兴隆鹏生热力sncr脱硝技改项目可行性研究报告(编辑修改稿)

兴隆鹏生热力sncr脱硝技改项目可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

可单独或组合使用。 低氮燃烧技术 (简称 LNB) 由 NOx 的形成条件可知，对 NOx 的形成起决定作用的是燃烧区域的温度和过量空气量。 因此，低氮燃烧技术就是通过控制燃烧区域的温度和空气量，以达到阻止 NOx生成及降低其排放 的目的。 现代低氮燃烧技术将煤质、制粉系统、燃烧器、二次风及燃尽风等技术作为一个整体考虑，以低氮燃烧器与空气分级为核心，在炉内组织适宜的燃烧温度，气氛与停留时间，形成早期的、强烈的、煤粉快速着火欠氧燃烧，利用燃烧过程产生的氮基中间产物来抑制或还原已经生成的 NOx。 目前，对低氮燃烧技术的要求是，在降低 NOx的同时，使锅炉燃烧稳定，且飞灰含碳量不能超标，并兼顾锅炉防结渣与腐蚀等问题。 常用的低 NOx 燃烧技术有如下几种： (1) 燃烧优化 燃烧优化是通过调整锅炉燃烧配风，控制 NOx 排放 的一种实用方法。 循环流化床锅炉在这一点上已经做到了改进，可以有效的抑制氮氧化物的产生。 煤种不同燃烧所需的理论空气量也不同。 因此，在运行调整中，必须根据煤种的变化，随时进行燃烧配风调整。 (2) 空气分级燃烧技术 空气分级燃烧技术是目前应用较为广泛的低 NOx 燃烧技术，它的主要原理是将燃料的燃烧过程分段进行。 该技术是将燃烧用风分为一、二次风，减少煤粉燃烧区域的空气量 (一次风 )，提高燃烧区域的煤粉浓度，推迟一、二次风混合时间，这样煤粉进入炉膛时就形成了一个富燃料区，使燃料在富燃料区进行缺氧燃烧，充 分利用燃烧初期产生的氮基中间产物，提高燃烧过程中的 NOx 自还原能力，以降低燃料型 NOx 的生成。 缺氧燃烧产生的烟气再与二次风混合，使燃料完全燃烧。 该技术主要是通过减少燃烧高温区域的空气量，以降低 NOx 的生成技术。 它的关键是风的分配，一般情况下，一次风占总风量的 25～ 35%。 对于部分锅炉风量分配不当，会增加锅炉的燃烧损失，同时造成受热面的结渣腐蚀。 因此，该是技术多应用于新锅炉的设计及燃烧器的改造中。 (3) 燃烧分级燃烧技术 该技术是将锅炉的燃烧分为二个区域进行，将 85%左右的燃料送入第一级燃烧区进行富氧燃烧，生成大量的 NOx，在第二级燃烧区送入 15%的燃料 (天然气为主 )，进行缺氧燃烧，将第一区生成的 NOx 进行还原，同时抑制 NOx 的生成，可降低 NOx 的排放。 (4) 烟气再循环技术 该技术是将锅炉尾部的低温烟气直接送入炉膛或与一次风、二次风混合后送入炉内，降低了燃烧区域温度，同时降低了燃烧区域的氧的浓度，所以降低了 NOx 的生成量。 该技术的关键是烟气再循环率的选择和煤种的变化。 (5) 低 NOx 燃烧器 将空气分级及燃料 分级的原理应用于燃烧器的设计，尽可能的降低着火区的氧浓度和温度，从而达到控制 NOx 生成量的目的，这类特殊设计的燃烧器就是低 NOx 燃烧器，一般可以降低 NOx 排放浓度的 30～ 60%。 炉膛喷射脱硝技术 炉膛喷射脱硝实际上是在炉膛上部喷射某种物质，使其在一定的温度条件下还原以生成的 NOx，以降低 NOx 的排放量。 它包括喷水、喷二次燃料和喷氨等。 但喷水和二次燃料的方法，尚存在着如何将 NO 氧化为 NO2 和解决 选择性非 反应的问题，因此，目前还不成熟。 下面着重介绍喷氨 (或尿素 )法。 喷氨法是一种选择性降低 NOx 排放量的方法 (因喷入的氨只与烟气中的 NOx 发生反应，而不与烟气中的其他成分反应 )，当不采用催化剂时， NH3 还原 NOx 的反应只能在 850～ 1050℃ (或 900～ 1100℃ )这一狭窄的温度范围内进行。 因此，这种方法又称为 选择性非 催化脱硝法 (SNCR)。 氨的喷入地点一般在炉膛上部烟气温度在 850～ 1050℃ (或 900～ 1100℃ )范围内的区域。 