【導(dǎo)讀】二氧化氮、三氧化二氮等，其中占主要成分的是一氧化氮和二氧化氮，NOx中對人體健康危害最大的是NO2,它比NO的毒性高4. 倍，可引起肺損害，甚至造成肺水腫。慢性中毒可導(dǎo)致氣管及肺部發(fā)生器質(zhì)性病變。入NO，可引起變性血紅蛋白的形成并對中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。NOx對動物的影響濃。大氣中NOx和揮發(fā)性有機物VOC達到一定濃度后，在太陽光照射下經(jīng)過一。產(chǎn)生主要受NOx制約，大氣NOx濃度的微小增加都會加重光化學(xué)煙霧的污染。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O3污染使谷物減產(chǎn)10％以上，估計太陽輻射減少對產(chǎn)量的影響更大。NOx除了直接危害人類健康外，還通過各種間接方式危害人。研究表明，NOx同時于SO2構(gòu)成酸雨，對土壤、農(nóng)作物、森林、湖泊、魚類和其他動物以及建筑物等產(chǎn)生極大的破壞。馬尾松死亡率高達46％，四川峨眉山金頂?shù)睦渖家灿?0％死亡。成的經(jīng)濟損失達1100億元以上，接近于當(dāng)年國民生產(chǎn)總值的2％，由于大氣的氧化性,

　　

【正文】 80 80 80 80 80 80 65 60 79 78 122 88 83 80 76 37 36 57 66 371 1216 3041 3149 2363 1807 2306 1684 1105 1232 913 918 5 5 5 5 2 2 2 2 若以單位投資 600 元／千瓦（國產(chǎn)價格）計算，總投資約 360000000 元／一臺爐。 超細煤粉再燃或天然氣再燃脫硝方案 天然氣再燃脫硝方案 根據(jù) NOx 的破壞機理，己生成的 NO 在遇到烴根 CHi 和未完全燃燒產(chǎn)物 CO， H2， C 和 CnHm 時，會發(fā)生 NO 的還原反應(yīng)。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。天然氣則在主燃燒器上部送入二級燃燒區(qū)（再燃區(qū)），在 a＜ l 的條件下形成很強的還原性氣氛，使得在一級還原區(qū)生成的 NOX 在二級燃燒區(qū)被還原成氮分子（ N2），在再燃區(qū)中，不僅己生成的 NOx得到還原，同時也抑制了新的 NOx 的生成，可進一步降低 NOx 的排放濃度。整個燃撓過程在鍋爐 的三個區(qū)域內(nèi)完成： （ 1）主燃燒區(qū)主燃燒區(qū)中燃煤、油或天然氣的燃燒器調(diào)低 10％至 20％。為了最大限度地減少 NOx 的形成并為再燃提供適當(dāng)?shù)臈l件，燃燒器或旋風(fēng)分離器在機組正常商業(yè)運行下采用最小的過量空氣進行操作。 (2)天然氣再燃區(qū)天然氣（占鍋爐熱輸入量的 10％至 20％）從主燃燒區(qū)的上部噴入。這樣就形成了一個富燃科區(qū)使烴基與 NOx 反應(yīng)形成氮分子。再循環(huán)煙氣可能在天然氣噴入爐膛前就與天然氣進行混合以改善它們在爐膛的混合。值得注意的是，對于大多數(shù)機組來說，安裝再燃系統(tǒng)噴嘴通常要求對爐墻作新的開 孔。 （ 3）燃燼區(qū)。在燃燼區(qū)中一個獨立的上二次風(fēng)系統(tǒng)將主燃燒區(qū)中的空氣重新引向天然氣再燃反應(yīng)區(qū)上部的位置以保證所有未反應(yīng)燃料和可燃氣體的完全燃燒。獨立的上二次風(fēng)系統(tǒng)通常也要求對爐墻作新的開孔并對管道進行重新布置。一般采用該方法可使 NOx的排放緩 IK 回天柱氣再過自證項目降低 60％以上，即可以將排放值限制在 300mg／Nm3 以下。下表列出了美國部分通過驗證的電廠的控制水平。 表 1 美國天然氣再燃驗證項目 電廠 MW 類型 試驗?zāi)攴? 控制水平 108 旋風(fēng)爐 1990 50%60% （帶吸附劑） 71 切向燃燒 19901992 60%70% 300 切向燃燒 1992 50% （帶低燃燒器） 138 前墻 19921993 72% （帶吸附劑） 33 旋風(fēng)爐 19921993 60% （初步結(jié)果） 一、系統(tǒng)概況 大然氣再燃系統(tǒng)主要包括天然氣供應(yīng)系統(tǒng)（包括燃氣箱，燃氣噴嘴燃氣泵及管道）和空氣供應(yīng)系統(tǒng)（風(fēng)箱、管道等）以及相應(yīng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。