【正文】 如果排放標(biāo)準(zhǔn)允許，首先選擇燃燒優(yōu)化調(diào)整（含空氣分級燃燒）和低 NOx 燃燒器，以取得最佳的經(jīng)濟(jì)性；若環(huán)保要求較高，則選用超細(xì)煤粉或天然氣再燃忠對于 SCR 系統(tǒng)，由于投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，所需占地面積（主要是空間位置）較大，尤其是空氣預(yù)熱器前的空間要足夠安裝 SCR 反應(yīng)器才可以考慮。因此，不會(huì)影響排煙溫度。其基本原理與天然氣再燃基本相同。一般采用該方法可使 NOx的排放緩 IK 回天柱氣再過自證項(xiàng)目降低 60％以上，即可以將排放值限制在 300mg／Nm3 以下。 SCR 系統(tǒng)主要由反應(yīng)器、催化劑、氨儲(chǔ)存罐和氨噴射器等組成。目前應(yīng)用比較成熟的有德國斯坦謬?yán)? （ S t e i n。天然氣再燃和選擇性催化還原法 （前置式）。由于吸收劑漿的循環(huán)利用，脫硫吸收劑的利用率很高。 計(jì)算結(jié)果 按得分排序?yàn)椋?E、 D、 C、 B、 A。另一類的單純的濕法洗滌脫硝。這些活性物種引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)首先把氣態(tài)的 SO2和 NOX 轉(zhuǎn)變?yōu)楦邇r(jià)氧化物，然后形成 HNO3 和 H2SO4。 一、干法煙氣脫硝技術(shù) 干法煙氣 脫硝技術(shù)包括采用催化劑來促進(jìn) NOX 的還原反應(yīng)的選擇性催化脫硝法、電子束照射法和電暈放電等離子體同時(shí)脫硫脫硝法。 外二次風(fēng)旋流葉片內(nèi)二次風(fēng)一次風(fēng)煙氣旋流葉片煙氣環(huán)煙氣套筒圖 3— 8 巴布科克一日立公司的煙氣再循環(huán)型低 NOX 燃燒器 對于直流煤粉燃燒器，日本三菱公司設(shè)計(jì)了一種 SGR 型的煙氣再循環(huán)燃燒器（見圖 3— 9），該燃燒器的再循環(huán)煙氣不與空氣首先混合，而是直接送到燃燒器，在一次風(fēng)煤粉空氣混合物噴口的上下各裝有再循環(huán)煙氣噴口，這不僅使二次風(fēng)噴口離一次風(fēng)噴日較遠(yuǎn)，推遲了一、二次風(fēng)的混合，而且在一、二次風(fēng)氣流之間隔以溫度較低的惰性再循環(huán)煙氣，從而在一次風(fēng)噴口附近形成還原性氣氛，且降低了火焰中心的溫度，抑制了 NOX的生成。 火上風(fēng)上二次風(fēng)高燃料一次風(fēng)中二次風(fēng)貧燃料一次風(fēng)下二次風(fēng)燃燒器橫截面富燃料貧燃料燃燒器正視圖煤和風(fēng)的慣性分離 圖 3— 6 日本三菱公司的 PM 型低 NOx 燃燒器 ）公司 的 SM 型低 NOx 燃燒器（圖 3— 1） 德國斯坦 謬?yán)展镜腟M型空 氣分級低NOx燃 燒器二次風(fēng)軸向葉片二次燃燒空氣噴口二次風(fēng)一次風(fēng)+煤 粉點(diǎn)火油槍 圖 31 德國斯坦謬?yán)展镜?SM 型空氣分級低 NOX 燃燒器 該燃燒器一次風(fēng)直流，二次風(fēng)通過軸向葉片旋轉(zhuǎn)，一、二次風(fēng)量占總風(fēng)量的 80％左右。投資及運(yùn)行費(fèi)用相對較低。是目前應(yīng)用最廣泛、相對簡單、經(jīng)濟(jì)并且有效的方法。 燃料來源、燃料種類、耗量及元素分析 北侖發(fā)電廠近期燃用煤種為晉北煙煤，其煤種元素分析及耗 量如下表所列： 燃用的煤質(zhì)資料分析如下： 項(xiàng) 目 單位 設(shè)計(jì) 最小 最大 收到基低位發(fā)熱量 QYDW KJ/kg 22441 19231 25074 工業(yè)及元素分析 (重量 ) 收到基全水份 Mt % 收到基灰份 Aar % 收到基碳 Car % 收到基氫 Har % 收到基氧 Oar % 收到基氮 NaR % 收到基硫 Sar,t % 哈氏可磨系數(shù) % 2．燃煤鍋爐氮氧化物的生成機(jī)理 燃煤電站中產(chǎn)生的 NOx 一般分為熱力型 NOx、燃料型 NOx 及快速型 NOx（或稱瞬時(shí)型 NOx、）。 1997 年在全國 357 個(gè) 城市中 ,NOx 濃度年均值范圍為 ～ mg／ m3，年均最大值出現(xiàn)在廣州市，其中291 個(gè)城市 NOx 濃度年均值達(dá)到國家二級標(biāo)準(zhǔn)（ mg／ m3），占 ％， 66 個(gè)城市超二級標(biāo)準(zhǔn)，占 ％。