【正文】 光化學(xué)煙霧對生物有嚴(yán)重的危害，如1952 年發(fā)生在美國洛杉磯的光化學(xué)煙霧事件致使大批居民發(fā)生眼睛紅腫、咳嗽、喉痛、皮膚潮紅等癥狀，嚴(yán)重者心肺衰竭，有幾百名老人因此死亡。現(xiàn)在規(guī)定環(huán)境中 NO 的容許量為 25mg/L。鑒于我國的能源消耗量今后將隨將對我國大氣環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。改擴(kuò)建完成后非采暖期全廠采鍋爐煙氣產(chǎn)生量為255000m3/h、煙塵產(chǎn)生濃度為20100mg/mSO2產(chǎn)生濃度為890mg/m3；改擴(kuò)建工程脫硫效率90%，%，脫氮效率80%?？傮w而言，本期工程的實(shí)施對區(qū)域環(huán)境有較好的改善效果。 根據(jù)《火電廠環(huán)境監(jiān)測管理規(guī)定》和《火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T752001)的要求，在脫硝裝置后加裝煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)對氮氧化物進(jìn)出口濃度進(jìn)行監(jiān)測，并在脫硝裝置出口處設(shè)氨逃逸監(jiān)測裝置。 本期工程擬采用的噪聲防治措施如下：在主要設(shè)備訂貨時(shí)向制造廠家提出噪聲控制要求，以及在設(shè)計(jì)安裝時(shí)對噪聲源較強(qiáng)的設(shè)備采用減振、防振等措施從聲源上控制噪聲水平。 噪聲環(huán)境影響分析、防治措施及綠化 本期工程的設(shè)備噪聲水平較低。N2 無毒、無害，對環(huán)境沒有任何影響。本期工程鍋爐出口氮氧化物排放濃度為 ，通過脫硝裝置處理后，排放的 NOX 濃度 100mg/Nm3 以下，滿足最新排放標(biāo)準(zhǔn)的 100mg/Nm3 的要求。脫硝系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)技術(shù)數(shù)據(jù)序號 項(xiàng)目單位數(shù)值 1 脫硝裝置規(guī)模t/h 1*1302*75 2 耗煤量t/h 302*17 3 處理煙氣量Nm3/h 190000 2*160000 4 脫硝效率 ≥% 75 75 5 脫硝入口煙氣溫度℃830～900 6 出口NOx排放濃度mg/Nm ≤100 7 氨逃逸率mg/Nm ≤8 8 NH3/NOx的摩爾比/≤ 9還原劑溶液濃度%尿素40氨水202510還原劑噴射濃度%尿素1020氨水815 11還原劑溶液耗量 kg/h 尿素氨水 12耗水量 t/h 尿素氨水 13壓縮空氣M3/min尿素35氨水35 14電耗kW/y500006 環(huán)境保護(hù) 設(shè)計(jì)依據(jù)及采用的環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)依據(jù) (1) 《火力發(fā)電廠環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)定》 (DLGJ10291)； (2) 《火力發(fā)電廠可行性研究報(bào)告內(nèi)容深度規(guī)定》(DL/T53752008)； (3) 《小型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB500492011)； (4) 《火電廠煙氣脫硝工程技術(shù)規(guī)范選擇性非非催化還原法》(HJ5632010)； (5) 《火電廠煙氣脫硝技術(shù)導(dǎo)則》(DL/T2962011)。 對鍋爐出口安裝煙氣成分監(jiān)測設(shè)備，其要求為采用進(jìn)口或引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品。 控制系統(tǒng)要求安全可靠、技術(shù)先進(jìn)，有良好的使用經(jīng)驗(yàn)，滿足工藝過程的操作要求，實(shí)現(xiàn)工藝裝置、儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)等控制、管理、經(jīng)營一體化，并實(shí)現(xiàn)集中操作管理，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化管理和優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度建立基礎(chǔ)。 