第一篇：海螺白马山低氮分级燃烧技术脱氮效率达30
海螺白马山低氮分级燃烧技术脱氮效率达30% 纯阅读 来源：安徽海螺集团白马山水泥厂 崔少俊 发布日期：2015-01-20
通过对缩口尺寸、撒料板角度、分解炉燃烧器角度、新增三次风管尺寸等关键部位数据进行技改后，经过分级燃烧脱氮和精细化操作的摸索，现生产线产量稳定，质量受控，脱氮效率达到30％以上，达到了明显的环保减排目的。
摘要：通过对缩口尺寸、撒料板角度、分解炉燃烧器角度、新增三次风管尺寸等关键部位数据进行技改后，经过分级燃烧脱氮和精细化操作的摸索，现生产线产量稳定，质量受控，脱氮效率达到30％以上，达到了明显的环保减排目的。
0 前 言
为响应《国家环境保护“十二五”规划》中把氮氧化物降低10％的“十二五”目标值，2012年12月26日，海螺(295.04元/吨，-0.14%)集团白马山水泥厂5000t／d生产线脱氮技改项目正式启动，于2013年1月11日改造结束。
技改前，我公司参与了优化设计；技改过程中，则进行实时跟踪监控，严格按图纸施工，以确保技改后缩口尺寸、撒料板角度、分解炉燃烧器角度、新增三次风管尺寸等关键部位数据与图纸相符合。技改后，经过分级燃烧脱氮和精细化操作的摸索，现生产线产量稳定，质量受控，脱氮效率达到30％以上，达到了明显的环保减排目的。技改方案
白马山5000t／d新型干法线的窑尾系统采用了GDC预热分解系统。如何保持和发挥CDC预热分解的优势，同时又充分满足低氮分级燃烧的需求，成为技改的关键。图1为CDC分解炉脱氮改造示意图。
水泥熟料生产过程中，燃料燃烧产生的NOx，主要由燃料型NOx、热力型NOx，两种类型。其中燃料型NOx是由燃料和原料中的氮氧化物反应生成；热力型NOx主要是由在温度高于1 500℃时，空气中的N2和O2反应而生成。回转窑中烧成带火焰温度高达1 500℃以上，除产生燃料型NOX外，大量助燃空气中的氮在高温下被氧化产生大量的热力型NOx。分解炉内燃料燃烧温度约为950—1200℃，在此温度范围内，主要生成燃料型NOx。窑系统排出废气中的NOx主要是在窑内煅烧带高温条件下产生的。因此窑内所用燃料愈多，窑尾废气中的NOx浓度愈高；
而分解炉用煤愈多，窑尾废气中的NOX浓度相对减少。分级燃烧脱氮的基本原理是在烟室和分解炉之间建立还原燃烧区，将原分解炉用煤的一部分均布到该区域内，使其缺氧燃烧以便产生CO、CH4、H4、HCN和固定碳等还原剂。这些还原剂与窑尾烟气中的NOX发生反应，将NOx还原成N2等无污染的惰性气体。此外，煤粉在缺氧条件下燃烧也抑制了自身燃料型NOx产生，从而实现水泥生产过程中的NOx减排。
根据“技术先进、工艺成熟、经济合理”的选择原则，本技改方案采用了分解炉分级燃烧技术加精细化操作措施。即：对分解炉进行燃料分级燃烧改造，将燃料分级加入，在分解炉锥部形成还原区，还原窑内产生的热力型NOx，并抑制燃料型NOx的产生；同时配合操作优化调整措施，控制窑内燃烧气氛，减少窑头煤粉燃烧空气过剩系数，降低窑尾烟气氧含量，从而降低并稳定窑尾废气中的NOX排放浓度。具体改造方案如下：
(1)原系统三次风管引出一旁路，将一部分三次风引入分解炉上部，以在分解炉锥部创造一个缺氧环境，使煤粉在缺氧条件下燃烧，利于锥部还原气氛的生成。
(2)将分解炉煤粉分4点、上下2层喂入，在保证煤粉充分燃烧的同时，适当增加分解炉锥部的煤粉喂入比例，保证缺氧燃烧产生还原气氛，以还原窑尾烟气中大量的NOx。
(3)分解炉锥部截面改造，减少锥部截面尺寸，以满足流场需求。
(4)操作上，适当降低窑内通风量和喂煤量，增加三次风量和分解炉喂煤量，尽量降低窑内过剩空气系数，减少NOx。生成量；降低高温风机转速，尽量减少系统用风，在保证减氮效率的同时可降低熟料烧成热耗，降低系统阻力。改造后运行调试情况
此系统改造耗时15d即投入运行调试，调试集中在原三次风挡板与新增三次风挡板开度的调整上。投运之初，我们将原三次风挡板开度由改前的60％降为30％，对新增三次风挡板开度控制为20％，其它操作参数基本不变。据此操作表现为窑内煅烧困难，窑电流偏低，窑内烧成温度偏低，熟料持续不合格，质量难以控制。后经过研讨和多次调整摸索，将原三次风挡板开度控制为20％，新增三次风挡板调整为15％，窑系统煅烧正常，窑工况稳定，质量合格，预热器NOX显著下降，改造前后的生产运行数据对比见表1。
目前煅烧中存在的问题为：①烧成带窑筒体温度偏低，9.3m处最低165℃，16.3m处最高307 ℃，平均简体温度235℃。这说明主窑皮偏厚，长期煅烧会影响窑内通风，且厚窑皮吸收烧成热会引起煤耗上升。②与改造前比较，系统用风偏大，预热器系统O2含量偏大，还有操作调控的空间，系统NOx。浓度还能得到进一步的降低。根据调试操作参数变化趋势及脱氮原理，笔者认为：
(1)原三次风挡板开度越小越好，新增三次风挡板开度越大越好，这样有利用提高锥部还原区CO浓度，大量促成分解炉锥部形成还原气氛，增强还原效果，进一步降低系统NOX浓度。
(2)系统用风可以逐步调整降低，高温风机转速减低到700r/min以下，更有利于契合改造设计原理。高温风机转速调整依据以预热器02、CO含量(体积分数)分别控制在0.5％、0.03％为宜。
(3)为了提高分解炉锥部还原区CO浓度，增强还原效果，还可以尝试将蜗壳处2路燃烧器用煤量加大，减小分解炉处二路燃烧器用煤量。
(4)根据系统NOX下降程度，要及时加大对窑尾和上升烟道结皮情况的检查和清理频次，保证系统通风顺畅。
(5)在有条件的情况下，可将目前的燃烧器更换为多通道、低一次风的低氮燃烧器，以减少窑内NOx的产生，并稳定控制窑尾烟气的氧含量，可以进一步降低NOX的生成量约5％~20％的效果。结 语
十八大提出建设“美丽中国”的概念，因此对水泥等行业的环保要求是越来越严格。“世界水泥看中国，中国水泥看海螺”，作为水泥行业的排头兵，海螺水泥一直非常重视脱硝工作。本次CDC预热分解系统低氮分级燃烧技术的应用虽然时间短，已经取得了很好的降氮效果；但仍有待我们更深入的了解掌握其诸多特性，以便在生产操作时能够更好地趋利避害，取得更好的效果。
第二篇：低氮燃烧技术方案
35吨链条炉排燃煤锅炉低氮燃烧工程
技术方案
一、公司简介
二、工程概况
目前，国家对锅炉烟气粉尘的排放治理高度重视和并执行从严政策，各级环保部门对锅炉烟气治理也提出了更高的要求。市办字【2013】26号文件——《中共西安市委办公厅西安市人民政府办公厅关于印发《西安市“治污减霾”工作实施方案（2013年）》》和市环发【2013】48号文件——《西安市环境保护局关于加快实施燃煤锅炉烟气污染综合治理的通知》，要求燃煤锅炉氮氧化合物排放浓度同比下降超过15%。
目前国内生产的燃煤链条炉排式蒸汽锅炉，均没有低氮排放的配置措施。为响应环保部门关于加快实施燃煤锅炉烟气污染综合治理的要求，新建20吨以上的燃煤锅炉锅炉低氮排放的提标提上日程。
按照市环保局文件的要求，并结合链条炉排燃煤锅炉的实际情况，我公司采用“在线式低氮复合燃烧技术”的方案。
三、客户资料及设备工况分析
1.客户提供资料
1）此方案之设备用于单台35t/h链条燃煤锅炉的低氮燃烧，每台锅炉配置两套在线式低氮燃烧系统。
2）锅炉负荷类型：带生产的基本负荷。3）锅炉技术参数
锅炉型号：SHL35-1.6/-AⅡ 额定出力：35蒸吨/小时 额定蒸汽压力： 1.6Mpa 用煤量： 6.475吨/小时 煤质：5000大卡/公斤 额定蒸汽温度：240℃
制造厂商：*******锅炉股份有限公司 4）引风机技术参数 型号：Y5-185No.12.4D 流量：60940~105330m³/h 全压：3851~2636Pa 电机功率： 185 KW 制造厂商：*********通风机有限公司
5）烟气成分：SO2、NOx、CO2、CO等。其中：NOx约为300毫克/立方 6）燃用煤质：烟煤 7）烟气温度：130℃左右 2.工况分析
根据一般链条燃煤锅炉数据及客户提供的数据，低氮复合燃烧设备工况分析如下：
1）复合燃烧率：20%的用煤量
2）处理氮氧化物浓度 ：300毫克/立方米左右
3）烟气的组成：此烟气为燃煤锅炉尾气，有一定水分、SO2、NOx等，经检测分析计算，认定NOx气体排放是形成雾霾的主要因素之一。
随着工业规模和采暖规模的加大，雾霾的形成对环境和人民生活的损害越来越大，需加大力度，做好降低和减少NOx的工作。
四、设计所遵循的标准
在线式低氮复合燃烧系统是我司的自主知识产权技术，获国家发明专利。我公司对系统功能设计、性能、制造、供货、安装、调试、运行培训等，均采用合同能源管理的一条龙服务方式。
所遵循的规范和标准如下，但不限于此：
·市环发【2012】278号文件《西安市环境保护局关于加快落实2012燃煤锅炉综合整治项目的通知》
·西安市燃煤锅炉烟尘和二氧化硫排放标准
DB61/534-2011 ·环境空气质量标准
GB3095-1996 ·火电厂大气污染物排放标准
GB13223-2011 ·工业企业噪声控制设计规范
GBJ87-1985 ·工业金属管道工程施工及验收规范
GB50235-1997 ·钢结构制造和安装施工规程
BZQ（TJ）0048-94 ·钢结构、非标设备、管道涂装工程技术规程
BZQ（TJ）0011-94 ·普通碳素结构钢和低合金结构钢冷轧薄钢板及钢带 GB1125389 ·普通碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板技术条件 GB3274-83 ·优质碳素结构钢钢号和一般技术条件
GB699-88 ·碳素结构钢
GB700-88 ·焊接接头的基本型式与尺寸
GB985-986-88 ·火力发电厂保温材料技术条件
DL/T776-2001 ·火力发电厂保温油漆设计技术规定
DL/T5072-1997 ·固定式钢梯及平台安全要求
