【正文】 氨水、尿素。 (2) 脫硝所用氨水的質(zhì)量百分比一般在 20～30%，較液氨安全，但運(yùn)輸體積大，運(yùn)輸成本相對(duì)液氨高。 在這三種還原劑原料中，最早的 SNCR 系統(tǒng)是采用液氨作為還原劑的，不管是液氨還是氨水都可以使用。如果使用氨水，一般也是用 20%濃度的氨水，然而隨著濃度的減小，所需的儲(chǔ)存容積會(huì)增加，從而提高了投資費(fèi)用。 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(hào)≤80號(hào)%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)輸費(fèi)用低較高安全性有毒無害存儲(chǔ)條件陰涼通風(fēng)處常壓、干態(tài)存儲(chǔ)方式儲(chǔ)罐(液態(tài))料倉(微粒狀)制備方法2025%濃度的氨水溶液10%濃度的還原劑系統(tǒng)響應(yīng)性快慢最佳反應(yīng)溫度850～1050℃900～1100℃管道堵塞現(xiàn)象無有初投資費(fèi)用低低運(yùn)行費(fèi)用低低設(shè)備安全要求應(yīng)符合GB150《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l例》等相關(guān)規(guī)定 由表 可以看出，采用 SNCR 噴入爐膛的還原劑應(yīng)在最佳煙氣溫度區(qū)間內(nèi)與煙氣中的 NOx 反應(yīng)，并通過噴槍的布置獲得最佳的煙氣－還原劑混合程度以達(dá)到最高的脫硝效率。如采用尿素作為還原劑，最佳反應(yīng)溫度是 900℃～1100℃，而現(xiàn)熱電廠爐膛溫度在830℃～900℃,可以滿足要求。 本項(xiàng)目考慮到所處區(qū)域及場(chǎng)地限制，SNCR 脫硝如采用液氨，對(duì)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)。 供電 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，現(xiàn)有熱電廠廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)未考慮脫硝裝置的用電負(fù)荷，但因?yàn)槊撓跸到y(tǒng)用電負(fù)荷很小，所以無需重設(shè)脫硝電源。 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。因此，脫硝工藝用汽可就近從熱電廠輔汽聯(lián)箱引接。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)。 (2) 快速型 NOx，它是燃燒時(shí)空氣中的氮和燃料中的碳?xì)潆x子團(tuán)如 HC 等反應(yīng)生成的 NOx。 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。因此，溫度對(duì)熱力型氮氧化物的生成具有決定作用。 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。在 600～800℃時(shí)就會(huì)生成燃料型 NOx。因此，燃料型 NOx 是燃煤電廠鍋爐產(chǎn)生的 NOx 的主要途徑。 燃料型 NOx 的生成和破壞過程不僅和煤種特性、燃料中的氮化合物受熱分解后在揮分和焦炭中的比例、成分和分布有關(guān)，而且其反應(yīng)過程還和燃燒條件(如：溫度和氧)及各種成分的濃度等密切相關(guān)。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。揮發(fā)分 N 中的主要氮化合物是 HCN 和 NH3，它們遇到氧后，HCN 首先氧化成 NCO，NCO 在氧化性環(huán)境中會(huì)進(jìn)一步氧化成 NO，如在還原性環(huán)境中，NCO 則會(huì)生成 NH，NH 在氧化性環(huán)境中會(huì)進(jìn)一步氧化成 NO，同時(shí)又能與生成 NO 進(jìn)行還原反應(yīng)，使 NO 還原成 N2，成為 NO 的還原劑。根據(jù)這一原理，將進(jìn)入鍋爐爐膛的煤粉分層分級(jí)引入燃燒的技術(shù)，可以有效的控制 NOx 的生成排放。在氧化性環(huán)境中生成的 NOx 遇到還原性氣氛時(shí)，還會(huì)還原成 N2。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。因此，快速型 NOx 主要產(chǎn)生于碳?xì)浠衔锖枯^高、氧濃度較低的富燃料區(qū)，多發(fā)生在內(nèi)燃機(jī)的燃燒過程。 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)。 