相對比較簡單。圖 5— 4 為天然氣再燃方式的示意圖。 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用一般約為 160 元／ kw，即約為 96000000 元／一臺爐。 三、關(guān)于天然氣再燃方案的氣源問題 北侖電廠若采用天然氣再燃，所需氣源來自于西氣東送或東海氣田及進口天然氣。 燃氣耗量的估算 : 再燃法所需氣量為燃料量的 18～ 20％，鍋爐燃用設(shè)計煤種時煤耗量為 ／ S，煤發(fā)熱量為 ／ kg，天然氣發(fā)熱量按 35000kJ／ kg 計算，則氣耗量為 G=18%╳ ╳ ，三臺鍋爐志氣耗量為 3╳ ＝ Nm3／ S。年耗氣量（按 7500 小時計算）為 ＝ 6. 4 億 Nm3 供應(yīng)氣量為：西氣東送的天然氣總量 12O 億 NM3／年，杭州站為 13 億立方米。東海氣田供氣量到 2020 年可達到 億立米，另外， 2020 年，預(yù)計進口天然氣到位，每年有30 億立方米的供氣量。 天然氣價格按 元／ Nm3 計算，年耗資 億元。 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，煤的價格按 300 元／噸計算，則年耗資 億元。每年多耗資 億元。年發(fā)電量 600000 ╳ 3 ╳ 7500＝ 135 億 kwh，增加運行成本為 ／ 135＝ 0. 0394 元／ kwh。 超細煤粉再燃方案 超細煤粉再燃法是將超細煤粉（ 20 181。m 以下）作為再燃燃料的一種燃料分級燃燒燃燒技術(shù)。其基本原理與天然氣再燃基本相同。該方法可以達到 50％以上的脫硝率，即可將NOx 的排放值限制在 375mg／ Nm3 以下。投資及運行成本較低，設(shè)備及系統(tǒng)具有中等復(fù)雜程度（主 要增加超細煤粉的制備和收集系統(tǒng)），占地面積較小。圖 5— 5 為直吹式制粉系統(tǒng)超細煤粉再燃 脫硝示意圖。圖 5— 6 為儲倉式制粉系統(tǒng)超細煤粉再燃脫硝示意圖。 超細粉再燃法的投資約為 50 元／ kw，運行費用約為 0． 01 元／ kwh，是一種經(jīng)濟有效的脫硝方法。 方案的比較 一、占地面積估算 北侖電廠單臺鍋爐的煙氣量為 1900000Nm3／ h，若采用 SCR 系統(tǒng)，工作溫度選為 400t，則煙氣量約為 1900000X（ 400＋ 273）／ 273＝ 4653882． 78m3／ h， SV 選為 3000，催化劑孔隙 率選為 ，則催化劑層所占體積為 ／ 3000＝ 156lm3，將催化劑分 4 層布置，則每層體積為 。煙氣流速選為 8m／ s，則煙氣通流面積為 4683882． 78／ 3600／ 8＝＝ ，催化劑層所占面積為 232. 34m3，若采用四個 SCR 反應(yīng)器（正方形），則每個反應(yīng)器的邊長為 ，催化劑層高為 ／＝ ，主體段高約為 X 5＋ ＝ m。 圖 55 直吹式直粉系統(tǒng)超細煤粉再燃脫硝示意圖 煤粉+空氣細粉分離器粉倉熱風(fēng)框內(nèi)為改造部分超細粉濃縮器小粉倉細粉再燃噴口除塵器煙囪細灰OFA噴 口主燃料給粉機排粉機燃盡區(qū)再燃區(qū)主燃燒區(qū) 圖 56 三次風(fēng)超細粉再燃脫硝示意圖 因此， SCR 系統(tǒng)占地面積約為 800～ 1600 m3（當(dāng)然，該系統(tǒng)主要占據(jù)空間面積和高度）。 天然氣再燃系統(tǒng)主要增加空間管道系統(tǒng)、燃氣泵和儲氣設(shè)備，占地面積相應(yīng)較也比較靈活。 燃燒優(yōu)化調(diào)整（含空氣分級燃燒人低 NOx 燃燒器方法基本不增加占地面積。 超細煤粉再燃對于非儲倉式制粉系統(tǒng)來說，要增加占地面積 300～ 500m2 一次風(fēng) 送風(fēng)機 空 氣 預(yù) 熱器 再燃 燒器 二次風(fēng) 超細粉輸送管道 常規(guī)粒徑煤粉輸送管道 給煤機 改進的煤粉分離器 磨煤機 原煤倉 二、系統(tǒng)造價比較 各種方法的費用情況見下表 : 方案 指標(biāo) SCR法 天然氣再燃 超細煤粉再燃 低 ONx 燃燒器 燃燒優(yōu)化調(diào)整（含空氣分級燃燒） 投資費用（元 /KW） 600 160 50 60 60 運行成本（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 對脫硝系統(tǒng)產(chǎn)生影響。 