1 脫硝可研報告 1、 概述 目概況 某 發(fā)電有限責任公司一期工程 2組分別于 1991 年 12 月和 1992 年 10 月投產(chǎn)發(fā)電，二期工程 2組分別于 2000 年 7 月和 2000 年 12 月投產(chǎn)發(fā)電。 1 號、 2 號為 2組鍋爐，采用 220t/h 固態(tài)排渣煤粉鍋爐， 3 號、 4 號為 2組鍋爐，鍋爐由武漢鍋爐廠生產(chǎn)，型號為 產(chǎn)日期為 1994 年 8 月，為單鍋筒、自然循環(huán)、固體排渣、懸浮燃燒的煤粉爐。四臺鍋爐合用一個煙囪。 本項目是老廠技術改造。 硝工程建設的必要性 我國是世界上主要的煤炭生產(chǎn)和消費國，也是以煤炭為主要一次能源的國家。據(jù)統(tǒng)計， 2002 年，原煤在我國一次能源構成中所占比例為 而用于發(fā)電的煤炭約占煤炭消費量的 排放是酸雨的形成和對大氣中臭氧層破壞的重要原因之一，據(jù)有關部門估算： 1990 年我國的 放量約為 910 萬噸，到 2000 年和 2010 年，我國的 放量將分別達到 1561 萬噸和 2194 萬噸，其中近 70%來自于煤炭的直接燃燒，以燃煤為主的電力生產(chǎn)是 放的主要來源 。鑒于我國的能源消耗量今后將隨經(jīng)濟的發(fā)展不斷增長， 放量也將持續(xù)增加，如不加強控制 排放量， 對我國大氣環(huán)境造成嚴重的污染。 以燃煤為主的電力生產(chǎn)所造成的環(huán)境污染是我國電力工業(yè)發(fā)展的一個制約因素，煤炭燃燒產(chǎn)生的煙氣中含有煙塵、硫氧化物（ 氮氧化物（ 污染物，已經(jīng)造成了嚴重的環(huán)境問題，是我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展急待解決的重要問題。 隨著我國經(jīng)濟和生活水平的日益提高，將會對環(huán)境給予越來越大的關注。改革開放后，我國在燃煤電站煙塵排放的控制方面，通過近三十多年的發(fā)展，除塵設備和技 術均達到國際先進水平，煙塵排放已得到有效控制。 在燃煤電站 放的控制方面，我國采用引進技術和設備建立了一批煙氣脫硫工程，不斷加大 放的控制力度， 放的增長勢頭已基本得到了控制， 放總量將不斷降低。 因此， 控制將是繼粉塵和 后燃煤電站環(huán)保治理的重點。在燃煤電站 放的控制方面，目前我國還沒有掌握脫硝的先進技術，也沒有建立起我們的脫硝工程。因此吸收和引進國外成熟的煙氣脫硝技術并研究出適合我國國情的煙氣脫硝工藝設備是一項十分緊迫的工作。 2004 年國家新的大氣排放標準已實 施，對火電廠 放標準要求有了大幅度的提高。因此， 某 發(fā)電有限責任公司脫硝工程實施與國家環(huán)保政策的方向是完全一致的。 2 本工程 4 個機組脫硝工程實施后，電廠 污總量將明顯降低，具有顯著的環(huán)保效益，有利于 某 發(fā)電有限責任公司以環(huán)保型電廠的面貌樹立自己的企業(yè)形象。 硝工程建設的可行性 術及合作方式方面 本工程 4 個機組擬通過國際合作進行煙氣脫硝工程。具體合作方式為： 4 個機組煙氣脫硝系統(tǒng)由外國脫硝環(huán)保公司負責系統(tǒng)總體設計，其余由國內(nèi)公司負責系統(tǒng)初步設計、詳細設計、施工和調(diào)試服務；關鍵設備如催 化劑、噴氨格柵、煙氣分析儀、控制系統(tǒng)進口，其它配套設備和裝置材料國內(nèi)提供。 程實施背景方面 某 發(fā)電有限責任公司燃煤發(fā)電機組煙氣脫硝工程實施存在以下有利條件： 國家各級政府重視國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護的關系、加大了環(huán)境保護和治理工作的力度，煙氣脫硝工程具備良好的政策支持條件； 控制燃煤電廠所造成的大氣污染工作得到發(fā)電公司重視，這是實施煙氣脫硝工程的有利內(nèi)部條件； 國內(nèi)發(fā)電企業(yè)、環(huán)保公司積極學習、引進、掌握煙氣脫硝先進技術，形成了實施煙氣脫硝工程的外部條件。 究范圍及深度 本可行性研究 范圍、內(nèi)容和深度參考火力發(fā)電廠可行性研究內(nèi)容深度規(guī)定 參照火力發(fā)電廠可研報告內(nèi)容深度規(guī)定煙氣脫硫部分暫行規(guī)定 規(guī)定執(zhí)行。 可行性研究主要按規(guī)定的深度要求研究工程實施的必要性、脫硝劑的供應和運輸、工程背景條件、環(huán)境保護以及廠址的地形地貌、地震、地質(zhì)和水文氣象等主要工程建設條件，提出脫硝工藝系統(tǒng)的設想，并進行投資估算與投資經(jīng)分析。 