燃煤电厂脱硝设计中氮氧化物“经济浓度”研究

【 摘要 】燃 煤 电 厂 氮 氧化 物 （ Ｎ Ｏ ｘ ） 防 治一 般 采 用低 氮 燃 烧 器 （ Ｌ Ｎ Ｂ ）＋选 择 性 催 化 还 原 （ Ｓ Ｃ Ｒ） 的技 术路 线 ，为 满足 现 行 排 放 标 准 ，如 何 分 配 Ｌ Ｎ Ｂ和 Ｓ Ｃ Ｒ 的 “出力 ” ，存 在 一 个 最佳 的技 术投 资 方 案 。 本 文 通 过 建 模 研 究 ，创 新 性 地 提 出 了 燃 煤 电 厂低 氮 燃 烧 器 改 造 的 “ 经 济 浓 度 ” 概 念 ，据 此 进 行 Ｌ Ｎ Ｂ和 Ｓ Ｃ Ｒ 的设 计 ，可 使 改 造 方 案 达 到 最 佳 环 境 效 益 与 经 济 目标 。 【 关键词 】燃 煤 电厂 ；脱 硝 ；经 济性 分析 中 图分 类 号 ：Ｘ ８ ３ １ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ６ ７ ３— ２ ８ ８ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ １ —０ ０ ３ ７— ０ ３ 下简称 Ｌ Ｎ Ｂ ）＋选 择 性 催 化 还 原 （ Ｓ Ｃ Ｒ） 的技 术 路 线 。本
组的 Ｌ Ｎ Ｂ改 造 效 果 ，与 改 造 投 入 费 用 有 关 。 要 达 到 较
书 ，出台了新 的 《 火 电厂 大 气污 染 物排 放 标 准》 （ Ｇ Ｂ
１ ３ ２ ２ ３— ２ ０ １ １ ） ，将 电力行 业作 为 Ｎ Ｏ ｘ控制 的重点 行业 ， 对火 电厂 Ｎ Ｏ ｘ排 放均 提 出新 的更严 格 的要 求 ，所 有 燃 煤 电厂 均面临 Ｎ Ｏ ｘ防治任务 。 由于 Ｎ Ｏ ｘ排 放 与锅炉 燃烧 状况 密 切相 关 ，Ｎ Ｏ ｘ排
１ 引 言
根 据中国电力企业联合会 《 中 国 电力 行 业 发 展 规 划
文重点关注燃 煤 电厂 Ｌ Ｎ Ｂ改 造方 案 的选择 问题 。对于 不 同剩余使用 寿命 、燃用不 同煤 种的机组来说 ，如何选 择Ｌ Ｎ Ｂ改造方案 ，一般 需通 过 中长期 经济 技术 比较来 确定 。神华 国能集 团有 限公 司研 究 了一套 Ｌ Ｎ Ｂ方 案选 择 的经济性模 型 ，供现 役机 组和新建项 目参考使用 。
可 满 足 目前 排 放 标 准 。但 燃 用 燃 贫 煤 和 无 烟 煤 时 Ｎ Ｏ ｘ
因炉制宜 ，依据技术 上成 熟、经济上合理及便 于操作 来 确定 ；低氮燃烧 技 术应 作 为燃煤 电厂 Ｎ Ｏ ｘ控 制 的首 选 技术 。当采用低氮燃烧技术后 ，Ｎ Ｏ ｘ排放浓 度不达标 或 不满足 总量控制要求 时 ，应建设烟气脱硝设施 。 目前 ，燃煤 电厂 Ｎ Ｏ ｘ防治一般采 用低 氮燃烧 器 （ 以
环 境 与 持 续 发 展
２ ０ １ ３年 第 １ 期
Ｅ ＮＶＩ ＲＯＮＭＥＮ Ｔ ＡＮ Ｄ Ｓ ＵＳ Ｔ ＡＩ ＮＡ ＢＬ Ｅ ＤＥ ＶＥＬ ＯＰ ＭＥ ＮＴ Ｎｏ ．１．２０１ ３
