第一篇：燃煤電站污染物控制技術發(fā)展趨勢及策略研究

燃煤電站污染物控制技術發(fā)展趨勢及策略研究發(fā)展現(xiàn)狀

我國能源資源的稟賦決定了以煤為主的能源結構將長期存在，燃煤發(fā)電無論在裝機容量，還是發(fā)電量占據(jù)絕對優(yōu)勢的格局不會發(fā)生根本性改變。為此，電力工業(yè)在安全經(jīng)濟發(fā)展的同時，持續(xù)深化綠色和諧發(fā)展，積極應對生態(tài)文明建設的國家需求。電力工業(yè)在“十一五”大氣污染物控制取得巨大成就，煙塵、二氧化硫控制達世界先進水平，在超額完成國家節(jié)能減排任務的基礎上，面臨世界上最嚴排放標準《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）。該標準與美國、歐盟和日本相比，無論是現(xiàn)役機組還是新建機組，煙塵、SO2和NOx排放限值全面超過了發(fā)達國家水平（詳見表1國內(nèi)外火電大氣污染物排放限值比較），科學分析，積極應對，正確處理法規(guī)標準、經(jīng)濟政策和實用技術與先進技術的關系，充分發(fā)揮最佳可行技術，積極培育新興技術，健康發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)，進一步完善脫硝、除塵和脫硫相結合的綜合集成技術，實現(xiàn)大氣污染物的有效控制，以科技進步和產(chǎn)業(yè)升級，促進綠色和諧發(fā)展?！笆濉鼻?年電力工業(yè)在大氣污染控制方面邁出新步伐，取得新成就。截止2012年底：

（1）除塵：99%以上的火電機組建設了高效除塵器，其中電除塵約占90％，布袋除塵和電袋除塵約占10％。煙塵排放總量和排放績效分別由2010年的160萬噸和0.50g/kWh，下降到151萬噸和0.39g/kWh。

（2）脫硫：脫硫裝機容量達6.8億kW，約占煤電容量90%（比2011年的美國高約30個百分點），其中石灰石-石膏濕法占92％（含電石渣法等）、海水占3%、煙氣循環(huán)流化床占2%、氨法占2%。SO2排放總量和排放績效分別由2010年的926萬噸和

2.70g/kWh，下降到883萬噸和2.26g/kWh（低于美國2011年的2.8克/kWh）。

（3）脫硝：約90%的機組建設或進行了低氮燃燒改造，脫硝裝機容量達2.3億kW，約占煤電容量28.1%，規(guī)劃和在建的脫硝裝機容量超過5億千瓦，其中SCR法占99％以上。NOx排放總量和排放績效分別由2010年的1055萬噸和2.6g/kWh，下降到948萬噸和2.4g/kWh（高于美國2010年的249萬噸、0.95克/kWh）?？刂萍夹g發(fā)展趨勢

隨著GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》及特別排放限值、GB3095-2012《環(huán)境空氣質量標準》、《大氣污染防治行動計劃》等極度嚴厲的環(huán)保法規(guī)標準的實施，火電行業(yè)要堅持“創(chuàng)新驅動”和“推廣應用”并重的方針，一方面要創(chuàng)新發(fā)展國際先進水平的環(huán)保技術，構建綠色環(huán)保型“增量”機組；另一方面要以“增量”的技術創(chuàng)新驅動“存量”技術的升級，持續(xù)提高現(xiàn)役機組“存量”的環(huán)保技術水平，并把先進的環(huán)保技術盡快轉化為現(xiàn)實生產(chǎn)力，全面推動除塵、脫硫和脫硝技術及其裝備的進步和升級，實現(xiàn)火電由煙塵、SO2、NOx治理階段向綜合治理（包括PM2.5、重金屬、SO3和CO2等）、循環(huán)經(jīng)濟和可持續(xù)方向發(fā)展。

總體而言，火電大氣污染控制技術發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在兩個方面：一是脫硝、除塵、和脫硫單元式控制技術向高性能、高可靠性、高適用性、高經(jīng)濟性方向發(fā)展；二是由先除塵、再脫硫、再脫硝的單元式、漸進式控制向常規(guī)大氣污染物加重金屬、氣溶膠等深度一體化、綜合治理、協(xié)同控制技術發(fā)展。實現(xiàn)“存量”環(huán)保技術的單元性向系統(tǒng)性協(xié)同化轉變、反應的單一性向交叉性轉變，推動多種煙氣污染物共同去除方面具有導向作用的重大技術產(chǎn)業(yè)化，培育和發(fā)展火電行業(yè)相關的節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)鏈，并最終從長期目標上實現(xiàn)火電機組更低的大氣排放?？刂萍夹g路線及相關技術

為有效應對史上最嚴厲的環(huán)保法規(guī)，實現(xiàn)煙塵20-30mg/m3、二氧化硫50mg/m3和氮氧化物100mg/m3的排放限值，火電行業(yè)已在現(xiàn)役先進的除塵、脫硫和脫硝技術的基礎上，積極研發(fā)、示范、推廣可行的新技術、新工藝和創(chuàng)新技術，并有機結合技術和管理等因素，“建設好、運行好”煙氣治理設施，持續(xù)提高火電大氣污染物的達標能力。對于“增量”機組在新建環(huán)保設施時，可采用以下2條綜合控制火電煙塵、SO2和NOX的技術路線：一是低氮燃燒+選擇性催化還原脫硝設施（SCR）+靜電除塵器（ESP）（其出口煙塵濃度應＜50-100mg/m3）+濕法煙氣脫硫（可取消GGH）+煙氣深度凈化設施（如濕式電除塵器等）；二是低氮燃燒+SCR+袋式除塵器或電袋復合除塵器（其出口煙塵濃度應＜10-20mg/m3）+濕法脫硫（需設GGH）。

對于“存量”機組在對現(xiàn)役環(huán)保設施進行技術改造時，應綜合考慮工程技術和管理技術等因素，采用診斷評估、優(yōu)化調(diào)整和技術改造并重的方針：

一是要組織專家對環(huán)保設施的運行狀態(tài)進行診斷，科學、合理地找出實現(xiàn)標準要求的差異和存在問題，提出相應的對策；

二是結合狀態(tài)診斷結果，采用先進的優(yōu)化調(diào)整技術，對環(huán)保設施進行最優(yōu)調(diào)整；

三是如優(yōu)化調(diào)整后仍達不到排放要求，則用采用“增量”機組先進的環(huán)保技術進行改造，并形成“五位一體”，即狀態(tài)評價明現(xiàn)狀、分析診斷找差距、優(yōu)化調(diào)整挖潛力、技術改進提性能、監(jiān)督管理形體系的全過程閉環(huán)管理。

3.1 氮氧化物控制技術

火電行業(yè)形成了以低氮燃燒和煙氣脫硝相結合的技術路線。

（1）低氮燃燒：技術成熟、投資和運行費用低，是控制NOX最經(jīng)濟的手段。主要是通過降低燃燒溫度、減少煙氣中氧量等方式減少NOX的生成量（約200-400mg/m3），但它不利于煤燃燒過程本身，因此低氮燃燒改造應以不降低鍋爐效率為前提。

（2）SCR：技術最成熟、應用最廣泛的煙氣脫硝技術，是控制氮氧化物最根本的措施。其原理是在催化劑存在的情況下，通過向反應器內(nèi)噴入脫硝還原劑氨，將NOx還原為N2。此工藝反應溫度在300-450℃之間，脫硝效率通過調(diào)整催化劑層數(shù)能穩(wěn)定達到60-90%。與低氮燃燒相結合可實現(xiàn)100mg/m3及更低的排放要求。其主要問題是空預器堵塞、氨逃逸等。

（3）SNCR：在高溫條件下（900-1100℃），由尿素/氨作為還原劑，將NOx還原成N2和水，脫硝效率為25%～50%。氨逃逸率較高，且隨著鍋爐容量的增大，其脫硝效率呈下降趨勢。

（4）正在研發(fā)的新技術

脫硫脫硝一體化技術：針對我國90%以上燃煤電廠采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝的特征，國電科學技術研究院開展了“大型燃煤電站鍋爐濕法脫硫脫硝一體化技術與示范”研究，旨在石灰石石膏濕法工藝的基礎上，耦合研究開發(fā)的脫硝液、抑制劑、穩(wěn)定劑等，在不影響脫硫效率的前提下，實現(xiàn)氮氧化物的聯(lián)合控制。

低溫SCR技術：其原理與傳統(tǒng)的SCR工藝基本相同，兩者的最大區(qū)別是SCR法布置在省煤器和空氣預熱器之間高溫（300-450℃）、高塵（20-50g/m3）端，而低溫SCR法

