燃油燃?xì)忮仩t煙氣脫硝

1、燃油、燃?xì)忮仩t煙氣脫硝方案研究報告長沙奧邦環(huán)保實業(yè)有限公司二零一二年十月燃油、燃?xì)忮仩t煙氣脫硝技術(shù)研究1國內(nèi)外脫氮技術(shù)介紹目前脫氮技術(shù)有兩種， 一是低氮燃燒技術(shù)， 在燃燒過程中控制 NOx的產(chǎn)生分為低氮燃燒器技術(shù)、空氣分級燃燒技術(shù)、燃料分段燃燒技術(shù)；工藝相對簡單、經(jīng)濟(jì)，但不能滿足較高的 NOx排放標(biāo)準(zhǔn)。 另一種是煙氣脫硝技術(shù)， 使NOx在形成后被凈化，主要有選擇性催化還原(SCR)、選擇性非催化還原 (SNCR)、電子束法等；排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格時，必須采用煙氣脫硝。11低氮燃燒技術(shù)由氮氧化物（ NOx ）形成原因可知對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。 低 NOx 燃燒技術(shù)就是

2、通過控制燃燒區(qū)域的溫度和空氣量，以達(dá)到阻止 NOx 生成及降低其排放量的目的。對低 NOx 燃燒技術(shù)的要求是， 在降低 NOx 的同時，使鍋爐燃燒穩(wěn)定，且飛灰含碳量不能超標(biāo)。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 排放的一種實用方法。它采取的措施是通過控制燃燒空氣量、保持每只燃燒器的風(fēng)粉(煤粉 )比相對平衡及進(jìn)行燃燒調(diào)整，使燃料型NOx 的生成降到最低，從而達(dá)到控制NOx 排放的目的。煤種不同，燃燒所需的理論空氣量亦不同。因此，在運行調(diào)整中，必須根據(jù)煤種的變化，隨時進(jìn)行燃燒配風(fēng)調(diào)整，控制一次風(fēng)粉比不超過1.8:1。調(diào)整各燃燒器的配風(fēng)，保證各燃燒器下粉的均勻性，其偏差不大于5%10%

3、。二次風(fēng)的配給須與各燃燒器的燃料量相匹配，對停運的燃燒器， 在不燒火嘴的情況下， 盡量關(guān)小該燃燒器的各次配風(fēng)，使燃料處于低氧燃燒，以降低NOx 的生成量?？諝夥旨壢紵夹g(shù)空氣分級燃燒技術(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。該技術(shù)是將燃燒用風(fēng)分為一、二次風(fēng)，減少煤粉燃燒區(qū)域的空氣量 (一次風(fēng) )，提高燃燒區(qū)域的煤粉濃度， 推遲一、二次風(fēng)混合時間，這樣煤粉進(jìn)入爐膛時就形成了一個富燃料區(qū)，使燃料在富燃料區(qū)進(jìn)行缺氧燃燒，以降低燃料型 NOx 的生成。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。該技術(shù)主要是通過減少燃燒高溫區(qū)域的空氣量，以降低NOx 的生成

4、技術(shù)。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2535%。對于部分鍋爐，風(fēng)量分配不當(dāng)，會增加鍋爐的燃燒損失，同時造成受熱面的結(jié)渣腐蝕。因此，該技術(shù)較多應(yīng)用于新鍋爐的設(shè)計及燃燒器的改造中。燃料分級燃燒技術(shù)該技術(shù)是將鍋爐的燃燒分為兩個區(qū)域進(jìn)行， 將 85%左右的燃料送入第一級燃燒區(qū)進(jìn)行富氧燃燒，生成大量的 NOx ，在第二級燃燒區(qū)送入 15%的燃料，進(jìn)行缺氧燃燒，將第一區(qū)生成的 NOx 進(jìn)行還原，同時抑制 NOx 的生成，可降低 NOx的排放量。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)域的溫度， 同時降低了燃燒區(qū)域的氧的濃度，

5、 所以降低了 NOx 的生成量。該技術(shù)的關(guān)鍵是煙氣再循環(huán)率的選擇和煤種的變化技術(shù)局限這些低 NOx燃燒技術(shù)設(shè)法建立空氣過量系數(shù)小于的富燃區(qū)或控制燃燒溫度，抑制 NOx 的生成，在燃用煙煤、褐煤時可以達(dá)到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)，但是在燃用低揮發(fā)分的無煙煤、 貧煤和劣質(zhì)煙煤時還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)。需要結(jié)合煙氣凈化技術(shù)來進(jìn)一步控制氮氧化物（NOx ）排放。低氮燃燒器技術(shù)：主要通過降低火焰溫度和氧含量減少NOx產(chǎn)生，可降低 NOx生成量 3060。1.2 煙氣脫硝技術(shù)在排放要求較高時，需采用煙氣凈化技術(shù)。 目前應(yīng)用較廣的煙氣脫硝技術(shù)有：選擇性催化還原 (SCR)法、選擇性非催化還原 (SNCR)法、同

6、時脫硫脫硝 ( 如電子束法、活性焦還原法 ) 等。幾種常用煙氣脫硝技術(shù)的比較如下：選擇性催化還原 (SCR)技術(shù)SCR脫硝技術(shù)是在催化劑作用下，用選擇性還原劑( 氨或尿素 ) 將 NOx還原為無害的氮氣和水蒸氣，是目前國際上技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硝技術(shù)，NOx脫除效率 8090。但投資和運行成本較高。 SCR技術(shù)在德國、 Et 本、奧地利、丹麥、美國等國應(yīng)用廣泛，奧地利AEE、魯奇、日立、三菱、巴布考克等國外脫氮公司擁有較好的 SCR業(yè)績。 AEE公司于 2001年投運的丹麥某電廠 325MW機(jī)組脫氮效率達(dá)到 95。國內(nèi)已經(jīng)投運的 SCR工程目前僅福建后石電廠600MW機(jī)組，由臺塑美國

