【正文】 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、以及相關單位的大力支持和幫助，在此一并 感謝大家的支持。光化學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，并會產生頭痛、呼吸道疾病惡化，甚至會造成死亡。 項目改造理由 (1) 項目改造目的及意義 我國一次能源結構中 70～ 80%由煤炭提供，每燃燒 1 噸煤產生 5～ 30kg 氮氧化物。 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容深度規(guī)定》 (DL/T537520xx)的要求進行工作和編制。改造后 NOx 排放濃度達到《火電廠大氣污染物排放標準》 (GB1322320xx)中的要求， 1～ 3 號進行鍋爐氮氧化物排放濃度應小于 100mg/m3。3 臺鍋爐的改造工作計劃在 20xx 年 3 月～ 20xx 年 6 月 1 日前完成。 (3) 項目建設地點 本項目建設地點位于興隆縣興 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。 (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。現(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。 20xx 年 12 月 25 日， 河北誠譽噴霧技術有限公司 脫硝專業(yè)人員到熱電廠進行實地考察，并聽取公司相關人員的調研匯報，同時與公司、熱電廠相關技術人員進行了充分溝通?？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、無害的化學品，是農業(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業(yè)肥料，安 全無害，但用其制氨的系統(tǒng)復雜、設備多，初投資大，大量尿素的存儲還存在潮解的問題。 國內采用 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緩慢，造成還原劑不能完全反應，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的氨隨煙氣逃逸進入大氣。 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、 NO N2O N2O4 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。該技術是將燃燒用風分為一、二次風，減少煤粉燃燒區(qū)域的空氣量 (一次風 )，提高燃燒區(qū)域的煤粉濃度，推遲一、二次風混合時間，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 分利用燃燒初期產生的氮基中間產物，提高燃燒過程中的 NOx 自還原能力，以降低燃料型 NOx 的生成。該技術的關鍵是煙氣再循環(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溫度取決于催化劑的種類，催化劑室應布置在尾部煙道中相應的位置。 目前采用最多的布置方式是前置式布置。 EA— FGD 技術存在著系統(tǒng)可用率不高、氨損較大、能耗大、脫硫脫硝效率較低、固硫固氮反應后生成的化肥能否有效捕 集和設備容易阻塞的問題，加上氨法起步晚、業(yè)績少，主要設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。應該指出，同時脫硫脫硝技術雖說具有良好的發(fā)展前景，但目前還遠不如單獨脫硫、脫硝技術成熟，且脫硝率也低于單獨方式，還有待于進一步的研究。 (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 (SNCR)或其他煙氣脫硝技術。 ② 停留時間 因為任何反應都需要時間，所以還原劑必須和 NOx 在合適的溫度區(qū)域內有足夠的停留時間，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 爐由于特殊的結構及燃燒細形式，使用 SNCR可以達到最高 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熱器等尾部煙道設備的傾向。 (2) 本期工程采用 SNCR(尿素 /氨水 )脫硝工藝，這個還原過程在內部進行，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。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。稀釋水泵設有 2 臺，一用一備。噴槍噴射所需的霧化介質采用壓縮空氣。具備先進性、 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 )內設置一段氨區(qū) (尿素 )MCC，為氨區(qū) (尿素 )內低壓電負荷提供電源，電源采用雙電源進線方式 (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。制 氨區(qū)正常照明電源由制氨區(qū) MCC 提供，事故照明采用應急燈方式。在各脫硫操作員站也需增加脫硝畫面進行監(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 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一套煙氣分析儀表，監(jiān)測項目包括： 鍋爐出口凈煙道： NOX、 O NH 以上信號通過硬接線全部進入 DCS 中進行進行監(jiān)視、計算，并在 DCS 內實現(xiàn)自動 控制加氨量。儀表的選型以成熟、可靠為原則。 氣動調節(jié)裝置選用進口設備。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)進行控制。電纜構筑物的孔洞，用耐火材料封堵，電纜橋架底層設阻火隔板，所有橋架按規(guī)定在適當位置設耐火槽盒，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 2 2 液位計 磁翻板式，帶信號 輸出，帶保溫 臺 4 3 溫度變送器 0~100℃ 法蘭 耐磨 臺 2 4 電加熱器 HR10/380CG250/2/2.5/C， 6kw 臺 2 5 噴淋降溫裝置 HBCYA 套 1 6 壓力變送器 ，防爆， 24v 臺 2 7 安全閥 DN25 臺 2 8 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 1 2 吸收水罐 5m3 套 1 3 浮球閥 DN32 臺 1 4 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 2 2 清水輸送泵 DN25， PN25， 套 2 3 備用泵 DN25， PN25， 套 2 4 混合器 DN25 臺 2 5 電動閥 220V DN25 法蘭 臺 6 6 金轉流量計 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。 使用氨水作為還原劑 氨水與尿素使用相同的儲罐，儲罐設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。 (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向的上風側。 ② 還原劑的消耗量比較大 由于氨 /NOx 摩爾比高達 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，當原始氮氧化物濃度較高時，運行經(jīng)濟性很差。 SNCR 技術是將氨基還原劑 (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 進行選擇性非催化還原反應，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系的統(tǒng)計結果，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?shù)? NH3/NOx 摩爾比 NH3/NOx 摩爾比對 NOx 脫除率影響也很大 。 主要技術特點 煙氣脫硝技術特點 (1) 選擇性非催化還原技術 (SNCR) 1) 反應機理 選擇性非催化還原技術 (SNCR)是當前 NOx 治理中采用且具有一定前途的爐內脫硝技術之一。 脫硝工藝的選擇 主要技術路線 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準》 (GB13223－ 20xx)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尚不成熟，因此，距離大面積工業(yè)應用還有一段距離。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。由于部分相關技術的限制，目前在大型鍋爐上應用尚有一定困難。它們在電子加速器產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。一般在爐墻上開設多層氨噴射口。 爐膛噴射脫硝技術 爐膛噴射脫硝實際上是在爐膛上部噴射某種物質，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。目前，對低氮燃燒技術的要求是，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，并兼顧鍋爐防結渣與腐蝕等問題。 快速型 NOx 的生成機理 快速型 NOx 主要是指燃料中的碳氫化合物在燃料濃度較高區(qū)域燃燒時所產生的烴與燃燒空氣中的 N2 分子發(fā)生反應，形成的 CN、 HCN，繼續(xù)氧化而生成的 NOx。隨著爐膛溫度的升高及煤粉細度的減小 (煤粉變細 )，揮發(fā)分 N 的比例增大，焦炭 N 的比例減小。 燃料型 NOx 的生成機理 燃料型 NOx 的生成是燃料中的氮化合物在燃燒過程中進行熱分解，繼而進一步氧化反應而生成的 NOx，稱為燃料型 NOx。研究表明，在煤的燃燒過程中生成 NOx 的主要