GB4053-2009 ·电气装置安装工程及验收规程
GBJ232-82 ·低压分配和电路设计规范
GBJ54-83 ·电器安装工程的接地设备的施工和验收规范
GB50169-92 ·低压配电设计规范
GB50054-95
五、低氮燃烧技术方案
1.方案制定原则
（1）坚持“先进性、实用性、经济性”的优化组合。
（2）低氮燃烧系统设备、管道布局因地制宜，设备布置紧凑、占地面积小、操作简单、维护方便、便于集中管理。
（3）低氮燃烧系统设备可靠稳定的运行，减少设备运行及维护费用，减轻操作工人、维修工人的劳动强度。
（4）参数选择合理，降低工程成本、设备投资费用，减轻业主负担。
（5）管道布置简单、流畅，尽量缩短管道长度，低氮燃烧系统满足稳定高效运行的要求。
（6）设备性能指标：锅炉运行后烟尘的排放浓度与传统锅炉相比降低≥15%。
2.在线式低氮燃烧系统概述 低氮燃烧的基本原理：氮氧化合物的生成与炉膛内的氧浓度成正比。低氮燃烧的实质即为低氧燃烧。
链条炉排燃煤锅炉的复合燃烧，在国内已得到广泛的应用。已有30多年的发展应用历史。取得了较好的节能效果。在线式低氮燃烧技术是在复合燃烧的基础上发展起来的。在多年的示范应用中，该系统已形成全封闭配置，达到了节能和环保的统一。目前，在线式低氮复合燃烧系统技术已趋成熟，我司具有良好的设计、加工、制造、安装、调试能力，采用合同能源管的模式，应用于冶金、化工、兵工、食品、电力等行业，都获得了良好的效果和可观的效益。根据目前环保发展趋势的要求，在线式低氮燃烧系统以其脱氮成本低（用户仅投资50%），适应范围广，尤其对中小型燃煤锅炉难以承受传统脱氮设备系统的投资和运行费用的情况下，普遍采用在线式低氮燃烧，有良好的降氮作用效果，将成为燃煤锅炉烟气污染控制的一种主要的减排设备。
在线式低氮燃烧系统是一种煤粉燃烧装置，由煤斗、动筛、输煤、磨粉、燃烧器、烟气循环系统、煤层辅助分行器等部分组成，其工作机理是从煤斗上动态筛选粒径为0--20毫米的末煤，将末煤在线烘干后输送至磨粉机，磨粉机将末煤研磨成煤粉，送入燃烧器高效燃烧，实现降低烟气氧浓度的环保节能减排效果。烟气循环余热利用系统，实现了原料烘干、降低鼓风氧含量和流量、实现降低氮氧化合物的综合功能。煤层辅助分行实现煤层的热态疏松。
在线式低氮燃烧系统的优点是：
（1）节能效率高：由于煤粉的燃烧速度快，可以大大改善锅炉的瞬时出力、由于煤粉的燃尽率高，可以大大降低炉渣含碳量、由于煤粉的雾化好，可以大大降低炉膛内空气过剩系数、煤层热态疏松结合煤粉燃烧器，可以大大降低烟气中的氧含量，综合节能效果可以达到20%以上。
（2）结构比较简单，操作维护方便，没有添加剂附加成本；
（3）在保证相同脱氮效率的前提下，其造价和运行费用大大低于NCR和SNCR系统。
（4）对煤质不敏感，不受煤质变化对锅炉燃烧状态的影响；
（5）适应煤质的范围大，可以燃烧4000大卡左右的劣质煤。因此它可广泛用于各个行业的燃煤工业锅炉。其锅炉容量从4吨---200吨范围内均可配置。3.设备技术说明
3.1 低氮复合燃烧系统的组成：
低氮复合燃烧系统由煤斗、动筛、输煤、除铁、磨粉、燃烧器、烟气循环系统、煤层辅助分行器、支架、热管换热器、排输灰装置、检测装置及控制系统等组成。
3.2在线式低氮复合燃烧系统的功能
在线式低氮复合燃烧系统，能满足锅炉大负荷、各工况下的生产要求。该系统燃烧器选用耐高温、耐磨损的不锈钢材料。系统设备设置了独立的燃料系统和操作系统，可以在线的投入和退出。在出现故障、更换易损件等情况时能及时退出，而不影响锅炉的正常运行。
3.3 在线式低氮复合燃烧系统的工作原理
投入过程：工作时，先启动磨粉机，保证磨粉机内不存留杂物、然后启动输煤螺杆和燃烧器风机及烟气循环风机，预热系统管道、最后启动动筛螺杆，开始从锅炉煤斗中分选输出末煤。系统运行正常后，根据锅炉运行状态，可以适当调整输煤量（即复合率）的大小。
退出过程：随着连续工况的运行，易损件部分主要为磨粉机的锤头和内部衬板。根据运行经验，360小时为一保养维护周期。需要退出系统。退出时，与投入过程程序相反。先关停动筛螺杆，停止向磨粉机供煤，延时2分钟后，关停输煤螺杆，再延时 2分钟后，关停磨粉机和各个风机系统。
维护过程：将磨机的端盖卸开，调出磨芯。然后对内部衬板、磨芯上的锤头用耐磨焊条进行全面的补焊，恢复到初始程度。再检查轴承良好程度，补加高温黄油。然后将磨芯调入机座内，进行动平衡校验。最后做好密封，将端盖吊回固定。3.4 在线式低氮复合燃烧系统技术描述 3.4.1 磨粉机
对于复合燃烧来讲，磨机是其核心部件，磨机的性能和质量直接影响复合燃烧系统的运行效率，磨机的寿命又直接影响复合燃烧系统的运行费用。因此，选择合适的磨机是极为重要的一步。
在线式复合燃烧磨机的选择一般为多级式的风扇磨，应考虑磨机的衬板厚度和材质、锤头的厚度和材质、轴承的好坏、轴承润滑油品质等因素，同时还要考虑价格因素。多级风扇磨选择一般应满足以下条件：结构合理，产量高，磨粉细度好，易维护；密封性好，机械平衡；具有足够的强度，尺寸稳定性好；具有良好的耐温、耐磨、煤质适应性宽等性能；原料来源广泛，性能稳定可靠；价格低，寿命长。
相比之下，采用耐磨钢和耐磨焊条的组合，是确保在线式复合燃烧系统稳定运行的保障。用耐磨钢做基板，保证磨机主体常年使用不会损坏。用耐磨焊条做日常定期维护，每当耐磨层磨薄，就必须用耐磨焊条进行维护，将耐磨层补焊到要求厚度。
经过多年的运行经验总结，采用耐磨焊条定期维护，是最有效，成本最低保证系统长时间稳定运行的方法。因为没有一种耐磨材料可以保证数千小时不更换的稳定运行，往往更坚硬的材料，却比较脆，频繁破碎煤矸石时容易脱落小碎片而损坏高速运转的磨机。所以，硬而脆的耐磨材料不适宜在高速磨机中使用。3.4.2 动筛螺杆
该项技术设备是我司的专利技术。它可以在任何恶劣的条件下连续不断的从混合煤中分选出0--20毫米的末煤，用于在线制粉，直接燃烧。动筛由螺杆式筛网、可调节料门、同轴桨式输煤螺杆、支撑外套管、轴承、及减速机、电动机及变频控制组成。它可由调节料门和变频控制系统来控制出料量，使用方便。动筛的质量直接影响在线式低氮复合燃烧系统的运行效果。
我公司特别注重该设备的制作。选用良好的钢材，保证足够的刚度和强度，防止损坏和变形。筛齿的规格、数量和桨齿的间距符合行业设计规范，所有焊点均匀牢固，不出现脱焊、虚焊和漏焊现象。在筛齿和桨齿的表面细致做耐磨处理，以保证其使用寿命。
3.4.3 燃烧器 复合燃烧系统中的燃烧器是我司的自主知识产权技术产品。该燃烧器外形像一个蜗壳，故称蜗壳式燃烧器。燃烧器整体组装成易于运输的组合件，现场组装安装。燃烧器用法兰安装，易于拆卸维修。燃烧器上观察孔、起吊设施，外涂高温漆，符合相关的安全规范和技术规程。
壳体由不低于4mm厚的钢管、钢板和不锈钢管分段制作而成，不锈钢段部分镶套于锅炉炉膛外壁上，以承受高温。钢管和钢板部件在锅炉外部，不与高温接触。
燃烧器设计有风控系统，可以随机调节风量风压，以控制燃烧火焰的长度和燃烧的强度。燃烧器各部件采用法兰连接，以便于检修和更换部件。3.4.4 热管换热器
热管换热器是余热利用的主要设备。由我公司根据不同的锅炉规格和现场安装位置非标设计制作。热管换热器由不低于5mm厚的钢板制作而成，表面设加强筋，加强筋厚度不低于6mm，保证强度和刚度。热管换热器的容量设计以满足在线式复合燃烧系统满负荷运行时的所需风量为准。其预热风量为磨粉机和燃烧器所需风量的总和。热管换热器的进风口，设计安装在锅炉鼓风机的出风总管上，以保证复合燃烧系统运行时，不会产生附加风量，从而保证低氮燃烧的环保减排效果。
热管换热器的热源是锅炉排放的高温废烟气。当高温余热被高效利用后的低温废烟气，进入烟气循环系统，实现环保减排的使命。3.4.5 烟气循环系统
烟气循环系统是实现低氮排放的主要配置之一。该烟气取自锅炉的省煤器末端，温度约为200℃--300℃之间，属于锅炉的废烟气。由于该部位烟气在除尘器之前，所以设计有积灰箱，位于烟气循环风机之前。烟气飞灰过滤到沉降室，将箱体分隔成上箱体和下箱体两部分。下箱体的积灰排入灰斗。当棑灰不畅时，可用振动电机辅助。
粗略净化化后的烟气进入热管换热器换热后，经管路送入锅炉炉排鼓风管道，以降低鼓风氧浓度，达到减少氮氧化合物生成的目的。
由于设计选用烟气循环风机的风压高于锅炉鼓风机风压的两倍，所以循环烟气另外辅助具有疏松煤层的作用，有益于煤层的良好燃烧。3.4.6 煤层热态分行系统 采用的原因：
1）由于工业锅炉的用煤多属于中等偏下的原煤，由供煤商负责供应。末多含水率较高，2）常规的锅炉原煤分层给煤装置属于冷态预处理装置。
3）由于潮湿和末煤较多，原煤落入炉排后，煤层分布改变，冷态分布措施失效率较高，煤层透气性不好。4）锅炉高负荷运行时，因煤层透气性不好，鼓风较大，空气过剩系数过高，使得烟气中氧浓度过高，不利于氮氧化合物的降低。
采用热态分行措施后，煤层在分行后快速起燃，疏松状态不会再改变，从而保证了煤层的良好燃烧，同时可以调节降低空气过剩系数和烟气中的含氧量，达到降低氮氧化物折算值的目的。3.4.7 送风管路系统
复合燃烧系统是一个独立的风送系统。传统的复合燃烧均没有考虑附加风的因数。我司通过多年的运行分析总结，确认附加风对氮氧化合物的降低影响最大。
为此，我司创新研制了一套独特的在线式复合燃烧送风管路系统，从而保证全新的复合燃烧系统完全的消除了附加风，使得系统的低氮性能大大提高，上升到一个稳定可靠地台阶。
3.5 低氮燃烧系统的特点
3.5.1排放浓度低。低氮燃烧系统能实现高效降氮，排放浓度小于
80mg/Nm3，即使国家排放标准日益提高，也可在5年内免受排放超标困扰，为将来的深化排放达标获得缓冲机会。
3.5.2 效率稳定。当锅炉燃烧工况或烟尘参数发生波动和变化时或者锅炉调峰和煤种变化时，低氮效果都不受影响。