燃 煤 电厂 脱 硝 设 计 中 氮氧 化 物 经 济 浓 度 ＂ 研 究
孙 志宽
（ 神华 国能集 团有限公 司 ，北京 １ ０ ０ ０ ３ ３ ）
相结合 的综合 防治措 施 ，以减少燃 煤 电厂 Ｎ Ｏ ｘ的排放 ；
燃 煤 电厂 Ｎ Ｏ ｘ 控 制 技 术 的选 择 应 因 地 制 宜 、 因煤 制 宜 、
在进行低 Ｎ Ｏ ｘ燃 烧技 术改 造。燃用 烟 煤 的切 圆燃烧 锅 炉采用低 Ｎ Ｏ ｘ措 施后 ，Ｎ Ｏ ｘ排放 浓 度 有 了显 著 下 降 ，
研究报告 （ ２ ０ １ １ 年） 》 预 测 ，２ ０ １ ５年 全 国发 电装 机容 量 将达 １ ４ ． ３ ７×１ ０ ｋ Ｗ ，其 中煤 电装 机 约 ９ ． ３ ３×１ ０ ｋ Ｗ，
占 总装 机容 量 的 ６ ４ ． ９ ％ 。那么 ，预计 ２ ０ １ ５年 电 力 煤 炭
２ 低 氮燃 烧 器 （ Ｌ Ｎ Ｂ ） 现状
国 内外 厂 家 Ｌ Ｎ Ｂ改 造 后 Ｎ Ｏ ｘ排 放 浓 度 一 般 在 ２ ０ ０—
５５ ０ｍｇ ／Ｎｍ。
，
Ｎ Ｏ ｘ减排率可达 ３ ０ ％ 一６ ０ ％ 。一般 现役机
公 司签订 了 “ 十二 五” 主要 污 染物 总量 控制 目标 责 任
费 用 外 ，还 要 考 虑 Ｌ Ｎ Ｂ改造 后 锅 炉 热效 率 不 宜 降低 、
改造后的锅炉有 良好 的燃烧稳定性 、有避 免欠 氧燃 烧引 起锅炉部分 区域结焦和水冷壁金属腐 蚀的措施 、有 避免 飞灰可燃物含量增高 的措施 等。
目前 ，国 内新 建 的 ３ ０ ０ ＭＷ 以 上 的 火 电 机 组 已 普 遍 采用低ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱＮ Ｏ ｘ 燃 烧 技 术 ，对 现 有 的 １ ０ ０ ～３ ０ ０ ＭＷ 机 组 也
放 控 制 技术 呈 现 多 样 性 ，根 据 国 家 Ｎ Ｏ ｘ排 放 控 制 法 规
好的改造效果 ，不仅要对喷烧器进行 改造 ，还可综 合采
用低过量空气 系数 、空气分级燃烧技术 和浓淡燃烧 等技
术 ，改造整个锅炉燃烧 和控制 系统 。 现役机组 Ｌ Ｎ Ｂ改 造 时 ，除 综 合 考 虑 炉 型 、煤 种 、
和相关政策要求 ，如何 经济有 效 的开展 Ｎ Ｏ ｘ治理 工作 ，
是 现 役 火 电 机组 急需 解 决 的 重 大 问 题 。
根据 环境保 护部 《 火电厂 Ｎ Ｏ ｘ防治技术 政策》 （ 环 发 ［ ２ ０ １ ０ ］ｌ ０号 ） 要求 ，燃煤 电厂 应倡导合 理使用燃 料
与污染控制技术相结合 、燃烧 控制技术和烟 气脱硝技 术
消耗量 约 ２ ２ ． ５×１ ０ ｔ 。以现有 排放水 平计 ，电力 氮氧 化
物（ 以下简 写为 Ｎ Ｏ ｘ ） 排放量 ２ ０ １ ５年 将 达 １ ３ ４ ９万 吨 左 右 ，比 ２ ０ １ ０年 新 增 ４ ４ ９万 吨 。 电 力 工 业 Ｎ Ｏ ｘ排 放 占 全 国 总排 放量 的 １ ／ ３左 右 。 目前 ，国 家 环 保 部 与 各 大 电 力