【導(dǎo)讀】東寧熱電鍋爐脫硫脫硝改造工程可行性研究報(bào)告。東寧華龍熱電集團(tuán)有限公司。鍋爐脫硫脫硝改造工程

　　

【正文】 用為： 953++= 元 （六）、 設(shè)備規(guī)格型號(hào)與廠家 序號(hào) 設(shè)備名稱 型號(hào) 單位 數(shù)量 1 脫硫劑貯罐 (90t/h) 70m3 臺(tái) 1 2 脫硫劑貯罐 (75t/h) 50m3 臺(tái) 3 3 脫硫劑貯罐 (35t/h) 40m3 臺(tái) 1 4 增濕活化器塔 (90t/h) LB90 增濕 座 1 5 增濕活化器塔 (75t/h) LB75 增濕 座 3 6 增濕活化器塔 (35t/h) LB35 增濕 座 1 7 增濕塔送料器 (90t/h) LX4002 型 臺(tái) 1 8 增濕塔送料器 (75t/h) LX3002 型 臺(tái) 3 9 增濕塔送料器 (35t/h) LX2002 型 臺(tái) 1 10 煙道（ 90t/h） 22001800 套 1 11 煙道（ 75t/h） 20201600 套 3 12 煙道（ 35t/h） 16001400 套 1 13 煙道插板門 (90t/h) DM22001800 個(gè) 3 14 煙道插板門 (75t/h) DM20201600 個(gè) 15 15 煙道插板門 (35t/h) DM16001400 個(gè) 3 16 各類閥門 臺(tái) 48 17 布袋除塵器 (90t/h) LCMD 型 25002200 臺(tái) 1 18 布袋除塵器 (75t/h) LCMD 型 22002020 臺(tái) 3 19 布袋除塵器 (35t/h) LCMD 型 17001800 臺(tái) 1 20 高壓風(fēng)機(jī) (90t/h) 15kw/h 臺(tái) 1 21 高壓風(fēng)機(jī) (75t/h) 11kw/h 臺(tái) 3 22 高壓風(fēng)機(jī) (35t/h) 23 空氣壓縮機(jī) 24 增濕塔送料噴射器 (90t/h) 臺(tái) 1 25 增濕塔送料噴射器 (75t/h) 臺(tái) 3 26 增 濕塔送料噴射器 (35t/h) 臺(tái) 1 27 羅茨風(fēng)機(jī) (11kw/h) HDR600 臺(tái) 6 28 空氣加熱器 套 5 29 物料分配器 臺(tái) 5 30 輸送管路 Φ150 套 5 31 行星卸料閥 (90t/h) 個(gè) 2 32 行星卸料閥 (75t/h) 個(gè) 6 33 行星卸料閥 (35t/h) 個(gè) 2 34 局部放沉積配風(fēng)管 Φ32 套 5 35 爐內(nèi)噴鈣噴嘴 個(gè) 38 36 水霧化噴嘴 個(gè) 20 東寧熱電有限公司循環(huán)流化床鍋爐脫硫脫硝改造可行性報(bào)告 29 哈爾濱蘭寶節(jié)能環(huán)保技術(shù)開發(fā)有限公司 37 增濕塔噴灰噴嘴 個(gè) 20 38 設(shè)備安 裝 套 5 39 SO2 監(jiān)測(cè)儀 西門子 臺(tái) 5 40 電纜 米 300 41 電纜 米 300 42 控制電纜 米 400 43 電纜橋架 150х80 米 300 44 就地電控柜 套 5 45 控制系統(tǒng) PLC(西門子） 套 5 46 就地控制箱 臺(tái) 5 47 變頻器 臺(tái) 20 48 壓力變送器 臺(tái) 10 49 DCS 控制系統(tǒng) 套 5 50 控制電纜 控制柜至設(shè)備之間電纜 套 5 （七）、 脫硝 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 現(xiàn)有 NOx排放控制方案比較分析 隨 著低 NOx燃燒技術(shù)、煙氣脫除 NOx控制技術(shù)的快速發(fā)展，目前對(duì)電站鍋爐已形成了多種 NOx排放控制技術(shù)。