中国火电厂烟气脱硝技术战略

第一章概述燃烧矿物燃料是人类利用能源的主要途径。在燃料燃烧产生能量给人类社会进步提供巨大推动力的同时，又伴随着大量污染物的排放，向大气排放的氮氧化物(NOx)就是其中之一。1.1我国的能源状况和大气污染的特点在我国的能源结构中，煤炭占主要地位，我国的煤炭蕴藏量大，产量高——储量居世界第三位，产量居世界第一位。在煤炭、石油、水力、核能、风能等能源品种中，煤炭是我国国民经济和人民生活最主要的能量来源。在今后相当长的时期内，中国能源不会改变以煤炭发电为主的发展特点。“以电力为中心，以煤炭为基础”的能源政策是中国能源发展的必然选择。这种能源状况决定了我国的大气污染属于煤烟型污染。在煤炭燃烧向大气排放的多种污染物中，酸性气体的排放是现阶段防治的重点。有关资料显示，由于大气中的酸性气体超标(主要是SOx和NOx)，我国降水pH值小于5.6的区域已占国土面积的40%，而且都在我国经济发达地区。此外燃煤还向大气排放温室气体和破坏臭氧层的气体，研究表明大气污染对经济造成的损失是十分巨大的。由于大气污染问题而造成的对水陆生态环境的破坏，对工业及民用设施的破坏，以及对人体健康的危害，其严重后果更是难以估计的。总之，大气污染已对我国经济建设和社会发展构成了严重的威胁。1.2我国电力工业发展及所面临的环境问题的挑战电力工业是国民经济的基础产业，对国民经济的可持续发展起着重要的支撑作用。我国改革开放以来，火电厂发电装机容量和发电量分别从1949年的168.5万千瓦和43亿千瓦·时，达到2000年初的装机容量2.368亿千瓦，发电量达到11079亿千瓦·时，分别增加161.5倍和286.8倍，目前中国发电装机容量和发电量均居世界第二位。未来五年电力工业预计保持5%左右的增长，到“十五”末期，全国发电装机容量将达到3.9亿千瓦，其中水电9500万千瓦占24.36%，火电28600万千瓦占73.33%，电力工业是燃煤大户，我国目前电力生产耗煤量约站全国耗煤总量的30%，预计2003年电煤总耗约为6亿吨。就氮氧化物的排放而言，人类活动产生的氮氧化物80%以上来自燃烧源排放，一吨煤燃烧大约产生8~9公斤氮氧化物。而燃烧产生的氮氧化物又有50%来自固定燃烧源（主要是电站锅炉和工业锅炉）。这种状况增加了电力发展对环境产生的巨大压力。表1是我国火电机组（八五）期间氮氧化物排放调查结果。表1我国火电机组（八五）期间氮氧化物的排放调查结果桌年度您发电详量/房亿k杀W织·陡h泉发电轧标准蒙煤耗文/服g怪·百(k艘W嫌·基h亭)勾-1凳亿千袖瓦时找NO茎X至排放翠量/多t巴NO采X采总排锄放量煌/万说t医19宫91牧年葵55级26悲.4主9锤39列0筋35图0奇19床3.移42宾19与92资年起62石47插.2泥3惠38渣7抓34柄5哄21泉5.抛53旷19番93鄙年柴68嫂56妨.8存6庆38础4伶34沟0凯23证3.浪13拦19恐94灾年际74者70辣.4倒9两38突1秤33庙5洽25钢0.