3.5.3 双燃料系统运行。侧装燃烧器的方式，不影响炉排进煤，流程简洁、工艺顺畅。3.5.4 节能效果显著。保证业主减低20%的能源采购费用。
3.5.5 维修简易。可在线投入推出，平均间断维护保养不大于2小时。因此复合燃烧能够保持长期可靠运行，以保证锅炉持续满负荷运行。
3.5.6 技术先进。获发明专利技术，达到国际先进水平。
3.5.7 安装工作量小。由于采用模块化生产和现场组装，安装工作量较少，为缩短施工工期创造了条件。
3.5.8 独立的控制系统。采用PLC控制系统和故障自诊断系统，实现设备运行无人值守。
3.6 复合燃烧设备结构特点
3.6.1设备外壳采用梁柱式结构，由底梁、窄立柱和壁板等组成框架式结构，使得复合燃烧系统的安装变得非常方便，大大缩短了安装周期。
3.6.2 复合燃烧系统多为室内安装。室外型采用防雨、排水的设备棚。
3.6.3复合燃烧系统管路设有保温层，用于防止在环境条件下温度的散失。保温材料采用保温岩棉，外部用蓝色压型彩钢板作为保护板。
3.6.4热管换热器箱体采用气密性设计，密封性好，检查门用优良的密封材料，制作过程中以煤油检漏，保证漏风率最低。
3.6.5 进、出口风道布置紧凑，减小气流阻力。3.6.6烟气进气方式采用格栅式除灰，保证了除尘效果。
3.6.7复合燃烧系统设有足够的、安全的检修通道、检修门、照明、观察孔。3.6.8复合燃烧系统钢结构设计能承受下列荷载：
（1）除尘器荷载(自重、保温、下部封闭、附属设备、最大存灰重)；（2）地震荷载；（3）风载；（4）雪载；（5）检修；（6）正压、负压；（7）部分烟道的荷重。
3.7 低氮复合燃烧设备可靠运行保护措施 3.7.1 对管路堵塞的防范措施 尽量在管路系统中设计选用分段法兰连接，以保证在出现故障时，可以在不停炉的状态下，及时处理修复。3.7.2 对磨机密封的防范措施
准备好备用的密封胶，当磨机密封出现异常，又不可退出系统的情况下，用密封胶做应急性处理。
3.7.3 对燃烧器异常的防范措施
当燃烧器燃烧异常时，往往是操作失误或煤粉过于潮湿形成堵塞所致。为此，在燃烧器底部设计有疏通封板。此时，退出复合燃烧系统，打开底部封板，将堵塞的煤粉掏出，然后重新装上底部封板，按正常方式启动复合燃烧系统即可。3.7.4 对锅炉发生“四管”破裂时的防范措施
当锅炉出现水冷壁、过热器、再热器、省煤器等 “四管”破裂时，烟气温度明显降低，烟气中水蒸气含量会增加。此时，需停止系统烟气循环的运行，以防止烟气中灰尘堵塞烟气循环管路系统。3.7.5 确保动筛稳定运行的技术措施
为了防止潮湿原煤或异物堵塞动筛螺杆，设计动筛小煤仓的仓门可以在线打开，在故障发生时，可以不停炉处理。同时在动筛出口底部，设计有疏通封板，以方便在线不停炉处理动筛底部的异物。3.7.6 控制复合燃烧系统漏风的措施
复合燃烧系统和管路漏风会影响锅炉燃烧效果，形成对环境的污染，必须采取以下措施减少系统漏风。低氮复合燃烧系统制造时，重点防止漏焊、砂眼、脱焊等现象，确保焊接质量；对法兰连结部位，要填满石棉绳并把紧螺栓、压实，最后再用“ 水玻璃”勾缝；对除尘器壳体和灰斗进行仔细检查，除尘器箱体除满足必要的检修门孔外，其余全部封焊。通过以上综合措施，控制漏风率<2%。4.设备规格
4.1型号规格
设备型号：XLDn----35/20 型式：炉侧安装在线式低氮复合燃烧系统 用途：35t/h燃煤锅炉的低氮燃烧脱硝工程 4.2 技术参数
5.工程设计方案
35吨锅炉的主机系统安装通常分为两种形式，一种安装在锅炉房的二层平台上，一种安装在锅炉房的底层。以第一种方式居多。本工程设计以第一种安装方式为准：（1）动筛螺杆和煤粉燃烧器：设计安装在二层平台上。每台动筛有个机架，安装减速器和电动机。楼板穿孔，作为末煤原料输入和煤粉燃料输出通道。
（2）磨粉机和热管换热器：设计安装在底层。每台热管换热器有个机架，以保证热管换热器与主烟道对接。每台磨粉机有一个减震基座和煤粉加压提升风机。煤粉的输送气源采用三叶型低噪音罗茨鼓风机，型号为FSR150型，风压49.0kPa，风量12.4m3/min。（3）煤粉燃烧器预留孔径 在新建锅炉的左右侧，距离炉排前端2.5米---3米，距炉排表面0.5米处，预留 Ф400 的通孔。这是在线式低氮复合燃烧系统对新建锅炉提出的唯一预设要求。其他的工作均可以在锅炉安装完后实施。6.电气及控制系统
本工程电气及控制系统包括低压供配电系统、基础自动化系统(包括电气传动、自动化仪表检测和控制)等。系统设计遵循先进、可靠、实用的原则，整体自动化水平达到当前国内先进水平。
控制模式主要有三种方式有三种：自动控制、控制室手动控制、就地手动控制。三种控制方式有不同级别的授权，以避免设备在运行中的误操作。6.1低压供配电系统 6.1.1 电源
在线式低氮复合燃烧系统使用的电源为380V/220V-50Hz。因为开机和关机均有程序要求，所以在可能的情况下，电源采用两路独立电源，并且能够相互自动切换（包括控制电源）。控制电源任何一路的故障均不会导致系统的任一部分失电。任一路电源故障都报警，并自动切换到另一路工作，电源切换时不影响系统的正常工作。6.1.2 接地系统
为有效地抑制干扰（电源干扰、电磁干扰、线路干扰等），系统设计有系统安全地（N）、保护屏蔽地（PE）和计算机地（TE）三类接地系统，确保自动化设备安全可靠运行。
6.1.3 低压开关柜 低压开关柜全部采用模数化镀锌型材表面喷塑组装而成，各回路采用功能单元化，供电可靠，操作灵活方便，便于维修，各回路主开关选用高分断能力的塑壳断路器。控制柜具有能防尘、防水、防小动物进入、有足够的强度和刚度、不易变形等特点。具有机柜防电磁干扰和保证静态元件不会误动功能，机柜内带有机械通风及照明装置。机柜中连接电缆用的端子排留有5~10％备用量，端子单元可以适应2.5mm2芯线的连接，端子排、电缆接头、电缆走线槽为阻燃型材料，端子排的安装便于接线，并采用底部进出电缆方式。机柜采用自动通风措施，以降低温度，保证该部件的正常运行，其控制开关具有“启动－停止－自动”的选择功能。6.2 控制系统
低氮燃烧系统采用集中控制和机旁控制两种控制方式，其中集中控制分为程序控制、PLC自动控制和操作站画面控制。控制系统采用先进、成熟、符合有关工业标准、有良好业绩的控制系统产品。
六.设备供货范围及性能指标
1.设备供货范围
成套低氮燃烧设备的设计、制造、包装运输、安装、调试服务。2.设备供货分交点
2.1需方供货并负责以下工作：
将低压电缆（380V）接到低压柜进线开关端子； 土建基础的设计施工；
接地装置的设计、制造、安装，接地装置的接地电阻不大于4欧姆，符合国家TT接地系统标准。需方只负责把接地线接到控制室地面以上，设备连接由乙方负责。
将PLC系统作单独的接地，其接地电阻为4欧姆。将除尘设备有效接地及防雷保护。 预埋铁与地脚螺栓的设计施工； 2.2供方供货并负责以下工作：
低压柜进线开关端子以内的设备供货与安装； 预埋铁及地脚螺帽以上的设备供货与安装： 3.在线式低氮燃烧系统的性能指标： 3.1 同比降低氮氧化合物：≥15% 3.2采用自动、手动两种操作模式。正常运行过程中，采用以自动为主，以手动操作方式为辅。
3.3除尘器漏风率：≤2%
3.4材质与寿命：正常使用情况下寿命8年。
3.5 设备主体的使用寿命≥10年，保证强度和腐蚀裕度。
七、设备的制造、安装、调试、培训
1.设备制造 1.1 总体要求
1）由于设备系统部件较多，整体系统设备将尽可能制造成适合于运输的组合件。2）磨机部件充分考虑到振动的影响，并做必要的动平衡调试。
3）燃烧系统设备的所有连续焊缝平直，无虚焊、假焊，焊缝高度满足设计要求，并进行煤油渗漏试验。箱体和灰斗间采用手工连续焊接，保证焊接的强度和密封性符合相应行业标准。焊接后的焊缝应进行清理焊渣和飞溅物，不允许有明显的焊渣、飞溅物和锈蚀末清除就涂刷底漆。关键部位用手提砂轮机修磨焊缝和飞溅物。
4）机组的整理满足以下要求:所有锐边及构件加工圆滑以防止造成人员伤害；金属表面的清理和整理符合标准工艺。1.2 过程控制
我公司制定了严密的质量控制程序，在工程实施期间对所提供的设备(包括外购设备)进行监造、检查和性能验收试验，除专业质量检查员检查外，还采取后段工序对前面工序的半成品验收制度，人人树立起质量意识，互相监督，共同提高，确保所提供的设备符合约定的要求。所有设备的制造都经过工厂检验。
1）工厂检验是质量控制的一个重要组成部分。我公司严格进行厂内各生产环节的检验和试验，并提供合同设备的签发质量证明、检验记录和测试报告，作为交货时质量证明文件的组成部分。
工厂主要检验项目如下：
2）检验范围包括原材料和元器件的进厂，部件的加工、组装、试验、出厂验收。3）检查的结果要满足技术规范的要求，如有不符之处或达不到标准要求应采取措施处理，直至满足要求。2.包装和运输
2.1 设备尽量在工厂完成组装，以减少现场的拼装工作量，提高安装质量与效率。工厂组装尺寸以运输工具所能承担的最大尺寸为限。对于易受潮或现场组装容易的设备，应整体交付至交货点。
2.2 我公司交付的所有货物符合国家标准中关于包装、储运指示标志的规定及货物承运部门的规定，根据合同设备不同的形状及特性进行包装，并应按设备特点，按需要分别加上防潮、防雨、防霉、防腐蚀和防震等保护措施，具有适合长途运输、多次搬运和装卸的坚固包装，以确保合同设备安全、无损地运抵现场。
2.3 我公司对合同设备进行妥善的油漆防护和包装，以适应远途陆上运输条件和大量的吊装、卸货、长期露天以及实际运行时的需要，且能保证设备在现场的保管，对于可以露天堆放的设备，保证在合理时间内防止雨雪、受潮、生锈、腐蚀、受振以及机构和化学引起的损坏。2.4 产品包装前，我方负责按部套进行检查清理，不留异物，并保证零部件齐全。2.5 对包装箱内和捆内的各散装部件在装配图中的部件号、零件号标记清楚。2.6 所有管道、管件、阀门及其它设备的端口必须用保护盖或其它方式妥善防护。2.7 设备的运输：采取汽车运输方式。