采用前置式 SCR 系統(tǒng)對脫硫系統(tǒng)的影響情況分析 脫硫系統(tǒng)和脫硝系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù)為鍋爐煙氣量，煙氣溫度、和 SO NOx 的含量。各個系統(tǒng)中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)基本上是選擇性反應(yīng)，各自的獨立性很強，即，兩個系統(tǒng)不會產(chǎn)生較大的互相影響而改變設(shè)計參數(shù)的情況。 由于 SCR 系統(tǒng)布置在省煤器之后，空氣預(yù)熱器之前，因此，它主要占據(jù)空間位置，實地考察結(jié)果，表明，現(xiàn)場改造是可行的，基本不受場地情況限制。 SCR 系統(tǒng)內(nèi)部沒有熱 量交換，理論上，只要有適當(dāng)?shù)谋卮胧?，?yīng)該不會對空氣預(yù)熱器進日煙溫產(chǎn)生影響，或影響可忽略。因此，不會影響排煙溫度。 但值得指出的是，采用 SCR 法（前置式布置）時，如果催化劑選用不當(dāng)，會使煙氣中的部分 SO。氧化為 SO。，這種狀況在機組頻繁啟停的情況下，尤為嚴重，若出現(xiàn)該情況，則可造成尾部受熱面的腐蝕，并使脫硫系統(tǒng)效率有所降低。因此，應(yīng)合理選用催化劑或增加尾部受熱面的防腐措施。 采用超細粉和天然氣再燃方法脫硝對脫硫系統(tǒng)的影響情況分析 采用超細煤粉或天然氣再燃方法脫硝時，由于脫硝過程在爐內(nèi)完成， 因而，對排煙溫度沒有影響。 超細煤粉或天然氣再燃方式布置簡單，所需增加的設(shè)備較少，回此不受場地限制，空間管道布置靈活。 由于 NOx 和 SO。的產(chǎn)生溫度不同，回此，超細煤粉或天然氣再燃對爐膛出口的SO。濃度也沒有大的影響，從而對脫硫系統(tǒng)的人口參數(shù)不產(chǎn)生影響?？傊?，從目前的研究結(jié)果看，超細煤粉或天然氣再燃對濕法煙氣脫硫不會產(chǎn)生影響。 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。濃度 以外，其它沒有影響。而 SO。濃度降低不會對脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生負面影響。 6. 結(jié)論及建議 由于北侖電廠為己投入運行的大型電站，采用哪種方案應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有條件和國家環(huán)保政策的要求進行綜合判斷。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)濟性；若環(huán)保要求較高，則選用超細煤粉或天然氣再燃忠對于 SCR 系統(tǒng)，由于投資大，運行費用高，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。（若選用SCR 放在 FGD 之后，則需增加煙氣加熱裝置， 降低鍋爐效率，增大占地面積，從現(xiàn)場預(yù)留場地情況看，已基本無可能采用此方法），因此，只有在環(huán)保要求特別嚴格時考慮采用。值得指出的是：本文所提出的某些數(shù)據(jù)和結(jié)果如直接應(yīng)用于北侖電廠，尚需通過試驗確定。 7．附錄 采用 SCR 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置示意圖見附圖 1。 采用大然氣再燃的系統(tǒng)示意圖見圖 5— 4。 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。 采用超細煤粉再燃法的結(jié)構(gòu)示意圖見圖 5— 5， 5— 6。 附圖 1 SCR 系統(tǒng)布置示意圖 煙道 煙道 FL+36,700 SCR 反應(yīng)器 7600 FL+22,800 去靜電除塵器 回轉(zhuǎn)空氣預(yù)熱器 7600