燃煤鍋爐通過燃燒改造低 NOx燃燒器和貧氧強(qiáng)化擴(kuò)散燃燒等措施，可將 NOx排放降低 30%50%，再選擇性催化還原（ Selective Catalytic Reduction, SCR）、再燃（ Reburning）、選擇性非催化還原（ Selective NonCatalytic Reduction, SNCR）等技術(shù)，可以有效的控制 NOx排放的濃度。 1） NOx生成原理 一般燃煤設(shè)備燃燒過程中生成的氮氧化物包括 NO、 NO N2O 等，其中NO 占 90%以上， NO2占 510%， N2O 只占 1%左右，因此燃燒過程中產(chǎn)生的 NOx主要是指 NO 和 NO2。在含氮物質(zhì)的氧化和還原反應(yīng)過程中，按照 NOx 生成的主要途徑和來源可以分為熱力型 NOx、快速型 NOx和燃料型 NOx（見圖 1）。 a）熱力型 NOx 東寧熱電有限公司循環(huán)流化床鍋爐脫硫脫硝改造可行性報(bào)告 30 哈爾濱蘭寶節(jié)能環(huán)保技術(shù)開發(fā)有限公司 熱力型 NOx 主要是指在燃燒過程中參與燃燒的空氣中的氮?dú)獗谎趸傻?NOx，其中的生產(chǎn)過程是一個(gè)不分支連鎖反應(yīng)。熱力型 NOx的生成機(jī)理是前蘇聯(lián)科學(xué)家捷里多維奇（ Zeldovich）于 1946 年提出的。總反應(yīng)式如下： NOON 222 ?? (3) 22021 NONO ?? (4) 圖 1 燃燒中 NOX生成和脫除的反應(yīng)途徑 01002003004005006007008001600 1650 1700 1750 1800 1850 1900溫度(攝氏度)NO濃度(ppm)系列1 東寧熱電有限公司循環(huán)流化床鍋爐脫硫脫硝改造可行性報(bào)告 31 哈爾濱蘭寶節(jié)能環(huán)保技術(shù)開發(fā)有限公司 圖 2 熱力型 NO 與溫度的關(guān)系 根據(jù) Zeldovich 實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過推導(dǎo)計(jì)算可以得到 Zeldovich 機(jī)理的NO 生成速率的簡(jiǎn)化表達(dá)式： ? ? ? ? ? ? ? ?RTNONOdtd /5 4 2 0 0 0e x p103 221214 ??? (5) 由式（ 5）和圖 2 可以看出，熱力型 NOx的生成速率受到有效反 應(yīng)成分濃度以及溫度的影響。在燃燒溫度低于 1773K（ 1500℃）時(shí)，幾乎觀察不到 NOx 的生成，只有當(dāng)溫度高于 1773K（ 1500℃）時(shí)才變得明顯，能占到NOx生成總量的 20%以上，而且溫度每增加 100K（ 100℃）時(shí)，反應(yīng)速率增大 6~7 倍。因此熱力型 NOx的控制原理就是降低高溫火焰區(qū)的氧濃度、降低燃燒溫度以及縮短在高溫區(qū)的停留時(shí)間，在工程實(shí)踐中體現(xiàn)為利用低 NOx燃燒器、貧氧強(qiáng)化擴(kuò)散燃燒、濃淡燃燒、水蒸氣噴射以及高溫空氣燃燒等措施來有效控制熱力型 NOx的生成。 （ b）快速型 NOx Fenimore 根據(jù)碳?xì)淙剂?預(yù)混火焰軸向 NO 分布的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，指出碳?xì)渥杂苫?CHi）在燃燒過程中撞擊空氣中的 N2分子生成 HCN、 NH、 CN 和 N等中間產(chǎn)物，這些中間產(chǎn)物再進(jìn)一步氧化生成 NOx，稱為快速型 NOx?？焖傩?NOx 中的氮雖然也是來自空氣中的氮?dú)?，但是同熱力?NOx的生成機(jī)理卻不相同，其主要生成路徑如圖 3 所示。 快速型 NOx 的生成對(duì)溫度的依賴性很低，然而過量空氣系數(shù)對(duì)快速型NOx的影響較大。