氣源 鍋爐 SNCR、SCR 反應(yīng)裝置區(qū)域，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和 CEMS 吹掃用氣量很少，脫硝島不單獨(dú)設(shè)儀用空壓站，壓縮氣源將從鍋爐主廠房區(qū)域機(jī)組用氣母管就近就地引接；尿素區(qū)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，儀用壓縮氣源將就近引接。 脫硝與外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口 本期工程脫硝至電網(wǎng)中調(diào)的數(shù)據(jù)通過主廠房 DCS 以通訊的形式傳至電氣網(wǎng)繼系統(tǒng)，通過電氣網(wǎng)繼系統(tǒng)傳至電網(wǎng)中調(diào)。例如：取樣風(fēng)機(jī)子功能組等。這個(gè)限值水平可以預(yù)先選定作為主控制器的設(shè)定點(diǎn)。 主要檢測控制方案 尿素稀釋液流量控制系統(tǒng) 當(dāng)鍋爐負(fù)荷或爐膛出口的 NOx 濃度變化時(shí)，送入爐膛的還原劑量也應(yīng)隨之變化，這將導(dǎo)致送入噴槍的流量發(fā)生變化。 還原劑控制系統(tǒng) 本項(xiàng)目 1 號、2 號、3 號爐采用還原劑脫硝，設(shè)一套還原劑控制系統(tǒng)。 儀表與控制系統(tǒng) 主廠房脫硝控制系統(tǒng) 1 號、2 號、3 號鍋爐脫硝改造擬單獨(dú)控制或者納入脫硫 DCS 系統(tǒng)進(jìn)行控制，三臺(tái)鍋爐合并設(shè)置控制機(jī)柜，機(jī)柜數(shù)量暫按一面考慮(配一對 DPU 控制器)。 電纜設(shè)施采用架空橋架敷設(shè)和地下溝道敷設(shè)相結(jié)合的方式，電纜選用阻燃型電纜。 檢修、照明及電纜 本期工程采用照明與動(dòng)力合并的供電方式。 SCNR 反應(yīng)區(qū)內(nèi)每臺(tái)鍋爐各設(shè)置一段 MCC，為 SNCR 反應(yīng)區(qū)內(nèi)低壓負(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)。噴嘴布置在爐膛出口和分離器之間的煙道上，鍋爐的熱量為反應(yīng)提供了熱量，使 NOx 在這里被還原。 主要設(shè)備表 SNCR 系統(tǒng)主要設(shè)備表，見表 表 SNCR 系統(tǒng)主要設(shè)備表序號設(shè)備名稱規(guī)格型號單位數(shù)量 一、尿素溶解系統(tǒng)1尿素溶解罐5m3套12化工輸送泵DN6550 臺(tái)13壓力表 防爆臺(tái)14攪拌機(jī)臺(tái)15溫度變送器0~100℃ 法蘭 耐磨 臺(tái)16液位計(jì)壓力式，帶信號輸出臺(tái)17加熱裝置——套18配套管路、閥門多種型號套1二、還原劑儲(chǔ)存系統(tǒng)1還原劑儲(chǔ)存罐30m179。 控制系統(tǒng) 脫硝裝置采用 DCS 控制系統(tǒng)，單獨(dú)控制或者與脫硫系統(tǒng)一同控制，控制系統(tǒng)將具有較高的可靠性、可維護(hù)性與擴(kuò)展性、具有較高的自動(dòng)化水平。爐前壓縮空氣總管上設(shè)有流量壓力測量，分幾路通到各噴射點(diǎn)，每個(gè)噴射點(diǎn)的霧化壓縮空氣總管設(shè)有壓力調(diào)節(jié)、壓力測量、流量測量，再通往各個(gè)噴槍。每個(gè)噴射點(diǎn)均由流量計(jì)控制，確保適當(dāng)?shù)姆峙?。流量余量大?10%，壓頭大于 20%。因此，設(shè)計(jì)了稀釋水系統(tǒng)，用來保證在運(yùn)行工況變化時(shí)噴槍中流體流量基本不變。 輸送泵(一用一備)在 14bar 壓力下由尿素溶解罐向還原劑儲(chǔ)罐輸送配置好的還原劑。袋裝尿素由汽車運(yùn)輸?shù)綇S區(qū)，通過卸料放在尿素儲(chǔ)存站。根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況和 NOx 排放情況，還原劑溶液和稀釋水在劑量混合系統(tǒng)中在線配制成所需的噴射濃度，然后該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各噴射點(diǎn)的還原劑分配。 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)參數(shù)本期工程脫硝裝置設(shè)計(jì)采用的基礎(chǔ)參數(shù)，見表 。噴嘴布置在爐膛和旋風(fēng)分離器之間的煙道。