例如， 1982 年夏季，重慶南山馬尾松死亡率高達(dá) 46％，四川峨眉山金頂?shù)睦渖家灿? 40 ％死亡。慢性中毒可導(dǎo)致氣管及肺部發(fā)生器質(zhì)性病變。 NOx 污染的主要來源 NOx 污染主要來源于生產(chǎn)、生活中所用的煤、石油等化石燃料的燃燒產(chǎn)物（包括汽車及一切內(nèi)燃機(jī)燃燒排放的 NOx）；其次是來自生產(chǎn)或使用硝酸的工廠排放的尾氣。因此我國的標(biāo)準(zhǔn)要比多數(shù)國家嚴(yán)格。 2． 2 燃料型 NOx 的生成機(jī)理 燃料中的氨化合物（如喹啉 C5H5N 和芳香胺 C6H5NH2 等）經(jīng)熱分解和氧化反應(yīng)而生成的 NO，稱為燃料型 NOx。第一階段是將從主燃燒器供入爐膛的空氣量減少到總?cè)紵諝饬康?70％～ 75％（相當(dāng)于理論空氣量的 80 ％左右），使燃料先在缺氧的條件下燃燒。煙氣再循環(huán)法對 NOx 的減排效果與燃料種類和煙氣再循環(huán)率有關(guān)。外面是內(nèi)外層雙調(diào)風(fēng)器噴口，內(nèi)二次風(fēng)占總風(fēng)量的35％～ 45％，外二次風(fēng)占總風(fēng)量的 55％～ 65％。司開發(fā)而成。但噴水和二次燃料的方法，尚存在著如何將 NO 氧化為 NO2 和解決非選擇性反應(yīng)的問題，因此，目前還不成熟。 缺點(diǎn)：催化劑易中毒，催化劑反應(yīng)器易受飛灰磨損，反應(yīng)器蜂窩 狀通道易受堵塞，催化劑易燒結(jié)，不適于高活性催化劑。目前降溫的方法有兩種：一是熱交換器，二是噴霧增濕降溫。 2H2O+2SO2 ○ 2 氨 /石膏法 在洗滌反應(yīng)器中再加入 NH3，則會(huì)發(fā)生下面的反應(yīng)： 2NH3+SO2+H2O→ (NH4)2SO3 (NH4)2SO3+SO2+H2O→ NH4HSO3 NH4HSO3+2Ca(OH)2→ CaSO3北侖電廠 NOx 排放值每年約 2． 6萬噸，平均濃度 750。 按脫硫副產(chǎn)物石膏的處置方式劃分，一般有拋棄和回收利用兩種方法，脫硫石膏處置方式的選擇主要取決于市場對脫硫石膏的需求、脫硫石膏的質(zhì)量以及 是否有足夠的堆放場地等因素。 g／ win’而且其投資和運(yùn)行成本均很低（數(shù)值見模糊評判表），是一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。即可使排放值限制在 150mg／ Nm3 以下。這些反應(yīng)的總反應(yīng)式為： 4NO＋ CH4→ 2N2＋ C02 十 H2O 2NO＋ ZCnHm＋（ 2n十 m/2 一 1） O2→ N2＋ 2nCO2＋ mH2O 2NO 十 2CO→ N2 十 2CO 2NO 十 2H2→ N2 十 2H20 利用這一原理，采用天然氣（主要成分為 CH4）作為二次燃料，一次燃料為煤粉，將煤粉送入第一級燃燒區(qū)，在 a＞ 1 的條件下燃燒并生成 NOx。 82 %煤粉18 %天然 氣上二次風(fēng) 燃盡區(qū)再燃區(qū)主燃燒區(qū)圖54 天然 氣再燃方式示意圖二、成本估算 天然氣再燃的投資費(fèi)用一般約為 160 元／ kw，即約為 96000000 元／一臺爐。 超細(xì)粉再燃法的投資約為 50 元／ kw，運(yùn)行費(fèi)用約為 0． 01 元／ kwh，是一種經(jīng)濟(jì)有效的脫硝方法。 采用超細(xì)粉和天然氣再燃方法脫硝對脫硫系統(tǒng)的影響情況分析 采用超細(xì)煤粉或天然氣再燃方法脫硝時(shí)，由于脫硝過程在爐內(nèi)完成， 因而，對排煙溫度沒有影響。 采用低 NOx 燃燒器的結(jié)構(gòu)示意見圖（ 3— l）～（ 3— 9） 采用分級燃燒法的結(jié)構(gòu)示意圖見圖 5— 1。 采用燃燒優(yōu)化調(diào)整（含空氣分級燃燒）和低 NOx 燃燒器對脫硝系統(tǒng)的影響分析 這兩種方法都是改變爐內(nèi)燃燒狀態(tài)來減少 NOx 生成的方法，除了可能降低 SO。 