7、公司獨資興建。選擇性非催化還原(SNCR)選擇性非催化還原脫硝技術(shù)是在鍋爐上煙溫8501050C處將還原劑 ( 氨或尿素 ) 均勻噴入爐膛內(nèi)，生成無害的氮氣和水蒸氣。SNCR工藝不需催化荊，但需要較離反應(yīng)溫度；反應(yīng)系統(tǒng)簡單、投資較省、運行成本低；脫氨效率一般僅有 2040，應(yīng)用較少。電子束法脫硫脫硝電子束法用高能電子加速器發(fā)射電子束激發(fā)煙氣，產(chǎn)生的多種自由基在常溫下將 S02、NO等氧化為高價氧化物，與注入煙道的氨氣反應(yīng)，生成硫酸銨和硝酸鍍等。優(yōu)點是同時脫硫脫硝去除率高；系統(tǒng)簡單，建設(shè)費用是同等規(guī)模FGD的70-80 ；不使用催化劑；副產(chǎn)物是出路較好的化肥。缺點是耗電量大，運行費用高；目前的電

8、子輻射裝置還不適用于大機(jī)組系統(tǒng)。成都熱電廠采用日本荏原公司電子束法脫硫脫硝，處理煙氣量30萬 Nm3h?；钚越刮椒摿蛎撓鯚煔庵械?S02通過活性焦碳微孔的吸附催化作用生成硫酸，再熱時生成濃度很高的 s02氣體，根據(jù)需要轉(zhuǎn)化成硫磺、液態(tài)S02等產(chǎn)品，煙氣中的 NOx在加氨條件下經(jīng)活性焦催化還原，生成水和氮氣。脫硫效率幾乎達(dá) 100，脫硝率在 80以上，反應(yīng)在 100200低溫進(jìn)行，不需煙氣升溫裝置；不存在吸附劑中毒； 建設(shè)費用與電子柬法相當(dāng)， 運行費用約是電子柬法一半。活性焦吸附法是西德 BF(BergbauForschung) 公司在 1967年開發(fā)，日本的三井礦山 ( 株) 公司改進(jìn)后于

9、 1984年10月建立處理能力 3萬 Nrash一 1的工業(yè)試驗裝置，經(jīng)過改進(jìn)和調(diào)整達(dá)到長期穩(wěn)定連續(xù)運轉(zhuǎn)，脫硫率 JL乎 100，脫氬率在80以上。2. 脫硝技術(shù)現(xiàn)狀：21 SCR脫硝技術(shù)概念國際上技術(shù)最成熟、 應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硝技術(shù)，是在催化劑的作用下， 用還原劑 ( 氨或尿素 ) 與煙氣中的氨氧化物反應(yīng)，將NOx還原生為無害的氮氣和水蒸氣。根據(jù)催化劑種類不同，反應(yīng)溫度范圍150550C，燃煤電廠 SCR催化劑溫度一般為 350。 C左右。按反應(yīng)器布置方式不同，分為高含塵SCR工藝和低含塵 SCR工藝。脫硝反應(yīng)機(jī)理：SCR反應(yīng)條件下的化學(xué)反應(yīng)式為：4NH34NOO2 4N26H2O在適當(dāng)催

10、化劑的作用下，對NO2也有還原去除作用：4NH32NO2O23N2 6H2O6NO2 + 8NH37N2+12H2O工藝流程SCR系統(tǒng)包括煙道、 SCR反應(yīng)器，催化劑，氨噴射系統(tǒng)，脫硝裝置灰斗，吹灰及控制系統(tǒng)，脫硝劑存儲、 制備、供應(yīng)系統(tǒng)，檢修儀表和控制系統(tǒng)， 電氣系統(tǒng)等。其中，核心部分是 SCR反應(yīng)器。脫硝劑存儲、制備、供應(yīng)系統(tǒng)包括液氨儲存、制各、供應(yīng)系統(tǒng)包括液氨卸料壓縮機(jī)、 儲氨罐、液氦蒸發(fā)槽、液氨泵、氨器緩沖槽、稀釋風(fēng)機(jī)、混合器、氨氣稀釋槽、廢水泵、廢水池等。液氨的供應(yīng)由液氨槽車運送，利用液氨卸料壓縮機(jī)將液氨由槽車輸入儲氮罐內(nèi)， 用液氮泵將儲槽中的液氨輸送到液氨蒸發(fā)槽內(nèi)蒸發(fā)為氨氣，經(jīng)氨氣

11、緩沖槽控制一定的壓力及流量，然后與稀釋空氣在混合器中混合均勻，再送至脫硝系統(tǒng)。 氮氣系統(tǒng)緊急排放的氨氣則排入氨氣稀釋槽中，經(jīng)水的吸收排入廢水池再經(jīng)由廢水泵送至廢水處理廠處理。流程如圖所示三維視圖技術(shù)特點SCR反應(yīng)器布置在鍋爐省煤器后，空氣預(yù)熱器之前。此時鍋爐尾部煙氣的溫度足以滿足催化劑運行溫度，不需專門加溫。催化劑容易堵塞。由于含塵量高，必須防止催化劑堵塞， 通過使煙氣均勻布置和布置吹灰裝置可避免催化荊堵塞問題。反應(yīng)過程中發(fā)生副反應(yīng)， S02在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為 S03，再與煙氣中的殘留氨反應(yīng)形成硫酸氫銨對省煤器會造成腐蝕。低濃度殘留氨有利于避免形成硫酸氫銨。投資較低，但在舊廠改造中，有時由于