当氨和烟气中 NOx 接触时，会发生下面的还原反应： 4NH3+4NO+O2→ 6H2O+4N2 4NH3+2NO2+O2→ 6H2O+3N2 4NH3+6NO→ 6H2O+5N2 8NH3+6NO2→ 12H2O+7N2 采用该方法要解决好两个问题：一是氨的喷射点选择，要保证在锅炉负荷变动的情况下，喷入的氨均能在 850～ 1050℃ (或 900～ 1100℃ )范围内与烟气反应。 一般在炉墙上开设多层氨喷射口。 二是喷氨量的选择要适当，少则无法达到预期的脱除 NOx 的效果，但氨量过大，将在尾部受热产生硫酸铵，从而堵塞并腐蚀空气预热器，因此，要求尾部烟气中允许的氨的泄露量应小于 10ppm， 在这一条件限制下，非催化烟气喷氨脱硝法的 NOx 降低率为 30～ 50%。 非催化烟气喷氨脱硝法投资少，运行费用也低，但反应温度范围狭窄，目前在欧洲和美国的 300MW 燃煤电站锅炉上已有采用该法运行经验，但市场占有率 较 低。 烟气脱硝技术 由于低 NOx 燃烧技术降低 NOx 的排放是比较低的 (一般在 50%以下 )，因此，当 NOx的排放标准要求比较严格时，就要考虑采用燃烧后的烟气处理技术来降低 NOx 的排放量。 烟气脱硝分为干法、湿法。 (1) 干法烟气脱硝技术 干法烟气脱硝技术包括采用催化剂来促进 NOx 的还原反应的选择性催化还原脱硝法、电子束照射法和电晕放电等离子体同时脱硫脱硝法。 1) 选择性催化还原脱硝法 (SCR) 采用该法脱硝的反应温度取决于催化剂的种类，催化剂室应布置在尾部烟道中相应的位置。 该方法能达到 60～ 90%的 NOx 降低率。 选择性催化剂脱硝法的系统主要由催化剂反应器、催化剂和氨储存和喷射系统所组成。 催化剂反应器在锅炉烟道中的布置有三种可能方案： ① 锅炉省煤器后、空气预热器前温度在 320～ 420℃的位置 (以下简称 前置式布置 )。 优点：温度范围适合于大多数催化剂的工作温度。 缺点：催化剂宜中毒，催化剂反应器宜受飞灰磨损，反应器蜂窝状通道宜堵塞，催化剂宜烧结，不适合于高活性催化剂。 ② 布置在静电除尘器和空气预热器之间 该法由于静电除尘器无法在 300～ 400℃温度下正常工作，因此很少采用。 ③ 布置在 FGD 之后 (以下简称后置式布置 ) 当锅炉尾部烟道装有湿法脱硫装置 (FGD)时，可将催化剂反应器装于 FGD 之后，使催化剂工作在无尘、无 SO2 的烟气 中，故可采用高活性催化剂，并使反应器布置紧凑，但由于烟气温度低 (50～ 60℃ )，难以达到催化剂的工作温度，因此，须在烟道内加装燃油或燃气的燃烧器，或蒸汽加热器来加热烟气，从而增加了能源消耗和运行费用。 目前采用最多的布置方式是前置式布置。 2) 电子束照射同时脱硫脱硝技术 电子束氨法烟气脱硫脱硝技术 (简称 EA— FGD 技术 )是一种以氨作为脱硫脱硝剂，燃煤锅炉 (机组 )产生的烟气经除尘后，主要含 SO NOX、 N H2O。 它们在电子加速器产生的电子束流辐照下，经电离、激发、分解等作用， 可生成活性很强的离子、激发态分子。 在电子束的作用下，与氨反应生成硫酸铵和硝酸铵微粒，通过除尘器 (副产物收集器 )予以除去，从而达到净化烟气的目的。 主要反应如下： H 2 SO4 + 2 NH 3 =( NH 4 ) 2 SO4 HNO 3 + NH 3 = NH 4 NO3 SO2 + 2 NH 3 + H 2 O + 1 / 2O2 =( NH 4 ) 2 SO4 为提高脱除率，更好地回收和利用生成物，加入氨、石灰水等添加剂，生成固体化学肥料硫酸铵和硝酸铵。 电子束辐射 处理烟气技术地优点有：能同时脱硫脱硝，处理过程中不用触媒，不产生二次污染，不受尘埃影响，因是干式处理法，不影响原系统地热效率，烟气可不必再加热即从烟囱排放。 添加氨时，副产品可作为肥料使用。 EA— FGD 技术国外自 l970 年开始研究，先后有 10 余个国家从事该技术的研究，现已建成的各类装置有 30 余座，其中工业化装置有 5 座，最大装置的处理量为 200MW 机组产生的烟气。 EA— FGD 技术存在着系统可用率不高、氨损较大、能耗大、脱硫脱硝效率较低、固硫固氮反应后生成的化肥能否有效捕 集和设备容易阻塞的问题，加上氨法起步晚、业绩少，主要设备如大功率的电子束加速器和脉冲电晕发生装置还在研制阶段。 这些都是制约氨法在烟气脱硫上推广的因素，一直没有被企业和环保部门完全接受。 