2.8 严格按合同交货期交货。在合同设备发运前与买方联系，按工程进度要求，在保证安装进度的前提下分批发货。3.安装和调试
3.1 我公司派遣有能力、合格、有资质的安装、调试人员及时进厂安装、调试。3.2 根据项目的总体进度要求，安装、调试人员将按照安装、调试工序表安排分步安装、调试。
3.3 设备安装前，首先对基础进行检查校对，设备基础必须与设计图纸一致，平面标高偏差＜
±2mm，合格后才能安装。安装工作严格按照设备图纸、安装工序和国家、行业有关的安装规范要求进行。
3.4 安装设备由下而上，安装前时需检查设备有无变形、损坏并进行修整。3.6 调试
调试过程是低氮燃烧设备建设过程中的最后一道关键工序，也是直接影响到装置的投产时间、决定低氮燃烧设备设备长期安全稳定高效运行的重要环节。因此在调试过程中，必须严格执行相关大纲的规定，科学、合理地组织本装置的调试工作，使装置达到国家、地方相关规范的规定和设计要求。
3.6.1 单机调试
调试前应对传动机构、装置进行检查，对转动、滑动部分加油润滑，保证运转灵活。
在安装全部结束后进行单机调试。先手动，后电动，各机械部件应无松动、卡死现象，轻松灵活，密封性好。再进行8小时空载试运转。
3.6.2 联动调试
在整个系统启动，系统风机运行条件下进行负载联动，重复单机调试的各项步骤进行运行。
3.6.2 实载运行 工艺设备正式运行，随时对各运动部件、阀门进行检查，记录好运行参数。3.7验收测试
3.7.1测试要求及方法：按国家标准（《燃烧器性能测试方法》，《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》GB/T16157、《烟气采样器技术条件》HJ/T47-1999）进行。
3.7.2 测试测点的部位按所设计的管道布置图、测点位置、数量由双方达成协议，随安装进度安装相应的试验测点，所安装的测点满足试验的要求。
3.7.3 性能验收测试在对低氮燃烧系统调试结束、具备测试条件后进行，如果性能达不到设计要求，经卖方继续调试和消缺后，再重做一次性能测试，此间发生的一切费用由我方负责。3.8 培训
我公司安排专业的技术人员为用户单位的锅炉房司炉人员设备管理人员、技术人员及操作人员进行免费的专业培训，为用户单位提供一流的培训服务。运行人员参加培训，并经考核合格后方可上岗操作。
八、运行、维护和检修
1.低氮燃烧系统的启动 1.1 初次启动前的检查
低氮燃烧系统在安装过程中和安装完毕后应进行仔细检查，以保证质量。1）安装时要注意检查壳体所有连接处是否紧固，需要密封处密封的如何，焊接是否不漏气，磨机是否水平。
2）进行结构检查后再检查电气连接的各个接点，消除接触不良的隐患。3）对各个电机减速机分别确认正反转。对控制系统要验证逻辑控制是否正确的运行情况。1.2 启动操作方法
在低氮燃烧系统系统经过检查，认为安装良好可供使用，并将所有应开的阀门打开，即可启动。操作方法如下： 1）锅炉点火时，炉温较低。低氮复合燃烧系统没有配置点火系统，因此待锅炉运行稳定，炉膛温度达到600℃时，可以投入复合燃烧系统。2）将启动方式选择在自动时，只需按下启动按钮即可。3）将启动方式选择在手动式时，需按下列顺序进行操作： 启动磨粉机 →启动风机、输煤螺杆、→启动动筛螺杆
2.低氮燃烧系统的停机
整个低氮燃烧系统停机按以下方法操作：
1）当选择在自动方式时，只需按下停止按钮即可。2）当选择在手动方式时，需按下列顺序进行操作： 关停动筛→延时关停风机、输煤螺杆、→延时关停磨粉机 3.日常维护和检修
低氮燃烧系统要设专人操作和检修，全面掌握复合燃烧系统的性能和构造，发现问题及时处理，确保复合燃烧系统正常运转。值班人员要记录当班运行情况及有关数据。
九、质量保证和服务承诺
1.质量保证
我公司为保证工程质量，从项目设计、制造、安装、调试到验收，所有工作均严格按照国家标准、布袋除尘器行业标准及设计图纸、技术要求和设备检验大纲执行，电气要求按国标GB50058-92标准执行。
我公司在设备加工质量上提出了严格要求。设备制作均严格按照国家标准执行进行检验，重要部件不平整度和误差均控制在正负3mm以内，一般部件不平整度和误差不允许超过正负5mm。所有产品在工厂内部都有预组装和成熟的制造工艺。由我方供应的所有除尘器设备部件出厂时，均附有我公司质检部签发的产品质量合格证书作为交货的质量证明文件。对某些主要设备还应有全套买方代表签字的监造与检验记录和试验报告。外购件附有相关的产品合格证、质量保证书、试验文件等。
对于外购的设备、部件及备品备件，保证其性能符合国家或国际有关标准的要求。对于由此而产生的任何质量问题，不以任何理由拒绝承担维修、更换或赔偿的责任。为保证工程质量，我公司承诺严格按照用户要求、设计要求及国家、行业相关标准进行施工，制定科学的施工方案，确保工程项目质量，使燃烧系统长期、稳定、可靠运行。所有施工单位均具有相关资质，并经用户认可。2.质量保证期
所有设备自验收移交之日起，质保期一年。质保期内因制造、安装引起的设备本身质量问题所发生的故障和零部件损坏，由我公司及时进行分析处理和更换，一切费用由我 公司承担。由于用户操作维护不当造成的设备故障及零部件损坏，则由用户负责承担，我公司可提供技术服务，并积极协助配合用户解决问题。质保期过后，终身为用户提供全面的技术支持及优惠的备件供应。3.服务承诺
1）终身为用户提供技术咨询。
2）设备安装完毕后进行系统调试，调试合格后方能进行工程验收。
3）设备验收合格后，为使用方提供完整的竣工资料，并对运行维修人员进行免费的培训。经过培训的人员应能达到熟练操作、检修的程度。
4）产品使用过程中，如发现质量问题，在接到用户通知后及时做出答复，并派出技术人员跟踪解决。省内24小时内到达现场，省外48小时内到达现场。
5）产品投入运行后跟踪产品质量，不定期回访用户，做好用户反馈信息的分析处理工作，最大限度的满足用户。
十、35t/h锅炉低氮燃烧设备系统供货清单
十一、合同能源管理方案（业主选择）
1、业主按设备投标价的50%出资。
2、合同能源管理期5年。
3、我司按锅炉出厂能耗指标降低5%承包供应原煤（我司有年产30万吨高效原煤分选厂，可以确保原煤的质量）。原煤价格由业主根据市场行情双方商定，随行就市。
4、按锅炉出厂氮氧化合物排放指标降低15%承包运行管理低氮燃烧系统。合同能源管理期内，设备的维护维修和提升改造由我司负责。
5、合同能源管理期内，达不到承保环保指标和节能指标的责任，由我司承担。
6、合同能源管理期满后，如业主希望，我司愿意续签合同能源管理合同。
第三篇：脱氮除磷技术
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目录
第1章
脱氮除磷简述------------------------2
第2章
生物脱氮除磷基本原理----------------3
2.1生物脱氮过程3 2.2生物除磷过程3
第3章
生物脱氮除磷工艺研究新方向---4 3.1SHARON工艺4 3.2CANON工艺--5 3.3DEPHANOX工艺---------------------------5 3.4BCFS工艺-----6 3.5厌氧氨氧化（ANAMMOX）工艺------7 3.6 A2NSBR工艺-7
第4章 结语-----9
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简述污水脱氮除磷工艺及研究进展
摘要
氮、磷去除率不达标造成水体的富营养化是世界各国面临的最大挑战之一，已被各国政府高度重视。传统的脱氮除磷工艺存在许多不足之处，经济、高效、低耗的可持续脱氮除磷工艺已成为污水处理的发展方向。本文简要介绍了生物脱氮除磷的基本原理和工艺：SHARON工艺，CANON工艺，2DEPHANOX工艺，BCFS工艺，ANAMMOX工艺，ANSBR工艺的机理和研究进展。同时指出经济、高效、低能耗的可持续脱氮除磷工艺是污水处理的发展方向。
关键词：污水处理；生物脱氮除磷；处理工艺；研究进展
第1章
脱氮除磷简述
近些年来，随着工农业生产的高速发展和人们生活水平的不断提高，含氮、磷的化肥、农药、洗涤剂的使用量不断上升。然而，我国现有的污水处理厂主要集中于有机物的去除，对氮、磷等营养物的去除率只达到10%-20%其结果远达不到国家二级排放标准，造成大量氮磷污染物进入水体，引起水体的富营养化。对我国的26个主要湖泊的富营养调查表明，其中贫营养湖1个，中营养湖9个，富营养湖16个，在16个富营养化湖泊中有6个的总氮、总磷的负荷量极高，已进入异常营养型阶段。其中滇池、太湖、巢湖流域，水体富营养化更为严重。同时，我国沿海地区多次出现赤潮现象。
我国新颁布的《污水综合排放标准》（GB8918-1996）对氮、磷都做了严格的规定，其中对氮:15mg/L（一级标准）、25mg/L（二级标准）；对磷：0.5mg/L（一级标准）、1.0mg/L（二级标准）。因此，采用高效、节能、经济的氮磷去除工艺以及构筑物一体化建设必将是我国城市污水处理工艺的一个发展方向。
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第2章
生物脱氮除磷基本原理
2.1生物脱氮过程
生物脱氮通过氨化、硝化、反硝化三个步骤完成。
氨化反应：有机氮化合物在氨化细菌的作用下分解，转化为氨态氮。硝化反应：在硝化细菌的作用下，氨态氮进一步分解、氧化，就此分两个阶段进行。首先，在亚硝化细菌的作用下，使氨转化为亚硝酸氮，亚硝酸氮在硝酸菌的作用下，进一步转化为硝酸氮。
反硝化反应：反硝化反应是指硝酸氮和亚硝酸氮在反硝化菌的作用下，被还原为气态氮的过程。
2.2生物除磷过程