12、場地限制，不能使用高含塵量工藝流程。三種布置的特點布置形式反應(yīng)器位置特點高塵布置SCR反應(yīng)器設(shè)置在省煙氣溫度在催化劑反應(yīng)的最佳范圍，煙氣粉塵煤器的下游和空氣高，煙氣流速高，催化劑用量較大，催化劑采預(yù)熱器和粉塵控制用寬節(jié)距 79 mm，每層催化劑上部安裝吹灰器，裝置上游之間防堵塞， SCR反應(yīng)器底部設(shè)灰斗。低塵布置SCR反應(yīng)器布置在高煙氣中飛灰相對較少，催化劑的節(jié)距為 47mm，溫型電除塵器 ESP和 催化劑用量減少，煙氣溫度偏低，需使用省煤空預(yù)器 APH之間器旁路，對熱效率有影響。尾部布置SCR反應(yīng)器布置在濕煙氣溫度低、需用天然氣燃燒加熱，增加操作法脫硫裝置（ FGD） 費用。的下游最普通的

13、SCR工藝2 .1.5 SCR 性能參數(shù)與工藝優(yōu)化SCR工藝的性能參數(shù)有： NOx脫除率：一般 8090，可達(dá)到 95；氫逃逸率：逃逸的氨進(jìn)入灰中影響灰出售，氨逃逸率一般限制在l 2ppm；S02 s03轉(zhuǎn)化率：一般應(yīng)小于 l ，由于逃逸的氨與 s03反應(yīng)生成硫酸氫銨對省煤器等造成腐蝕。通過計算機(jī)流體動力學(xué)(CFD)模擬可優(yōu)化煙氣速度分布、煙氣與氨的均勻分布、反應(yīng)溫度、NH3NOx比，以降低氣流壓損和氨逃逸率，優(yōu)化SCR性能參數(shù)。針對不同工程的煙氣成分和含塵量等關(guān)鍵參數(shù)。 通過催化劑選型優(yōu)化， 降低系統(tǒng)阻力的同時延長催化劑使用壽命，防 止催化劑積灰；在系統(tǒng)數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，優(yōu)化設(shè)計煙道布置、導(dǎo)

14、流板布置、噴氨均布裝置以及氨空氣混合裝置，提高系統(tǒng)反應(yīng)效率，降低氨耗量。脫硝還原劑制備尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)在SCR系統(tǒng)（選擇性催化還原脫硝工藝）中，利用還原劑- 氨氣和 NOx反應(yīng)來達(dá)到脫硝的目的， 目前成熟的還原劑制備工藝有液氨法、氨水法、尿素水解法、尿素?zé)峤夥ā２捎靡喊狈ê桶彼ㄖ苽溥€原劑具有工藝簡單、能耗低、維護(hù)方便等特點，但液氨和氨水都是有毒物質(zhì)，其運輸和儲存都屬于重大危險源，具有較大的安全風(fēng)險。使用液氨法作為還原劑時，在設(shè)計安全規(guī)范、運輸線路許可、儲存的安全評價及環(huán)評認(rèn)證等支持性文件，并在相關(guān)管理部門進(jìn)行危險化學(xué)品使用登記；采用尿素制備還原劑時，從尿素的運輸、儲存及最終制成還原劑都非常安

15、全，雖然工藝相對復(fù)雜、 投資運行費用相對高， 但能夠確保氨來源的安全可靠。在較大城市、 人口密集、和靠近飲用水源的地方， 越來越多的電廠脫硝系統(tǒng)開始傾向于選用安全的尿素作為還原劑。該技術(shù)已應(yīng)用于100MW600MW機(jī)組脫硝裝置，成功案例表明，該技術(shù)各項技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定可靠。尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)利用高溫空氣或煙氣作為熱源， 將霧化的尿素水溶液迅速分解為氨氣，低濃度的氨氣作為還原劑進(jìn)入煙道與煙氣混合后進(jìn)入 SCR反應(yīng)器，在催化劑的作用下將氮氧化物還原成無害的氮氣和水。尿素?zé)峤庵瓢毕到y(tǒng)一般包括尿素儲備間、斗提機(jī)、尿素溶解罐和儲罐、給料泵、尿素溶液循環(huán)傳輸裝置、電加熱器、計量分配裝置、絕熱分解室（內(nèi)含噴射器）

16、、控制裝置等設(shè)備。袋裝尿素顆粒儲存于尿素儲備間， 由斗提機(jī)輸送到溶解罐里， 用去離子水將干尿素溶解成質(zhì)量濃度 40%60%的尿素溶液，通過尿素溶液給料泵輸送到尿素溶液儲罐。空預(yù)器提供的熱一次風(fēng)通過電加熱裝置 （或直接采用空氣加熱， 也可使用燃油、天然氣、高溫蒸汽等各種熱源）加熱到 600左右進(jìn)入絕熱分解室。尿素溶液經(jīng)由循環(huán)傳輸裝置、 計量分配裝置、 霧化噴嘴等以霧化狀態(tài)進(jìn)入絕熱分解室內(nèi)高溫下分解，生成 NH3、 H2O和CO2，分解產(chǎn)物通過氨氣噴射格柵噴入脫硝系統(tǒng)前端煙道。控制裝置保證還原劑的供應(yīng)量滿足鍋爐不同負(fù)荷與脫硝效率要求。技術(shù)特點：使用安全的尿素，且易于運輸和儲存，無危險源建設(shè)、運行、

17、管理的困擾；占地面積小，周圍不需要大距離的防火安全間距；與尿素水解相比，投資與運行費用相當(dāng)，但不需要壓力容器，安全性更高；精確計量，調(diào)節(jié)控制容易，響應(yīng)速度更快；分解完全，熱解爐能將尿素溶液完全分解為還原劑；熱源可根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇性的組合。國內(nèi) SCR項目投資估算國內(nèi)單位 KW投資成本與脫硝率、運行費用表脫硝率 新機(jī)組投資成 新機(jī)組運行費老機(jī)組投資成 老機(jī)組運行費（ %）本用本用（元 /KW）（元 /kgNOX） （元 /KW）（元 /kgNOX）30502.04.01001.42.8501003.05.01202.03.5651204.06.01502.84.2801505.07.0200