纳26锯19辜95谜年皂80驱51常.2埋0寺37办8沿33域0勿26梁5.艰05表2是对我国火电机组21世纪初氮氧化物的排放预测结果(西安热工所做)。表221世纪初的电站锅炉NOX排放量预测就年度远火力恨发电寿量/葱亿k发W帆·侄h劝发电鸣标准躁煤耗帝/缎g校·苦(k伞W衣·灿h党)再-1极亿千包瓦时霜的N醉O基X炉排放底量/游t针NO捐X待总排运放量畜/万柄t楚20笨00炮11顺70吨0瓣32辛8烟30神6闻35沃8.灶02瘦20死05伐17龟20冒0古31波4找28培4咸48懂8.线48掌20价10寄22努70写0服30贴0贿26辜2盘59透4.榜74根据国家有关部门的预计，今后我国GDP年均增长7%左右，随着我国经济继续保持持续稳定增长，国民经济和社会发展对电力的需求也将相应增长。而我国以燃煤为主的电力生产所造成的环境污染又是电力工业发展的一个制约因素。电力工业必须解决和环境的协调发展问题，才能真正促进经济的繁荣，造福于人类。在火电机组排放的多种大气污染物中，氮氧化物是最近三十多年中受到世界极大关注的一种污染物。氮氧化物的排放在酸雨的形成和对臭氧层的破坏中所起的作用已经得到了科学的证明。世界上一些工业发达国家对氮氧化物的排放制定了越来越严格的限制。随着今后电力工业的发展，NOx排放量将越来越大。如果不加强控制，NOx对我国大气环境污染所造成的严重后果将不堪设想。电力行业加强对其控制的研究已迫在眉睫。华第二际章出聋国型内外含烟气绑脱硝宅技术道的发姓展历冰史、舍现状减和趋匆势议一般便意义吹上的薪氮氧悬化物悼(N绍O民x絮)包州括N拴2肝O、白NO酷、N烂O夫2贡、N殖2傲O位3壶、N它2柜O港4参、N僻2掩O久5孤等,名但对识大气起造成手污染烤的主剃要是旋NO壮、N丸O盐2绸和N膜2虫O。擦燃烧绕过程甩中产单生的学氮氧轿化物汇主要顺是N礼O和孝NO规2礼。在既绝大疲多数求燃烧降方式缴中，冻产生急的N帜O占私90港%以淘上，恼其余弱为N逃O怨2饿。这疯两种抵氮氧千化物在由于委其危芒害之渔严重起和治体理难性度之坚大而尽长期侦受到排特别巾关注仇。所永以在崖大气丢污染斤治理供领域梅里，枝NO恭x数主要尿指的犹是N猎O和再NO旺2傲，而润烟气裂脱硝界（衣Fl发ue伯g降as傍d晨e堆NO贿x托）也担就是摇从烟注气中请祛除炮NO绝和N跳O痰2卸。跟上个盼世纪触40锤年代念在英域国、饼50讽年代燃在美亭国以弹及6贼0年稀代在俱德国改都有态关于俩NO没x句的危色害性蜘的报喉导，超60穿年代潮氮氧稿化物决被国诊际社唐会确万认为珍大气蔬的主闲要污碎染物节之一访。随通后在躁对N割O真x查的形体成与裹危害挽机理环进行招深入尼研究共的基趋础上架，开秤发了进多种先脱硝晶的实棋用技播术，袖从7捞0年蜂代后块期烟位气脱融硝技草术就境在一瓜些工丙业发膏达国嗽家付淘诸工古业应滚用。罚下面弃就先枝将国机际上锋有关揪NO昂x帆控制撒的研竖究与蔑应用贿情况煮做一买简单怨介绍慕。讽2.桑1订N巷O腿x取的形俗成与眉危害四2.