目前在歐洲和美國的 300MW 燃煤電站鍋爐上已有采用該法運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，但市場占有率較低。另外，較高的氨逃逸還可能使飛灰中的氨濃度超過使用限制。 SNCR 脫硝是在現(xiàn)有的鍋爐上增加一套系統(tǒng)。根據(jù)規(guī)范要求，本項(xiàng)目鍋爐采用 SNCR 工藝所能達(dá)到的目標(biāo)脫硝效率定為 80%左右為宜。對于電站鍋爐，投資成本和運(yùn)行成本依據(jù) NOx 排放濃度的不同二有所差異，特別是運(yùn)行成本與煙氣原始 NOx 濃度關(guān)系十分巨大，因?yàn)樵?SNCR 工藝中,還原劑成本所占的份額達(dá)到 50%以上。國外的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，應(yīng)用于大型電站鍋爐的 SNCR 的 NOx 還原率只有 40%。根據(jù)美國環(huán)保署 Daniel C. Mussatti 等人做的 NOx 還原率與反應(yīng)溫度和停留時(shí)間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖 為 NOx 脫除率與 NH3/NOx 摩爾比的關(guān)系圖，從中可以看出，當(dāng) NH3/NOx 摩爾比小于 2，隨 NH3/NOx 摩爾比增加，NOx 脫除率顯著增加，但 NH3/NOx摩爾比大于 2 后，增加就很少。實(shí)驗(yàn)研究表明：停留時(shí)間從 100ms 增加到 500ms，NOx 最大還原率從 70%上升到了 93%左右。 2) 影響 SNCR 反應(yīng)的因素 ① 還原劑噴入點(diǎn)的選擇 噴入點(diǎn)必須保證使還原劑進(jìn)入爐膛內(nèi)適宜反應(yīng)的溫度區(qū)間(850～1050℃)，這個(gè)溫度范圍存在與鍋爐燃燒室和省煤室的過熱器區(qū)域。 本項(xiàng)目從國家脫硝技術(shù)路線看，需要采用選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR)或 SNCR－SCR 聯(lián)合脫硝技術(shù)。對在役燃煤機(jī)組進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造后，其氮氧化物排放濃度仍不達(dá)標(biāo)或不滿足總量控制要求時(shí)，應(yīng)配置煙氣脫硝設(shè)施。 (9) 脫硝裝置對電廠鍋爐運(yùn)行的影響最小。 (5) 脫硝裝置應(yīng)布置合理。 脫硝工藝選擇的原則 根據(jù)以上對脫硝工藝的簡要介紹，本項(xiàng)目控制 NOx 排放有很多種方法，各種脫硝工藝項(xiàng)目投資和脫硝效率各不相同，選擇何種脫硝工藝一般可根據(jù)以下幾個(gè)方面綜合考慮： (1) NOx 排放濃度必須滿足國家最新排放標(biāo)準(zhǔn)和當(dāng)?shù)卣畬Νh(huán)保的要求。由于須加將 NO 氧化為 NO2 的設(shè)備，雖然效率高，但系統(tǒng)復(fù)雜，用水量大，并有水的污染，因此燃煤鍋爐很少采用。后者的活化電子(5～20Ev)則由脈沖流柱電暈的局部強(qiáng)電場加速得到。降溫后的煙氣與化學(xué)計(jì)量比的氨混合進(jìn)入等離子體反應(yīng)器，反應(yīng)產(chǎn)物由二次除塵設(shè)備收集。 鍋爐排放的煙氣首先經(jīng)過一級除塵，去掉 80%左右的粉塵。 3) 電暈放電等離子體同時(shí)脫硫脫硝技術(shù) 電暈放電過程中產(chǎn)生的活化電子(5～20Ev)在與氣體分子碰撞的過程中會(huì)產(chǎn)生OH、O2H、N、O 等自由基和 O3。這些都是制約氨法在煙氣脫硫上推廣的因素，一直沒有被企業(yè)和環(huán)保部門完全接受。電子束輻射處理煙氣技術(shù)地優(yōu)點(diǎn)有：能同時(shí)脫硫脫硝，處理過程中不用觸媒，不產(chǎn)生二次污染，不受塵埃影響，因是干式處理法，不影響原系統(tǒng)地?zé)嵝?，煙氣可不必再加熱即從煙囪排放? 2) 電子束照射同時(shí)脫硫脫硝技術(shù) 電子束氨法煙氣脫硫脫硝技術(shù)(簡稱 EA—FGD 技術(shù))是一種以氨作為脫硫脫硝劑，燃煤鍋爐(機(jī)組)產(chǎn)生的煙氣經(jīng)除塵后，主要含 SONOX、NH2O。 缺點(diǎn)：催化劑宜中毒，催化劑反應(yīng)器宜受飛灰磨損，反應(yīng)器蜂窩狀通道宜堵塞，催化劑宜燒結(jié)，不適合于高活性催化劑。該方法能達(dá)到 60～90%的 NOx 降低率。 