18、3.55.0法工程應(yīng)用實例北京某熱電廠新建兩臺E 級 (254 MW)燃?xì)?-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電機(jī)組北京某熱電廠新建兩臺E 級 (254 MW)燃?xì)?- 蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電機(jī)組, 配套進(jìn)行 SCR ( SelectiveCatalytic Reduction) 法煙氣脫硝裝置建設(shè)然氣成分見表 1 , 余熱鍋爐中煙氣脫硝裝置入口煙氣參數(shù)見表 2。表 1 天然氣成分, 燃機(jī)燃燒的天天然氣成分單位體積含量CH4%96.120C4H6 %0.501C3H8 %0.118C4H10 %0.033C5H12 %0.012CO2 %2.600N2 %0.147H2S mg/ Nm36.130He %0.469表

19、 2煙氣脫硝裝置入口煙氣參數(shù)項目單位數(shù)值煙氣量kg/ s548198SCR 入口煙氣溫度354130SCR 前煙氣靜壓Pa3114煙氣成分O2%13.1689N2%75.1303Ar%0.883SO2%0H2O%6.1746CO2%3.1378NOXppmvd25 (15 %O2)性能要求本項目煙氣脫硝裝置主要性能要求見表3主要性能要求：序號名稱單位數(shù)值1NOX脫除率 % 502NH3逃逸率 ppm 3 ppm3SO2/ SO3轉(zhuǎn)化率 % 1 %4催化劑壽命h 24 0005脫硝裝置壓力損失Pa 2502.1.7.2工藝流程目前常用的脫硝技術(shù)可分為燃燒過程中脫硝和燃燒后煙氣脫硝, 燃燒過程中脫

20、硝是在燃燒過程中抑制NOX生成 , 主要有分級燃燒、 燃料再燃、濃淡偏差燃燒、低過?？諝馊紵蜔煔庠傺h(huán)等; 燃燒后煙氣脫硝是對燃燒生成后的NOX進(jìn)行脫除 , 即煙氣脫硝技術(shù) , 主要有 SCR 法和 SNCR (Selective Non -Catalytic Reduction) 法, 工業(yè)應(yīng)用中采用較多的是 SCR法煙氣脫硝技術(shù)。經(jīng)比較分析 ,本項目脫硝方案選用 SCR 法煙氣脫硝工藝 , 由于項目所在地位于北京市四環(huán)之內(nèi),綜合考慮還原劑的消耗量和不同還原劑的運輸和安全成本, 本項目還原劑選用20 %( 質(zhì)量 )濃度的氨水。本項目工藝流程見圖主要可分為還原劑供應(yīng)系統(tǒng)和余熱鍋爐煙氣系統(tǒng)。運

21、氨槽車運來的20 %濃度的氨水通過氨水卸載泵卸載到氨水儲罐中儲存, 氨水儲罐中的氨水經(jīng)氨水計量泵送到蒸發(fā) /混合器中被從催化劑層后抽取的再循環(huán)高溫?zé)煔庹舭l(fā)并與再循環(huán)煙氣混合后通過噴氨格柵均勻的噴入到余熱鍋爐催化劑層上游; 從燃機(jī)來的煙氣經(jīng)過余熱鍋爐第一級高溫蒸發(fā)器換熱模組后與噴氨格柵噴入的氨氣混合通過催化劑層 , 煙氣中的 NOX在催化劑的作用下 , 與NH3 發(fā)生還原反應(yīng) , 生成無二次污染的N2和H2O ,然后通過余熱鍋爐的第二級高溫蒸發(fā)器和省煤器, 最后通過煙囪隨煙氣排放。主要設(shè)備選型本項目余熱鍋爐煙氣脫硝裝置主要設(shè)備有氨水卸載泵、 氨水儲罐、氨水計量泵、蒸發(fā) / 混合器、噴氨格柵、煙氣

22、再循環(huán)風(fēng)機(jī)、催化劑等。各主要設(shè)備參數(shù)與功能見表 4。運行情況本項目脫硝裝置隨主機(jī)整體工程于 2008 年3月上旬建成后于 3 月底和 4 月初對單個設(shè)備進(jìn)行了調(diào)試 , 并于 2008 年 4 月13 日鍋爐機(jī)組啟動后對 1 # 爐脫硝裝置進(jìn)行了整體啟動和調(diào)試 , 脫硝裝置一次啟動成功運行 , 各項參數(shù)均達(dá)到設(shè)計值 , 脫硝效率達(dá)到了 61.15 % 。2 # 爐于 2008 年5 月14 日進(jìn)行了啟動 , 脫硝系統(tǒng)運行穩(wěn)定 , 脫硝效率達(dá)到 61.11 % 。到目前為止 , 本項目兩臺機(jī)組脫硝裝置均運行良好 . 如果機(jī)組年利用小時數(shù)按 3 500 h計算 , 兩臺機(jī)組每年可減排 NOX約308

23、18 t ,可有效控制 NOX排放 , 保護(hù)環(huán)境。表 4 主要設(shè)備參數(shù)與功能設(shè)備名稱參數(shù)功能備注氨水卸載泵流量 15 m3/ h將氨水從槽車卸載到氨水氨區(qū)共用 1用1備儲罐氨水儲罐有效容積 25 m3滿足一臺余熱鍋爐 7 天氨區(qū)共用 2 臺20 %濃度氨水消耗量的儲存氨水計量泵流量 30120滿足 1 臺鍋爐不同負(fù)荷氨氨區(qū)共用 1用1備kg/ h水供應(yīng)量蒸發(fā) / 混合器700 5 000 mm 將20 %濃度氨水蒸發(fā)并與1臺/ 爐再循環(huán)煙氣混合噴氨格柵在煙氣通道截面按 280 mm間隔均布將氨與煙氣的混合氣體均勻的噴入到余熱鍋爐內(nèi)催化劑波紋板孔徑 313 mm加快 NOX與NH3 的反應(yīng)速式度