挽1.俗1植NO挥x云的形磁成霞在化困石燃窄料的陷燃烧道过程艰中，腰N哀O解x宰的生川成通锻过三社种机涛理：锦(1装)燃帆料本修身所笼含的失氮的眼有机淋物诸陈如喹既啉(辱C肌5抚H寿5始N饲)、散吡啶允(滤C氧9中H原7倘N拌)等纤,在狠高温寺下释龟放出捆氮和垫氧化掘合生皆成的框NO肆x凡，称游作燃墓料型限NO荷x绝（命F渣ue导l杏N蒜O摸x蛇）；晶(2切)燃班烧时普空气贞中的夹Ｎ遣2沸在高凉温下赔氧化沾生成耍的N递O疯x宰，称援作温践度型恩或热秩力型洒NO烦x阵（感T篮he丘rm苍al劣N箭O驱x诸）；欲(3省)碳姐氢燃酱料在艇燃料昆过多嫩时燃闸烧所渣产生沸的N何O叹x丈，称兄作快塑速型无（或归速度诞型）掀NO隙x异（孟Pr遮om慧pt雪N旗O丑x闻）门——事对于茶大多阻数的诵矿物歌燃料漆，这局类N季O患x辉含量壮较小野。筹燃烧城过程欢中影奥响N像O爱x厘生成题量的任因素立主要蚊有：鸭·钻留温度脑·例选氧浓鹊度威·境摸燃料炉含氮轰量积·胆仆反应从时间裹在以生上四隶个因亩素中税，温羽度影弱响是浙所有括因素猾中最壶强的灿。根剥据朽Ze呀lk举ow韵sk燕i晴（1拢98钻6）上的研亡究结银果，吸在煤雪粉燃所烧装家置常费规氧泊量运宁行条福件下蛮，N庙O珍x袄生成袜量与愉温度便之间等的关冶系存住在一展个筋“民边界哥温度夜”飘，高己于该叠“潜边界加温度小”叠时，伞NO牧x留生成禾量将矛随温驱度的尸升高暴以指摔数规孕律增唐加，基这个睬“正边界甲温度低”挪大约榆为1只30蛛0却℃董。下侦图就粉是喘Ze近lk川ow店sk笑i面给出阁的N渔O顾x聋的生研成量亭与温锈度的边关系堂曲线莫。图1NOx生成量随着燃烧温度的变化捎2味.1畅.2骄N千O主x申的危图1NOx生成量随着燃烧温度的变化稳NO宋x督是几像种量刘大面螺广的滤大气德污染冷物之坡一，宫NO欲x驱的排层放给场自然骡环境姜和人刃类生德产生浮活带袜来的喘危害郊主要持包括梢：盈(1腥)羊NO林x篇对人萍体的丽致毒渣作用龙；汽(2羊)略NO壤x葛对植无物的衣损害强作用赠；拦(3脸)艇NO础x跨在大写气中栽的积锁累，饱造成垂环境栋酸化毙，是脱形成搂酸雨恰、酸氏雾的息主要厦原因诉之一茎；浑(4蚊)颤NO疗x誉与碳江氢化私合物吊形成梳光化悼学烟惊雾，沿造成谱二次缺污染骆；污(5吊)布N状2企O伙主要阁是造领成高望层大更气的酸污染救，参棍与臭巷氧层成的破攀坏。效因此筐，世遣界各列国都灵相继猪制定三了含永NO布x视废气获排放哥指标愁，对贡NO督x坡的排泄放量车进行午限制至，同旋时投奶入资屯金和级人力废开发失高效院率、注低成削本的途控制裤NO即x睡的技爬术工具艺，盒并取盒得了勤一定糖的成名果。其2.琴2穷NO摆x峡的控耻制方隐法茧2.横2.列1父泡稿NO围x德的控款制方奏法分旬类卷见诸萄于文陷献资膝料上友有关跌NO扯x移的治度理方越法有悲几十膜种之约多，丝归纳轻起来兽，这层些方齐法不请外乎道从燃均料的法生命粉周期料的三轰个阶捆段入千手，盼即燃肠烧前息、燃曲烧中膨和燃拢烧后赌。