主要設計范圍及內(nèi)容 ： 1）選擇適用的煙氣脫硝工藝系統(tǒng)。 2）配套脫硝的來源及供應工藝系統(tǒng)，按 4 臺機組脫硝系統(tǒng)消耗氨量設計氨站 。 3）煙氣脫硝系統(tǒng)實施后的環(huán)境影響評估。 4）機組后煙道系統(tǒng)和吸風機的調(diào)整。 5）機組鍋爐本體的煙道、鋼結構和省煤器的調(diào)整部分內(nèi)容由武漢鍋爐廠協(xié)助完成。 要設計原則 1）進行多種煙氣脫硝方案論證，選擇最適合的煙氣脫硝工藝方案；煙氣脫硝不能影響機組正常運行，一旦影響應有保證措施。 3 2）煙氣脫硝工程盡可能按現(xiàn)有設備狀況及場地條件進行布置，力求工藝流程和設施布置合理、操作安全、簡便，對原機組設施的影響最少。 3）對脫硝副產(chǎn)物的處理應符合環(huán)境保護的長遠要求，盡量避免脫硝副產(chǎn)物的二次污染，脫硝工藝應盡可能減 少噪音對環(huán)境的影響。 4）脫硝系統(tǒng)控制采用 統(tǒng)。 5）采用煙氣在線自動監(jiān)測，對煙氣脫硝前后的 量進行連續(xù)監(jiān)測，并對 放量進行累積，對脫硝系統(tǒng)氨逃逸量進行在線監(jiān)測。 6）脫硝工程應盡量節(jié)約能源和水源，降低脫硝系統(tǒng)的投資和運行費用。 7）脫硝系統(tǒng)運行小時數(shù)按 5500 小時計，脫硝系統(tǒng)可利用率 95%以上。 8）脫硝系統(tǒng)脫硝效率 80%，反應器入口 量 1 號、 2 號機組按 937 3 號、 4 號機組按 1054 9）地震烈度：建（構）物按 7 度設防。 2、工程概況 址概述 陽泉市位于山西省中部東側(cè)，東與河北省交界，北、西、南三面與忻州、太原、晉中三個地市毗鄰，地理位置介于北緯 3737 3831，東經(jīng) 11255 11403之間，全市面積 4578 平方公里，全市下轄兩縣四區(qū)：平定縣、盂縣、城區(qū)、礦區(qū)、郊區(qū)、開發(fā)區(qū)。 本項目建設地點為山西 某 發(fā)電有限責任公司內(nèi)， 某 發(fā)電有限責任公司位于陽泉市東南邊沿，桃河與義井河交匯前的一塊三角谷地，距市中心 3-4 房零米海拔高度 636 米。廠區(qū)東至白羊墅車站鐵路環(huán)行線，南臨陽泉市南大街和義井河，西靠義白路，北部為石太 鐵路和桃河，該處屬于桃河及其支流義井河匯合前的交叉口，地勢相對平緩開闊的河谷地帶。 爐主機 工程 50組用 鍋爐，系燃用山西陽泉無煙煤的固態(tài)排渣鍋爐，屬燃用無煙煤的基本型鍋爐與 5 萬千瓦的汽輪機組成單元機組。 形式：鍋爐為單鍋筒自然循環(huán)高壓煤粉鍋爐，鍋爐整體呈 “”型布置，爐膛四周由膜式水冷壁組成，爐膛出口處布置有屏式過熱器，在水平煙道內(nèi)，依次布置高溫過熱器，低溫過熱器。尾部布置有省煤器及管式空氣預熱器。 鍋爐采用集中下降管，過熱汽溫采用兩級噴水調(diào)節(jié)方式， 固態(tài)排渣，四角布置切圓燃燒，配有鋼球磨中間儲倉式熱風送粉系統(tǒng)。 4 鍋爐采用露天布置，獨立抗震鋼構架，爐膛，水平煙道，尾部上級上省煤器以上煙道全部負荷通過吊桿掛在頂板上，空氣預熱器及下級省煤器負荷作用于尾部構架上。 鍋爐的主要技術參數(shù)如下表 250要設備設計參數(shù) 表 2備名稱 參數(shù)名稱 單 位 數(shù) 據(jù) 鍋 爐 型 式 14 最大連續(xù)蒸發(fā)量 t/h 220 過熱器出口蒸汽壓力 熱器出口蒸汽溫度 540 空預器出口煙氣量 h 220000（單爐） 排煙溫度 140（進風溫度 20 ） 除塵器 型 式 單室三電場除塵器 除塵效率 % 98 制造廠家 河北宣化電除塵廠 引風機 型 號 73 020 311/2 數(shù) 量 臺 /爐 2 出 力 壓 489 工程 100組用 鍋爐，燃用山西陽泉地方小窯煤（無煙煤） 形式：采用自然循環(huán)、單鍋筒、懸浮燃燒、固態(tài)排渣、 “”型布置、雙 排柱全鋼構架、懸吊結構、管式空氣預熱器、膜式水冷壁。 鍋爐主要技術特性 2100要設備設計參數(shù) 表 2備名稱 參數(shù)名稱 單 位 數(shù) 據(jù) 鍋 爐 型 號 7 最大連續(xù)蒸發(fā)量 t/h 410 過熱器出口蒸汽壓力 5 設備名稱 參數(shù)名稱 單 位 數(shù) 據(jù) 過熱器出口蒸汽溫度 540 空預器出口煙氣量 h 488500（單爐） 排煙溫度 140（進風溫度 20 ） 除塵器 型 式 雙室四電場除塵器 除塵效率 % 99 制造廠家 浙江電除塵器總廠 引風機 型 號 73 0128 數(shù) 量 臺 /爐 2 出 力 壓 529 煙 囪 高 度 m 180 出口內(nèi)徑 m 5 料來源 某 發(fā)電有限責任公司設計煤種和校核煤種均為陽泉無煙煤。 