相當(dāng)可觀，其投資和運行費用也相對較低，但目前由于脈沖電源等技術(shù)尚不成熟，因此，距離大面積工業(yè)應(yīng)用還有一段距離。之后將煙氣降溫到 70～80℃目前降溫的方法有兩種：一是熱交換器，二是噴霧增濕降溫。由于部分相關(guān)技術(shù)的限制，目前在大型鍋爐上應(yīng)用尚有一定困難。它們在電子加速器產(chǎn)生的電子束流輻照下，經(jīng)電離、激發(fā)、分解等作用，可生成活性很強的離子、激發(fā)態(tài)分子。選擇性催化劑脫硝法的系統(tǒng)主要由催化劑反應(yīng)器、催化劑和氨儲存和噴射系統(tǒng)所組成。一般在爐墻上開設(shè)多層氨噴射口。 爐膛噴射脫硝技術(shù) 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以生成的 NOx，以降低 NOx 的排放量。 該技術(shù)主要是通過減少燃燒高溫區(qū)域的空氣量，以降低 NOx 的生成技術(shù)。目前，對低氮燃燒技術(shù)的要求是，在降低 NOx的同時，使鍋爐燃燒穩(wěn)定，且飛灰含碳量不能超標(biāo)，并兼顧鍋爐防結(jié)渣與腐蝕等問題。