超細(xì)煤粉再燃對于非儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)來說，要增加占地面積 300～ 500m2 一次風(fēng) 送風(fēng)機(jī) 空 氣 預(yù) 熱器 再燃 燒器 二次風(fēng) 超細(xì)粉輸送管道 常規(guī)粒徑煤粉輸送管道 給煤機(jī) 改進(jìn)的煤粉分離器 磨煤機(jī) 原煤倉 二、系統(tǒng)造價(jià)比較 各種方法的費(fèi)用情況見下表 : 方案 指標(biāo) SCR法 天然氣再燃 超細(xì)煤粉再燃 低 ONx 燃燒器 燃燒優(yōu)化調(diào)整（含空氣分級燃燒） 投資費(fèi)用（元 /KW） 600 160 50 60 60 運(yùn)行成本（元 /KW） 三、 NOx 控制效果比較 各種方案的脫硝率見下表 : 方案 指標(biāo) SCR法 天然氣再燃 超細(xì)煤粉再燃 低 ONx 燃燒器 燃燒優(yōu)化調(diào)整（含空氣分級燃燒） 脫肖效率（ %） 80 60 4560 3059 3050 脫硝系統(tǒng)與脫硫系統(tǒng)之間的相互影響情況分析 由于脫硫系統(tǒng)布置在脫硝系統(tǒng)之后，因此，脫硫系統(tǒng)的工作不會(huì) 對脫硝系統(tǒng)產(chǎn)生影響。 若用煤：則耗量為 18％ ╳ ＝ ／ S，三臺爐共耗煤 kg／ s，年耗煤量為 ╳ 3600╳ 7500＝ 億公斤，煤的價(jià)格按 300 元／噸計(jì)算，則年耗資 億元。再循環(huán)煙氣可能在天然氣噴入爐膛前就與天然氣進(jìn)行混合以改善它們在爐膛的混合。如（圖 52） 圖 5— 2 SCR 工藝流程示意圖 AH 一空氣預(yù)熱器 ESP 一靜電除塵器（ H— ESP 為高溫靜電除塵器） 所示 : （ a）為反應(yīng)器的前置式，優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)入反應(yīng)器的煙氣溫度達(dá) 300500℃，多數(shù)催化劑在此溫度下有足夠的活性，煙氣不需要加熱即可獲得良好的脫硝效果。為了完全燃燒所需的其余空氣通過 OFA（ over Fire Air） —— 稱為“火上風(fēng)”噴口送入爐膛，與第一級燃燒區(qū)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?，F(xiàn)在，除了上述工程，國內(nèi)另外在建或籌建的火電廠脫硫工程中極大多數(shù)采用了這種工藝，如貴州安順電廠二期 2X300MW 工程、廣東沙角 A 電廠 IX300MW 煙氣脫硫技改工程、石景山電廠 IX200MWI 程等。 方案三： 如果國家出臺的大機(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法或者新開發(fā)出的其它高效低費(fèi)用脫硝技術(shù)。下面對比較常見的成熟技術(shù)員用模糊評判法進(jìn)行綜合評判。最后潔凈的煙氣從煙囪排出。 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。因此，一般在爐墻上開設(shè)多層氨噴射口。同時(shí)，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。 ＠空氣分級型低 NOx 燃燒器 設(shè)計(jì)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(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。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％。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(shí)， NH3 的含量將達(dá)到飽和。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(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。由此可見，今后NOx 排放量將十分巨大。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)。由于我國大氣中 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。據(jù)有關(guān)研究的估算，到 2020 年，我國的 NOx 排放量將達(dá)到 2194 萬噸。 5臺機(jī)組的主要設(shè)備情況如下： l 號機(jī)組鍋爐為美國 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。在煤中當(dāng)燃料氮與芳香環(huán)結(jié)合時(shí)， HCN 是