由于部分相关技术的限制，目前在大型锅炉上应用尚有一定困难。 国内目前的应用有：成都热电厂 ，杭州协联热电有限公司建成了 ；北京京丰热电有限责任公司 150MW 燃煤发电机组排放烟气的高技术产业化示范工程。 由于该项技术存在明显的缺点 (系统可用率 不高、氨损较大、能耗大、脱硫脱硝效率较低 )，因此不作推荐。 3) 电晕放电等离子体同时脱硫脱硝技术 电晕放电过程中产生的活化电子 (5～ 20Ev)在与气体分子碰撞的过程中会产生 OH、 O2H、 N、 O 等自由基和 O3。 这些活性物种引发的化学反应首先把气态的 S02 和 N0x 转变为高价氧化物，然后形成 HNO3 和 H2SO4。 在有氨注入的情况下，进一步生成硫酸氨和硝酸氨等细颗粒气溶胶。 产物用常规方法 (ESP 或布袋 )收集，完成从气相中的分离。 锅炉排放的烟气首先经过一级除尘，去掉 80%左右的粉尘。 之后将烟气降温到 70～ 80℃目前降温的方法有两种：一是热交换器，二是喷雾增湿降温。 INCT 在 Kawecyn 电厂采用了一种干底喷雾技术。 一般增湿后的烟气含 H20 在 10%左右。 降温后的烟气与化学计量比的氨混合进入等离子体反应器，反应产物由二次除尘设备收集。 采用 ESP 或布袋均可，但选择布袋更优。 最后洁净的烟气从烟囱排出。 电晕放电法与电子束辐照法是类似的方法，只是获得高能电子的渠道不同，电子束法的高能电子束 (500～ 800keV)是由加速器加速得到。 后者的活化电子(5～ 20Ev)则由脉冲流柱电晕的局部强电场加速得到。 该方法的 NOx 脱除率相当可观，其投资和运行费用也相对较低，但目前由于脉冲电源等技术尚不成熟，因此，距离大面积工业应用还有一段距离。 (2) 湿法烟气同时脱硫脱硝技术 传统湿法烟气脱硝有两大类，一类是利用燃煤锅炉已装有烟气洗涤脱硫装置的，只要对脱硫装置进行适当改造，或调整运行条件，就可将烟气中的 NOx 在洗涤过程中除去。 另一类是单纯的湿法洗涤脱硝。 由于须加将 NO 氧化为 NO2 的设备，虽然效率高，但系统复杂，用水量大，并有水的污染，因此燃煤 锅炉很少采用。 下面简单介绍同时脱硫脱硝的湿式系统： 1) 石灰 /石膏法 采用生石灰、消石灰和微粒碳酸钙制成吸收液，并加入少量硫酸将吸收液的 pH 值调到 4～ ，则在洗涤反应塔里会发生下面的反应： Ca(OH)2+SO2→ CaSO3+H2O CaSO3+SO2+H2O→ Ca(HSO3)2 NO+2Ca(HSO3)2+H2O→ 1/2N2++2SO2 O2+2Ca(HSO3)2+H2O→ 1/2N2++2SO2 2）氨 /石膏法 在洗涤反应器中在加入 NH3，则会发生下面的反应： 2NH3+SO2+H2O→ (NH4)2SO3 (NH4)2SO3+SO2+H2O→ NH4HSO3 NH4HSO3+2Ca(OH)2→ +2NH3+7/2H2O+CaSO3 NO+2NH4HSO3→ 1/2N2+(NH4)2SO4+SO2+H2O NO2+4NH4HSO3→ 1/2N2+2(NH4)2SO4+2SO2+2H2O 传统湿式系统的普遍缺点是结构和系统复杂运行 成本和初投资较高。 但近年来研究的电化学辅助脱硝、生物辅助脱硝技术等，有望在脱硝技术上取得新的突破。 应该指出，同时脱硫脱硝技术虽说具有良好的发展前景，但目前还远不如单独脱硫、脱硝技术成熟，且脱硝率也低于单独方式，还有待于进一步的研究。 脱硝工艺选择的原则 根据以上对脱硝工艺的简要介绍，本项目控制 NOx 排放有很多种方法，各种脱硝工艺项目投资和脱硝效率各不相同，选择何种脱硝工艺一般可根据以下几个方面综合 考虑： (1) NOx 排放浓度必须满足国家最新排放标准和当地政府对环保的要求。 (2) 脱硝工艺要适用于项目已经确定的煤质条件、并考虑燃煤来源变化的可能性。 (3) 脱硝工艺要做到技术成熟、设备运行可靠，并有较多成功的运行业绩。 (4) 根据项目的实际情况，尽量减少脱硝装置的建设投资、运行费用。 (5) 脱硝装置应布置合理。 (6) 脱硝还原剂有稳定可靠的来源。 (7) 脱硝工艺还原剂、水和能源等消耗少，尽量减少运行费用。 (8) 检修和维护费用小。