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1、嘉兴电厂2300MW机组NOX控制与脱硝方案论证研究报告 2006年 11月 项目编号：337-TX-ZX1嘉兴电厂2300MW机组NOX控制与脱硝方案论证研究报告浙江天地环保工程有限公司2006年 11月 浙江天地环保工程有限公司合同编号：嘉电计（2005）第163号嘉兴电厂2300MW机组NOX控制与脱硝方案论证研究报告委托方：嘉兴发电有限责任公司研究单位：浙江天地环保工程有限公司目 录1 火电厂氮氧化物的排放与污染情况11.1 氮氧化物的污染和危害11.2 火电厂氮氧化物的排放情况11.3 电厂氮氧化物排放标准22 火电厂氮氧化物的生成与控制机理52.1 火电厂氮氧化物的生成机理52.2
2、 燃烧过程中氮氧化物的控制机理62.3 烟气中氮氧化物的脱除机理63 氮氧化物的控制与脱除技术及应用介绍73.1 烟气再循环燃烧技术73.2 空气分级燃烧技术83.3 燃料分级燃烧技术103.4 低NOX燃烧器技术133.5 炉内喷氨脱硝技术183.6烟气选择性催化脱硝技术233.7电子束氨法脱硫脱硝技术354 嘉兴电厂2300MW机组NOx排放情况384.1 嘉兴电厂基本情况384.2 嘉兴电厂锅炉结构与燃烧情况384.3 嘉兴电厂2300MW机组NOx排放监测405 嘉兴电厂2300MW机组脱硝的方案设计与经济技术分析415.1 烟气再循环技术的方案设计与经济技术分析415.2 空气分级技
3、术的方案设计与经济技术分析455.3 燃料分级技术的方案设计与经济技术分析495.4 低NOx燃烧器方案设计与经济技术分析535.5 炉内喷氨技术的方案设计与经济技术分析595.6 选择性催化还原技术方案设计与经济技术分析655.7 电子束氨法脱硫脱硝技术方案设计与经济技术分析746 各种脱硝方案的比较和选择756.1 各种脱硝技术的比较756.2 嘉兴电厂脱硫方案与脱硝的相互影响766.3 嘉兴电厂的脱硝要求和方案选择857 SCR的技术规范和实施计划957.1 SCR 脱硝工艺系统设计原则967.2 催化反应系统技术规范977.3 脱硝剂存储、制备、供应系统技术规范987.4 空预器及引风
4、机改造997.5 SCR脱硝方案的实施计划1007.6 SCR脱硝装置启动、停机及维护说明1017.7 催化剂的更换与处理1038 SCR方案的配套与供应情况1068.1 压缩空气1068.2 辅助蒸汽1068.3 脱硝用水1068.4 脱硝用电1068.5 液氨1068.6 SCR催化剂1079 SCR方案的设计性能参数1109. 1 NOx脱除率、氨的逃逸率、SO2/SO3转化率1109. 2 压力损失1109. 3脱硝装置可用率1109. 4催化剂寿命1119. 5系统连续运行温度1119. 6氨耗量1119. 7其它消耗11110 各脱硝方案的投资概算112附件：嘉兴发电厂#2锅炉炉内
5、NOX生成与减排技术的实验研究报告113 浙江天地环保工程有限公司嘉兴电厂2300MW机组NOX控制与脱硝方案论证研究报告 2006年 11月1 火电厂氮氧化物的排放与污染情况1.1 氮氧化物的污染和危害氮氧化物（NOX）主要是NO和NO2，吸入人体可引起肺损害，甚至造成肺水肿，并对中枢神经产生影响。大气中的NOX和挥发性有机物VOC达到一定浓度后，在太阳光照射下经过一系列复杂的光化学反应，产生光化学烟雾，导致生态系统遭受损害，农作物减产。光化学烟雾会使大气能见度降低，对人眼睛、喉咙有强烈的刺激作用，并会产生头痛、呼吸道疾病恶化，甚至会造成死亡。NOX在大气中可形成硝酸和细颗粒硝酸盐，同硫酸和
6、细颗粒硫酸盐一起发生远距离输送，从而加速了区域性酸雨的形成。目前火电厂氮氧化物排放量随着火电机组装机容量增长而逐年增加，已经成为仅次于二氧化硫的大气污染物。专家预测，随着我国对SO2排放控制的加强，NOX对酸雨的影响将逐步赶上或超过SO2。1.2 火电厂氮氧化物的排放情况研究表明， 2004年，我国氮氧化物排放总量为1600万吨左右，电力行业排放量约占一半。如果不进一步采取有效的氮氧化物污染排放控制措施，中国氮氧化物排放量将继续增长，2010年我国NOX排放量将达到2200万吨，成为第一大气体污染物。2020年将达到3500万吨以上。据2002年的调查数据，我国NOx的平均单位排放量为4.00
7、g/kwh，其中燃用无烟煤和贫煤的电厂NOx比燃烟煤的电厂单位排放量高16%。根据浙江省部分火电机组20012002年间的普查资料，见表1，125MW以上机组NOX排放平均浓度为670mg/Nm3。表1 浙江省部分125MW机组以上锅炉NOX排放水平项目电厂及锅炉机组容量燃烧系统说明额定负荷NOX(mg/Nm3)说明1北仑电厂1炉600MW美国CE技术，四角切圆604550MW负荷2北仑电厂2炉600MW加拿大B&W技术，36只燃烧器旋流504多工况下最好数据3北仑电厂35炉600MW日本IHI引进美国福斯特惠勒技术，24只燃烧器旋流553多工况下最好数据4嘉兴电厂12炉600MW上海锅炉厂，