生物除磷，是利用聚磷菌一类的微生物，能够过量地、在数量上超过其生理需要的、从外部环境摄取磷，并将磷以聚合物的形态贮藏在菌体内，形成富磷污泥。排出系统外，达到废水中除磷的效果。
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第3章
生物脱氮除磷工艺研究新方向
传统的生物脱氮除磷工艺如：生物除磷：A/O，A2/O，Bardenpho，UCT，Phoredox，AB等除磷工艺。生物脱氮：A/O，A2/O，Bardenpho，UCT，Phoredox，改进的AB，TETRA深度脱氮，SBR，氧化沟等脱氮工艺。
现有的生物脱氮除磷组合工艺主要是建立在传统生物脱氮除磷理论基础上进行构架组合的。传统生物脱氮除磷工艺中，具有较大差别的微生物在同一系统中相互影响，制约了工艺的高效性和稳定性；较多的工艺流程中包含多重污泥和混合液的回流，增加了系统的复杂性，提高了基建和运行费用；脱氮除磷过程中对能源（如氧、COD）消耗较多；剩余污泥富含磷，处理量较大。这些都不符合环境的可持续发展的要求。近年来，同时硝化反硝化现象、反硝化除磷现象、短程硝化反硝化脱氮工艺、厌氧氨氧化工艺等的发现和研究，为解决上述问题提供了有效的途径。
同时硝化反硝化技术的研究传统脱氮理论认为硝化反应在好氧条件下进行，而反硝化反应在厌氧条件下完成，两者不能在同一条件下进行。然而，近几年许多研究者发现存在同时硝化反硝化现象，尤其是有氧条件下的反硝化现象，确实存在于不同的生物处理系统中。如氧化沟、SBR工艺、间歇曝气反应器工艺。研究者对此进行了广泛的研究，提出了一些新的见解。其中，认为微生物的存在是其最主要的原因。如某些反应器流态上的特征，为同时硝化反硝化创造了可能的环境条件；另外，从微生物发展的角度看，存在着目前尚未被认识的微生物菌种（如好氧条件下的反硝化细菌）能使同时硝化反硝化现象发生，但对其机理的认识还未统一，尚处于探索阶段。
3.1 SHARON工艺
SHARON工艺是由荷兰Delft技术大学开发的新工艺，已经在荷兰鹿特丹的废水处理厂建成并投入运行。该工艺的核心是，应用硝酸菌和亚硝酸菌的不同生长速率，即在高温（30~35℃）下亚硝酸菌的生长速率明显高于硝酸菌这一固有特性，控制系统的水力停留时间和反应温度，从而使硝酸菌被自然淘汰，反应器中亚硝酸菌占优势，使氨氧化控制在亚硝化阶段。SHARON工艺适合于处理具有一定温度的高浓度（〉500mgN/L）氨氮污水。对该工艺来说，温度和pH值（最佳pH值6.8~7.2）都受到严格的控制，因此，低温低氨的城市污水如何实现亚硝酸型硝化值需进一步研究。
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3.2 CANON工艺
CANON工艺（生物膜内自养脱氮工艺）实质上是通过控制生物膜内溶解氧的浓度实现短程硝化反硝化，使生物膜内聚集的亚硝化菌和ANAMMOX微生物能同时生长，满足生物膜内一体化完全自养脱氮工艺实现的条件。亚硝酸氮在生物膜内的聚集是亚硝化的另一种形式。硝化细菌与亚硝化细菌对氧的亲和性的不同以及传质限制等因素影响两种微生物在细胞膜内的数量。在低DO/NH3-N比值的情况下，氧成为限制性基质，使硝化细菌与亚硝化细菌展开竞争。竞争的结果是亚硝酸氮在生物膜表层聚集。当氧向细胞膜内扩散并被消耗后，出现厌氧层，厌氧氨氧化细菌便能生长。随着未被亚硝化的氨氮与亚硝化后的亚硝酸氮扩散至厌氧层，ANAMMOX反应就发生。环境中的氨氮与溶解氧是决定CANON工艺的两个关键因素。CANON工艺目前在世界上还处于研究阶段，没有真正应用到工程实践中。SHARON工艺和CANON工艺都是经亚硝酸型生物脱氮工艺处理的，出水中可能含有较高的亚硝酸盐，运行时应加以严格的控制。
3.3 DEPHANOX工艺
DEPHANOX工艺是为满足DPB所需的环境要求而开发的一种强化生物除磷工艺。DEPHANOX除磷脱氮工艺流程如图" 所示。工艺在厌氧池与缺氧池之间增加了沉淀池和固定膜反应池。固定膜反应池的设置可以避免由于氧化作用而造成有机碳源的损失和稳定系统的硝酸盐浓度。污水在厌氧池中释磷，在沉淀池中进行泥水分离。含氮较多的上清液进入固定膜反应池进行硝化，污泥则跨越固定膜反应池进入缺氧段，完成反硝化和摄磷。工艺的优点在于能解决除磷系统反硝化碳源不足的问题和降低系统的能源（曝气）消耗，而且可缩小曝气池的体积，降低剩余污泥量，尤其适用于处理低COD/TKN的污水。由于进水中氮和磷的比例是很难恰好满足缺氧摄磷的要求，这给系统的控制带来了困难。此外，目前聚磷菌反硝化试验研究中都不同程度添加乙酸作为碳源，乙酸是诱导聚磷菌释磷的最佳碳源，由于很难真实模拟城市污水的处理情况，因此对于反硝化聚磷茵的筛选富集具有重要意义。该工艺离生产应用尚有一段距离。
图1 DEPHANOX工艺流程图
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3.4 BCFS工艺
BCFS工艺是荷兰Delft技术大学Kluyver生物技术实验室研究开发的、为最大程度从工艺角度创造DPB富集条件的一种变型UCT工艺。其工艺流程如图2所示。在这种改良的UCT工艺脱氮除磷处理系统中，污泥能够利用硝酸盐作为电子受体，在缺氧环境条件下同时进行反硝化作用和超量聚磷。
从工艺流程上看，BCFS工艺较UCT工艺创新之处在于：(1)BCFS工艺在主流线上增加了两个反应池：即在UCT工艺的厌氧和缺氧池之间增加一个接触池，在缺氧池和好氧池之间增加一个缺氧/好氧混合池。在主流线中的厌氧池以推流方式运行，相当于一个厌氧选择池，可保持较低的污泥指数（SVI）。增设的接触池可起到第二选择池的作用，所需的容积很小，但可较好地抑制丝状菌的繁殖。增设的第二个反应池混合池，可形成低氧环境以获得同时硝化与反硝化，从而保证出水中含较低的总氮浓度。(2)BCFS工艺增设在线分离、离线沉淀化学除磷单元。BCFS工艺通过增加磷分离工艺，避开了生物除磷的不利条件（因满足硝化而使泥龄过长；进水中COD/P的比值过低）。同时，在线进行磷的化学沉淀会因沉淀剂在污泥中聚集而影响硝化菌活性。因此，该工艺又将厌氧池末端富磷上清液抽出，以离线方式在沉淀单元内投以铁盐和镁盐予以回收。以生物除磷辅以化学除磷这种工艺充分利用了PAOs/DPB对磷酸盐具有很高亲和性的这一特点，很容易获得极低的出水正磷酸盐浓度，并能在保证良好出水水质的前提下，大大降低COD的用量。(3)与UCT工艺相比，BCFS工艺增设了两个内循环QB和QC（见图2）。从好氧池设置内循环QB到缺氧池，能辅助回流污泥向缺氧池补充硝酸氮，内循环QC使好氧池与混合池间建立循环，以增加硝化或同时硝化反硝化的机会，为获得良好的出水氮浓度创造条件。
BCFS工艺在荷兰已成功运用于工程实践中，除了具有节能低耗的优点外，还能保持稳定的处理水质，使出水总磷≤0.2mg/L总氮≤0.5mg/L。
图2 BCFS工艺流程图
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3.5 厌氧氨氧化（ANAMMOX）工艺
ANAMMOX工艺由荷兰Delft技术大学Kluyver生物技术实验室研究开发。工艺在厌氧状态下，以NO2-，NO3-作为电子受体，将氨转化为氮气。厌氧氨氧化是自养的微生物过程，不需投加有机物以维持反硝化，且污泥产率低。此外还可以改善硝化反应产酸、反硝化反应产碱而均需中和的情况，这对控制化学试剂消耗、防止可能出现的二次污染具有重要意义。该工艺适用于高氨废水和低COD/TKN废水的处理。
ANAMMOX工艺与SHARON工艺结合，对污泥消化出水进行了研究。这种联合工艺的自养脱氮工艺流程见图3。试验结果表明，氨态氮的去除率达到83%，并且联合工艺几乎不需要外加碳源。可见在氧气需要量和外加碳源上，该联合工艺明显优于传统的生物脱氮工艺。ANAMMOX及其与SHARON的联合工艺完全突破了传统生物脱氮工艺的基本概念，从一定程度上解决了传统硝化一反硝化工艺存在的问题，但需要进一步的研究才能使之成功地运行于实际工程。
图3 SHARON与ANAMMOX相结合的自养脱氮工艺流程图
3.6 A2NSBR工艺
A2NSBR工艺由厌氧/兼氧序批式反应器(A/A/OSBR)和硝化序批式反应器(N-SBR)组成，这两个反应器的活性污泥完全分开，只将沉淀后的上清液相互交换，见图4。进水和回流污泥混合后进人厌氧池，在此聚磷菌吸收易于降解的有机物进行PHB储备，同时释磷；随后进入沉淀池泥水分离：富集氨氮的上清液进入侧流好氧池进行硝化反应，而含有大量PHB的DPB污泥则同硝化液一起进入主流缺氧反应池，在此以硝态氮为电子受体进行反硝化除磷。
与Dephanox工艺一样，A2NSBR可分别控制聚磷菌和反硝化菌的泥龄，有利于它们的各自优化。两个反应器的沉淀上清液相互交换，保证了原水中85%~90%的COD在A2O-SBR的厌氧段被活性污泥快速吸附或降解并用于该段厌氧释磷和缺氧段反硝化。在N/P比最优的情况下，比传统工艺节省50%的COD，除磷率接近100%，脱氮率约90%。
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图4 A2NSBR工艺流程图
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第4章
结
语
本文对生物脱氮除磷的机理及目前较先进的脱氮除磷技术进行了简要概述。由于水体富营养化是一个严重的长期问题，而我国对生物脱氮除磷的研究起步较晚，目前进行了脱氮除磷处理的污水处理厂并不多。因此，开发经济有效、节能、简便且能同时脱氮除磷的适合我国国情的工艺尤为重要。由于生物法运行费用较低，效果稳定，综合处理能力强，因此生物脱氮除磷工艺在我国将有很大的应用前景，且应更加深入的探讨生物脱氮除磷的机理。