燃燒過程中快速型 NOx的生成量很少，一般不作為 NOx控制的主要考慮對(duì)象。 東寧熱電有限公司循環(huán)流化床鍋爐脫硫脫硝改造可行性報(bào)告 32 哈爾濱蘭寶節(jié)能環(huán)保技術(shù)開發(fā)有限公司 圖 3 快速型 NOX的費(fèi)尼莫爾反應(yīng)機(jī)理 （ c）燃料型 NOx 燃 料型 NOx 是指燃料中的氮化合物在燃燒過程中熱分解后又氧化而的NOx，其主要生成路徑如圖 4 所示。由于 NH 鍵和 NC 鍵的遠(yuǎn)比 N≡ N 鍵要小得多，燃料型 NOx的生成要比熱力型 NOx容易得多，生成 NOx的最主要來源，約占 NOx生成總量的 6080%。 圖 4 燃料型 NOX 生成機(jī)理 煤中的燃料氮一部分在高溫下轉(zhuǎn)變成揮發(fā)分氮，另一部分留在焦炭中焦炭氮。從圖 4 可見，揮發(fā)分氮和焦炭氮在一定的條件下又生成 NO2。燃料氮轉(zhuǎn)化成揮發(fā)分氮的比例、揮發(fā)分氮以及焦炭氮轉(zhuǎn)化生成 NO 例和燃燒溫度、過量空氣系數(shù)、空氣與燃料的混合情況等燃 燒條件以種特性有關(guān)。 2）現(xiàn)有 NOx排放控制技術(shù)比較分析 通過對(duì)熱力型、燃料型和快速型 NOx生成機(jī)理和主要反應(yīng)途徑的研究，東寧熱電有限公司循環(huán)流化床鍋爐脫硫脫硝改造可行性報(bào)告 33 哈爾濱蘭寶節(jié)能環(huán)保技術(shù)開發(fā)有限公司 發(fā)展了多種 NOx控制技術(shù)，并廣泛應(yīng)用于燃煤電站。 （ a）選擇性催化還原技術(shù)（ SCR） SCR 技術(shù)使用 SCR 催化劑， NOx脫除效率最高（超過 90%），是當(dāng)前 NOx控制技術(shù)中最廣泛應(yīng)用的技術(shù)，但是 SCR 技術(shù)需要使用昂貴的 SCR 催化劑和建設(shè)單獨(dú)的 SCR 反應(yīng)器，其投資成本在各種 NOx控制技術(shù)中也最高。其昂貴的成本以及占地較大的 SCR 反應(yīng)器限制了 SCR 技術(shù)在場(chǎng)地已經(jīng)較為緊張的中小鍋爐上的應(yīng)用。 （ b）再燃技術(shù) 再燃技術(shù)通過改變爐內(nèi)燃燒方式，可以進(jìn)一步降低燃燒生成的 NOx。在電站鍋爐上的經(jīng)驗(yàn)表明，燃燒方式的改變會(huì)引起爐膛熱負(fù)荷分布的變化，從而影響過熱器、再熱器以及尾部受熱面的熱負(fù)荷，同時(shí)受再燃燃料燃燒特性的限制，不完全燃燒損失增大。再燃成本不高，以爐膛煙道為反應(yīng)器，改造相對(duì)于 SCR 較為容易，不完全燃燒損失對(duì)中小鍋爐影響不大，但是中小鍋爐尤其是鏈條鍋爐燃燒方式和電站鍋爐差別較大，此外爐膛尺寸較小，常規(guī)再燃并不適用，需要開發(fā)新的再燃方式，難度較大。 （ c）先進(jìn)再燃技術(shù) 先進(jìn)再燃在利用再燃燃料還原 NOx 的基 礎(chǔ)上，在再燃區(qū)后部引入氨基還原劑繼續(xù)還原 NOx，使 NOx脫除效率大大提高，但再燃技術(shù)中存在的改變鍋爐熱負(fù)荷和降低鍋爐效率的問題依然存在，同時(shí)由于加入氨基還原劑，還容易造成氨泄漏形成二次污染。先進(jìn)再燃在應(yīng)用于中小鍋爐改造上，存在與再燃類似的問題 。 （ d）選擇性非催化還原技術(shù)（ SNCR） SNCR 技術(shù)在鍋爐爐膛適當(dāng)?shù)奈恢脟娙牒倪€原劑，將煙氣中的 NO選擇性的還原為 N2 和水，投資成本較低， NOx 脫除效率中等，不需要催化劑，改造方便，但是由于對(duì)溫度和流動(dòng)的要求比較苛刻，在電站鍋爐的實(shí)東寧熱電有限公司循環(huán)流化床鍋爐脫硫脫硝改造可行性報(bào)告 34 哈爾濱蘭寶節(jié)能環(huán)保技術(shù)開發(fā)有限公司 際應(yīng)用中 NOx 脫除效率偏低（ 3050%），存在較多的氨泄漏（ 1020ppm），限制了它在電站鍋爐的推廣。