8、四角切圆，OFA664OFA全开等5温州电厂3炉300MW上海锅炉厂，四角切圆，OFA853日常工况6台州电厂78炉330MW北京锅炉厂引进美国B&W技术，32只燃烧器旋流613日常工况7镇海电厂5炉200MW东方锅炉厂，四角切圆，热风送粉656日常工况8萧山电厂12炉125MW上海锅炉厂，四角切圆，热风送粉702日常工况9半山电厂45炉125MW上海锅炉厂，四角切圆，热风送粉870日常工况10台州电厂16炉125MW上海锅炉厂，四角切圆，热风送粉650日常工况1.3 电厂氮氧化物排放标准鉴于NOx的危害，发达国家已于上世纪80年代开始了降低NOx排放的工作。如欧共体分别在1984年、1989
9、年、1994年颁布了三次限制NOx排放的标准，燃煤电厂的NOx排放由最初的800mg/Nm3降低到200mg/Nm3。日本的NOx国家标准为410mg/Nm3，是1983年制定的，但地方制定了严格得多的NOx排放标准，一般在120mg/Nm3左右。美国的NOx国家标准是492mg/Nm3，但2003年有22个州的地方标准为190mg/Nm3。对于新建大型燃煤锅炉，部分IEA国家的排放标准如表2。表2 IEA国家新建大型燃煤锅炉的强制排放标准一览表（IEA经济合作与发展组织下属的部分国家组成的国际能源机构）国家NOx排放标准mg/Nm3国家NOx排放标准mg/Nm3澳大利亚500卢森堡450奥地
10、利（硬煤）200荷兰200比利时200葡萄牙1500800加拿大740西班牙650丹麦200瑞典145芬兰145土耳其600德国200英国650爱尔兰650最近几年我国NOx的排放标准朝着日益严格的方向发展。在1996年的标准中，对300MW以上机组提出了650mg/Nm3(固态排渣炉)和1000mg/Nm3(液态排渣炉)的排放标准；2003年12月，国家环保总局颁布修订的GB13223-2003火电厂大气污染物排放标准对烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放限值都进一步严格。标准分时段对不同煤份的锅炉排放都规定了相应的氮氧化物排放限值，新建机组均要求配置低氮燃烧器并预留脱硝场地。表3 火力发电锅炉及燃
11、气轮机组氮氧化物最高允许排放浓度 单位：mg/Nm3时段第1时段第2时段第3时段实施时间2005年1月1日（1996年12月31日前）2005年1月1日（1997年12月31日至2003年12月31日）2004年1月1日燃煤锅炉Vdaf10%15001300110010%Vdaf20%1100650650Vdaf20%450燃油锅炉650400200燃气轮机组燃油150燃气80注：1996年12月31日前建成投产或通过环评审批的新建、扩建、改建火电厂，执行第1时段控制要求；1997年1月1日起至本标准实施前通过环评审批的新建、扩建、改建火电厂，执行第2时段控制要求；自2004年1月1日起，通过
12、环评审批的新建、扩建、改建火电厂项目，执行第3时段控制要求。表中的氮氧化物浓度是指二氧化氮折算的浓度。我国的氮氧化物控制技术水平与国外有较大差距，同世界主要工业国家比较，火电NOX排放仍然很高。2002年，我国的单位NOX排放水平仍然高于美国、日本、德国等发达国家1985年的单位排放量水平，更远远高于发达国家1999年的单位排放量水平。鉴于近年来电力需求增加迅速，汽车保有量也迅速攀升，在不久的将来，会赶上美国而成为世界第一氮氧化物排放国，已经引起政府的高度重视。从2004年7月1日后，每排放1kg氮氧化物收费0.63元。随着装机规模的扩大和国家对NOX排放标准的提高，如不采取有效的污染物控制措
13、施，势必会对发电成本产生很大影响。根据中电联标准化技术委员会的规划，在十一五期间，要出台电厂NOx排放控制的新标准，NOx的排放浓度将低于250mg/Nm3，国家对NOx 的排放控制将越来越严格。目前北京市已经实行了严格的地方标准，燃煤锅炉的NOx排放浓度不高于250 mg/Nm3。北京周围一带也正向这一标准看齐。广东和香港则要求到2010年NOx 的排放量要比1997年降低10%。上海及周边地区虽然还没有更严格的地方标准，但可以预见，这一地区未来也会积极跟进的。2 火电厂氮氧化物的生成与控制机理2.1 火电厂氮氧化物的生成机理煤在燃烧过程中，生成的氮氧化物主要是NO和NO2，其中NO占90以上。NO的生成与还原机理见图1。根据生成途径，可以分为三种：图1。NO生成与还原机理图(1)热力型氮氧化物 空气中的氮气在高温下氧化而生成的氮氧化物。热力型氮氧化物的生成与燃烧温度、氧分解后的氧原子浓度、停留反应时间的关系很大，当温度高于1350时，热力型氮氧化物开始形成。一般煤粉炉热力氮氧化物占1020% 左右。(2)燃料型氮氧化物由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。在600800时就会