24、, 脫除煙氣中的 NOX煙氣再循環(huán)風(fēng)煙氣量11 700從催化劑層后抽取高溫?zé)?用1備/爐機(jī)Nm3/ h氣將氨水蒸發(fā)經(jīng)濟(jì)分析經(jīng)濟(jì)分析的目的是計算脫硝裝置 “折算每度電脫硝費用” ?；谠O(shè)計條件和性能要求 , 本脫硝裝置的主要費用包含初建費用、運行費用、設(shè)備維護(hù)費用、運行人員管理費用等 , 各項費用說明如下。初建費用包含脫硝裝置首次建設(shè)的設(shè)備、催化劑、安裝等各項工程費用, 不包含土地征用和使用費、運行費用包含脫硝裝置運行的各項消耗費用, 主要包含電耗、還原劑消耗、壓縮空氣消耗、水耗、催化劑消耗等。對于水耗 , 本脫硝裝置使用 20 %濃度氨水 , 通常不消耗水 , 此處不計算水耗 ; 對于壓縮空氣

25、 , 本項目消耗量較少 , 折算到運行費用的電耗中 , 未單獨列出 ; 對于催化劑消耗 , 考慮到催化劑化學(xué)壽命為 24 000 h , 每隔 67 年更換一層為消耗材料 , 本經(jīng)濟(jì)分析將此項列入運行費用。設(shè)備維護(hù)費用包含脫硝裝置所有設(shè)備的檢修、 更換配件和易損件等維護(hù)費用。運行人員管理費用包含脫硝裝置運行維護(hù)人員的工資、 福利等。本脫硝裝置詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)分析表見表 5。表 5經(jīng)濟(jì)分析表項目單位數(shù)值備注技術(shù)參數(shù)煙氣量kg/ s548198SCR 入口煙氣溫度354130NOX濃度ppmvd25(15 %O2)NOX脫除效率%50(15 %O2)SO2/ SO3 轉(zhuǎn)化率%1NH3 逃逸率ppm3催化

26、劑耗量m33124 000 小時初建費用初建總費用萬元736.12含首裝催化劑折算年均初建費用萬元 /年24.50運行費用年利用小時 數(shù)h/年3 500年氨水消耗量t/年315.40年氨水消耗費用萬元 /年47.30年電耗量kWh/ 年210 000年電耗量費用萬元 /年10.10年折算催化劑費用萬元 /年44.70年總運行費用萬元 /年102.20設(shè)備維護(hù)費用萬元 /年73.60運行人員管理費用萬元 /年24平均年總消耗費用萬元 /年224.30年發(fā)電量kWh/ 年700 000 000折算每度電脫硝用分/ kWh0.32工程應(yīng)用重點考慮燃?xì)庥酂徨仩t SCR法煙氣脫硝與常規(guī)火電廠燃煤鍋爐或工

27、業(yè)鍋爐 SCR法煙氣脫硝工藝原理相同 , 但由于余熱鍋爐脫硝用的催化劑布置在余熱鍋爐爐內(nèi) , 工程設(shè)計還是有較大區(qū)別 , 對于余熱鍋爐脫硝在工程設(shè)計時應(yīng)重點考慮以下幾個方面的內(nèi)容。（1） 噴氨混合裝置噴氨混合裝置的關(guān)鍵是要考慮氨氣和煙氣的混合 , 另外還要考慮裝置阻力問題。目前常用于煙氣脫硝的噴氨混合裝置主要有渦流混合裝置、 靜態(tài)混合器和噴氨格柵。渦流混合裝置要求的混合距離較大 , 且引起的煙氣阻力較大 ; 靜態(tài)混合器混合距離較小 , 但引起的煙氣阻力大 ; 噴氨格柵可根據(jù)混合距離的遠(yuǎn)近布置噴嘴的數(shù)量 , 此方法易于設(shè)計且混合阻力小, 為余熱鍋爐脫硝混合裝置的最佳選擇方案。（2）噴氨裝置的位置

28、根據(jù)余熱鍋爐結(jié)構(gòu)型式 , 噴氨裝置可布置在鍋爐入口喇叭口段 , 也可布置在爐內(nèi)催化劑前的換熱模組之間。 噴氨裝置布置在入口喇叭口段可節(jié)約爐內(nèi)混合空間 , 減少噴嘴數(shù)量 , 但對噴氨裝置的材質(zhì)要求高 , 且氨分布調(diào)整困難。噴氨裝置布置在爐內(nèi)催化劑前的換熱模組之間時 , 對噴氨裝置的材料要求較低 , 氨分布易于調(diào)整 , 能較好的滿足機(jī)組負(fù)荷波動的影響 , 但要求噴氨裝置與催化劑之間有一定的混合距離 , 加長了爐內(nèi)煙道。對于不同的余熱鍋爐型式 , 脫硝裝置設(shè)計時應(yīng)進(jìn)行綜合比較 , 合理選取噴氨格柵布置位置。（3）催化劑選型催化劑從其型式上主要分為平板式、波紋板式和蜂窩式 ,不同類型的催化劑有其各自的

29、特點 ,燃?xì)庥酂徨仩t的煙氣條件較好 ,煙氣比較清潔 ,適合于選用比表面積大、活性高的催化劑。另外 ,煙氣系統(tǒng)阻力對燃?xì)庥酂徨仩t也很重要 ,對于催化劑的選型也要考慮催化劑層阻力大小。綜合比較 ,催化劑可優(yōu)先選用波紋板式或蜂窩式。2.2 SNCR 脫硝技術(shù)技術(shù)SNCR工藝技術(shù)，又稱為熱力脫硝技術(shù)。最初由美國的Exxo rl 公司發(fā)明，并于 1974年在日本成功的工業(yè)化應(yīng)用。 SNCR是一種不用催化劑，在 850 1100 爐膛溫度區(qū)域內(nèi)， 噴入還原劑氨或尿素與 NOx反應(yīng)，迅速生成無害的 N2和H20的過程進(jìn)行脫硝。一般 SNCR技術(shù)脫硝率約 30一50。SNCR技術(shù)投資成本低， 建設(shè)周期短， 脫