布置在鍋爐尾部除塵器后或引風機后、FGD前的低溫（100-200℃）、低塵（＜200mg/m3）端，可大大減小反應器的體積，改善催化劑運行環(huán)境，具有明顯的技術經(jīng)濟優(yōu)勢，是具有與傳統(tǒng)SCR競爭的技術，是現(xiàn)役機組的脫硝改造性價比更高的技術。目前，國電科學技術研究院已完成該技術的實驗研究，正在開展熱態(tài)中間放大試驗。

炭基催化劑（活性焦）吸附技術：炭基催化劑（活性焦）具有比表面積大、孔結構好、表面基團豐富、原位脫氧能力高，且具有負載性能和還原性能等特點，既可作載體制得高分散的催化體系，又可作還原劑參與反應。在NH3存在的條件下，用炭基催化劑（活性焦）材料做載體催化還原劑可將NOx還原為N2。

3.2 煙塵控制技術

火電行業(yè)形成了以技術成熟可靠的電除塵器為主（90%），日趨成熟的袋式除塵器和電袋復合除塵器為輔的格局。為適應新標準要求，更高性能的除塵技術的正處于研發(fā)、示范、推廣階段。

（1）電除塵技術：應用廣，國際先進，同時涌現(xiàn)了一些改進技術，如高頻電源、極配方式的改進、煙塵凝聚技術、煙氣調(diào)質技術、低低溫電除塵技術、移動電極電除塵技術等。

（2）袋式和電袋復合除塵技術：近5年快速發(fā)展起來的除塵技術，正處于總結應用經(jīng)驗、規(guī)范發(fā)展的階段。

（3）濕式電除塵技術：其工作原理與傳統(tǒng)干式電除塵相似，依靠的都是靜電力，所不同的是工作環(huán)境為一“濕”一“干”，其裝置通常布置在濕法脫硫設施的尾部。由于其處理的是濕法脫硫后的濕煙氣，在擴散荷電的作用下，能有效捕集煙氣中的細顆粒物及易在大氣中轉化為PM2.5的前體污染物（SO3、NH3、SO2、NOX）、石膏液滴、酸性氣體（SO3、HCL、HF）、重金屬汞等，實現(xiàn)煙塵≤10mg/m3及煙氣多污染物的深度凈化。目前，國電科學技術研究院已開發(fā)了該技術，并建立了300MW、600MW的示范工程。

3.3 二氧化硫控制技術

火電行業(yè)形成了以石灰石石膏濕法脫硫為主（92%）的技術路線。通過近10年來對脫硫工藝化學反應過程和工程實踐的進一步理解以及設計和運行經(jīng)驗的積累和改善，在脫硫效率、運行可靠性、運行成本等方面有很大的提升，對電廠運行的影響明顯下降，運行、維護更為方便。目前，正處于高效率、高可靠性、高經(jīng)濟性、資源化、協(xié)同控制新技術的研發(fā)、示范、推廣階段。

對新建的“增量”機組，新標準要求SO2排放限值為100mg/m3、重點地區(qū)為50mg/m3。要實現(xiàn)該限值，單靠傳統(tǒng)的濕法脫硫技術難于實現(xiàn)，需采用新技術，如已得到應用的單塔雙循環(huán)、雙塔雙循環(huán)技術，正在開發(fā)的活性焦脫硫技術等。

對現(xiàn)役的“存量”機組，要求的排放限值為50-200mg/m3、高硫煤地區(qū)為400mg/m3，且于2014年7月1日開始實施。由于脫硫設施“十一五”期間非常規(guī)的井噴式發(fā)展，無論是技術本身，還是工程建設、安裝調(diào)試、運行維護等均需要適合國情的調(diào)整、改進和優(yōu)化過程。如核心技術的消化、復雜多變工況的適應能力；因建設工期緊造成設計投入力度低，缺乏對個案分析，簡單套用成功案例；受低價競爭影響，大多按400mg/m3設計，設計裕度小，關鍵設備、材料的質量達不到工藝要求；系統(tǒng)調(diào)試不充分，缺乏優(yōu)化經(jīng)驗；運行管理水平還達不到主機水平；電煤質量不可控，硫份大多高于設計值等。因此，超過90%按照2003年版標準建設的現(xiàn)役脫硫設施，要滿足新標準要求，需要優(yōu)化調(diào)整、技術改造、甚至推倒重建。

3.4 PM2.5控制技術

火電行業(yè)對PM2.5的控制主要體現(xiàn)在3個方面：

（1）利用ESP、BP和電袋等高效除塵設施，最大限度地減少PM2.5一次顆粒物的排放；

（2）利用高效脫硫設施和脫硝設施，最大限度地減少易在大氣中形成PM2.5的前體污染物（如SO2、NOX、SO3、NH3等）；

（3）在濕法脫硫設施后建設煙氣深度凈化設施（如濕式電除塵器等），對燃煤煙氣排放的煙塵、SO2、NOX、SO3等多污染物進行末端協(xié)同控制，實現(xiàn)煙塵排放≤10mg/m3、SO2≤50mg/m3、NOX≤100mg/m3。

4、結語

電力工業(yè)是重要的基礎性行業(yè)，也是社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的重要條件和保證，面對資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴重、生態(tài)退化的嚴峻形勢，以及生態(tài)文明建設的國家需求，必將按照國家大氣污染防治行動計劃，長期承擔大氣污染物控制的減排重任。為此，火電行業(yè)本著創(chuàng)新驅動和推廣應用并重的方針，以科技創(chuàng)新為動力，以先進環(huán)保技術為依托，以削減大氣污染物排放量為根本，遵循“高效清潔燃燒-污染物協(xié)同控制-廢物資源化”為一體的控制路線[8]，持續(xù)研發(fā)、應用低能耗、低物耗、低污染、低排放，資源利用率高、安全性高、經(jīng)濟性高、環(huán)境性高的先進的環(huán)保技術，“建設好、運行好”環(huán)保設施，既構建綠色環(huán)保型“增量”機組，又全面提高現(xiàn)役機組“存量”的環(huán)保技術水平，在保障電力安全、可靠和有效供應的前提下，以科技進步和產(chǎn)業(yè)升級，實現(xiàn)電力工業(yè)綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展和低碳發(fā)展。

第二篇：燃煤電站鍋爐煙氣污染物超低排放綜述

燃煤電站鍋爐煙氣污染物超低排放綜述

摘要：經(jīng)濟和社會的不斷發(fā)展，促使電力需求持續(xù)增加，但日益嚴峻的環(huán)境問題促使國家和各級政府出臺一系列政策措施，降低燃煤鍋爐煙氣污染物排放值，使其接近或低于燃氣輪機排放值。文章從超低排放的起源、爭議和面臨的問題三個方面進行闡述，最后給出超低排放發(fā)展的建議。

關鍵詞：超低排放 電站燃煤鍋爐 環(huán)境改善

引言：隨著我國經(jīng)濟不斷發(fā)展，對電力的需求不斷增加，預計至2015年全社會用電量將增長至6.27萬億千瓦時，2020年將達到8.2萬億千瓦時。相比較2013年分別增長17.9%和 54.1%。2015年的火電裝機容量將增長至10.5億千瓦，2020 年將達到14億千瓦。相比較2012年分別增長28.2%和70.9%。我國電力行業(yè)裝機容量在2011年超越美國，成為世界第一[1]。電力行業(yè)蓬勃發(fā)展的同時其造成的環(huán)境污染也不容忽視，據(jù)統(tǒng)計電力行業(yè)消耗煤量占我國總耗煤量的50%以上[2]，由燃煤造成的環(huán)境污染嚴重影響國民的身體健康，也是我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的巨大障礙。為了控制電廠污染物排放量，降低燃煤對經(jīng)濟環(huán)境社會的影響，我國頒布了史上最嚴格的大氣污染物排放標準。面對日益嚴峻的環(huán)境問題，國家出臺了一系列政策規(guī)定來降低火電行業(yè)的污染物排放。在“十一五”期間我國的火電大氣污染物控制取得了巨大成就，在火電裝機容量不斷增長的情況下，燃煤污染物總排放量增幅較小且煙塵總排放量略有降低 [3]?！痘痣姀S大氣污染物排放標準》(GB 13223—2011)發(fā)布時，其標準受到廣泛的質疑，認為其標準過于苛刻，在技術和經(jīng)濟性方面不足以支持此標準。但是由于霧霾頻發(fā)，該標準逐步為業(yè)內(nèi)認可。在新發(fā)布的污染物排放標準中首次增設燃氣輪機的污染物排放標準，國內(nèi)的電力相關企業(yè)及集團在新標準的基礎上加以研究并提出了“超低排放”。目前我國將燃煤鍋爐排放值低于燃氣輪機的標準稱為“超低排放”或“近零排放”[4]。