煙氣脫硝技術(shù) 由于低 NOx 燃燒技術(shù)降低 NOx 的排放是比較低的(一般在 50%以下)，因此，當(dāng) NOx的排放標(biāo)準(zhǔn)要求比較嚴(yán)格時(shí)，就要考慮采用燃燒后的煙氣處理技術(shù)來降低 NOx 的排放量。當(dāng)氨和煙氣中 NOx 接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生下面的還原反應(yīng)： 4NH3+4NO+O2→6H2O+4N2 4NH3+2NO2+O2→6H2O+3N2 4NH3+6NO→6H2O+5N2 8NH3+6NO2→12H2O+7N2 采用該方法要解決好兩個(gè)問題：一是氨的噴射點(diǎn)選擇，要保證在鍋爐負(fù)荷變動(dòng)的情況下，噴入的氨均能在 850～1050℃(或 900～1100℃)范圍內(nèi)與煙氣反應(yīng)。下面著重介紹噴氨(或尿素)法。 (5) 低 NOx 燃燒器 將空氣分級及燃料分級的原理應(yīng)用于燃燒器的設(shè)計(jì)，盡可能的降低著火區(qū)的氧濃度和溫度，從而達(dá)到控制 NOx 生成量的目的，這類特殊設(shè)計(jì)的燃燒器就是低 NOx 燃燒器，一般可以降低 NOx 排放濃度的 30～60%。因此，該是技術(shù)多應(yīng)用于新鍋爐的設(shè)計(jì)及燃燒器的改造中。缺氧燃燒產(chǎn)生的煙氣再與二次風(fēng)混合，使燃料完全燃燒。煤種不同燃燒所需的理論空氣量也不同。 現(xiàn)代低氮燃燒技術(shù)將煤質(zhì)、制粉系統(tǒng)、燃燒器、二次風(fēng)及燃盡風(fēng)等技術(shù)作為一個(gè)整體考慮，以低氮燃燒器與空氣分級為核心，在爐內(nèi)組織適宜的燃燒溫度，氣氛與停留時(shí)間，形成早期的、強(qiáng)烈的、煤粉快速著火欠氧燃燒，利用燃燒過程產(chǎn)生的氮基中間產(chǎn)物來抑制或還原已經(jīng)生成的 NOx。 脫硝工藝簡介 目前，控制 NOX 排放的措施大致分為三類，第一類是低氮燃燒技術(shù)，通過各種技術(shù)手段，抑制或還原燃燒過程中生成的 NOX，來降低氮氧化物排放；第二類是爐膛噴射脫硝技術(shù)；第三類是煙氣凈化技術(shù)，包括濕法脫硝技術(shù)和干法脫硝技術(shù)。煤中的 N 在燃燒過程中轉(zhuǎn)化為 NOx 的量與煤的揮發(fā)份及燃燒過量空氣系數(shù)有關(guān)，在過量空氣系數(shù)大于 1 的氧化性氣氛中，煤的揮發(fā)分越高，NOx 的生成量越多，若過量空氣系數(shù)小于 1，高揮發(fā)分燃煤的 NOx 生成量較低，其主要原因是高揮發(fā)分燃料迅速燃燒，使燃燒區(qū)域氧量降低，不利于 NOx 的生成。根據(jù)這一原理，將進(jìn)入鍋爐爐膛的煤粉分層分級引入燃燒的技術(shù)，可以有效的控制 NOx 的生成排放。揮發(fā)分 N 析出后仍殘留在燃料中的氮化合物，被稱為焦炭 N。因此，燃料型 NOx 是燃煤電廠鍋爐產(chǎn)生的 NOx 的主要途徑。 根據(jù)熱力型 NOx 的生成過程，要控制其生成，就需要降低鍋爐爐膛中燃燒溫度，并避免產(chǎn)生局部高溫區(qū)，以降低熱力型 NOx 的生成。 這三種類型的 NOx，其各自的生成量和煤的燃燒溫度有關(guān)，在電廠鍋爐中燃料型NOx 是最主要的，其占 NOx 總量的 60～80%，熱力型其次，快速型最少。煤燃燒過程中產(chǎn)生的氮氧化物主要是一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)，這二種統(tǒng)稱為氮氧化物(NOx)，在煤燃燒過程中氮氧化物的生成量和排放量與煤的燃燒方式，特別是燃燒溫度和過量空氣系數(shù)等燃燒條件有關(guān)。 氣源 公司原有的螺桿式空壓機(jī)，排氣壓力 ，主要用于鍋爐微油點(diǎn)火系統(tǒng)、鍋爐吹灰調(diào)節(jié)閥控制氣源及檢修使用，用氣量很小，但是如采用SNCR 脫硝，用氣量較大，在 8m3/min 左右，原產(chǎn)氣量不能滿足煙氣脫硝改造工程壓縮空氣的使用。 本項(xiàng)目考慮到所處區(qū)域及場地限制，SNCR 脫硝如采用液氨，對安全要求較高，所以建議采用氨水和尿素共用的脫硝系統(tǒng)。 表 SNCR 脫硝還原劑液氨和尿素比較項(xiàng)目氨水尿素品質(zhì)要求質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥20/25%，殘?jiān)俊埽?號≤80號%以上合格品技術(shù)工藝成熟成熟成熟占地較大小系統(tǒng)復(fù)雜性較簡單簡單還原劑的消耗高低還原劑的費(fèi)用低高運(yùn)輸