設計煤種和校核煤質(zhì)分析結果如下表： 煤質(zhì)資料 表 2目 設計煤種 校核煤種 1 全水份 空氣干燥基水份 低位發(fā)熱量 502 大卡 /千克 5680 大卡 /千克 灰分 揮發(fā)分 全硫 碳 氫 氧 6 氮 二氧化硅 氧化二鋁 氧 化二鐵 化鈣 化鎂 化鈉 化鉀 氧化硫 氧化鈦 氧化二磷 程氣象 水文氣象： （ 1） 氣溫 多年平均氣溫： 歷年極端最高氣溫： 歷年極端最低氣溫： （ 2） 濕度 多年平均相對濕度： 54 % （ 3）氣壓 多年平均氣壓： 93366a （ 4）風速 多年平均風速： 2.0 m/s 多年最大風速： 28 m/s （ 5） 降雨量 多年平均降雨量： 537 6）歷年最大積雪厚度： 23 7 （ 7）歷年最大凍土深度： 68 程地質(zhì) 場地平整，海拔高度：約 填土層（ 素填土為主，局部為雜填土，巖性很雜，厚度 厚為 色為主，以粘性土為主，局部為砂土，厚度 1m 左右。 粉土、粉質(zhì)粘土層（ 分兩個亞層）：第一亞層以粉土為主，第二亞層以粉質(zhì)粘土為主，其巖性基本一致，頒多到互層出現(xiàn)，褐色、褐黃，濕 很濕，局部受地表粉煤灰中水滲漏影響基本飽和狀態(tài)，可塑、中壓縮性，局部夾砂石及砂土透鏡體，土質(zhì)不均，含鈣質(zhì)菌絲，厚度一般 3R=180 粗礫砂層（ 卵石及圓礫，夾粉細砂、中砂及粘性土透鏡體、級配良好、卵石成份多為礫巖 、淺褐色、灰褐色、稍濕 很濕、稍密 中密狀態(tài)，厚度 4R=160細砂） R=230 粉質(zhì)粘土層（ 色、褐、淺黃色、夾粉土、砂土、卵石透鏡體。含少量有機質(zhì)和鈣質(zhì)菌絲、質(zhì)地較均一，稍濕至很濕、可塑，中等壓縮性。厚度差異較大，在 2間，一般厚度 4R=200 砂卵石層（ 層土分為砂土、卵石兩個亞層，以卵石層為主，砂土多分部在該層頂部，呈中密至密實狀態(tài)，卵石層中填充物多為砂土、局部為粘性土填充、級配較好。 R=250土）， R=400石）。 基巖（ 上部為泥質(zhì)灰?guī)r，下部為石灰?guī)r。淺灰色，強風化至中等風化， R500 主廠房地段未見有濕陷性黃土，地質(zhì)鉆孔中 30m 未見有地下水。 廠址區(qū)域無不良地質(zhì)構造存在。根據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（ 1/400 萬）廠區(qū)抗震設防烈度為七度。 廠用水水源 某 發(fā)電有限責任公司用水來自娘子關供水工程，供水通過貓腦山水廠供至廠內(nèi)，可滿足本工程用水要求。 可供脫硝工程使用的水質(zhì)分析結果如下： 水質(zhì)分析結果表 表 2 目 工業(yè)水 項 目 工業(yè)水 K+ l l l l l 8 項 目 工業(yè)水 項 目 工業(yè)水 l l 總硬度 l 酸鹽硬度 l l 非碳酸鹽硬度 l 化學耗氧量 mg/l 甲基橙堿度 l 溶解性固體 mg/l 酚酞堿度 l 懸浮性固體 mg/l 活性硅 mg/l 全固形物 mg/l 電導率（ 25 ） 2925 us/l 樣品外觀 無色透明 通運輸 交通運輸：電廠所有進出入廠區(qū)的運輸均為公路運輸。 目前 某 發(fā)電有限責任公司周邊有三條干線公路，南大街、義平路、義白路 筑狀況 廠區(qū)布置分為主廠房區(qū)、輸煤區(qū)、變電區(qū)、油庫、生產(chǎn)附屬建筑區(qū)。 主廠房區(qū)包括主廠房、鍋爐、電氣主控樓、電 除塵器、煙囪和煙道等 廠廢水排放及治理情況 （ 1）本工程工業(yè)廢水考慮集中與分散相結合處理方式，按經(jīng)常性廢水、非經(jīng)常性廢水分類 ，選擇其最佳處理方案。 （ 2）本工程經(jīng)處理后的中水應達到或優(yōu)于 18920市污水再生利用，城市雜用水水質(zhì) （ 3）本工程廢水經(jīng)處理后排放標準應符合 水綜合排放標準中的一級標準。 全廠的工業(yè)廢水全部回收處理綜合利用，電廠排放的是循環(huán)排污水和達標處理后的生活廢水。 廢水處理 某 發(fā)電有限責任公司廢水的排放主要來自化驗室、循環(huán)冷卻塔排 污水、含油廢水等，各廢水源排放特征及治理措施見全廠廢水排放一覽表。 