低氮燃燒技術(shù)(簡稱 LNB) 由 NOx 的形成條件可知，對(duì) NOx 的形成起決定作用的是燃燒區(qū)域的溫度和過量空氣量。 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(jí)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。常用的低 NOx 燃燒技術(shù)有如下幾種： (1) 燃燒優(yōu)化燃燒優(yōu)化是通過調(diào)整鍋爐燃燒配風(fēng)，控制 NOx 排放的一種實(shí)用方法。煤種不同燃燒所需的理論空氣量也不同。 (2) 空氣分級(jí)燃燒技術(shù) 空氣分級(jí)燃燒技術(shù)是目前應(yīng)用較為廣泛的低 NOx 燃燒技術(shù)，它的主要原理是將燃料的燃燒過程分段進(jìn)行。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。它的關(guān)鍵是風(fēng)的分配，一般情況下，一次風(fēng)占總風(fēng)量的 25～35%。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。 (4) 煙氣再循環(huán)技術(shù) 該技術(shù)是將鍋爐尾部的低溫?zé)煔庵苯铀腿霠t膛或與一次風(fēng)、二次風(fēng)混合后送入爐內(nèi)，降低了燃燒區(qū)域溫度，同時(shí)降低了燃燒區(qū)域的氧的濃度，所以降低了 NOx 的生成量。 (5) 低 NOx 燃燒器 將空氣分級(jí)及燃料分級(jí)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%。它包括噴水、噴二次燃料和噴氨等。下面著重介紹噴氨(或尿素)法。因此，這種方法又稱為選擇性非催化脫硝法(SNCR)。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)。二是噴氨量的選擇要適當(dāng)，少則無法達(dá)到預(yù)期的脫除 NOx 的效果，但氨量過大，將在尾部受熱產(chǎn)生硫酸銨，從而堵塞并腐蝕空氣預(yù)熱器，因此，要求尾部煙氣中允許的氨的泄露量應(yīng)小于 10ppm，在這一條件限制下，非催化煙氣噴氨脫硝法的 NOx 降低率為 30～50%。 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。 (1) 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)的選擇性催化還原脫硝法、電子束照射法和電暈放電等離子體同時(shí)脫硫脫硝法。該方法能達(dá)到 60～90%的 NOx 降低率。催化劑反應(yīng)器在鍋爐煙道中的布置有三種可能方案： ① 鍋爐省煤器后、空氣預(yù)熱器前溫度在 320～420℃的位置(以下簡稱前置式布置)。 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。 ③ 布置在 FGD 之后(以下簡稱后置式布置) 當(dāng)鍋爐尾部煙道裝有濕法脫硫裝置(FGD)時(shí)，可將催化劑反應(yīng)器裝于 FGD 之后，使催化劑工作在無塵、無 SO2 的煙氣中，故可采用高活性催化劑，并使反應(yīng)器布置緊湊，但由于煙氣溫度低(50～60℃)，難以達(dá)到催化劑的工作溫度，因此，須在煙道內(nèi)加裝燃油或燃?xì)獾娜紵鳎蛘羝訜崞鱽砑訜釤煔?，從而增加了能源消耗和運(yùn)行費(fèi)用。 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。在電子束的作用下，與氨反應(yīng)生成硫酸銨和硝酸銨微粒，通過除塵器(副產(chǎn)物收集器)予以除去，從而達(dá)到凈化煙氣的目的。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剩瑹煔饪刹槐卦偌訜峒磸臒焽枧欧拧? EA—FGD 技術(shù)國外自 l970 年開始研究，先后有 10 余個(gè)國家從事該技術(shù)的研究，現(xiàn)已建成的各類裝置有 30 余座，其中工業(yè)化裝置有 5 座，最大裝置的處理量為 200MW機(jī)組產(chǎn)生的煙氣。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。國內(nèi)目前的應(yīng)用有：成都熱電廠 ，；北京京豐熱電有限責(zé)任公司 150MW 燃煤發(fā)電機(jī)組排放煙氣的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程。 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。