根據(jù)我國目前電力發(fā)展情況，有專家學者提出采用污染物高效協(xié)同脫除技術，降低燃煤鍋爐污染物排放使其達到燃氣輪機排放水平。本文從超低排放政策措施、超低排放存在的爭論展開，并對超低排放對環(huán)境改善效果和其經(jīng)濟性展開論述。

一、超低排放及與其相關的政策措施

超低排放由污染物協(xié)同脫出系統(tǒng)對鍋爐煙氣進行凈化處理達到，超低排放系統(tǒng)由多種高效污染物脫除系統(tǒng)組成，一種設備可以同時脫除多種污染物，通過將不同設備的功能進行優(yōu)化及污染物控制系統(tǒng)整合優(yōu)化，可以實現(xiàn)SCR反應器、除塵設備、FGD脫硫塔和ESP等環(huán)保裝置協(xié)同工作[5]。通過裝置優(yōu)化與系統(tǒng)整合不僅可以提高自身的污染物脫除效率，降低污染物排放值，同時可以實現(xiàn)多種污染物協(xié)同脫除，使電廠的污染物排放達到超低排放的要求。

在二氧化硫減排方面，主要通過對FGD脫硫系統(tǒng)改進，如增加噴淋層數(shù)、提高液氣比等。在氮氧化物方面，首先使用低氮燃燒技術，降低鍋爐氮氧化物生成量，再通過使用新型催化劑等技術提高SCR的脫硝效率。在煙塵、三氧化硫及重金屬方面，主要利用SCR脫硝系統(tǒng)、除塵器、FGD脫硫系統(tǒng)等協(xié)同作用以實現(xiàn)超低排放[6]。國家多部門聯(lián)合制定了《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃》(2014——2020年)，發(fā)達省份也根據(jù)各省實際情況提出相應的政策措施。國內(nèi)外已有在運行超低排放鍋爐，其大多數(shù)在中國，美國和日本也有數(shù)臺。例如浙能嘉興電廠、六橫電廠、上海外高橋電廠、日本碧南電廠、美國Prairie States電廠等，現(xiàn)運行機組多為示范工程。

二、關于超低排放的爭論

超低排放一提出便受到廣泛的關注與爭議，目前我國的污染物排放標準與發(fā)達國家相比也處于領先水平，許多專家學者認為相較于提高污染物排放標準，其投入可能比其產(chǎn)出更多造成得不償失。表1為我國新污染物排放標準與發(fā)達國家的排放標準對比，其中美國的排放標準較為復雜與煤質有很大關系，通過折算才能與各國標準對比。通過比對可以發(fā)現(xiàn)，目前我國的重點地區(qū)排放限值除在顆粒物方面比美國高一點外，SO2和NOx全面優(yōu)于德國、日本和澳大利亞。在發(fā)改委、能源局和環(huán)保部聯(lián)合發(fā)布的[2014]2093文件中排放值要求全面優(yōu)于上述國家的排放值。

表1 中國與主要發(fā)達國家污染物排放標準對比(mg/m3)

國家備注顆粒物SO2NOx

中國

2015年新標準30200200

重點地區(qū)2050100

發(fā)改能源[2014]2093103550

美國[7](折算)2005年2月28日至2011年5月3日18.5185135

2011年5月3日及以后新建、擴建12.3136.195.3

德國 20200200

日本 50200200

澳大利亞 100200460

污染物排放濃度越低，其投入的運行費用與設備改造費用也就越低，因此在重點地區(qū)排放標準的基礎上是否還需進一步提高排放標準成為爭論的焦點。下面從經(jīng)濟性，可行性等方面來分析超低排放是否科學。

經(jīng)濟性是企業(yè)研究重點之一，在不違反法律與規(guī)定的同時爭取利益最大化是每個企業(yè)追求的目標。從成本上說，將全國一般燃煤電廠實施超低排放的，約需要投資600億元以上，年運行成本也會增加300億元以上[8]。我國火電污染物排放總量巨大，實行超低排放后我國重點區(qū)域內(nèi)其在煙塵、二氧化硫、氮氧化物增加的減排量分別為7萬噸、10.5萬噸和35萬噸，占全國總量的1.04%、0.56%和1.9%，可以發(fā)現(xiàn)實行超低排放對我國污染物減排貢獻有限。熊躍輝[9]指出在目前不能大規(guī)模建設超低排放燃煤機組的原因有如下幾點：(1)目前超低排放僅包括當氧化物、二氧化硫和煙塵3項，在二氧化碳、汞、廢水和其他污染物方面未做考慮，因此不能盲目建設超低排放燃煤機組。(2)在國家補貼的基礎上，實現(xiàn)超低排放也會造成多數(shù)發(fā)電企業(yè)無利可圖，這降低了企業(yè)在鍋爐超低排放的積極性。(3)目前燃氣輪機發(fā)電成本高于超低排放燃煤發(fā)電約一倍，但考慮在燃料開采、運輸和使用過程中對生態(tài)和人體危害等方面的綜合成本來說，超低排放燃煤機組的成本優(yōu)勢可能會減弱甚至消失。

實行超低排放應該經(jīng)過科學論證和嚴謹?shù)臋z驗驗證，在超低排放對環(huán)境改善方面應該科學研究。必須從機理上清楚了解污染物排放與環(huán)境改善的關系，我國的絕對減排量巨大，但是環(huán)境改善卻不明顯，在以后的政策制定時應該以改善環(huán)境為前提。

超低排放在環(huán)境改善的積極意義有如下幾點：(1)燃煤機組大氣污染物排放占我國總大氣污染物排放的33%以上，超低排放可以在絕對總量上降低污染物排放。通過對企業(yè)停產(chǎn)限產(chǎn)等政策，可以明顯改善地區(qū)空氣質量，今年APEC期間北京的環(huán)境就得到很大改觀。(2)采用超低排放可以刺激環(huán)保事業(yè)的不斷進步，隨著經(jīng)濟水平不斷發(fā)展，國民對環(huán)境質量的要求也在不斷提高，通過提高排放標準可以倒逼企業(yè)進行技術革新并采用更加先進的設備。(3)保護環(huán)境是每個公民應盡義務，以更加嚴格的排污標準要求自己也是每個企業(yè)履行社會責任的體現(xiàn)，這還有助于形成共同減排，集體環(huán)保的社會氛圍。

超低排放對空氣環(huán)境中PM2.5減少也具有積極意義，煤煙灰、機動車尾氣、城市揚塵是PM2.5的三大主要來源，其貢獻比例分別為14.37%、15.15%、20.42%[10]。根據(jù)對燃煤鍋爐排放的顆粒物粒徑分析可以發(fā)現(xiàn)鍋爐產(chǎn)生的初始顆粒物粒徑分布為PM10與總懸浮顆粒物比值為32%~48 %, PM2.5與總懸浮顆粒物比值為 2% ~4 %, PM2.5與PM10比值為5%～12%。采用五電場靜電除塵器后顆粒物排放濃度<20 mg/m3,粒徑分布為PM10與總懸浮顆粒物比值為92%～ 94%, PM2.5與總懸浮顆粒物比值為87%～ 90%, PM2.5與PM10比值為95～96%[11]。采用袋式除塵器后顆粒物排放濃度<20 mg/m3,粒徑分布為PM10與總懸浮顆粒物比值為 97%, PM2.5與總懸浮顆粒物比值為96%, PM2.5與PM10比值為99%[12]。通過上述數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，鍋爐排出的顆粒物以大粒徑顆粒物為主，經(jīng)過靜電除塵器或布袋除塵器大粒徑顆粒物被捕捉，排入空氣中的顆粒物以小粒徑顆粒物為主，排入空氣中的PM2.5約為96%。

三、超低排放面臨的問題

在我國超低排放超速發(fā)展甚至是躍進有深層次原因。由于火電的排放問題一直困擾著電廠發(fā)展，減排壓力促使國家出臺“上大壓小”政策，使我國火電機組向大功率、大容量發(fā)展。雖然大容量機組在能耗和污染物排放方面優(yōu)于小容量機組，但由于機組設備發(fā)電負荷低和機組利用小時數(shù)低等原因，大容量鍋爐的實際效率和污染物排放都與設計值有較大差距。受更加嚴格排放限值的壓力，許多電廠在原有污染物脫出設備基礎上進一步投資大量資金進行升級改造。對現(xiàn)役機組燃煤機組的升級改造后，從特別排放限制到燃機輪機排放標準，對于1000MW機組，需要增加的成本為0.96分/千瓦時;對于600MW機組，需要增加的成本為1.43分/千瓦時;對于300MW機組，需要增加的成本為1.87分/千瓦時[7]。