30、硝效率中等， 比較適用于缺少資金的發(fā)展中國家和適用于對現(xiàn)有中小型鍋爐的改造。這種技術(shù)的不足之處就是 NOx的脫除效率不高， 氨逃逸比較高。 所以單獨使用 SNCR技術(shù)受到了一些限制。 但對于中小型機(jī)組或老機(jī)組改造，由于它在經(jīng)濟(jì)性能方面的優(yōu)勢，仍不失其吸引力。因不使用催化劑， 不會導(dǎo)致 S02 S03氧化，造成堵塞或腐蝕的機(jī)會最低， 沒有壓力損失； NH3逃逸在 10 15ppm2 。通常在爐膛內(nèi)噴射還原劑，但還原NOX的反應(yīng)對于溫度條件非常敏感，反應(yīng)溫度窗口的選擇是SNCR還原 NOx效率高低的關(guān)鍵之一，溫度窗口取決于煙氣組成、煙氣速度梯度、爐型結(jié)構(gòu)等差數(shù)。最佳的反應(yīng)溫度窗的溫度范圍為8501

31、150；當(dāng)反應(yīng)溫度過高時，由于氨的分解會使NOx還原率降低，另一方面，反應(yīng)溫度過低時，氨的逃逸增加，也會使NOx還原率降低。SNCR工藝技術(shù)的關(guān)鍵就在于， 還原劑噴入系統(tǒng)必須盡可能地將還原劑噴入到爐內(nèi)最有效溫度窗區(qū)域內(nèi)， 即盡可能的保證所噴入的還原劑在合適的溫度下與煙氣進(jìn)行良好的混合， 這樣一方面可以提高還原劑利用率，另外一方面可以控制獲得較小的氨逃逸。SNCR工藝噴氨示意圖與 SCR技術(shù)相比， SNCR技術(shù)沒有 SCR技術(shù)所用的昂貴的脫硝催化劑，其技術(shù)優(yōu)勢就在于投資與運行成本少， SO2/SO3轉(zhuǎn)化率小。 SNCR的缺點是脫硝效率相對較低，通常大型鍋爐的 SNCR脫硝效率在 40%以下。 脫

32、硝技術(shù)的特點使用安全的尿素還原劑，不產(chǎn)生液體或固體的廢料；設(shè)備采用模塊化結(jié)構(gòu)，安裝簡便，建設(shè)周期短；所占空間極小，鍋爐SNCR噴射區(qū)可以全部布置在鍋爐平臺上；噴射是多層次的， 并且隨負(fù)載及操作指令自動控制；對煤種變化不敏感；適用 :煤、石油、天然氣、水泥窯、垃圾爐等；NOx 脫除效率 2550%，某些爐型可以更高；投資少，運行成本低；適用于脫硝效率要求不高的機(jī)組，特別適用于機(jī)組脫硝改造工程；在機(jī)組排放要求較高時，具有與LNB+OFA和 SCR技術(shù)結(jié)合的手段。脫硝技術(shù)在中小型工業(yè)鍋爐中的應(yīng)用以廣州某紡織印染有限公司75Th燃煤鍋爐 SNCR脫硝改造工藝選定對于 NOx的減排控制，可以根據(jù) Nox

33、的產(chǎn)生過程，采用鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整和燃燒后尾部煙氣處理 (SNCR)相結(jié)合的方式對煙氣中的含氮氣體進(jìn)行凈化處理。工藝性能參數(shù)描述（ 1）影響脫硝效果的主要因素在 SNCR技術(shù)設(shè)計和應(yīng)用中， 影響脫硝效果的主要因素包括：尿索和 NO。反應(yīng)的停留時間、反應(yīng)區(qū)內(nèi)的溫度、基線 NO。濃度、噴射區(qū)域 CO濃度、還原劑的分布均勻性、氨逃逸等。（ 2）保證脫硝效果的措施采用新型還原劑注入器， 使用壓縮空氣作為霧化介質(zhì)，液滴尺寸合理、分布均勻，與煙氣中的 NO?；旌狭己?；結(jié)合鍋爐的燃燒溫度分布及噴射區(qū)的 CO濃度，對燃燒裝置內(nèi)煙氣流動和溫度場進(jìn)行電腦模擬， 選取適于反應(yīng)的溫度區(qū)域， 在這些溫度區(qū)域選取適量的點安

34、裝噴射器以保證在適當(dāng)?shù)臏囟忍巼娙诉€原劑；通過精確的計算，嚴(yán)格控制噴入爐膛的還原劑量，減少剮反應(yīng)降低氨逃逸的目的。工藝說明（1）還原劑制備儲存系統(tǒng)還原劑：脫硝系統(tǒng)采用固體尿素顆?，F(xiàn)場配制成的 40(wt) 尿素水溶液作為還原劑， 經(jīng)稀釋后的尿素溶液噴入鍋爐煙氣中進(jìn)行脫硝反應(yīng)。尿素 (NH2)2CO噴人爐內(nèi)后，與 NO的反應(yīng)機(jī)理如下：(NH2)2CO-*NH3+HNCONH3+OH-*NH2+H20NH2+NO-*N2+H20HNCO+H-NH2+COCO+02-+C02總的反應(yīng)式為：(NH2)2CO+2NO+02=N2+C02+2H20尿素溶解水及稀釋水：噴人爐膛的尿素是溶液狀的，作為溶劑的水應(yīng)

35、是具有軟化水質(zhì)量的純水。尿素溶解熱源：尿素在水溶液中的溶解過程屬于吸熱過程，在溶解過程中需要吸收大垃的熱量。尿素站：尿素存儲系統(tǒng)、尿素溶液配制系統(tǒng)和尿素溶液儲存系統(tǒng)集中布置，共同組成尿素供應(yīng)站 ( 簡稱為尿素站 ) 。它的主要設(shè)備包括：臺斗式提升機(jī)、尿素溶解罐、尿素溶液儲罐、尿素溶液輸送泵、立式高壓離心輸送泵。 在尿素站內(nèi)完成 40尿素溶液的配制、 40尿素溶液的儲存。（ 2）尿素溶液循環(huán)系統(tǒng)尿素溶液循環(huán)系統(tǒng)是指尿素溶液儲罐內(nèi)儲存的尿素溶液經(jīng)立式高壓離心輸送泵輸送至 SNCR脫硝系統(tǒng)，回流液自動返回尿素溶液儲罐的系統(tǒng)。（3）稀釋計量模塊稀釋計量模塊為 SNCB系統(tǒng)提供定量的還原劑和調(diào)節(jié)壓力。模