第四篇：大型火电厂脱氮技术
低NOX煤粉燃烧技术概述
摘 要：本文共分为四大部分：从当前火电厂脱氮的结设备构特点及组成，工作原理，燃烧方式，控制方法以及在火电厂中的应用前景等方面进行了浅显的描述。其中重要是对该设备的主要原理和控制方法，控制性能及特点方面进行了阐述。
关键词：结构特点、工作原理、燃烧方式、控制方法。
Abstract: This paper is divided into four parts: from the current circulating fluidized bed power plant characteristics of the structure and composition，working principle，and combustion of pulverized coal-fired boiler contrast，the control method and the application of thermal power plants in areas such as prospects for the simple description.One important is the boiler control system for the main control methods to control aspects of performance and features，and explains Key words: current circulating、bed power plant、combustion of pulverized、boiler control system.一 引言
近年来能源利用造成的环境污染越来越严重，其中矿物燃料的燃烧所排放出来的氮氧化物(NOX)己成为环境污染的一个重要方面。NOX是N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5的总称。我国能源以煤为主。燃煤所产生的大气污染物占污染物排放总量的比 例较大，其中NOX占67%[1]。有关资料表明，电站锅炉的NOX排放量占各种燃烧装臵NOX排放量总和的一半以上，而且80%左右是煤粉锅炉排放的[2]。国家环保局于2003年12月23日发布的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223—2003）中对于第三时段燃煤电厂执行的排放浓度限值为：当Vdaf<10%时，NOx 排放浓度限值为1100 mg/m3；当10%
二 氮氧化物产生的机理
氮氧化物是造成大气污染的主要污染源之一。通常所说的氮氧化物NOx 有多种不同
形式：N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4 和 N2O5，其中NO 和NO2 是重要的大气污染物。
我国氮氧化物的排放量中70％来自于煤炭的直接燃烧，电力工业又是我国的燃煤大户，因此火力发电厂是NOx 排放的主要来源之一。
研究表明，氮氧化物的生成途径有三种：（1）热力型NOx，指空气中的氮气在高温下氧化而生成NOx；（2）燃料型NOx，指燃料中含氮化合物在燃烧过程中进行热分解，继而进一步氧化而生 成NOx；（3）快速型NOx，指燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH 等反应生成NOx。在这三种形式中，快速型NOx 所占比例不到5％；在温度低于1300℃时，几乎没有热力型NOx。对常规燃煤锅炉而言，NOx 主要通过燃料型生成途径而产生。控制NOx 排放的技术指标可分为一次措施和二次措施两类，一次措施是通过各种技术手段降低燃烧过程中的NOx 生成量；二次措施是将已经生成的NOx通过技术手段从烟气中脱除。
三 低NOX煤粉燃烧技术
煤粉燃烧过程中影响NOX生成的主要因素有：①煤种特性，如煤的含氮量、挥发分含量、燃料中的固定碳/挥发分之比以及挥发分中含H量/含N量之比等；②燃烧区域的温度峰值；③反应区中氧、氮、一氧化氮和烃根等的含量；④可燃物在反应区中的停留时间。
由此对应的低NOX燃烧技术的主要途径有如下几个反面：①减少燃料周围的氧浓度。包括：减少炉内过量空气系数，以减少炉内空气总量；减少一次风量和减少挥发分燃尽前燃料与二次风的混合，以减少着火区的氧浓度。②在氧浓度较少的条件下，维持足够的停留时间，使燃料中的氮不易生成NOX，而且使生成的NOX经过均相或多相反应而被还原分解。③在过量空气的条件下，降低温度峰值，以减少热力型NOX的生成，如采用降低热风温度和烟气在循环等。④加入还原剂，使还原剂生成CO、NH3和HCN，它们可将NOX还原分解。具体的方法有：燃料分级燃烧、空气分级燃烧、烟气再循环、低NOX燃烧器、低氧燃烧、浓淡偏差燃烧等，以下对各种低NOX燃烧技术分别介绍。3.1 燃料分级燃烧
燃料分级燃烧，又称燃料再燃技术(Returning Technology)。是指在炉膛(燃烧室)内，设臵一次燃料欠氧燃烧的NOX还原区段，以控制NOX的最终生成量的一种“准一次措施”。NOX在遇到烃根CHi和未完全燃烧产物CO、H2、C和CnHm时会发生NOX的还原反应。利用这一原理，把炉膛高度自下而上依次分为主燃区(一级燃烧区)、再燃区和燃尽区。再燃低NOX燃烧将80%—85%的燃料送入主燃区，在空气过量系数α>1的条件下燃烧，其余15%—20%的燃料则在主燃烧器的上部某一合适位臵喷入形成再燃区，再燃区过量空气系数<1，再燃区不仅使主燃区已生成的NOX得到还原，同时还抑制了新的NOX的生成，进一步降低NOX。再燃区上方布臵燃尽风(OFA)以形成燃尽区，以使再燃区出口的未完全燃烧产物燃烧，达到最终完全燃烧目的。再燃燃料可以是各类化石燃料，包括天然气、煤粉、油、生物质、水煤浆等。上世纪80年代，三菱重工第一次将再燃技术用于全尺皴锅炉。随后在全世界取得了长足的发展。
一般，采用燃料分级的方法可以达到30%以上的脱销效果，最高脱效率可达70%，在主燃烧器采用低NOX燃烧器抑制NOX生成的基础联合使用燃料分级燃烧可以进一步降低的NOX排放量。再燃法脱除NOX的影响因素主要有再燃燃料的种类、再燃比例、再燃区的空气过量系数、再燃区温度条件以及再燃区停留时间等。随着技术的进步，如今又发展出了先进再燃技术，它是将再燃技术与氨催化还原技术相结合一种高效控制NOX排放的技术，这种技术是将氨水或者尿素作为氨催化剂加入到再燃区域或者燃尽区，进一步降低NOX。同时，如果将无机盐（尤其是碱金属）助催化剂通过不同的方式一同喷入，将更有利于NOX的还原，实验显示，先进再燃可以降低NOX排放量85%左右，具有非常好的优势。由先进再燃的原理可知，所有影响燃料再燃脱硝效果的因素也会影响先进再燃，除此之外，催化剂及驻催化剂对其影响也很重要，主要是氮催化剂（氨或尿素）喷入位臵及喷入量的影响及无机盐（碱金属）助催化剂喷入方式的影响。
再燃技术的主要特点是：①不仅最大限度地控制NOX的排放，而且使锅炉燃烧更加稳定，尤其是低负荷运行性能得到改善，并可提高锅炉运行效率；②可以避免炉内结渣、高温腐蚀等其它低NOX燃烧技术带来的不良现象；③该技术只需在炉膛适当位臵布臵几个喷口即可，系统简单，投资较少；④无一次污染。3.2 空气分级燃烧
空气分级燃烧技术是美国在20世纪50年代首先发展起来的，它是目前应用较为广泛的低NOX燃烧技术[4]。它的主要原理是将燃料的燃烧过程分段进行。该技术是将燃烧用风分为一、二次风，减少煤粉燃烧区域的空气量即一次风量，提高燃烧区域的煤粉浓度，推迟一、二次风混合时间，这样煤粉进入炉膛时就形成一个过量空气系数在0.8左右的富燃料区，使燃料在富燃料 区进行欠氧燃烧，使得燃烧速度和温度降低，从而降低NOX的生成。欠氧燃烧产生的烟气再与二次风混合，使燃料完全燃烧。
最终空气分级燃烧可使NOX生成量降低30—40%。该技术的关键是风的分配，一般一次风占总风量的25%-35%。若风量分配不当会增加锅炉的燃烧损失，同时引起受热面的结渣腐蚀等问题。分级燃烧可以分成两类。一类是燃烧室(炉内)中的分级燃烧；另一类是单个燃烧器的分级燃烧。在采用分级燃烧时，由于第一级燃烧区内是富燃料燃烧，氧的浓度降低，形成还原性气氛。而在还原性气氛中煤的灰熔点会比在氧化性分为中降低100~120℃，这时如果熔融灰粒与炉壁相接触，容易发生结渣，而且火焰拉长，如果组织不好，还会容易引起炉膛受热面结渣和过热器超温，同时还原性分为还会导致受热面的腐蚀。空气分级再燃的影响因素主要有：第一级燃烧区内的过量空气系数α1，要正确地选择第一级燃烧区内的过量空气系数，以保证这一区域内形成富燃料燃烧，经可能的减少NOX的生成，并使燃烧工况稳定；温度的影响、二次风喷口的位臵的确定、停留时间的影响、煤粉细度的影响等。
分级燃烧系统在燃煤锅炉上应用有较长的历史，单独使用大约可降低20~40%的NOX。通常增大燃尽风分额可得到较大的NOX脱除率。目前该技术与其他初级控制措施联合使用，已成为新建锅炉整体设计的一部分。在适度控制NOX排放的要求下，往往作为现役锅炉低NOX排放改造的首选措施。3.3 烟气再循环 烟气再循环也是常用的降低NOX排放量的方法之一，该技术是将锅炉尾部约10%—30%低温烟气(温度在300℃—400℃)经烟气再循环风机回抽(多在省煤器出口位臵引出)并混入助燃空气中，经燃烧器或直接送入炉膛或是与一次风、二次风混合后送入炉内，从而降低了燃烧区域的温度，同时降低了燃烧区域氧的浓度，最终降低NOX的生成量，并具有防止锅炉结渣的作用。但采用烟气再循环会导致不完全燃烧热损失加大，而且炉内燃烧不稳定，所以不能用于难燃烧的煤种，如无烟煤等。另外，利用烟气再循环改造现有锅炉需要安装烟气回抽系统，附加烟道、风机及飞灰收集装臵。投资加大，系统也叫复杂，对原有设备改造时也会受到场地条件等的限制。