對于發(fā)電企業(yè)而言，申請大容量機組不僅可以降低單位建設成本還可以獲得更高的發(fā)電量配額，上網(wǎng)電量指標的高低關系著電廠的效益?；痣姍C組利用小時雖然高于小容量機組，但其設備利用率并未達到最佳。此外大容量機組的負荷率偏低造成的美煤耗增加也是不容忽視的。根據(jù)機組實際運行情況，機組負荷率提高10%，不同等級的機組影響供電煤耗也在5克/千瓦時以上[13]。這無形中就造成了資源浪費，并且隨著大容量火電機組不斷增加，浪費現(xiàn)象可能會更加嚴重。

在調(diào)峰上大容量機組不具備優(yōu)勢，且調(diào)峰過程對地方電網(wǎng)影響大。我國的小容量機組都比較老舊，因此在實際調(diào)峰過程中還是依靠新建大機組。在我國機組建設過程中沒有充分調(diào)研和論證，在大小容量機組的分配中不合理。每次國家環(huán)保政策的出臺，都會造成部分電廠環(huán)保設施改造重建，造成嚴重的重復投資。升級改造往往需要對管道和設備進行重新設定，對某些電廠而言建設完成時預留場地有限，新增加的設備布置又成為一個新問題。還有一些正在進行改造的電廠在新政策出臺后需要對原有方案進行推翻重新設計，這就造成前期大量資金投入的浪費。

除了資金浪費之外，火電企業(yè)超低排放給電廠技術選擇和管理方面也會帶來壓力。在現(xiàn)有技術條件下實現(xiàn)超低排放需要增加環(huán)保設備，通過控制煤質、系統(tǒng)優(yōu)化等手段來實現(xiàn)，這回造成系統(tǒng)穩(wěn)定性降低、能耗增加、煙道阻力增加等問題，企業(yè)在穩(wěn)定運行和資金投入方面都會有巨大壓力[14]。

四、超低排放發(fā)展的建議

在上述對超低排放經(jīng)濟性和可行性分析的基礎上，從政策制定、電廠運行管理等方面對其提出建議。超低排放有其積極的意義，在目前技術條件不斷進步的情況下可以適當發(fā)展，在未做充分調(diào)研論證的情況下不可盲目躍進式發(fā)展。由于經(jīng)濟發(fā)展水平、人口密度等條件因素我國將將大氣污染物防治區(qū)域分為重點區(qū)域和一般控制區(qū)，并對不同區(qū)域實行不同的污染物控制標準。

根據(jù)不同區(qū)域差異化控制要求，建議在重點控制區(qū)優(yōu)先發(fā)展超低排放技術。對新建、改造和改造不久機組采取不同政策，對新建、改建機組重點要求，新改建鍋爐給予合適緩沖時間，降低其原改造過程投入資金浪費，因地制宜采用更加經(jīng)濟合理方案。

超低排放技術原始投資巨大，運行費用較高，因此發(fā)電企業(yè)在超低排放方面積極性并不高。我國對脫硫、脫硝電價實行補貼政策，但相較于高昂的原始投資和運行費用，補貼費用很難彌補電力企業(yè)在煙氣凈化方面的投入。隨著燃煤鍋爐污染物脫除一體化協(xié)同控制技術的發(fā)展，預計至2050年我國燃煤電廠可以將煙塵排放量控制在50萬噸，SO2和NOx年排放量都可以控制在200噸左右[15]。在大氣污染物控制和二次污染防治方面的成本約為6分每千瓦時，建議根據(jù)火電廠大氣污染物控制的階段和地區(qū)差異，進一步調(diào)整環(huán)保電價政策，通過環(huán)保電價補貼和經(jīng)濟杠桿激發(fā)企業(yè)的守法主動性。此外國家可以適當提高對污染物減排表現(xiàn)優(yōu)秀的企業(yè)給予稅費和發(fā)電時長等方面照顧。

雖然目前我國燃煤電廠100%都安裝了脫硫設施，但其污染物脫除率遠低于設計值。如果其脫硫效率可以達到90%那么也可以減少一半以上的二氧化硫。此外我國還存在大量的自備電廠，其脫硫效率約為45.3%，加強自備電廠脫硫設施的運行情況勢在必行。在脫硝設備運行過程中也存在脫硝效率低等情況，因此電廠脫硝潛力巨大。除了加強對污染物控制系統(tǒng)的運行情況，還需加大對違規(guī)電廠處罰力度，提高企業(yè)違法成本。

目前我國發(fā)電煤耗量占全國總煤耗52.8%，遠低于美國的93.3%、德國的 83.9%、韓國的 61.7%，與集中高效利用相差甚遠。由取暖、供熱的小鍋爐耗煤量占我國煤炭消耗比例較重，小型鍋爐煙氣脫硫、脫硝及除塵設備的脫除效率較低，遠低于燃煤電廠。2012年我國工業(yè)鍋爐耗煤4億多噸，排放了410萬噸煙塵、570萬噸SO2和200萬噸的NOx，工業(yè)鍋爐污染物排放量大且貼近地面，對環(huán)境空氣質量影響很大[7]?？梢钥闯鱿啾扔谔岣呷济哄仩t排放標準，實行“以電代煤”、關停小鍋爐和集中供熱等措施可以更大幅度的減少大氣污染物排放。集中供熱不僅能夠極大地提高能源的利用效率，減少能源的不必要浪費，還可以取消分散的小型鍋爐供熱騰出許多城市空間和改善城市環(huán)境和容貌降低小鍋爐產(chǎn)生的污染物[16]。

五、結論

通過以上論述可以得出以下結論：

1、超低排放可以降低污染物排放，其占大氣污染物總排放比重較低，超低排放需要增加投資和運行費用，需要根據(jù)地區(qū)、煤質、鍋爐的實際情況確定合適方案，在目前不應該盲目跟風建設超低排放燃煤鍋爐機組。

2、采取集中供熱等形式減少小型工業(yè)鍋爐數(shù)量，不僅可以提高能源利用效率，也可以避免由于工業(yè)鍋爐污染物脫除率低，間接造成大氣污染物增加的情況。

3、超低排放會耗費大量建設資金和運行費用，國家需要制定相應的獎勵措施，確保此類環(huán)保設施可以長期穩(wěn)定運行。對于已經(jīng)達到特別排放限值的燃煤機組，再進行超低排放改造對污染物減排無益。

4、提高煤炭用于發(fā)電的比例;對高污染、高能耗的小型工業(yè)鍋爐進行“以電代煤”改造，氣源充足地區(qū)可以進行“以氣代煤”;合理建設燃煤機組，根據(jù)情況合理建設調(diào)峰機組，提高大容量機組基準負荷率和發(fā)電時長?？梢越档腿济哄仩t污染物排放總量，改善大氣環(huán)境質量。

第三篇：智能控制技術及其發(fā)展趨勢（模版）

智能控制技術及其發(fā)展趨勢

智能控制（intelligent controls）在無人干預的情況下能自主地驅動智能機器實現(xiàn)控制目標的自動控制技術。對許多復雜的系統(tǒng)，難以建立有效的數(shù)學模型和用常規(guī)的控制理論去進行定量計算和分析，而必須采用定量方法與定性方法相結合的控制方式。定量方法與定性方法相結合的目的是，要由機器用類似于人的智慧和經(jīng)驗來引導求解過程。因此，在研究和設計智能系統(tǒng)時，主要注意力不放在數(shù)學公式的表達、計算和處理方面，而是放在對任務和現(xiàn)實模型的描述、符號和環(huán)境的識別以及知識庫和推理機的開發(fā)上，即智能控制的關鍵問題不是設計常規(guī)控制器，而是研制智能機器的模型。此外，智能控制的核心在高層控制，即組織控制。高 層控 制 是 對實際環(huán)境或過程進行組織、決策和規(guī)劃，以實現(xiàn)問題求解。為了完成這些任務，需要采用符號信息處理、啟發(fā)式程序設計、知識表示、自動推理和決策等有關技術。這些問題求解過程與人腦的思維過程有一定的相似性，即具有一定程度的“智能”。