36、塊包括多級離心泵， 用于計量的調(diào)節(jié)閥和電磁流量計， 用于控制壓力的控制閥和壓力傳送器等。模塊采用 PLC進(jìn)行控制，控制信息上傳到脫硝上位機(jī)。(4) 分配模塊分配模塊由一個自由基座、空氣壓力調(diào)節(jié)器、還原劑流量表、手動噴射區(qū)隔斷閥及儀表組成， 用來控制每個噴槍的霧化冷卻空氣、 混合的化學(xué)劑和冷卻水的流量。 空氣、混合的化學(xué)劑可以在此模塊上進(jìn)行調(diào)節(jié)， 使得混合液達(dá)到最適宜的霧化效果，取得最佳的 NO。還原效果。（ 5）爐前噴射系統(tǒng)爐前噴射系統(tǒng)由兩層噴射層 ( 共7個噴射器 ) 組成。噴射層均布置在爐膛燃燒區(qū)上部和爐膛出口處， 以適應(yīng)鍋爐負(fù)荷變化引起的爐膛煙氣溫度變化，使尿素溶液在最佳反應(yīng)溫度窗口噴入

37、爐膛。 每個噴射器插入爐膛的地方均設(shè)套管固定， 當(dāng)噴射器不投運時， 可以方便的將噴射器從爐膛退出避免高溫受熱。（ 6）電氣控制系統(tǒng)脫硝電氣控制系統(tǒng)采用獨立的控制系統(tǒng)，由脫硝上位機(jī)、數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)、 控制器及現(xiàn)場儀表所組成； 系統(tǒng)又分為公用配置控制系統(tǒng)和脫硝工藝控制系統(tǒng)。 公用配置控制系統(tǒng)可實現(xiàn)脫硝尿素溶液高流量循環(huán)組件、尿素溶液配料、輸送過程的自動控制。實施效果該紡織印染有限公司 SNCR脫硝改造項目是屬于廣東省首批采用選擇性非催化還原技術(shù)對中小型工業(yè)鍋爐進(jìn)行脫硝降氮的項目。項目已完成 168小時試運行，并通過當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門竣工驗收?？⒐を炇毡O(jiān)測數(shù)據(jù)表明通過采用SNCR脫硝改造，能夠?qū)?NOx的排

38、放濃度控制在 50mgm3以下 ( 環(huán)境溫度： 315。10050kPa)。法影響 NOx還原率的因素雖然 SNCR方法從原理講上比較簡單，但在實際的應(yīng)用中有許多因素影響到NOx的還原率。主要的因素有四個：還原劑噴入點的選擇噴人點必須保證使還原劑進(jìn)人爐膛內(nèi)適宜反應(yīng)的溫度區(qū)間 (900 -1 100C) 。溫度高，還原劑被氧化成 Nox，煙氣中的 NOx含量不減少反而增加；溫度低，反應(yīng)不充分。造成還原劑流失， 對下游設(shè)備產(chǎn)生不利的影響甚至造成新的污染。 圖為美國環(huán)保署 Daniel C Mussatti 等人做的 NOx還原率與反應(yīng)溫度和停留時間的關(guān)系的實驗結(jié)果。合適的停留時間因為任何反應(yīng)都需要

39、時間， 所以還原劑必須和 NOx在合適的溫度區(qū)域內(nèi)有足夠的停留時間， 這樣才能保證煙氣中的 NOx還原率。從圖 2可以看出：停留時間從lOOms增加到 500ms，NOx最大還原率從 70上升到了 93左右。適當(dāng)?shù)?NH3NOx摩爾比NH3NOx摩爾比對 N0x還原率的影響也很大。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程，NH3NOx摩爾比應(yīng)該為 1，但實際上都要比 1大才能達(dá)到較理想的 NOx還原率，已有的運行經(jīng)驗顯示， NHaNO，摩爾比一般控制在 1020之間，最大不要超過 2 5。NH3NOx摩爾比過大，雖然有利于 NOx還原率增大，但氨逃逸加大又會造成新的問題，同時還增加了運行費用。圖為 NOx還原率與 N

40、H3 NOx；摩爾比的關(guān)系圖，從中可以看出，當(dāng) NH3NOx摩爾比小于 2，隨 NH3NOx摩爾比增加 NOx還原率顯著增加，但 NH3NOx摩爾比大于 2后，增加就很少。圖為 NOx還原率與氨逃逸率的關(guān)系圖，可以看出，NH3NOx摩爾比增加 ,NH3x還原率增加，但氨逃逸率也增加了。 4還原劑和煙氣的充分混合兩者的充分混合是保證充分反應(yīng)的又一個技術(shù)關(guān)鍵，是保證在適當(dāng)?shù)?，NH3 NO摩爾比下得到較高的 Nq還原率的基本條件之一。只有在以上四方面的要求都滿足的條件下， NOx脫除才會有令人滿意的效果。大型電站鍋爐由于爐膛尺寸大、 鍋爐負(fù)荷變化范圍大， 從而增加了對這四個因素控制的難度。 國外的實

41、際運行結(jié)果表明， 應(yīng)用于大型電站鍋爐的 SNCR的 NO。還原率只有 25 40。圖為美國環(huán)保署 Daniel C Mussatti 等人所做的 NOx還原率與鍋爐容量之間關(guān)系的統(tǒng)計結(jié)果。從中可以看出，隨著鍋爐容量的增大， SNCR的NOx還原率呈下降的趨勢。以上四個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)計是一個非常重要的環(huán)節(jié)。工藝的經(jīng)濟(jì)性分析SNCR工藝以爐膛為反應(yīng)器，可通過對鍋爐的改造實現(xiàn)，建設(shè)周期短，投資成本和運行成本與其它煙氣脫硝技術(shù)相比都是比較低的，適合于對中小型鍋爐的改造。對于電站鍋爐，投資成本依據(jù)NOx排放濃度的不同在 $515

