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1、300MW燃煤机组脱硝改造技术及经济分析调查表明，我国煤炭燃烧排放的氮氧化物约占全国总排放量的70%，而火力发电厂是我国的“燃煤大户”，燃煤机组的脱硝技术直接决定了其氮氧化物排放量。脱硝技术主要有SCR和SNCR两种，但其经济成本投入不同，脱硝流程主要包括燃煤前脱硝、燃烧过程脱硝和燃烧后脱硝。 1 燃煤机组介绍 目前，300MW燃煤机组的锅炉主要采用摆动式直流燃烧器，利用单炉膛进行四角式布置，采用切圆燃烧方式；锅炉送粉则是通过五台中速磨煤机采用直吹的方式进行，直吹的一次风则需要五层喷嘴设计，其中点火油枪需要布置三层，三层运行的连续蒸发量带动，在最下层采用等离子点火技术。油燃烧器采用两级点火的形
2、式，针对连续蒸发量的百分之三十计算。直流燃烧器借助四角式的布置，在摆动式能够连续运行，提高燃烧效率。热态运行的过程中，除直吹的一次风可带动燃烧器摆动外，二次风的喷入再次加大摆动角度，满足炉内气温调节要求。 曲靖电厂一期#1、#2锅炉燃烧器与二期#3、#4锅炉设计略有不同，一期为24只6层布置，二期为20只5层布置，燃烧器经低氮改造为垂直浓淡分离煤粉燃烧器，摆角度数仍为30，水平位置固定；保持12只简单机械雾化油燃烧器不变。在水平断面上，一期燃烧炉的一次风射流在炉内形成1000mm和700mm的两个大小切圆，二次风射流与一次风射流偏置3，二期燃烧炉的一次风射流在炉内形成的大切圆增大小切圆减小，分
3、别为1032mm和548mm，两次风射流偏置增加到7，减少结渣及氮氧化物的排放。 2 脱硝改造技术分析与筛选 2.1 低氮燃烧技术比较与选择 曲靖电厂锅炉为东锅引进嫁接型一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、露天倒U型布置、全钢架、全悬吊结构、亚临界自然循环汽包燃煤锅炉。低氮燃烧技术是进行脱硝改造的前提，是火力发电厂的首要选择，当电厂采用低氮燃烧技术之后，若烟气排放的含氮量仍然超标，再考虑引进脱硝设备。目前应用比较广泛的低氮燃烧技术主要有四种。 2.1.1 烟气再循环 300MW燃煤机组首次排放的烟气含氮量极高，因此一般通过烟气再循环来降低其氮氧化物含量，但是这一程序的实施并不简单。烟气再
4、循环装置是由大型风机和烟道搭建而成，由风机对空气预热器的烟气进行抽吸，排放入烟道，此时烟气中粉尘浓度很高，会大大缩短烟机寿命。另外，设备占据的空间较大，现场布置麻烦。所以，烟气再循环技术一般用在燃油和燃气装置中，燃煤机组应用烟气再循环技术反而会增加烟气飞灰含量，出现结焦加重的现象。 2.1.2 空气分级燃烧 实际上，我国很多电厂的燃煤机组已经采用了空气分级燃烧锅炉，进一步实施分级则需要对原有的设备进行改造，而一旦开展大规模改造，就会破坏原有的分级系统。另外，从锅炉本身来看，空气分级燃烧会形成强还原性气体，从而加剧锅炉结渣和腐蚀，缩短锅炉使用寿命。 2.1.3 燃料分级燃烧 燃料分级燃烧是低氮燃