隨著人工智能和計算機技術的發(fā)展，已經(jīng)有可能把自動控制和人工智能以及系統(tǒng)科學中一些有關學科分支（如系統(tǒng)工程、系統(tǒng)學、運籌學、信息論）結合起來，建立一種適用于復雜系統(tǒng)的控制理論和技術。智能控制正是在這種條件下產(chǎn)生的。它是自動控制技術的最新發(fā)展階段，也是用計算機模擬人類智能進行控制的研究領域。1965年，傅京孫首先提出把人工智能的啟發(fā)式推理規(guī)則用于學習控制系統(tǒng)。1985年，在美國首次召開了智能控制學術討論會。1987年又在美國召開了智能控制的首屆國際學術會議，標志著智能控制作為一個新的學科分支得到承認。智能控制具有交叉學科和定量與定性相結合的分析方法和特點。

一個系統(tǒng)如果具有感知環(huán)境、不斷獲得信息以減小不確定性和計劃、產(chǎn)生以及執(zhí)行控制行為的能力,即稱為智能控制系統(tǒng)。智能控制技術是在向人腦學習的過程中不斷發(fā)展起來的,人腦是一個超級智能控制系統(tǒng),具有實時推理、決策、學習和記憶等功能,能適應各種復雜的控制環(huán)境。

智能控制與傳統(tǒng)的或常規(guī)的控制有密切的關系,不是相互排斥的。常規(guī)控制往往包含在智能控制之中,智能控制也利用常規(guī)控制的方法來解決“低級”的控制問題,力圖擴充常規(guī)控制方法并建立一系列新的理論與方法來解決更具有挑戰(zhàn)性的復雜控制問題。

1． 傳統(tǒng)的自動控制是建立在確定的模型基礎上的,而智能控制的研究對象則存在模型嚴重的不確定性,即模型未知或知之甚少者模型的結構和參數(shù)在很大的范圍內(nèi)變動,比如工業(yè)過程的病態(tài)結構問題、某些干擾的無法預測,致使無法建立其模型,這些問題對基于模型的傳統(tǒng)自動控制來說很難解決。

2． 傳統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)的輸入或輸出設備與人及外界環(huán)境的信息交換很不方便,希望制造出能接受印刷體、圖形甚至手寫體和口頭命令等形式的信息輸入裝置,能夠更加深入而靈活地和系統(tǒng)進行信息交流,同時還要擴大輸出裝置的能力,能夠用文字、圖紙、立體形象、語言等形式輸出信息。另外,通常的自動裝置不能接受、分析和感知各種看得見、聽得著的形象、聲音的組合以及外界其它的情況。為擴大信息通道,就必須給自動裝置安上能夠以機械方式模擬各種感覺的精確的送音器,即文字、聲音、物體識別裝置。可喜的是,近幾年計算機及多媒體技術的迅速發(fā)展,為智能控制在這一方面的發(fā)展提供了物質上的準備,使智能控制變成了多方位“立體”的控制系統(tǒng)。

3． 傳統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)對控制任務的要求要么使輸出量為定值(調(diào)節(jié)系統(tǒng)),要么使輸出量跟隨期望的運動軌跡(跟隨系統(tǒng)),因此具有控制任務單一性的特點,而智能控制系統(tǒng)的控制任務可比較復雜,例如在智能機器人系統(tǒng)中,它要求系統(tǒng)對一個復雜的任務具有自動規(guī)劃和決策的能力,有自動躲避障礙物運動到某一預期目標位置的能力等。對于這些具有復雜的任務要求的系統(tǒng),采用智能控制的方式便可以滿足。

4． 傳統(tǒng)的控制理論對線性問題有較成熟的理論,而對高度非線性的控制對象雖然有一些非線性方法可以利用,但不盡人意。而智能控制為解決這類復雜的非線性問題找到了一個出路,成為解決這類問題行之有效的途徑。工業(yè)過程智能控制系統(tǒng)除具有上述幾個特點外,又有另外一些特點,如被控對象往往是動態(tài)的,而且控制系統(tǒng)在線運動,一般要求有較高的實時響應速度等,恰恰是這些特點又決定了它與其它智能控制系統(tǒng)如智能機器人系統(tǒng)、航空航天控制系統(tǒng)、交通運輸控制系統(tǒng)等的區(qū)別,決定了它的控制方法以及形式的獨特之處。

5． 與傳統(tǒng)自動控制系統(tǒng)相比,智能控制系統(tǒng)具有足夠的關于人的控制策略、被控對象及環(huán)境的有關知識以及運用這些知識的能力

6． 與傳統(tǒng)自動控制系統(tǒng)相比,智能控制系統(tǒng)能以知識表示的非數(shù)學廣義模型和以數(shù)學表示的混合控制過程,采用開閉環(huán)控制和定性及定量控制結合的多模態(tài)控制方式。

7． 與傳統(tǒng)自動控制系統(tǒng)相比,智能控制系統(tǒng)具有變結構特點,能總體自尋優(yōu),具有自適應、自組織、自學習和自協(xié)調(diào)能力。

8． 與傳統(tǒng)自動控制系統(tǒng)相比,智能控制系統(tǒng)有補償及自修復能力和判斷決策能力。

總之,智能控制系統(tǒng)通過智能機自動地完成其目標的控制過程,其智能機可以在熟悉或不熟悉的環(huán)境中自動地或人—機交互地完成擬人任務。

[編輯本段]智能控制的主要技術方法

智能控制是以控制理論、計算機科學、人工智能、運籌學等學科為基礎,擴展了相關的理論和技術,其中應用較多的有模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡、專家系統(tǒng)、遺傳算法等理論和自適應控制、自組織控制、自學習控制等技術。

專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)是利用專家知識對專門的或困難的問題進行描述。用專家系統(tǒng)所構成的專家控制,無論是專家控制系統(tǒng)還是專家控制器,其相對工程費用較高,而且還涉及自動地獲取知識困難、無自學能力、知識面太窄等問題。盡管專家系統(tǒng)在解決復雜的高級推理中獲得較為成功的應用,但是專家控制的實際應用相對還是比較少。

模糊邏輯

模糊邏輯用模糊語言描述系統(tǒng),既可以描述應用系統(tǒng)的定量模型也可以描述其定性模型。模糊邏輯可適用于任意復雜的對象控制。但在實際應用中模糊邏輯實現(xiàn)簡單的應用控制比較容易。簡單控制是指單輸入單輸出系統(tǒng)(SISO)或多輸入單輸出系統(tǒng)(MISO)的控制。因為隨著輸入輸出變量的增加,模糊邏輯的推理將變得非常復雜。

遺傳算法

遺傳算法作為一種非確定的擬自然隨機優(yōu)化工具,具有并行計算、快速尋找全局最優(yōu)解等特點,它可以和其他技術混合使用,用于智能控制的參數(shù)、結構或環(huán)境的最優(yōu)控制。

神經(jīng)網(wǎng)絡

神經(jīng)網(wǎng)絡是利用大量的神經(jīng)元按一定的拓撲結構和學習調(diào)整方法。它能表示出豐富的特性：并行計算、分布存儲、可變結構、高度容錯、非線性運算、自我組織、學習或自學習等。這些特性是人們長期追求和期望的系統(tǒng)特性。它在智能控制的參數(shù)、結構或環(huán)境的自適應、自組織、自學習等控制方面具有獨特的能力。神經(jīng)網(wǎng)絡可以和模糊邏輯一樣適用于任意復雜對象的控制,但它與模糊邏輯不同的是擅長單輸入多輸出系統(tǒng)和多輸入多輸出系統(tǒng)的多變量控制。在模糊邏輯表示的SIMO 系統(tǒng)和MIMO 系統(tǒng)中,其模糊推理、解模糊過程以及學習控制等功能常用神經(jīng)網(wǎng)絡來實現(xiàn)。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡技術和神經(jīng)模糊邏輯技術：模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡作為智能控制的主要技術已被廣泛應用。兩者既有相同性又有不同性。其相同性為：兩者都可作為萬能逼近器解決非線性問題,并且兩者都可以應用到控制器設計中。不同的是：模糊邏輯可以利用語言信息描述系統(tǒng),而神經(jīng)網(wǎng)絡則不行;模糊邏輯應用到控制器設計中,其參數(shù)定義有明確的物理意義,因而可提出有效的初始參數(shù)選擇方法;神經(jīng)網(wǎng)絡的初始參數(shù)(如權值等)只能隨機選擇。但在學習方式下,神經(jīng)網(wǎng)絡經(jīng)過各種訓練,其參數(shù)設置可以達到滿足控制所需的行為。模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡都是模仿人類大腦的運行機制,可以認為神經(jīng)網(wǎng)絡技術模仿人類大腦的硬件,模糊邏輯技術模仿人類大腦的軟件。根據(jù)模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡的各自特點,所結合的技術即為模糊神經(jīng)網(wǎng)絡技術和神經(jīng)模糊邏輯技術。模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡和它們混合技術適用于各種學習方式 智能控制的相關技術與控制方式結合或綜合交叉結合,構成風格和功能各異的智能控制系統(tǒng)和智能控制器是智能控制技術方法的一個主要特點。