由于烟气再循环使输入的热量增多，可能影响炉内的热量分布，过多的再循环烟气还可能导致火焰的小稳定性及蒸汽超温，因此再循环烟气量有一定的限制。烟气再循环法降低NOX排放的效果与燃料种类、炉内燃烧温度及烟气再循环率有关，延期砸循环率是再循环烟气量与不采用烟气再循环时的烟气量的比值。经验表明：当烟气再燃循环率为15%~20%时，煤粉炉的NOX排放浓度可降低25% 左右。燃烧温度越高，烟气再循环率对NOX脱除率的影响越大。但是，烟气再循环效率的增加是有限的。当采用更高的在循环率时，由于循环烟气量的增加，燃烧会趋于不稳定，而且未完全燃烧热损失会增加。因此电站锅炉的烟气再循环率一般控制在10%~20%左右。在燃煤锅炉上单独利用烟气再循环措施，得到的NOX脱除率<20%。所以，一般都需要与其他的措施联合使 用。
3.4 低NOX燃烧器
常规煤粉燃烧器可以将煤粉和空气快速混合，并能产生高的火焰温度，达到高的燃烧强度和燃烧效率，遗憾的是这些条件也易于产生较多的NOX。通过设计特殊的燃烧器结构来改变燃烧器出口处的风粉配比，可以将前述的空气分级、燃料分级和烟气再循环等降低NOX排放控制技术的原理用于燃烧器。通过燃烧器就能同时实现燃烧、还原、燃尽三个过程，从而设计出低NOX燃烧器。它可以用来控制煤粉与空气的混合特性，改善火焰结构，降低燃烧火焰的峰值，从而降低NOX排放。由于低NOX燃烧器能在煤粉的着火阶段就抑制NOX的生成，对后期控制NOX的排放量十分有利，因此低NOX燃烧器得到了广泛的开发和利用。在低NOX燃烧器设计方面，一些西方发达国家的许多锅炉制造公司在这方面进行了大量的改进和优化工作，并取得很大的成就，开发了不同类型的低NOX燃烧器，主要有：
1、阶段燃烧型低NOX燃烧器
该燃烧器设计使喷口喷出的煤粉分阶段燃烧从而降低NOX的生成。在燃烧器出口区域形成一个还原性气氛的富燃料着火燃烧区，逐步与喷出的二次风相混合，由于二次风风量及旋流动量小，与煤粉混合较慢，使得燃烧过程推后，减缓了煤粉的着火燃烧。所以这种燃烧器有效地降低了NOX的生成。较有代表性的有：巴．威公司的DRB型双调风低NOX燃烧器[7]，德国巴布科克((Deutche Babcock)公司的WB、WSF、DS型燃烧器[8]，德国斯 坦缪勒(Steinmuller)公司设计的SM低NOX燃烧器[8]，福斯特惠勒(Foster Wheeler)公司的CF/SF低NOX燃烧器[9]，美国瑞丽斯多克(Riley Stoker)公司的CCV型低NOX燃烧器[7]等。
2、浓淡偏差型低NOX燃烧器
浓淡燃烧器是通过将一次风所携带的煤粉在燃烧器内部分成浓淡两股射出，由于煤粉射流分成了浓淡两股，浓的一侧由于煤粉气流空气量小，为还原性气氛所以生成的NOX较少，淡侧由于燃料较少，燃烧温度较低，所以也可抑制了NOX的生成。浓淡燃烧器如今己发展了多种，根据浓淡分离的不同，有采用弯管离心原理分离式、撞击分离式、旋风分离式以及百叶窗式等等。如：美国ABB-CE公司开发的宽调节比WR型燃烧器、日本三菱公司的PM型低NOX燃烧器、德国EVT公司的Vapour燃烧器、我国自行设计的燃烧器如多功能船形体煤粉燃烧器、钝体燃烧器、浓淡型燃烧器等。
一些公司还将低NOX燃烧器与炉内初级控制措施，如空气分级、燃料分级、烟气再循环等组合在一起，构成一个低NOX燃烧系统。这些低NOX燃烧系统不仅仅有效改善燃烧条件，还能大幅降低NOX排放量。据美国福斯特惠勒公司(Foster Wheeler)报告显示，他们的低NOX燃烧系统可实现50~65%的NOX脱除率。国内在低NOX燃烧技术方面的研究虽然起步较晚，但也积累了许多成熟的经验，尤其是基于浓淡燃烧技术和分级燃烧技术开发出的各种低NOX燃烧器都取得了可喜的实绩。
哈尔滨工业大学经过10余年的努力，开发研制成功水平浓 缩煤粉燃烧器、水平浓淡风煤粉燃烧器、径向浓淡旋流煤粉燃烧器、不等切圆墙式布臵直流煤粉燃烧器等“风包粉”系列浓淡煤粉燃烧技术。华中理工大学煤燃烧国家重点实验室利用一维炉和数值模拟相结合的方式，研制开发出了高浓度煤粉燃烧技术。清华大学力学系贾臻教授研制的煤粉浓缩燃烧器，可使NOX降低到200mg/m3左右，这在世界同类技术中处于领先地位。此外，西安交通大学的夹心风直流燃烧器，浙江大学的可调式浓淡燃烧器都有降低NOX，的排放量的作用。3.5 低氧燃烧
这种方法就是使燃烧过程尽量接近理论空气系数(α =1)的条件下进行，使烟气中的过剩氧量减少，从而降低燃烧过程中NOX的生成量。在低过量空气系数范围的条件下运行，可使用较少的燃料。因此认为，低过量空气运行可以作为减少氮氧化物的形成和燃料消耗量的基本改进燃烧方法之一。实际锅炉采用低氧燃烧时，不仅降低NOX排放量，而且锅炉排烟热损失减少，对提高锅炉热效率有利，但是，如果炉内氧的浓度过低，低于3%以下时，会造成CO浓度的急剧增加，从而大大增加机械未完全燃烧热损失，同时也会引起飞灰含碳量的增加，导致机械未完全燃烧损失增加，从而使燃烧效率降低，使锅炉的燃烧经济性降低，而且炉内壁面附近还可能形成还原性气氛造成炉壁结渣和腐蚀。因此在确定低氧燃烧的过量空气量范围时，必须兼顾燃烧效率、锅炉效率较高和NOX等有害物质最少的要求。这是一种经过充分证明的、有效的降低NOX的基本方法，一般情况下，该措施可以 使NOX排放降低15%—20%。3.6 浓淡偏差燃烧
浓淡偏差燃烧是近几年来国内外采用的一种降低锅炉燃烧排放NOX的燃烧技术。该方法原理是对装有两个燃烧器以上的锅炉，使部分燃烧器供应较多的空气（呈贫燃料区），即燃料过淡燃烧；部分燃烧器供应较少的空气（呈富燃料区），即燃料过浓燃烧。无论是过浓或者过淡燃烧，燃烧时α都不等于1，前者α﹥1，后者α﹤1，故又称非化学当量比燃烧或偏差燃烧。
对NOX生成特性的研究表明，NOX的生成量和一次风煤比有关，一次风煤比在3~4kg/kg煤时，NOX生成量最高；偏离该值，不管是煤粉浓度高还是低，NOX的排放量均下降。因此如果把煤粉流分离成两股含煤粉量不同的气流，即含煤粉量多的浓气流C1和含煤粉量少的淡气流C2，分别送入炉内燃烧，对于整个燃烧器，其NOX生成量的加权平均值与燃用单股C0浓度煤粉流相比，生成的NOX要低。
四 燃煤电厂降低NOx排放的燃烧技术
研究表明，氮氧化物的生成途径有三种：（1）热力型NOx，指空气中的氮气在高温下氧化而生成NOx；（2）燃料型NOx，指燃料中含氮化合物在燃烧过程中进行热分解，继而进一步氧化而生成NOx；（3）快速型NOx，指燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH 等反应生成NOx。在这三种形式中，快速型NOx 所占比 例不到5％；在温度低于1300℃时，几乎没有热力型NOx。对常规燃煤锅炉而言，NOx 主要通过燃料型生成途径而产生。控制NOx 排放的技术指标可分为一次措施和二次措施两类，一次措施是通过各种技术手段降低燃烧过程中的NOx 生成量（前面已经叙述）；二次措施是将已经生成的NOx通过技术手段从烟气中脱除。
4.1.1 炉膛喷射法
实质是向炉膛喷射还原性物质，可在一定温度条件下还原已生成的NOx，从而降低NOx 的排放量。包括喷水法、二次燃烧法（喷二次燃料即前述燃料分级燃烧）、喷氨法等。
喷氨法亦称选择性非催化还原法（SNCR），是在无催化剂存在条件下向炉内喷入还原剂氨或尿素，将NOx 还原为N2 和H2O。还原剂喷入锅炉折焰角上方水平烟道（900℃～1000℃），在NH3/NOx 摩尔比2～3 情况下，脱硝效率30％～50％。在950℃左右温度范围内，反应式为：
4NH3+4NO＋O2→4N2+6H2O 当温度过高时，会发生如下的副反应，又会生成NO： 4NH3+5O2→4NO+6H2O 当温度过低时，又会减慢反应速度，所以温度的控制是至关重要的。该工艺不需催化剂，但脱硝效率低，高温喷射对锅炉受热面安全有一定影响。存在的问题是由于温度随锅炉负荷和运行周期而变化及锅炉中NOx 浓度的不规则性，使该工艺应用时变得 较复杂。在同等脱硝率的情况下，该工艺的NH3 耗量要高于SCR 工艺，从而使NH3 的逃逸量增加。
4.1.2 烟气处理法
烟气脱硝技术有气相反应法、液体吸收法、吸附法、液膜法、微生物法等几类。
在众多烟气处理技术中，液体吸收法的脱硝效率低，净化效果差；吸附法虽然脱硝效率高，但吸附量小，设备过于庞大，再生频繁，应用也不广泛；液膜法和微生物法是两个新型技术，还有待发展；脉冲电晕法可以同时脱硫脱硝，但如何实现高压脉冲电源的大功率、窄脉冲、长寿命等问题还需要解决；电子束法技术能耗高，并且有待实际工
程应用检验；SNCR 法氨的逃逸率高，影响锅炉运行的稳定性和安全性等问题；目前脱硝效率高，最为成熟的技术是SCR 技术。表1所示为烟气脱硝技术比较。
4.2 SCR 法技术特点
在众多的脱硝技术中，选择性催化还原法（SCR）是脱硝效率最高，最为成熟的脱硝技术。1975 年在日本Shimoneski 电厂建立了第一个SCR 系统的示范工程，其后SCR技术在日本得到了广泛应用。在欧洲已有120 多台大型装臵的成功应用经验，其NOx 的脱除率可达到80~90%。日本大约有170 套装臵，接近100GW 容量的电厂安装了这种设备。美国政府也将SCR 技术作为主要的电厂控制NOx 技术。SCR 方法已成为目前国内外电站脱硝比较成熟的主流技术。
4.2.1 原理及流程
SCR 技术是还原剂（NH3、尿素）在催化剂作用下，选择性地与NOx 反应生成N2和H2O，而不是被O2 所氧化，故称为“选择性”。主要反应如下：
4NH3+4NO＋O2→4N2+6H2O 4NH3+2NO2＋O2→6N2+6H2O SCR 系统包括催化剂反应室、氨储运系统、氨喷射系统及相关的测试控制系统。SCR工艺的核心装臵是脱硝反应器，有水平和垂直气流两种布臵方式，如图1 所示。在燃煤锅炉中，烟气中的含尘量很高，一般采用垂直气流方式。