42、 kW之間，假如考慮到電廠輔機(jī)系統(tǒng)的改造，最大的投資成本要達(dá)到$ 20kW。對相同型式的鍋爐，平均投資成本隨著鍋爐尺寸的增加而減少。由于具體情況不同N0x的脫除成本大概在 $400 2 000 t 之間。對于電站鍋爐來說，影響脫除成本的因素有：煙氣中的 NOx的含量、要求的脫除率、鍋爐尺寸、容量因子、熱效率、改造的難易程度和工程設(shè)備的使用壽命。 用均化成本表示的 SNCR的成本大概在 0535mill kWh( 美厘千瓦時 ) 之間。表 1為國外電廠已運行 SNCR脫硝技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。為了最大的減少對鍋爐正常運行的影響，SNCR系統(tǒng)的準(zhǔn)備安裝可在 68周內(nèi)完成，然后利用計劃內(nèi) 3天停爐時間徹底完

43、成。技術(shù)在各國的應(yīng)用SNCR是一項成熟的技術(shù)。 1974年在日本首次投入商業(yè)應(yīng)用， 到目前為止， 全世界大約有 300套SNCR裝置應(yīng)用于電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、市政垃圾焚燒爐和其它燃燒裝置。在美國，SNCR的首次商業(yè)應(yīng)用是 1988年南加州的一家石油精煉廠的鍋爐。到今天，SNCR的商業(yè)應(yīng)用以及全尺度的示范工程已經(jīng)運用于燃用各種燃料的所有類型的鍋爐中，其中有 30個電站鍋爐應(yīng)用了 SNCR技術(shù)，容量總共約為 7100MW，其中有 5個機(jī)組的容量超過了 600MW，最大容量達(dá)到了 640MW。在德國， sNcR主要應(yīng)用予的市政廢物焚燒爐上。 此外 20多個燃燒重油的快裝鍋爐也使用了 SNCR。在瑞典

44、， Linkoping P1地區(qū)的供熱站的燃煤鍋爐使用 SNCR，煙氣中的 NOx含量為 300 -350 10-6 時可降低 65的排放。在捷克， 1992年以來，為了滿足新的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的要求，5個燃煤鍋爐安裝了 SNCR系統(tǒng)。在韓國，1999年9月韓國電力公司的 250MW的 B W對沖燃燒燃煤鍋爐上安裝了 SNCR，在煙氣中的 NO。含量為 400X10-6 時，還原率為 40，氨逃逸率為 1510-6 。在中國臺灣，中鋼公司動力工廠的一個 55MW 的美國 CE公司燃煤鍋爐安裝了 SNCR，在煙氣中 NOx含量為 300 10-6 時可得到 43的還原率，同時氨的逃逸小于 1010-6

45、。的應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問題SNCR工藝中氨的利用率不高， 為了還原 NO；必然使用過量的氨， 容易形成過量的氨逃逸。氨的逃逸造成環(huán)境的污染并形成氨鹽可能堵塞和腐蝕下游設(shè)備。形成溫室氣體 N2O,研究表明用尿素作還原劑要比用氨作還原劑產(chǎn)生更多的N2O。如果運行控制不適當(dāng)， 用尿素作還原劑時可能造成較多的CO排放。這是因為低溫尿素溶液噴人爐膛內(nèi)的高溫氣流引起淬冷效應(yīng)，造成燃燒中斷，導(dǎo)致 CO 排放的增加。在鍋爐過熱器前大于 800的爐膛位置噴人低溫尿素溶液，必然會影響熾熱煤炭的繼續(xù)燃燒，引發(fā)飛灰、未燃燒碳提高的問題。2.3SNCR技術(shù)與其它技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用由于電站鍋爐爐膛尺寸大及負(fù)荷變化， 造成單獨使

46、用 SNCR的NOx脫除效率低 (10 10_6) ，所以目前國外大型電站鍋爐單獨使用SNCR的不多，絕大部分是 SNCR技術(shù)和其他脫硝技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用。混合脫硝技術(shù) (SNCR/SCR Hybrid Process)氨逃逸率的要求限制了 SNCR的脫硝效率，但在 SNCR SCR系統(tǒng)里， SNCR 所產(chǎn)生的氨可以作為下游 SCR的還原劑，由 SCR進(jìn)一步脫除 NO，同時減少了SCR的催化劑使用量，降低了成本。在美國南加州使用該系統(tǒng)的燃煤鍋爐的 NOx ；脫除率可達(dá)到 7092，在新澤西州液態(tài)排渣燃煤鍋爐可達(dá)到 90，氨逃逸在 2 10-6以下。SCR和 SNCR相同，都是在一定溫度下， 加入煙氣中的氨或尿素溶液等與 NOx 發(fā)生還原反應(yīng)， 生成無害的氮氣和水， 不同之處是前者有催化劑的參與， 而催化劑的參與降低了反應(yīng)溫度窗 ( 由不加催化劑時的 8001 100 降至 300400或更低 ) ，并提高了反應(yīng)效率。傳統(tǒng) SNCR/SCR混合法工藝具有兩個反應(yīng)區(qū)， 通過布置在鍋爐爐墻上的噴射系統(tǒng)，首先將還原劑噴人第一個反應(yīng)區(qū)鍋爐爐膛， 在高溫下尿素溶液與煙氣中 NO 發(fā)生非催化還原反應(yīng)，實現(xiàn)初步脫氮；并且在鍋爐高溫下產(chǎn)生的逃逸氨與鍋爐煙氣混合，進(jìn)入第二個反應(yīng)區(qū) SCR反應(yīng)器，在催化劑的作用下，氨氣和