第四篇：電站燃煤鍋爐全負荷低NOx排放控制技術探討

電站燃煤鍋爐全負荷低NOx排放控制技術探討

黃文靜1，戴蘇峰2，艾春美2，康志宏2

(1.上海電力股份有限公司閔行發(fā)電廠，上海 200245;2.上海電力股份有限公司，上

海 200010)

關鍵詞：NOx排放，燃煤鍋爐，SCR入口煙溫，全負荷低NOx排放控制技術

摘 要：隨著環(huán)保形勢的日益嚴峻，新頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》對燃煤火力發(fā)電廠NOx排放濃度限值提出了更高的要求，研究高效的低NOx排放控制技術刻不容緩。目前國內(nèi)采用低氮排放控制技術的燃煤機組在額定工況下基本能滿足排放要求，但在低負荷時，由于SCR入口煙溫低于催化劑正常工作溫度窗口而導致脫硝系統(tǒng)無法投運，針對這一問題的主要對策有增加省煤器旁路、提高鍋爐給水溫度以及開發(fā)寬溫度窗口SCR脫硝催化劑。目前國內(nèi)所采用的省煤器旁路煙道等技術是以犧牲一定的經(jīng)濟性為代價的，高效節(jié)能的鍋爐全負荷低NOx排放控制技術的研究對于逐步改善周圍大氣環(huán)境質量具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。本文旨在為燃煤鍋爐進行全負荷低NOx排放控制提供參考。

Discussion about Low NOx Emission Control Technology under Full Load in a Coal-Fired Boiler

Huang wenjing 1，Dai sufeng 2，Ai chunmei 2，Kang zhihong 2

(1.Shanghai Electric Power co.,LTD.Minhang Power Plant，Shanghai 200245;2.Shanghai Electric Power co., LTD.Shanghai 200010)

Abstract: As the environmental situation is becoming more and more serious,the new “Emission standard of air pollutants for thermal power plants”stipulates lower NOx emission concentration limit,so it is urgent to study efficient low NOx emission control technology.Most coal-fired units can meet the emission requirements under rated conditions,but SCR de-NOx system can not work normally because temperature of SCR inlet flue gas is too low when the unit is under low load.The measures to solve the problem is installing economizer bypass, raising boiler feed-water temperature and developing SCR denitration catalyst which can be used under wide temperature range.Economizer bypass technology adopted at home now will lead to low unit efficiency.Study of energy-efficient low NOx emission technology has significant economic and social benefit on improving the atmospheric environment quality.This paper aims at providing reference of controlling NOx emission under full load for coal-fired boiler.Key words：NOx emission;coal-fired boiler;SCR inlet flue gas;low NOx emission control technology under full load 前言

我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國，以煤為主的資源稟賦以及石油、天然氣等一次能源對外依存度日益增加，決定了燃煤火力發(fā)電在我國的電力工業(yè)中占主導地位的格局。由于工業(yè)不斷發(fā)展，能源消耗逐年增加，氮氧化物(NOx)的排放量也迅速增加，燃煤電廠(主要是煤粉爐)產(chǎn)生的大氣污染物(特別是NOx)的排放急需得到控制，如何有效地控制NOx的生成已經(jīng)成為人們普遍關注的焦點。根據(jù)中國環(huán)境監(jiān)測總站提供的數(shù)據(jù)，2011年我國氮氧化物排放總量為2404.3萬噸[1]，其中電力行業(yè)的氮氧化物排放占45%，占各種燃燒裝置NOx排放總量的一半以上，而電力行業(yè)排放的氮氧化物80%以上由燃煤鍋爐排放[2]。因此，2011年7月29日，我國新頒布了GB13223—2011《火電廠大氣污染物排放標準》，新標準明確規(guī)定新建燃煤火力發(fā)電鍋爐NOx(以NO2計)排放濃度必須低于100mg/m3[3]，達到了國際先進或領先水平，降低NOx排放的任務非常緊迫。

全負荷低NOx排放控制現(xiàn)狀

控制NOx排放的技術包括低氮燃燒技術和煙氣脫硝技術。目前普遍采用的低氮燃燒技術主要有：低氮燃燒器、燃料分級燃燒技術、空氣分級燃燒技術等。應用在電站燃煤鍋爐上的成熟的煙氣脫硝技術主要有選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)以及SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術[4,5]。

目前，我國火電行業(yè)已形成以低氮燃燒和煙氣脫硝相結合的技術路線。截至2010年底，我國已投運的煙氣脫硝機組約81675MW，占全國煤電機組容量的12.47%。截至2011年3月底，全國已投運的煙氣脫硝容量達96885MW，其中采用SCR工藝的占93.31%，采用SNCR工藝的占6.28%，采用SNCR與SCR組合工藝的占0.41%[6]?！笆晃濉逼陂g新建燃煤機組全部采用了先進的低氮燃燒技術，煙氣脫硝關鍵技術和設備國產(chǎn)化等方面均取得了重要進展。

催化劑是SCR脫硝系統(tǒng)的核心部件，其性能對脫硝效果有直接影響。而煙氣溫度對反應速度和催化劑的反應活性及壽命有決定作用，是影響SCR脫硝效率的重要因素之一。目前國內(nèi)燃煤電站常用的SCR催化劑為中溫催化劑，正?；钚詼囟葏^(qū)間一般為320～400℃。鍋爐省煤器和空預器之間的煙氣溫度與這個溫度范圍接近，因此，國內(nèi)燃煤電站SCR脫硝裝置一般布置在鍋爐省煤器和空預器之間。SCR催化劑最佳反應溫度窗口為340～380℃，入口煙溫在360～380℃以下時，SCR反應效率隨著溫度的提高而提高，相應的氨逃逸率則逐漸降低。如圖1所示為NH3/NOx摩爾比一定時，不同煙氣溫度下的SCR反應效率[7,8,9]。

當煙氣溫度低于催化劑的適用溫度范圍下限時，在催化劑上會發(fā)生副反應，NH3與SO3和H2O反應生成(NH4)2SO4或NH4HSO4，減少與NOx的反應，降低脫硝效率，生成物附著在催化劑表面，堵塞催化劑通道或微孔，降低催化劑的活性，同時局部堵塞還會造成催化劑的磨損。另外，如果煙氣溫度高于催化劑的適用溫度，會導致催化劑通道和微孔發(fā)生變形，有效通道和面積減少，從而使催化劑失活，縮短催化劑的使用壽命。典型燃煤鍋爐煙氣SCR脫硝工藝流程為：鍋爐→省煤器→脫硝反應器→空預器→除塵脫硫裝置→引風機→煙囪。

圖1 SCR反應效率與煙溫的關系曲線

下圖為典型火電廠煙氣SCR脫硝系統(tǒng)流程圖：

圖2 典型火電廠煙氣SCR脫硝系統(tǒng)流程圖

在我國，絕大多數(shù)燃煤機組參與電網(wǎng)調(diào)度，因此在實際運行過程中，尤其是非用電高峰時，機組常常不能滿負荷運行，甚至運行于50%以下的負荷區(qū)間。雖然機組在滿負荷運行時省煤器出口溫度大于350℃，但在中、低負荷下的SCR反應器入口煙溫經(jīng)常會低于SCR催化劑的最佳反應溫度窗口，此時氨氣將與煙氣中的三氧化硫反應生成銨鹽，造成催化劑堵塞和磨損，降低催化劑的活性，使SCR脫硝系統(tǒng)無法正常運轉，難以滿足全負荷下低NOx排放的要求[10]。

針對鍋爐低負荷運行時SCR入口煙溫過低而導致SCR脫硝系統(tǒng)無法投運，國內(nèi)多家環(huán)保工程公司及發(fā)電單位致力于開發(fā)適用于電站燃煤鍋爐全負荷運行的低NOx排放控制技術，主要分為SCR入口煙溫優(yōu)化調(diào)整和開發(fā)高效寬溫度窗口SCR脫硝催化劑。

2.1 SCR入口煙溫優(yōu)化調(diào)整方案

2.1.1 省煤器給水旁路

如圖3所示，本方案中省煤器給水入口處分為主流水量和旁路水量，主流水量進入省煤器中吸熱升溫，旁路水量則繞過省煤器，最終兩者在省煤器出口混合。SCR反應器入口煙溫是通過調(diào)整旁路水量和主流水量的比例來調(diào)節(jié)的。