当菠前有候关燃件烧前版脱硝渔的研惠究很含少，移几乎燕所有伸的研粥究都逝集中挠在燃杆烧中荣脱硝家和燃挎烧后吧的烟兰气脱研硝。介所以甩在国驴际上温把燃杰烧中揉脱硝桥或把哈NO参x卸的生不成前症的所律有措粉施统到称为需一级炒污染粘预防艰(塔pr良im皂ar皇y嘱po品ll掠ut转io套n暴pr雪ev奶en旬ti笋on番)革，把仍燃烧宣后的绞处理加称为色二级除污染绝预防凝(s盼ec孝on招da伶ry殖p腊ol泡lu咏ti险on弦p悠re灶ve科nt夹io搏n)剂。服(1紧)燃逝烧前朱脱硝衬石素燃烧托前脱型硝是竿指从珠燃料秩中将如氮脱芬除，碌从而志达到燃减少昏NO牌x宁生成扩量的吐目的盯。朱(劫2顾)探燃烧佣中脱捧硝控谁制击唇适燃烧框中控惊制是度通过给改进悦燃烧花方式强减少势NO义x盘的生温成量崭，基欲于N漂O逮x部的形蛮成受恢温度秃的影腿响极厘大这难一规欺律，均可以醋通过年改进原燃烧辅方式松避开韵使N罚O虏x哈大量龙生成恨的温接度区衡间，下从而瞒实现颠NO斧x客的减远排。体主要架有以它下几爬种途污径：鲜·林低氧冰燃烧宗或低笛过量看空气甲系数浊（L响EA板）；广·错烟气维再循庭环（搜FG斩R）蚊；局·燕降低丛空气艺预热辆器温狐度（秋RA贩P）搬；查·衰分段绳燃烧减，两严段燃焰烧式串、三跑段燃群烧式祝。三储段燃当烧是糖在两御段燃闯烧的贪基础县上增狮加再昆燃烧县——哗“步re贷bu柔rn俭in码g甘”金,也同称为督补燃讲；献·震上部匹燃尽袄风叛(O宇FA记)封；井·批燃料登分级估等。徐燃烧循方式排的改获进通锣常是啦一种闲相对垃简便财易行矛的减祸少N咱O侧x英排放虽的措育施，乳但这叛种措圆施会补带来衔燃烧墨效率劳的降旺低，副不完鞠全燃舟烧损存失增仅加，森而且禁NO喷x越的脱发除率医也不厌够高顷，因艘此随畜着环响保要装求的召不断纤提高迹，燃口烧的吹后处鼓理越俭来越堤成为放必然帝。瘦(乞3童)兰燃烧膊的后须处理蠢属斤燃烧阅的后钓处理忙就是批对燃恭烧后林产生沿的含剧NO纠x汇的烟要气(瑞尾气袋)进炮行处混理，片即烟灿气脱粘硝（福F涉lu撞e获ga丝s路de洒NO狐x旷）或沈废气消脱硝除（雾Wa直st浆e国ga率s优de诚NO电x劣）。遇2.炊2.偶2合烟廊气脱露硝工绵艺分羡类惊墙烟气罪脱硝糖工艺奏可以堪分为睬两大棵类病——违湿法怜和干的法漆(1母)卧湿法胶(务W棵et音榴pr漂oc味es求s)殿是锈指反塞应剂歉为液寇态的基工艺拔方法稀；毕(2终)老干法犯(D增ry托p科ro盖ce共ss予)法是贯指反飘应剂稍为气宜态的壮工艺笔方法步。也无论讽是干佛法还炸是湿躬法，获依据陶脱硝日反应秘的化苗学机骆理，抚又可住以分洒为还骨原幅(R纯ed且uc冲ti青on筹)迫法、眉分解深（胡De供co器mp山os喘it嗓io礼n为）法取、吸矩附袍(宾Ab刷so遵rp筝ti蒙on复)敬法液、等促离子皇体活蛙化（遣Pl溜as高ma补a效ct仍i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搂入量偷——得对默NH闲3暮的输皮入量搞的调锣节必榜须既渗能保银证N苦O烂x殿的脱印除效孔率，校又能火保证际较低赌的氨索逸出郊量。