全廠廢水排放一覽表 表 2水名稱 組成及特性數(shù)據(jù)() 治理措施 排放去向 9 廢水名稱 組成及特性數(shù)據(jù)() 治理措施 排放去向 化學車間排水 酸、堿、 中和池 陽泉市污水處理廠 循環(huán)冷卻塔排污水 鹽類、 回用于煤場灑水、除塵 含油廢水 石油類 隔油池 陽泉市污水處理廠 輸煤系統(tǒng)沖洗水 油類 沉降池 循環(huán)使用 生活污水 氮、油類 一級沉淀 陽泉市污水處理廠 沖渣水 水倉高效濃縮機 循環(huán)使用 廠總排 氮、油類 義井河 根據(jù)近期 某 電廠的工業(yè)污染源達標排放驗收監(jiān)測和污染源年檢的監(jiān)測統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，該廠廢水總排口的 8 項（包括 油類、硫化物、 化物、氯化物）污染指標，以污水綜合排放標準（ 96）表 2 中一級標準值評價，除 標率為 ，其余的達標率均為 100%。 3 建設條件 化劑、還原劑的供應 條件 催化劑是煙氣脫硝工程（采用 術）的關鍵設備，本工程脫硝催化劑采用進口，成熟技術的催化劑。催化劑類型和成份在下一階段設備招標過程中確定。 脫硝還原劑有三種：無水氨、氨水以及尿素 硝系統(tǒng)還原劑類型比較 表 3原劑類型 優(yōu)點 缺點 液氨 1、反應劑成本最低 2、蒸發(fā)成本最低 3、投資較小 4、儲存體積最小 1、氨站設計、運行考慮安全問題 氨水 1、較安全 1、 23 倍的反應劑成本 2、大約 10 倍高的蒸發(fā)能量 3、較高的儲存設備成本 4、投資較大 10 尿素 1、沒有危險 1、相對無水氨反應劑成本高 35倍 2、更高的蒸發(fā)能量 3、更高的儲存設備成本 4、投資較大 綜上所述，本可研采用液氨作為還原劑。 通過市場調(diào)查，液氨來源較多，市場上貨源供應非常豐富，完全可以滿足本工程的需要。 還原劑采用汽車運輸，廠家送貨至電廠的方式。 化劑 催化劑的型式分為平板式和蜂窩式兩種。在全世界范圍內(nèi)，目前生產(chǎn)平板式催化劑廠家只有日立和西門子公司，做蜂窩式催化劑的廠家約有 7。 對于催化劑的兩種形式，兩者各有優(yōu) 缺點：一般認為在燃煤電廠脫硝裝置布置在省煤器和空預器之間，采用平板式催化劑和大孔徑的蜂窩式催化劑都可以的，對于燃氣電廠和脫硝裝置布置在低含塵濃度的時候，會采用蜂窩式催化劑。從國外應用情況來看，推薦平板式和蜂窩式的廠商數(shù)量基本持平，另外，從目前世界范圍內(nèi)的使用情況來看，兩種形式的催化劑數(shù)量也基本相當。 平板式與蜂窩式催化劑比較 表 3目 平板式 蜂窩式 壓降 小 大 活性 相當 相當 阻塞問題 不易阻塞 易阻塞 催化劑組成 有不銹鋼骨架 基材全 是 化劑體積（同等條件下） 大 小 價格 低 高 可靠性 著火 不會著火 反應器體積 小 大 本工程脫硝催化劑采用進口、成熟技術的催化劑。 硝副產(chǎn)物的處理及綜合利用條件 脫硝過程是利用氨將氮氧化物還原，反應產(chǎn)物為無害的水和氮氣，因此脫硝過程不產(chǎn)生直接的副產(chǎn)物?？赡茉斐啥挝廴镜奈镔|(zhì)有逃逸的氨和達到壽命周期的廢催化劑。 11 逃逸的氨隨煙氣排向大氣，當逃逸氨的濃度超過一定限值時，會對環(huán)境造成污染，因此氨逃逸水平是脫硝裝置主要的設計性能指標，也是脫硝裝置運行過程中必須監(jiān)視和控制的指標，脫 硝裝置的氨逃逸水平典型的設計值為 5氨逃逸量超過此限值時，應更換催化劑。 在中國對于氨的排放適用的法規(guī)是惡臭污染物排放標準（ 。 失效的催化劑可以返還給催化劑銷售商，由其負責處理失效催化劑。返還和處理手續(xù)及費用在銷售時或洽談更換催化劑的合同條款時進行協(xié)商。廢催化劑可能的再利用方法包括：用作水泥原料或混凝土及其它筑路材料的原料；從中回收金屬；再生等。 催化劑銷售商和用戶之間協(xié)議的普遍規(guī)則是要求銷售商承擔失效催化劑的所有權和處理責任。 本工程可采用失效的催化劑返還給催化劑銷售商 ，由其負責處理失效催化劑的方式，在條件成熟后由國內(nèi)廠家處理。 硝場地條件 根據(jù)煙氣脫硝工藝的要求，脫硝裝置布置在鍋爐與除塵器之間場地，采用鋼結構支架形式將脫硝裝置支撐在鍋爐與除塵器之間煙道上；液態(tài)氨的貯存和供應布置在 1735 平米地場地上，地面布置；管道采用管道支架。 硝用電、水、汽、氣條件 本脫硝工程是在原有老廠的基礎上進行技術改造，脫硝工程用電、水量、蒸汽和壓縮空氣量均較少，不需要新建單獨的水源、電源、氣源等。 本工程中工業(yè)用水由電廠循環(huán)水提供，生活用水由廠區(qū)生活用水管網(wǎng)供給。 