在有氨注入的情況下，進(jìn)一步生成硫酸氨和硝酸氨等細(xì)顆粒氣溶膠。 鍋爐排放的煙氣首先經(jīng)過一級(jí)除塵，去掉 80%左右的粉塵。INCT 在 Kawecyn 電廠采用了一種干底噴霧技術(shù)。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。最后潔凈的煙氣從煙囪排出。后者的活化電子(5～20Ev)則由脈沖流柱電暈的局部強(qiáng)電場(chǎng)加速得到。 (2) 濕法煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù) 傳統(tǒng)濕法煙氣脫硝有兩大類，一類是利用燃煤鍋爐已裝有煙氣洗滌脫硫裝置的，只要對(duì)脫硫裝置進(jìn)行適當(dāng)改造，或調(diào)整運(yùn)行條件，就可將煙氣中的 NOx 在洗滌過程中除去。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。但近年來研究的電化學(xué)輔助脫硝、生物輔助脫硝技術(shù)等，有望在脫硝技術(shù)上取得新的突破。 脫硝工藝選擇的原則 根據(jù)以上對(duì)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?duì)環(huán)保的要求。 (3) 脫硝工藝要做到技術(shù)成熟、設(shè)備運(yùn)行可靠，并有較多成功的運(yùn)行業(yè)績。 (5) 脫硝裝置應(yīng)布置合理。 (7) 脫硝工藝還原劑、水和能源等消耗少，盡量減少運(yùn)行費(fèi)用。 (9) 脫硝裝置對(duì)電廠鍋爐運(yùn)行的影響最小。 根據(jù) 2010 年 1 月 27 日實(shí)施的《火電廠氮氧化物防治技術(shù)政策》(環(huán)發(fā)[2010]10號(hào))規(guī)定，加強(qiáng)電源結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，加速淘汰 100MW 及以下燃煤凝汽機(jī)組，繼續(xù)實(shí)施“上大壓小”政策，積極發(fā)展大容量、高參數(shù)的大型燃煤機(jī)組和以熱定電的熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目，以提高能源利用率。對(duì)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。 熱電廠現(xiàn)有 1～3 號(hào)鍋爐投運(yùn)日期均在2003年以后。 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)。在沒有催化劑，溫度在 850～1050℃范圍內(nèi)，氨為還原劑時(shí)，發(fā)生反應(yīng)： 4 NH 3+4 NO+O2=4 N 2+6 H 2 O 當(dāng)溫度過高時(shí)會(huì)發(fā)生反應(yīng)： 4 NH 3+5O2=4 NO+6 H 2 O 當(dāng)溫度低于 800℃時(shí)，反應(yīng)不完全，氨的逃逸率高，造成二次污染，導(dǎo)致脫硝效率降低。 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。需要利用計(jì)算機(jī)模擬和流體力學(xué)的知識(shí)來模擬鍋爐內(nèi)煙氣的流場(chǎng)分布和溫度分布，以此為設(shè)計(jì)依據(jù)來合理選擇噴射點(diǎn)和噴射方式。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。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程，NH3/NOx 摩爾比應(yīng)該為 1，但實(shí)際上都要比 1 大才能達(dá)到較理想的 NOx 還原率，已有的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)顯示，NH3/NOx 摩爾比一般控制在 ～ 之間，最大不要超過 。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。 只有在以上四方面的要求都滿足的條件下，NOx 脫除才會(huì)有令人滿意的效果。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%。 以上四個(gè)方面的因素都涉及到了 SNCR 還原劑的噴射系統(tǒng)，所以在 SNCR 中還原劑的噴射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。對(duì)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。