闻由于子烟气欲经过绑空气聚预热晚器温叙度迅辛速下邪降,准多演余的巷NH跪3员会与吧烟气遣中的榴SO搬2甘和S近O陷3稿等反栽应形菊成铵屡盐，舟导致春烟道哗积灰慈与腐五蚀。洽另外陈，N块H致3薯吸附花在烟任气飞焰尘中额，会舞影响同电除唇尘器累所捕冶获粉天煤灰佩的再厉利用洪价值宣，氨咬泄露目到大惰气中礼又会程对大警气造科成新县的污毁染，狐故氨矮的流狼出量涉一般睛要求登控制酷在5箱pp然m鞋以下朝。茧在推夏广S歼CR但法初建期，斜虽然叮曾遇绳到催围化剂预被烟抹气中逼的粉议尘磨拆损、梅阻塞吸、受蛮砷、概碱金党属等症物质狱的毒差害失部活及茫形成蛾的酸些式硫吼酸铵竿腐蚀赠设备逮等问填题，惭但随栽着运椒行经臂验的文增加绘，操夏作条买件的唐优化纲，催伤化剂帜及其县载体浩的改制进，史使S额CR全技术炎日趋封成熟策并开绢始受蜓到普什遍的挡欢迎旅。目蛙前尚骗感不徐足的凯是它狐的投蜡资和缺日常需操作劈费用先仍偏论高，牢但这想个缺险点正彻随着绣新技言术的挂开发除与应颜用逐汽渐被帐克服够。剧2.姓4.掉1稻.4魄脱杜硝效私率畅SC泽R法琴脱除枕NO化x剧的效烛率很慨高，鸭可达好80钥%-凑90做%。狭2壮.4驶.1棒.5娘应用调实例跨美国益的纷AE劣S袋So疼me逆rs过et参电站逝的一怜号锅搭炉是很B&薪W扛制造各的燃影烧东陵部的沉中度焦含硫胀量烟圾煤的登67强5丈MW主机组汇的锅务炉，青配的哈是君GE末公司茄的蒸萄汽轮俱机和贯发电佳机。役锅炉京原来趁安装垦有电瞧除尘零和喂湿法字脱硫兵装置抄与低危NO棵x便燃烧荐器。恶为了椅进一李步降装低N竿O电x捷的排注放，奴于1泄99北8/矛19灵99的的冬唉天，专在该您锅炉早上安誉装了谊SC法R我系统左，并凤于1批99倘9年疑6月首投入怜运行批。停从签匀合同暂到系尝统运妄行，芦B&拖W敲公司达用9挣个月怒时间弄完成男了设侵计制泄造和严安装化这台虹改进锤型的服SC帖R奋。设尿计指枪标是卧经过袄24栏00钢0小疗时的岂运行哈后，茫氨逃碧逸率独小于读3帐pp缴m羊，N江O鉴x伸脱除托率9害0%灵，电拘站N嚼O龙x羡的排泉放从株0.妙55马lb雾/M建Bt历u肢降低陈到0揉.0浮55乖lb饥/M获Bt火u晶。反混应器嗓中有纤89者7立苗方米叠的6筑毫米妻的板顺式催惊化剂鹅，四狐层催馅化剂啊床的奶三层爆放置蔽有催绕化剂去。还茄原剂播采用苍无水英氨，召此外湖设计耀参数任还有喊流经剃催化授剂的射烟气古中的急SO狐2滩的氧春化率镰限制繁在0昏.7赶%榨以内岗，燃男料硫妈含量派2.献5~采3.面0%捏。反灯应器六位于盘连接递空气顽预热池器和烤除尘青器的阳烟道驳中。偏该系虹统是猛在基眠负荷渔状态醋下设奔计的帐，系皮统的甘压降掀限制决在避毅免对间引风悠机进滔行改而造。森So撞me静rs