4.2.2 主要影响因素
在 SCR 系统设计中，最重要的运行参数是烟气温度、烟气流速、氧气浓度、SO3浓度、水蒸汽浓度、钝化影响和氨逃逸等。烟气温度是选择催化剂的重要运行参数，催化反应只能在一定的温度范围内进行，同时存在催化的最佳温度，这是每种催化剂特有的性质，因此烟气温度直接影响反应的进程；而烟气流速直接影响 NH3 与 NOx 的混合程度，需要设计合理的流速以保证 NH3 与 NOx 充分混合使反应充分进行；同时反应需要氧气的参与，当氧浓度增加催化剂性能提高直到达到渐近值，但氧浓度不能过高，一般控制在 2%～3％；氨逃逸是影响 SCR 系统运行的另一个重要参数，实际生产中通常是多于理论量的氨被喷射进入系统，反应后在烟气下游多余的氨称为氨逃逸，NOx 脱除效率随着氨逃逸量的增加而增加，在某一个氨逃逸量后达到一个渐进值；另外水蒸气浓度的增加使催化剂性能下降，催化剂钝化失效也不利于 SCR 系统的正常运行，必须加以有效控制。
4.2.3 催化剂的选择
SCR 系统中的重要组成部分是催化剂，当前流行的成熟催化剂有蜂窝式、波纹状和平板式等。平板式催化剂一般是以不锈钢金属网格为基材负载上含有活性成份的载体压制而成；蜂窝式催 化剂一般是把载体和活性成份混合物整体挤压成型；波纹状催化剂是丹麦HALDOR TOPSOE A/S 公司研发的催化剂，外形如起伏的波纹，从而形成小孔。加工工艺是先制作玻璃纤维加固的TiO2 基板，再把基板放到催化活性溶液中浸泡，以使活性成份能均匀吸附在基板上。各种催化剂活性成分均为WO3 和V2O5。表2 为各种催化剂性能比较。4.2.4 还原剂的选择
对于SCR 工艺，选择的还原剂有尿素、氨水和纯氨。尿素法是先将尿素固体颗粒在容器中完全溶解，然后将溶液泵送到水解槽中，通过热交换器将溶液加热至反应温度后与水反应生成氨气；氨水法，是将25％的含氨水溶液通过加热装臵使其蒸发，形成氨气和水蒸汽；纯氨法是将液氨在蒸发器中加热成氨气，然后与稀释风机的空气混合成氨气体积含量为5％的混合气体后送入烟气系统。表3 为不同还原剂的性能比较。4.2.5 选型性还原脱硝技术
选择性还原脱硝技术包括选择性非催化还原（SNCR）法、选择性催化还原（SCR）法和SNCR/ SCR 混合法。在这些方法中SNCR 的主要优点是投资及运行费用低，缺点是对温度依赖性强，脱硝率只有30%~50%，氨的逃逸量大。实际工程中应用最多的是SCR 法。SNCR/ SCR 混合法是种有前景的烟气脱硝技术，但牵涉的系统更多，对技术的要求更高。
五 火电厂脱氮的技术定位原则
为满足环境的要求，对于烟气脱氮确定了以下的技术定位原则：
（1）立足于SCR 烟气脱硝技术。作为目前最成熟、效率最高的脱硝技术，应尽快技术引进、消化吸收；
（2）在全面掌握SCR 技术的基础上，以SNCR 技术作为技术突破口和再增长点，使SNCR/SCR法或SCR与其他低NOx燃烧技术混合法作为下阶段的技术发展方向。最佳脱硝技术的选择取决于现有的燃烧系统（常规的或低NOx）、燃料、炉膛结构、锅炉布臵、实际和目标NOx 水平和其他因素；
（3）研究并开发适合我国国情的催化剂。针对我国高灰、高重金属的煤燃料，开发出自主知识产权的催化剂和低温运行的催化剂。据悉，国内一些研究机构一直致力于催化剂的研究，利 用我国蕴量丰富的稀土资源来生产SCR 催化剂，提高了SCR催化剂的活性，降低了生产成本。我们可以组合国内资源，利用已有的研究成果，尽快把它商业化和产业化；
（4）烟气脱硝的流场分析和理论研究。SCR 法关键是催化剂的选择和烟气流场优化；SNCR 法关键是炉膛内温度场的研究。可利用CFD 数学模拟和实体物理模型来系统研究温度场和流场；
（5）建立示范工程进行现场研究。采用与国外技术方和国内其他相关部门联合先在商业锅炉上进行脱硝示范点建设，在装臵运行过程中，进行性能试验和数据收集。
六 总结
不同的燃煤锅炉，由于其燃烧方式、煤种特性、锅炉容量以及其他具体条件的不同，在选用不同的低NOX燃烧技术时，必须根据具体的条件进行技术经济比较，使所选用的低NOX燃烧和锅炉的具体设计和运行条件相适应。不仅要考虑锅炉降低NOX的效果，而且还要考虑在采用低NOX燃烧技术以后，对火焰的稳定性、燃烧效率、过热蒸汽温度的控制、受热面的结渣和腐蚀等可能带来的影响。对不同低NOX燃烧技术可根据实际情况家和使用，以降低NOX的排放量。同时，根据自己电厂的特点选择适当的烟气脱氮技术，满足环保需求
参考文献： 曾汉才.燃烧与污染[M}.武汉:华中理工人学出版社，1992 2 方立军.高正阳.殷立宝等.无烟煤与贫煤的混煤NOx排放特性试验研究.2001, 32(9): 11~14 3 曾汉才.大型锅炉高效低NOx燃烧技术的研究[J].锅炉制造,2001, 3(I):1~11 4 Spliethoff H.et, al.Low-NOx formation for pulverized coal a comparison of air staging and reburning, Inst.Energy’s Int.Conf.Combust.Emiss.Control Proc.Inst.Energy Conf.2 nd, 61~70, 1995 Leithner R, Lendt B, Miilen H.Reduction of the Emission in Coal-Fired Boilers, Coal Combustion.Science and Technology of Industrial and Utility Application.New York: Hemisphere Publishing Corporation,1998 6 高晋生，沈本贤，煤燃烧中NOx的来源和抑制其生成的有效措施，煤炭转化, 1994, 17(3)53-57 7 毛健雄，毛健全，赵树民。煤的清洁燃烧。北京:科学出版社，1998 8 吴生来，郝振亚.德国低NOx煤粉燃烧器.热力发电，1997,(5): 51-56 9 果然，石艳君。低NOx燃烧技术综述。锅炉制造，2003.28(3)21
第五篇：水泥窑低氮燃烧改造方案
低氮燃烧建设方案
低氮燃烧器工艺流程
燃料型NOx是在煤粉着火的阶段生成的，改变燃烧器结构来改变燃烧方式降低NOx的生成是非常实用的脱硝方法。据统计低NOx燃烧器一般可以降低35%的氮氧化物。相对于传统的燃烧方式，低NOx燃烧器是通过时间上延迟燃料、空气的混合，在空间上隔离燃料、空气的过早充分接触，以营造一个富燃料、缺氧的燃烧环境。这样推迟了氧气的供给，会延迟焦炭的燃尽，造成火炬拉长，峰值温度低，再加上这种长火焰对外辐射散热的面积大，整体的温度低，减少热力型NOx的生成。空气分级燃烧工艺流程
水泥窑炉空气分级燃烧是目前最为普遍的降低NOx排放的燃烧技术之一。其基本原理如图6.2-1所示。将燃烧所需的空气量分成两级送入，使第一级燃烧区内过量空气系数小于1，燃料先在缺氧的富燃料条件下燃烧，使得燃烧速度和温度降低，从而降低了热力型NOx的生成。同时，燃烧生成的CO与NOx发生还原反应，以及燃料氮分解成中间产物（如NH、CN、HCN和NHx等）相互作用或NOx还原分解，从而抑制了燃料型NOx的生成，具体反应如下：
2CO + 2NO → 2CO2 + N（1）
NH + NH → N2 + H2
（2）NH + NO → N + OH
（3）
在二级燃烧区（燃尽区内，将燃烧用空气的剩余部分以二次空气的形式输入，成为富氧燃烧区。此时，空气量增多，一些产物被氧化生成NOx，但因温度相对常规燃烧较低，因而总的NOx生成量不高，具体反应如下：
CN + O → CO + NO
（4）
分级燃烧脱氮技术具有以下优点：
有效降低的NOx排放，可达到25～30％的NOx脱除率； 无运行成本，且对水泥正常生产无不利影响；
无二次污染，分级燃烧脱氮技术是一项清洁的技术，没有任何固体或液体的污染物或副产物生成； 空气分级燃烧系统
分级燃烧脱氮系统主要包含：三次风管调整和改造、脱氮风管配置、C4筒下料调整、煤粉储存、输送系统、分解炉用煤粉燃烧器和相应的电器控制系统，其分解炉调整如图所示。
脱氮系统的用煤经煤粉秤精确计量后，由罗茨风机送到窑尾烟室的脱氮还原区，在脱氮还原区的合适位置均布着一套燃烧喷嘴，煤粉经燃烧喷嘴高速进入还原区内并充分分散，一方面保证了分级燃烧的脱氮效率，另一方面减少了煤粉在壁面燃烧出现结皮的负面影响。此外，根据还原区操作温度、C1出口NOx等系统参数，可及时调整脱氮用煤量。
图6.2-1
水泥窑炉空气分级燃烧技术示意图
空气分级燃烧改造方案及效果
如图6.2-1所示，保持原分解炉主体结构不变，在分解炉烟室预留的脱硝还原区设置高速喷煤嘴，让喷入的煤粉在此区域内缺氧燃烧，产生适量的还原气氛，与窑气中的NOx发生反应，将NOx转化为无污染的N2。同时将三次风管入分解炉的部分管道抬高到相应位置。整个窑尾用煤总量与改造前保持一致，只是进入分解炉及还原区的用煤量不同。
水泥窑炉经过空气分级燃烧技术改造后，其脱硝效率一般可达30%左右。
分解炉还原区装备内容
利用分级燃烧脱氮技术对烧成系统进行改造，不改变分解炉主体结构，在分解炉烟室预留的脱氮还原区，在脱氮喷射预留孔位置设置高速喷煤嘴，煤粉在此区域内缺氧燃烧产生适量的还原气氛，与窑气中的NOx发生反应，将NOx转化成无污染的N2。三次风管入分解炉的部分抬高到适度位置。改造后整个窑尾用煤总量与改造前一致，只是将其按一定比例分成两路，一路进入分解炉，另一路进入还原区。为保证烧成系统的稳定及高效的脱氮效率，脱氮用煤系统需独立计量和控制。
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