4 煙氣脫硝工藝方案 計基礎參數(shù) 爐燃煤量 鍋爐燃煤量按鍋爐最大連續(xù)出力計算，見下表 表 燃煤量計算表 項目 單位 設計煤種 校核煤種 1爐小時燃煤量 t/h 爐小時燃煤量 t/h 時燃煤量（共 4 臺爐） 燃煤量 t/d 燃煤量 t/a 840730 899910 12 注： a)鍋爐的年運行利用小時數(shù)按 5500 小時計算； b)鍋爐日 平均運行小時數(shù)按 22 小時計算。 c)鍋爐熱效率按 90%計算。 硝裝置設計參數(shù) 表 硝裝置設計參數(shù)。 項目 單位 設計煤種 校核煤種 煤的含硫量 % 爐標態(tài)濕煙氣量 （ h） 306297（ 206363） 369906（ 227000） 1爐標態(tài)干煙氣量 （ h） 287613（ 193775） 347342（ 213153） 3爐標態(tài)濕煙氣量 （ h） 703228（ 431550） 796030（ 488500） 3爐 標態(tài)干煙氣量 （ h） 660331（ 405225） 747472（ 458701） 口 （ 282 317 口 （ 937（ 70%） 1054（ 70%） 脫硝效率 （ %） 75 75 硝工藝方案的選擇 硝工藝的簡介 有關 燃燒前、燃燒中和燃燒后。當前，燃燒前脫硝的研究很少，幾乎所有的形容都集中在燃燒中和燃燒后的 以在國際上把燃燒中 制措施統(tǒng)稱為一次措施，把燃燒后的 稱為煙氣脫硝技術。 目前普遍采用的燃燒中 要有低 氣分級燃燒和燃料分級燃燒。 應用在燃煤電站鍋爐上的成熟煙氣脫硝技術主要有選擇性催化還原技術（ 稱 選擇性非催化還原技術（ 稱 及 合煙氣脫硝技術。 氣脫硝技術 近幾年來選擇性催化還原煙氣脫硝技術 (展較快 ,在歐洲和日本得到了廣泛的應用 ,目前氨催化還原煙氣脫硝技術是應用最多的技術。 1） 硝反應 13 硝系統(tǒng)是向催化劑上游的煙氣中噴入氨氣或其它合適的還原劑、利用催化劑將煙氣中的 通常的設計中，使用液態(tài)無水氨或氨水（氨的水溶液），無論以何種形式使用氨，首先使氨蒸發(fā)，然后氨和稀釋空氣或煙氣混合，最后利用噴氨格柵將其噴入 應器上游的煙氣中。圖為應原理示意圖。 在 應器內(nèi)， 過以下反應被還原： 423N 2+6N 2+6煙氣中有氧氣時，反應第一式優(yōu)先進行，因此，氨消耗量與 原量有一對一的關系。 在鍋爐的煙氣中， %， 223N 2+6N 2+12面兩個反應表明還原 O 需要更多的氨。 在絕大多數(shù)鍋爐的煙氣中， 此 統(tǒng) 高，噴入到煙氣中的氨幾乎完全和 一小部分氨不反應而是作為氨逃逸離開了反應器。一般來說，對于新的催化劑，氨逃逸量很低。但是，隨著催化劑失活或者表面被飛灰覆蓋或堵塞，氨逃逸量就會增加，為了維持需要的 必須增加反應器中 不能保證預先設定的脫硝效率和（或）氨逃逸量的性能標準時，就必須在反應器內(nèi)添加或更換新的催化劑以恢復催化劑的活性和反應器性能。從新催化劑開始使用到被更換這段時間稱為催化劑壽命。 2） 統(tǒng)組成及反應器布置 下圖為典型 氣脫硝工藝系統(tǒng)簡圖， 統(tǒng)一般由氨的儲存系統(tǒng)、氨與空氣混合系統(tǒng)、氨氣噴入系統(tǒng)、反應器系統(tǒng)、省煤器旁路、 路、檢測控制系統(tǒng)等組成。 14 應器在鍋爐煙道中一般有三種不同的安裝位置，即熱段 /高灰布置、熱段 /低灰和冷段布置。 （ 1）熱段 /高灰布置：反應器布置在空氣預熱器前溫度為 350 左右的位置，此時煙氣中所含有的全部飛灰和 應器的工作條件是在 “不干凈 ”的高塵煙氣中。由于這種布置方案的煙氣溫度在 300 400 的范圍內(nèi)，適合于多數(shù)催化劑的反應溫度，因而它被廣泛采用。但是由于催化劑是在 “不 干凈 ”的煙氣中工作，因此催化劑的壽命會受下列因素的影響： 煙氣所攜帶的飛灰中含有 a,s 等成分時，會使催化劑 “中毒 ”或受污染，從而降低催化劑的效能。 飛灰對催化劑反應器的磨損。 飛灰將催化劑反應器蜂窩狀通道堵塞。 如煙氣溫度升高，會將催化劑燒結，或使之再結晶而失效，如煙氣溫度降低， 而會堵塞催化反應器通道和污染空氣預熱器。 高活性的催化劑會促使煙氣中的 此應避免采用高活性的催化劑用于這種布置。 為了盡可能地延長催化劑的使用壽命，除 了應選擇合適的催化劑之外，要使反應器通道有足夠的空間以防堵塞，同時還要有防腐措施。 （ 2）熱段 /低灰布置：反應器布置在靜電除塵器和空氣預熱器之間，這時，溫度為 300 400 的煙氣先經(jīng)過電除塵器以后再進入催化劑反應器，這樣可以防止煙氣中的飛灰對催化劑的污染和將反應器磨損或堵塞，但煙氣中的 用這一方案的最大問題是，靜電除塵器無法在 300 400 的溫度下正常運行，因此很少采用。 （ 3）冷段布置：反應器布置在煙氣脫硫裝置（ 后，這樣催化劑將完全工作在無塵、無 干凈 ”煙氣中，由于不 存在飛灰對反應器的堵塞及腐蝕問題，也不存在催化劑的污染和中毒問題，因此可以采用高活性的催化劑，減少了反應器的體積并使反應器布置緊湊。當催化劑在 “干凈 ”煙氣中工作時，其工作壽命可達 3 5 年（在 “不干凈 ”的煙氣中的工作壽命為 2 3 年）。這一布置方式的主要問題是，當將反應器布置在濕式 硫裝置后，其排煙溫度僅為 50 60 ，因此，為使煙氣在進入催化劑反應器 15 之前達到所需要的反應溫度，需要在煙道內(nèi)加裝燃油或燃燒天然氣的燃燒器，或蒸汽加熱的換熱器以加熱煙氣，從而增加了能源消耗和運行費用。 對于一般燃油或燃煤鍋爐，其 應器多選擇安裝于鍋爐省煤器與空氣預熱器之間，因為此區(qū)間的煙氣溫度剛好適合 硝還原反應，氨被噴射于省煤器與 應器間煙道內(nèi)的適當位置，使其與煙氣充分混合后在反應器內(nèi)與氮氧化物反應， 統(tǒng)商業(yè)運行業(yè)績的脫硝效率約為 70% 90%。 氣脫硝技術 選擇性催化還原脫除 種不需要催化劑的選擇性還原過程或許更加誘人，這就是選擇性非催化還原技術。該技術是用 素等還原劑噴入爐內(nèi)與 用催化劑，因此必須在高溫區(qū)加 入還原劑。還原劑噴入爐膛溫度為 850 1100 的區(qū)域，該還原劑（尿素）迅速熱分解成 應生成 方法是以爐膛為反應器。 研究發(fā)現(xiàn)，在爐膛 850 1100 這一狹窄的溫度范圍內(nèi)、在無催化劑作用下， 本上不與煙氣中的 此發(fā)展了 。在 850 1100范圍內(nèi)， 424N 2+6素為還原劑 O( +1/2N 2+2O 當溫度高于 1100 時 , 4H 2O 不同還原劑有不同的反應溫度范圍，此溫度范圍稱為溫度窗。 850 110O 。當反應溫度過高時，由于氨的分解會使 一方面，反應溫度過低時，氨的逃逸增加，也會使 的逃逸會造成新的環(huán)境污染。 引起 統(tǒng)氨逃逸的原因有兩種，一是由于噴入點煙氣溫度低影響了氨與 應 ;另一種可能是噴入的還原劑過量或還原劑分布不均勻。還原劑噴入系統(tǒng)必須能將還原劑噴入到爐內(nèi)最有效的部位，因為 果噴入控制點太少或噴到爐內(nèi)某個斷面上的氨分布不均勻，則會出現(xiàn)分布較高的氨逃逸量。在較大的燃煤鍋爐中，還原劑的均勻分布則更困難，因為較長的噴入距離需要覆蓋相當大的爐內(nèi)截面。為保證脫硝反應能充分地進行，以最少的噴入 須設法使噴入的 噴入的 逃逸的 且煙氣中 03會產(chǎn)生 (有腐蝕的危險。 16 氣脫硝技術的脫硝效率一般為 25%受鍋爐結構尺寸影響很大，多用作低 用 術，目前的趨勢是用尿素代替氨作為還原劑，值得注意的是，近年的研究表明，用尿素作為還原劑時， 2O， 破壞大氣平流層中的臭氧，除此之外， 被認為會產(chǎn)生溫室效應，因此產(chǎn)生 題己引起人們的重視。 統(tǒng)煙氣脫硝過程由下面四個基本過程完成 : 接收和儲存還原劑 ; 還原劑的計量輸出、與水混合稀釋 ; 在鍋爐合適位置注入稀釋后的還原劑 ; 還原劑與煙氣混合進行脫硝反應。 合煙氣脫硝技術 一步脫除 是把 藝的低費用特點同 藝的高效率及低的氨逃逸率進行有效結合。該聯(lián)合工藝于 20 世紀 70 年代首次在日本的一座燃油裝置上進行試驗，試 驗表明了該技術的可行性。理論上， 藝在脫除部分 系可向 化劑提供充足的氨，但是控制好氨的分布以適應 了克服這一難點，混合工藝需要在 應器中安裝一個輔助氨噴射系統(tǒng)。通過試驗和調(diào)節(jié)輔助氨噴射可以改善氨氣在反應器中的分布效果。資料介紹 合工藝的運行特性參數(shù)可以達到 40%脫硝效率，氨的逃逸小于 5 氣脫硝技術的選擇 根據(jù)以上對脫硝工藝的簡單介紹，控制火電廠 種脫硝工藝工程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)以下幾個萬面綜合考慮 : l) 2)脫硝工藝要適用于工程己確定的煤種條件，并考慮燃煤來源的變化可能性 ; 3)脫硝工藝要做到技術成熟、設備運行可靠，并有較多成功的運行業(yè)績 ; 4)根據(jù)工程的實際情況盡量減少脫硝裝置的建設投資 ; 5)脫硝裝置應布置合理 ; 6)脫硝劑要有穩(wěn)定可靠的來源 ; 7)脫硝工藝脫硝吸收劑、水和能源等消耗少，盡量減少運行費用。 