5、烧技术的重要法宝，但对于应用直吹式燃料系统的300MW燃煤机组而言，燃料分级燃烧的难度很大，不仅需要增加磨煤机，还要对鼓风系统进行改动，改造过程很复杂。而且并不是所有的燃煤机组都能进行再次改造，在改造前需要进行繁琐的模拟和运算，即使能够进行改造，改造后的锅炉同样会出现锅炉结渣和腐蚀严重的问题，很难将燃料完全燃烧，还有可能影响飞灰的利用。 2.1.4 建设低氮燃烧器（LNB） 低氮燃烧器是低氮燃烧技术中运用最广泛的一?，其综合了烟气再循环、空气分级燃烧和燃料分级燃烧技术，拥有良好的脱硝效果，烟气排放脱硝率在30%50%左右，能够将燃煤机组的氮氧化物浓度控制在500mg/Nm3左右。如果是四角式布
6、置的燃烧锅炉，烟气含氮量基本能控制在400mg/Nm3以下。 低氮燃烧器对氮氧化物浓度的降低作用显著，最高可降低50%的含氮量，所以，应该在应用非催化还原技术之前，先利用低氮燃烧器进行一次脱硝处理，不仅能够提高最终脱硝效率，而且经济成本不高；其次，将旧式燃煤机组的改造工程简单，低氮燃烧器是一项独立的设备，更换设备远比改造锅炉系统简单得多，场地基本没有限制，对锅炉本身的负面作用较小。 我厂锅炉低氮燃烧器改造将一次风喷口改为垂直浓淡分离，摆角度数保持不变，一二次风率及风速基本不变；在主燃烧器上部增加4层可摆动SOFA燃尽风，风量维持在25%附近，以控制氮氧化物排放；引风机的转速提高至990转/分钟
7、，风机全压提高至6600Pa；更换了部分蓄热元件。 2.2 烟气脱硝技术比较与选择 低氮燃烧技术是降低烟气含氮量的首选，但仅仅依靠低氮燃烧技术只能将烟气排放的氮氧化物浓度维持在300350mg/m3之间，为了达到环保标准，还需要进行炉膛外烟气脱硝，主要包括SNCR和SCR两项技术，采用非催化或催化技术进行还原，SNCR技术的成本相对较低，但其脱硝效率仅为40%左右，SCR技术的催化作用可将脱硝效率提高至80%左右，而且SNCR脱硝技术的应用限制较多，对机组负荷、供电煤质、以及温度窗口都有严格的要求。因此，为了满足烟气含氮浓度（ 3 脱硝技术改造的经济分析 脱硝技术改造的经济分析一般从两个角度出
8、发：投资费用与运行费用。首先，火力电厂应计算设备改造和安装费用，然后对脱硝过程所需物料以及能够循环利用的产物进行核算。 3.1 投资费用 公式如下： F=F0；=i/1-（1+i）-n 其中：F0为初始投资，主要包括设计费、建设费和其他突发费用；F为年平均投资，为年均投资系数，i为贴现率；n为该装置使用年限。 机组容量、改造工程的建设难度以及材料使用是影响初始投资的重要因素，本公式采用均化投资的概念，将各项费用在装置寿命期内进行摊销。 3.2 运行费用（Y） 燃煤脱硝设备的运行费用主要包括材料（还原剂、催化剂等）费用、?诙?费用（员工工资和管理开支），另外还包括维护费用，即设备定期检修和维护工
9、作产生的费用。烟气氮氧化物含量直接决定了花费的材料费用，是影响运行费用的重要因素。 3.3 脱硝成本 脱硝成本主要包括两部分，一是脱除一吨氮氧化物的费用，一是用电量成本。计算公式如下： F=F+Y；C=F/W；K=F/E 其中：F为年脱硝成本；C为脱除一吨氮氧化物的费用（元/kg）；K增加一度电的成本（元/kWh）；W为每年脱除氮氧化物的量（kg）；E为每年发电总量（kWh）。 4 结束语 综上所述，降低烟气排放氮含量，燃煤机组脱硝是我国火力发电厂必须重视的问题，解决这一问题的首要选择是低氮燃烧技术，但单纯依靠低氮燃烧很难将烟气含氮量控制在合格标准以内，必须结合炉膛外烟气脱硝设备。通过经济分析可以发现脱硝技术成本主要包括投资费用和运行费用，只有将投资费用细化，合理规划燃煤机组脱硝程序，才能真正为火力电厂创造经济效益，实现其可持续发展。