中小鍋爐的尺寸比較小，混合相對(duì)比較容易，SNCR 技術(shù)成本低，改造簡(jiǎn)便，中小鍋爐 NOx脫除改造上具有優(yōu)勢(shì)。 脫硝工藝的選擇 、 技術(shù)分析 根據(jù)以上對(duì)脫硝工藝的簡(jiǎn)單介紹，控制火電廠 NOx 排放有很多種方法，各種脫硝工藝工程投資和脫硝效率各不相同，脫硝工藝的技術(shù)路線的選擇可根據(jù)以下幾個(gè)方面綜合考慮： （ 1） NOx 排放濃度和排放量必須滿足國家和當(dāng)?shù)卣h(huán)保要求。 （ 2）脫硝工藝要做到技術(shù)成熟、設(shè)備運(yùn)行可靠。 （ 3）根據(jù)工程的實(shí)際情況 ，盡量減少脫硝裝置建設(shè)的初投資、將來的維護(hù)費(fèi)用。 （ 4）脫硝劑要有穩(wěn)定可靠的來源。 （ 5）脫硝裝置占地，布置應(yīng)合理。 （ 6）脫硝裝置的國產(chǎn)化率。 （ 7）脫硝工藝脫硝還原劑、水合能源等消耗少，盡量減少運(yùn)行費(fèi)用。 常用的煙氣脫硝法是 SNCR 和 SCR。 SNCR 法系統(tǒng)簡(jiǎn)單，不需要催化劑，投資和運(yùn)行費(fèi)用較低， NOx 脫除效率中等（ 40%~60%），改造方便，系統(tǒng)占地面積小，但是對(duì)溫度和流動(dòng)有一定的要求。 SCR 法需要使用昂貴的 SCR催化劑和建設(shè)單獨(dú)的 SCR 反應(yīng)器，投資成本較高，催化劑容易老化或中毒，所以要定期更換，一般三 年左右就要更換，運(yùn)行成本高，而且形成的硫酸氫銨容易對(duì)設(shè)備造成腐蝕和堵塞。 煙氣脫硝技術(shù)及經(jīng)濟(jì)比較 技術(shù)名稱 SCR SNCR 還原劑 NH3為主 氨水或尿素溶液 東寧熱電有限公司循環(huán)流化床鍋爐脫硫脫硝改造可行性報(bào)告 35 哈爾濱蘭寶節(jié)能環(huán)保技術(shù)開發(fā)有限公司 技術(shù)名稱 SCR SNCR 反應(yīng)溫度 300~400 850~1100 反應(yīng)器 需要建設(shè) 不需要 催化劑 需要，且定期更換，價(jià)格貴 不需要 脫硝效率 80~90% 30~60% 還原劑噴射位置 多選擇于省煤器與 SCR 反應(yīng)器之間的煙道內(nèi) 爐膛 SO2/SO3轉(zhuǎn)化 會(huì) 無 NH3逃逸 3~5ppm 10~15ppm 對(duì)空氣預(yù)熱器影響 NH3與 SO3易形成 NH4HSO4，造成堵塞或腐蝕 無促進(jìn)的氧化，造成堵塞或腐蝕的幾率小 系統(tǒng)壓損 1000pa 左右 無 燃料影響 高灰分會(huì)磨耗催化劑，堿金屬氧化 物會(huì)鈍化催化劑 無 鍋爐影響 受省煤器出口煙氣溫度影響 受爐膛內(nèi)煙流及溫度分 布情形影響 占地面積 大 小 投資 高 低 運(yùn)行費(fèi)用 高 低 從上表可以看出， SCR 法無論從初投資還是運(yùn)行費(fèi)用上，都將遠(yuǎn)高于SNCR 法 。 、 SNCR 脫硝技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì) SNCR 技術(shù)在鍋爐爐膛適當(dāng)?shù)奈恢脟娙牒倪€原劑，將煙氣中的 NO選擇性的還原為 N2 和水，投資成本較低， NOx 脫除效率中等，不需要催化劑，改造方便， 循環(huán)流化床 鍋爐的尺寸比較小，混合相對(duì)比較容易， SNCR技術(shù)成本低，改造簡(jiǎn)便， 循環(huán)流化床鍋爐 NOx 脫除改造上具有優(yōu)勢(shì)。但是其對(duì)運(yùn)行控制水平要求較高。 以尿素為還原劑的主要反應(yīng)為： CO(NH2)2— 2NH2+CO NH2+NO— N2+