表 氣脫硝技術設計參數(shù)比較。 17 項目 合型 原劑 以 可使用 用 反應溫度 320 一 400 前段 :850， 后段 :320 850 一 110O 催化劑 成份主要為 段加裝少量催化劑 (成份主要為不使用催化劑 脫硝效率 70 90 40 70 25% 60% 還原劑噴射位置 多選擇于省煤器與 鍋爐負荷不同噴射位置也不同，通常位于 一次過熱器或二次過熱器后端 通常在爐膛內(nèi)噴射，但需與鍋爐廠家配合 會導致 03氧化較 不導致 03氧化 3 5 0 15空氣預 熱器影響 03易形成化率較 ，造成堵塞或腐蝕的機會較 不導致 成堵塞或腐蝕的機會為三者最低 系統(tǒng)壓力損失 催化劑會造成壓力損失 催化劑用量較 ，產(chǎn)生的壓力損失相對較低 沒有壓力損失 燃料的影響 高灰分會磨耗催化劑，堿金屬氧化物會使催化劑鈍化 影響與 同 無影響 鍋爐的影響 受省煤器出口煙氣溫度的影響 受爐膛內(nèi)煙氣流速及溫度分布的影響 與 合系統(tǒng)影響相同 綜合上述，根據(jù)技術先進，工藝成熟，經(jīng)濟合理，有工業(yè)業(yè)績，脫硝效率高的原則，本煙氣脫硝工程可行性研究推薦采用 氣脫硝技術。 5 脫硝工程設想 硝系統(tǒng)由三個子系統(tǒng)所組成， 應器及附屬系統(tǒng)、氨儲存處理系統(tǒng)和氨注入系統(tǒng)。 硝裝置總體布置 本煙氣脫硝工程主要構筑物有脫硝裝置 、液態(tài)氨的貯存和供應系統(tǒng)的構筑物。 根據(jù)煙氣脫硝工藝的要求， 1 號、 2 號機組脫硝裝置布置在每一臺鍋爐與除塵器之間場地，由于該處場地已設計布置煙道，采用鋼結構的支架形式將脫硝裝置支撐在鍋爐與除塵器之間煙道上。 3 號、 4 號機組脫 18 硝裝置布置在每兩臺鍋爐與灰渣泵房之間場地，由于該處場地零平面布置有溝道，采用鋼結構的支架形式將脫硝裝置支撐在鍋爐與灰渣泵房之間場地。 液態(tài)氨的貯存和供應布置在 1735 平米的場地上，布置位置考慮位于 4 號鍋爐脫硫區(qū)域與煤場之間。 全廠脫硝裝置的控制系統(tǒng)布置在 還原劑采用輸送管道方式。 道路 :在 液態(tài)氨的貯存和供應的建筑構筑物形成消防環(huán)路，采劇混凝土路面與廠區(qū)道路相連接。 （還原劑 ）的儲存系統(tǒng)及設備 統(tǒng)描述 還原劑（氨）用罐車運輸并在儲罐儲存。在高壓下，氨被液化以減小運輸和儲存的體積。 市場購買的還原劑（液態(tài)氨濃度 ,供應商用罐裝車運輸（以液體形態(tài)儲存在壓力容器內(nèi)），送往 某 發(fā)電有限責任公司的氨貯存場地，通過氨卸載壓縮機卸載，進入氨貯罐貯存。使用時，儲存罐中的氨借助自壓輸送到蒸發(fā)器中，蒸發(fā)器是氨注入系統(tǒng)的組件。 系統(tǒng)設置二臺卸載壓縮機，一臺運行，一臺備用，全廠設置兩臺氨貯罐，總?cè)莘e滿足全廠 4 臺爐 10天的用氨量。 14 號鍋爐 氣脫硝系統(tǒng)物料平衡計算，計算結果如下表所示。 表計算結果 參數(shù) 數(shù)值 還原劑類型 無水氨 純度（ %） 硝效率（ %） 逃逸（ 5 催化劑壽命（小時） 24000 日耗 t/d） 耗 t/a） 4117 高壓力下儲存的無水液氨意外泄露到大氣中是危險的，因此需要嚴格的安全和環(huán)保規(guī)定。當系統(tǒng)在很長時間不使用或進行定期檢查時 ，用氮氣清洗系統(tǒng)，將氨從氨容器和設備中清洗干凈 (氨儲罐除外 )。 統(tǒng)設備及布置 共用系統(tǒng)：氨儲存及處理系統(tǒng)設備 19 本系統(tǒng)布置場地，氨儲罐布置在半露天雨棚中的零米地面；氨卸載壓縮機等轉(zhuǎn)動的機械設備以及電氣設備布置在氨儲罐旁邊的建筑物內(nèi)。 （還原劑 ）注入系統(tǒng)及設備 統(tǒng)描述 儲罐里的液態(tài)氨靠自壓輸送到蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)（通過蒸汽加熱）將氨蒸發(fā)，在緩沖貯罐貯存，通過管道送至每一臺爐的 應裝置旁。再用空氣稀釋高濃度無水氨，這樣氨 /空氣混合物安全且不易燃。通過裝在 口煙道內(nèi)的 氨注入格柵，將氨 /空氣混合物注入到 統(tǒng)內(nèi)。 全廠設置兩臺蒸發(fā)器和兩個緩沖貯罐（公用，只有容量備用，無數(shù)量備用） 每一臺鍋爐設置二臺稀釋風機，一臺運行，一臺備用。 每一臺鍋爐設置二臺氨 /空氣混合器。 