經(jīng)計算[10]表明，由于水側換熱系數(shù)遠大于煙氣側換熱系數(shù)(約83倍)，經(jīng)過給水旁路的調(diào)節(jié)，SCR反應器入口煙溫有一定提升，但煙溫提升幅度較小。隨著旁路水流量的增加，進入省煤器的主流水量減少，省煤器出口水溫升高，嚴重時會在省煤器出口產(chǎn)生汽化現(xiàn)象，使省煤器無法正常運行甚至燒壞。盡管省煤器出口水溫變化很大，但是總的省煤器出口混合水溫降低不多，對鍋爐主要參數(shù)的影響不大。排煙溫度則隨著SCR反應器入口煙溫的提高而不斷提高，排煙損失增加，影響鍋爐效率[10]。由于給水旁路調(diào)節(jié)對于省煤器傳熱系數(shù)的影響較小，盡管省煤器吸熱量有所變化，但是從熱平衡的角度來看，煙氣放熱量變化不明顯，導致需要調(diào)節(jié)大量的旁路給水才能提高一定溫度的SCR反應器入口煙溫。因此，認為省煤器給水旁路調(diào)節(jié)方案的SCR反應器入口煙溫調(diào)節(jié)特性較差。

圖3 省煤器給水旁路示意圖

2.1.2 省煤器內(nèi)部煙氣旁路方案

本方案設計在省煤器所在煙道區(qū)域，減少相應的省煤器面積，使內(nèi)部旁路煙道和省煤器并列布置。如圖4所示，內(nèi)部旁路煙道出口處設置煙氣擋板，通過調(diào)節(jié)旁路煙氣擋板的開度來控制內(nèi)旁路煙氣和省煤器出口煙氣的混合比例，從而達到調(diào)節(jié)SCR反應器入口煙溫的目的。

圖4 省煤器內(nèi)部煙道旁路示意圖

此方案因省煤器面積減少，省煤器出口煙溫具有自我提升作用，在旁路全關的情況下，排煙溫度依然有所提升，這對高負荷運行不需要調(diào)節(jié)SCR反應器入口煙溫時的經(jīng)濟性是不利的。

2.1.3 省煤器外部煙氣旁路

圖5為省煤器外部煙氣旁路示意圖。在省煤器入口與省煤器出口這段煙道區(qū)域外部設置旁路煙道，外部旁路煙道出口處設置旁路煙氣擋板，通過調(diào)節(jié)旁路煙氣擋板的開度來調(diào)節(jié)外旁路煙氣和省煤器出口煙氣的混合比例，進而達到調(diào)節(jié)SCR反應器入口煙溫的目的。

與省煤器內(nèi)部煙氣旁路方案相比，不考慮因省煤器面積減少帶來的省煤器出口煙溫的自我提升，兩種方案中同樣的煙氣份額下，煙溫調(diào)節(jié)能力很接近。但是內(nèi)部煙氣旁路具有抬升煙溫的作用，因此，省煤器外部煙氣旁路的煙溫調(diào)節(jié)能力更占優(yōu)勢[10]。

圖5 省煤器外部煙道旁路示意圖

增加省煤器旁路將引起如下問題：

1、旁路運行時降低鍋爐效率，增加煤耗及熱損失。

2、增加旁路煙道及擋板，增加脫硝系統(tǒng)投資和運行維護費用，旁路擋板可能積灰阻塞，影響系統(tǒng)運行。

3、省煤器旁路將造成進入SCR系統(tǒng)煙氣流場紊亂，降低總的脫硝效率。

4、該旁路需在鍋爐包覆開孔，對鍋爐煙溫和煙氣量都提出新要求，對鍋爐性能及熱平衡均有一定影響。

2.1.4 提高鍋爐給水溫度

提高鍋爐給水溫度技術主要是通過各種手段來提高進入省煤器的鍋爐給水溫度，從而減少給水在省煤器的吸熱，提高省煤器出口即SCR脫硝反應器入口煙氣溫度。

以上海某300MW電站燃煤鍋爐煙氣升溫系統(tǒng)(Gas temperature Raising System，以下簡稱GRS系統(tǒng))的改造[11]為例說明此方案提高SCR入口煙溫的原理及應用。

GRS系統(tǒng)改造方案從省煤器水側入手，通過低負荷時在給水中加入爐水，提高省煤器入口的水溫，減少省煤器的吸熱，從而提升SCR反應器入口煙氣溫度，以滿足脫硝SCR反應器入口煙溫的要求。

該煙氣升溫系統(tǒng)結構見圖6所示：該系統(tǒng)利用原鍋爐爐水循環(huán)泵，在循環(huán)泵出口分成兩路，一路通過電動調(diào)節(jié)閥與下水包連接;一路通過電動調(diào)節(jié)閥與省煤器的給水入口并聯(lián)，這部分爐水和給水的混合提高了省煤器入口給水的溫度，降低溫差減少煙氣放熱量提高省煤器出口煙溫，從而滿足SCR脫硝的適用溫度。

該煙氣升溫系統(tǒng)適用于亞臨界和超高壓的汽包鍋爐。

圖6 GRS改造方案原理圖

2.2 寬溫度窗口SCR脫硝催化劑

開發(fā)適用于更低溫度的脫硝催化劑是目前SCR脫硝的一個重要課題，目前國內(nèi)部分高校及環(huán)?？蒲性核谶M行寬溫度窗口SCR脫硝催化劑的研發(fā)。中國礦業(yè)大學的郭鳳[12]等人以溶膠—凝膠法制備TiO2為載體的催化劑活性溫度窗口為250～400℃，脫硝轉化率最高達到理論值80%;南開大學已在實驗室里實現(xiàn)了催化劑在260℃以下長時間安全連續(xù)運行[13];中國科學院過程工程研究所的科研團隊的寬工作溫度煙氣脫硝催化劑項目得到了國家“863”計劃重點項目的支持;國電集團正在進行降低催化劑起活溫度和催化劑活性溫度窗口范圍延展等方面的研究。

然而目前國內(nèi)對寬溫度窗口SCR催化劑的研究工作還停留在實驗室小試階段，尚沒有進行大規(guī)模的商業(yè)應用，或者反應時間過長，或者成本太高，無法滿足當前電站燃煤鍋爐進行煙氣脫硝的迫切需求。

結論

隨著國家環(huán)保形勢的日益嚴峻，新頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》對NOx的排放濃度提出了更高的要求，國內(nèi)新建機組均采用了低NOx排放控制技術，大部分現(xiàn)有機組也相應進行了低氮燃燒改造和加裝SCR脫硝裝置。針對SCR脫硝的機組在低負荷情況下無法投運的問題，國內(nèi)已有的解決辦法有增加省煤器旁路煙道、提高鍋爐給水溫度以及研發(fā)寬溫度窗口SCR催化劑。以上技術雖然能一定程度地解決目前低負荷SCR脫硝系統(tǒng)無法正常運轉的問題，但省煤器旁路運行時會降低鍋爐效率，增加煤耗及熱損失，犧牲一定的經(jīng)濟性;而寬溫度窗口催化劑的研究尚在實驗室小試階段，無法滿足當前電站燃煤鍋爐進行煙氣脫硝的迫切需求。在保證鍋爐效率的前提下，實現(xiàn)機組全負荷下的低NOx排放，是一項重要課題。

我國對NOx的控制研究起步較晚，對各種低NOx排放控制技術使用時間不長，火電廠應能根據(jù)自身實際狀況，制定可行的全負荷低NOx控制方案。對此，筆者提出以下建議：

(1)綜合考慮電力企業(yè)的承受能力，結合實際，對不同鍋爐所處位置區(qū)別對待，對新老機組區(qū)別對待，重點突出，以有限投入獲得最佳環(huán)保效益。

(2)通過鍋爐受熱面布置的優(yōu)化設計，主要是理論計算與分析不同負荷下低NOx燃燒爐內(nèi)煙溫特性與鍋爐受熱面換熱特性間的耦合關系，完成適合全負荷低NOx排放的鍋爐整體布置方案設計，確保在全負荷工況下滿足鍋爐主、再熱氣溫的匹配以及SCR入口煙溫的需求。確保鍋爐全負荷運行工況下滿足合適的SCR煙溫。

