【正文】 制可行性研究報(bào)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(guān)單位的大力支持和幫助，在此一并 感謝大家的支持。光化學(xué)煙霧會(huì)使大氣能見度降低，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)斐伤劳觥? 項(xiàng)目改造理由 (1) 項(xiàng)目改造目的及意義 我國一次能源結(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。 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。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。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。 (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。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。 (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)。現(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。 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(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。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。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。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(xiǎn)。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(xiǎn)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(chǔ)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(yùn)輸、儲(chǔ)存、輸送都無需特別的安全防護(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。 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(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。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(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(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。 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(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。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(shí)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(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。 (8) 檢修和維護(hù)費(fèi)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(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)。 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。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。 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(gè)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(shí)現(xiàn)稀釋水儲(chǔ)存和供應(yīng)。運(yùn)行期間，罐壓通過壓力變送器可實(shí)現(xiàn)就地及遠(yuǎn)程連續(xù)監(jiān)測(cè)。稀釋水泵設(shè)有 2 臺(tái)，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(kuò)展性等特點(diǎn)。 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(dòng)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(jì)運(yùn)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(shí)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(cè)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(cè)項(xiàng)目包括： 鍋爐出口凈煙道： NOX、 O NH 以上信號(hào)通過硬接線全部進(jìn)入 DCS 中進(jìn)行進(jìn)行監(jiān)視、計(jì)算，并在 DCS 內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 控制加氨量。儀表的選型以成熟、可靠為原則。 氣動(dòng)調(diào)節(jié)裝置選用進(jìn)口設(shè)備。實(shí)施控制系統(tǒng)全廠一體化策略。 供電、氣源及其他 供電 本項(xiàng)目所配供的脫硝系統(tǒng) DCS 控制機(jī)柜的電源擬考慮取自每臺(tái)鍋爐 DCS 各自的配電柜，每面機(jī)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(cè)定并作為實(shí)際測(cè)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(jī)耐火堵料、無機(jī)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(jì) 磁翻板式，帶信號(hào) 輸出，帶保溫 臺(tái) 4 3 溫度變送器 0~100℃ 法蘭 耐磨 臺(tái) 2 4 電加熱器 HR10/380CG250/2/2.5/C， 6kw 臺(tái) 2 5 噴淋降溫裝置 HBCYA 套 1 6 壓力變送器 ，防爆， 24v 臺(tái) 2 7 安全閥 DN25 臺(tái) 2 8 配套管件、閥門 多種型號(hào)， 套 1 三、清水儲(chǔ)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(tái) 1 4 配套管件、閥門 多種型號(hào)， 套 1 四、加壓計(jì)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(tái) 2 5 電動(dòng)閥 220V DN25 法蘭 臺(tái) 6 6 金轉(zhuǎn)流量計(jì) 24V 法蘭 防腐型 179。 本工程每臺(tái)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(shí)際選擇噴槍尺寸確定。 計(jì)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(chǔ)罐，儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)滿足儲(chǔ)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(chǔ)存 區(qū)為三臺(tái)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(fèi)用極高，因此，當(dāng)原始氮氧化物濃度較高時(shí)，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)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(jī)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(duì)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(jì)結(jié)果，隨著鍋爐容量的增大， SNCR 的 NOx 還原率呈下降的趨勢(shì)。 圖 SNCR 工藝示意圖 ③ 適當(dāng)?shù)? NH3/NOx 摩爾比 NH3/NOx 摩爾比對(duì) NOx 脫除率影響也很大 。 主要技術(shù)特點(diǎn) 煙氣脫硝技術(shù)特點(diǎn) (1) 選擇性非催化還原技術(shù) (SNCR) 1) 反應(yīng)機(jī)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(hào)鍋爐實(shí)際氮氧化物排放監(jiān)測(cè)濃度在 ，由以上數(shù)據(jù)可以看出： NOx 排放濃度 1～ 3 號(hào)鍋爐均不滿足《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB13223－ 20xx)中 200mg/Nm3 的要求。 (2) 脫硝工藝要適用于項(xiàng)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(yùn)行費(fèi)用也相對(duì)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?cè)陔娮蛹铀倨鳟a(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(qiáng)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(chǔ)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(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(duì)低氮燃燒技術(shù)的要求是，在降低 NOx的同時(shí)，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。 快速型 NOx 的生成機(jī)理 快速型 NOx 主要是指燃料中的碳?xì)浠衔镌谌剂蠞舛容^高區(qū)域燃燒時(shí)所產(chǎn)生的烴與燃燒空氣中的 N2 分子發(fā)生反應(yīng)，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(xì)度的減小 (煤粉變細(xì) )，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(jī)理 燃料型 NOx 的生成是燃料中的氮化合物在燃燒過程中進(jìn)行熱分解，繼而進(jìn)一步氧化反應(yīng)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