統(tǒng)設備及布置 表系統(tǒng)設備 系統(tǒng)名稱 設備名稱 數(shù)量 氨注入系統(tǒng) 氨加熱器 2 氨緩沖罐 2 稀釋空氣風機 8 氨 /空氣混合器 8 蒸發(fā)器、緩沖貯罐均布置在儲罐旁邊的建筑物內(nèi)；每一臺鍋爐的稀釋空氣風機、氨 /空氣混合器均相應布置在每一臺鍋爐的零米附近。 硝工藝系統(tǒng)及設備 統(tǒng)描述 統(tǒng) 應器和附屬系統(tǒng)由擋板門、氨注入格柵、氨 /煙氣混合器、 應器、催化劑、吹灰系統(tǒng)和煙道等組成。 通過注入格柵的多個噴嘴，將氨噴入煙氣中。注入格柵后的煙氣混合裝置促進煙氣和氨的混合，保證煙氣中氨濃度的均勻分布。 來自鍋爐省煤器出口的煙氣通過 應器， 應器包含催化劑層，在催化劑作用下， 化劑促進氨和 應器最上面有整流柵格，使流動煙氣分布均勻。催化劑裝在模塊組件中，便于搬運、安裝和更換。 20 應器催化劑層間安裝吹灰器用來吹除沉積在催化劑上的灰塵和 應副產(chǎn)物，以減少反應器壓力降。 煙氣系統(tǒng)中的進、出口擋板門、旁路安裝擋板門用來在鍋爐啟動和停止期間或緊急狀況下隔離 應器。 藝主要性能指標有：脫硝效率、氨量、反應器的壓力降等。 藝主要設計參數(shù)有催化劑總量、催化劑高度、催化劑空隙率和煙氣速度等。 燃煤鍋爐 氣脫硝裝置催化劑設計參數(shù)見下表。 表燃煤鍋爐 氣脫硝裝置催化劑設計參數(shù) 項目 蜂窩型催化劑 板型催化劑 某 發(fā)電有限責任公司 蜂窩催化劑 高灰煤 低灰煤 單塊催化劑孔數(shù) 400 441 529 400 間距（ 表面積（ / 427 444 470 500 285 451 空隙率（ %） 64 69 71 67 82 74 壓力降（ m） 系統(tǒng)設備及布置 應器的布置方式： 在熱段 /高灰布置中， 應器位于省煤器和空氣預熱器之間，因為該區(qū)域煙氣溫度在 300的范圍內(nèi)。 某 發(fā)電有限責 任公司鍋爐省煤器和空氣預熱器之間的煙氣溫度在該范圍內(nèi)。世界上絕大多數(shù)燃煤火電廠的 置采用這種布置萬式。 這種布置方式的主要優(yōu)點是投資和運行費用低，因為該段的煙氣溫度與催化劑要求的運行范圍相符合。這種布置的其主要缺點是催化劑暴露于含有全部灰塵和硫分的煙氣中。采用這種布置方式主要是含硫量低于 2%的煙煤發(fā)電鍋爐。 有設備的遷移 某 發(fā)電有限責任公司的 置采用熱段 /高灰布置方式，適合于催化劑性能的煙氣溫度區(qū)域在高溫空氣預熱器和低溫省煤器之間。鍋爐現(xiàn)有的部分設備需要遷移。 可考慮現(xiàn)有設備的三 種移位方案： 21 高溫空氣預熱器移位； 低溫省煤器移位； 低溫省煤器和低溫空氣預熱器移位。 在采用 置時，延長煙道和安裝催化劑會使系統(tǒng)的壓力降增加， 統(tǒng)需要更換更大壓頭的引風機，否則鍋爐負荷將降低。延長鍋爐煙道會使空氣和煙氣側(cè)的熱損失的增加，從而使鍋爐效率降低，因此煙道需保溫。 高溫空氣預熱器移位方案 ：空氣側(cè)的壓力降將增大，與已有設備的沖突比低溫省煤器移位方案嚴重，因為需要移動從低溫空氣預熱器出來的空氣管道。 低溫省煤器移位方案：將低溫省煤器移位至進入 應器的煙道中，保持原煙道的截面積 和尺寸，低溫省煤器按原布置方式布置，因此水側(cè)壓力降沒有變化。 低溫省煤器和低溫空氣預期熱器移位方案 ：工程投資和鍋爐效率的降低都是最大的，因為許多設備都要移位。此外，在這種方案中，催化劑被放置在高溫省煤器下面，如果發(fā)生高溫省煤器漏水，催化劑壽命和脫硝效率將降低。 下表總結了上述三種設備移位方案的優(yōu)點和缺點及建議。 表鍋爐輔助設備移位方案概要 移位設備方案 優(yōu)點 缺點 建議 高溫空氣預熱器移位 中等設備投資 與已有設備嚴重沖突，增加煙氣和空氣側(cè)壓力降。 調(diào)查已有設備的位置；調(diào)查送風機和引風機可用余量；管道 保溫。 低溫省煤器移位 設備投資最低 煙氣和水的熱損失增加煙氣側(cè)的壓力降增大?？諝鈧?cè)壓力降不變 管道保溫；更換高效低溫省煤器；調(diào)查送風機和引風機的余量。 低溫省煤器和低溫空預熱器移位 設備投資最高 與已有設備沖突最嚴重 避免采用。 綜上所述，選擇低溫省煤器移位方案 。 鍋爐附近的地面被送風機和一次風機占用，大型的風道懸掛在一層樓板下，如果將 應器安放在鍋爐房內(nèi)（鍋爐附近），用于鍋爐維護的空間將更小，而且安裝周期會更長。 下表總結了 應器兩種安裝方案的優(yōu)缺點及建議。 22 表 應器安裝位置 概要 要點 優(yōu)點 缺點 建議 靠近鍋爐 管道短 與已有設備嚴重沖突；鍋爐維護空間小 不可行 靠近 易進出 煙道長；靜電除塵器維護空間??；投資高。 盡可能的減小煙道長度