(3)以現(xiàn)有低氮空氣燃燒系統(tǒng)為基礎，有針對性地開展全負荷低氮燃燒優(yōu)化工作。通過調(diào)整一、二次風、燃盡風風量及燃燒器噴嘴擺動，優(yōu)化不同條件下爐內(nèi)化學當量比分布，在降低NOx排放濃度的同時進一步提升低負荷條件下爐膛出口煙溫，為SCR設備運行提供合適的工作條件。

(4)研究燃料量、一次風量、二次風量等參數(shù)和運行方式改變對鍋爐出口NOx含量及鍋爐效率的影響，實現(xiàn)鍋爐在頻繁變負荷下的低氮燃燒和SCR脫硝協(xié)調(diào)控制，在滿足污染物控制排放要求的前提下，實現(xiàn)噴氨量和鍋爐效率的優(yōu)化控制。

參考文獻：

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第五篇：氣象防雷技術未來發(fā)展趨勢研究

氣象防雷技術未來發(fā)展趨勢研究

摘 要：目前我國的經(jīng)濟飛速的發(fā)展，人們的生活品質有了明顯的提升，城市中高層建筑以及超高層建筑也越來越多，這樣建筑遭受雷電襲擊的概率大大的增加。而氣象防雷技術的廣泛應用，能夠有效的預防該問題，減少了建筑受雷電襲擊的概率，雷電對人們的生命以及財產(chǎn)安全的威脅大大的降低。本文就氣象雷電技術未來的發(fā)展進行了深入的剖析。

關鍵詞：氣象雷電技術 未來發(fā)展 趨勢研究引言

調(diào)查研究表明，我國最近幾十年出現(xiàn)雷電事故的概率大大的增加，一方面是因為我國高層建筑的數(shù)量有了明顯的增加，另一方面是因為人們?nèi)鄙俜婪兑庾R。氣象防雷技術沒有及時的預報雷電情況，未能提前預防。相關人員需要加大研究的力度，掌握未來的發(fā)展趨勢，確保氣象防雷技術能夠真正的落實下去。伴隨著我國氣象法的不斷健全，不同部門也加大了氣象雷電災害的管理力度，嚴格了檢測環(huán)節(jié)，為了你能夠顧更好的滿足社會的發(fā)展需求。雷電的種類以及影響

近幾年來，社會經(jīng)濟的發(fā)展，高層建筑的數(shù)量、電氣設備的使用量有了明顯的增加，很多用戶對網(wǎng)絡和電氣依賴性也越來越強，這些都造成了建筑雷電災害出現(xiàn)的概率大大的增加，所以，做好氣象防雷技術的研究顯得極為重要。

2.1 直擊雷以及傷害性分析

直擊雷的出現(xiàn)主要是云層和地面的凸起物之間的放電形式，直擊雷可以在短暫的時間將人或者是牲畜擊傷或者擊斃。因為雷電流會流入到地下，造成雷擊點和連接她的金屬部分產(chǎn)生較高的對地電壓，會直接接觸電壓，引發(fā)跨步電壓的觸電現(xiàn)象。

2.2 雷電感應以及傷害性分析

在雷電放電的過程中，會依附周圍的導體出現(xiàn)電磁感應和靜電感應的現(xiàn)象。因為金屬部件和金屬部件之間會出現(xiàn)火花，造成設備受損的情況，這其中靜電感應是因為雷云和地面相接觸，在地面的凸起物的頂部能夠感受到大量的異性電荷引發(fā)的。在雷云和其他的部位放電之后，凸出物頂部的電荷不受限制，主要是以雷電波的狀態(tài)，沿著突出物飛速的傳播。電磁感應因為在出現(xiàn)雷擊之后，大量的雷電流會在附近的空間出現(xiàn)明顯的變化，這種磁場可以在周圍的金屬導體中感受出較高的電壓，給人體帶來二次放電，會進一步的造成電器的損壞。

2.3 球形雷以及傷害性分析

和直擊雷存在有明顯的區(qū)別，球形雷是一種有著極亮白光或者是紅光的火球，它可以從門、窗和煙囪等通道進入到室內(nèi)，較為危險，但是出現(xiàn)球形雷的概率要比出現(xiàn)直擊雷的概率低得多。關于球形雷的形成有很多種說法，但是對球形雷的預防以及預報尚處在摸索環(huán)節(jié)。我國氣象防雷技術的發(fā)展趨勢

3.1 智能建筑的防雷更加完善

3.1.1 外部防雷設置的廣泛運用

因為外部防雷設置一般設在建筑的外部，所以他能夠起到擴散電流的作用，雷電帶來的電流來源量是無法有效控制的，所以說只能在過程中盡可能的削減，將建筑物上的電流要降到最低，盡可能減少損失。

3.1.2 內(nèi)部防雷設置的廣泛運用

之所以要在建筑物的內(nèi)部設置防雷設施主要是為了減少因為雷擊給建筑內(nèi)部帶來的損害，來有效的預防接觸電壓帶來的二次雷擊傷害，調(diào)查研究表明，二次雷擊所引發(fā)的??害是極大的。

3.1.3 綜合防雷裝置的廣泛運用

綜合防雷裝置的廣泛運用主要是采取了攔截直擊雷的設置，因為避雷針會對電子設備有較大的干擾，所以采用屏蔽裝置主要是為了避免表層的電磁干擾對電子設備的影響，通過這種方式電磁場可以被阻隔在空間入侵的通道之外，減少對電子設備能量的干擾，借助分流指引下線的設置是為了能夠減少分流效果帶來的影響，對建筑物的減壓電感減少之余，也能夠削減反擊電壓的作用。

3.2 提升氣象防雷檢測工作的效率

3.2.1 提升氣象防雷檢測的覆蓋率

對氣象防雷檢測的考核指標加以健全完善，有助于進一步的提升防雷預測信息的整體質量，目前的氣象防雷信息較廣泛的用在了大建筑物和國家規(guī)定的避免雷擊的場所中，但是分析目前我國氣象防雷信息的發(fā)展，已經(jīng)很難滿足社會發(fā)展的需要，信息的完整性、及時性以及信息的準確性需要進一步的提升。

3.2.2 提升技術人員的專業(yè)素養(yǎng)

對氣象防雷技術的工作人員加大培訓的力度，讓工作人員能夠掌握先進的氣象防雷技術之余，還可以增進工作人員和工作人員之間的溝通和交流，在理論業(yè)務學習和交流的基礎之上，確保氣象防雷技術的有效運行，也正是借助這種方式和平臺，氣象防雷技術的工作人員在實際的工作中，才能嚴謹、認真和負責，也這是在不斷的摸索中，提升技術人員的整體素養(yǎng)。

3.3 加大新技術的廣泛應用

3.3.1 網(wǎng)絡防雷技術的廣泛應用

現(xiàn)今，我們已經(jīng)步入了智能建筑時代，因為有著較大規(guī)模的集成電路的網(wǎng)絡電子設備，所以在高電流和高電壓的情況下，被燒毀。之前一直使用的避雷針、電源防雷已經(jīng)無法滿足智能建筑的發(fā)展需要。需要在對前端網(wǎng)絡防雷器進行保護的前提下，讓線路、設備和大地組成一個等電位體，很好的將雷電流阻擋下來，內(nèi)部設置能夠感受到雷電流穩(wěn)定的排入地面，和電源、避雷針的防雷器一起組成了全方位的防雷體，保證了后接設備的安全性和穩(wěn)定性。

3.3.2 新型避雷針的廣泛應用

新型避雷針的主要特點是無輻射和無源，所以當雷擊出現(xiàn)的情況下，會在臨界點的位置產(chǎn)生一個向上先導，預先形成雷電通路，這個傳統(tǒng)的避雷針有著明顯的差異，新型避雷針提前放電的較為精準，采取的是主動式的引雷。同時，在同樣的背景之下，新一代避雷針技術還具有安全性、可靠性、不需要維修的特點，這些優(yōu)勢也是傳統(tǒng)的避雷針無法企及的。

3.4 氣象防雷預測朝著準確、高效的方向發(fā)展

氣象防雷預測是氣象防雷技術的重要一部分，伴隨著我國建筑物的不斷增加，防雷的需求方位也在不斷的擴大。氣象防雷預測工作朝著精準化的方向發(fā)展。我國的氣象防雷檢測考核指標在不斷的健全，氣象信息的準確度也有了明顯的提升，為氣象防雷預測工作的有序開展奠定了堅實的基礎。結束語

于氣象防雷技術的發(fā)展而言，我們還有很長的一段路要走，所以我們務必要明確方向，在不斷的實踐中，確立起氣象防雷工作的規(guī)劃，并且不斷的修正，培養(yǎng)出大量的專業(yè)性人才，積極的引進國外的先進資源和設備，保證防雷工作的有效開展。

參考文獻

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