中低热值燃气轮机降低NOx排放的措施

0 引言

氮氧化物俗称NO

，是指燃料在与空气混合燃烧后的烟气中存在的一种大气污染物，主要由一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO

）等气体组成。NO

的生成量与燃烧温度及空气过量系数有直接关系。研究表明，在天然气的燃烧过程中生成的NO

主要有3种

：

1）燃料型NO

，由燃料中的含氮物质受热分离氧化而成。

流水段管理可将整个工程按照施工工艺或工序要求划分为一个可管理的工作层面，合理划分进度计划、资源供给、施工流水等。BIM技术可提高施工组织协调的有效性，实现合理的施工流水划分，为各专业施工方建立良好的工作面协调管理而提供支持和依据。

2）热力型NO

，N

在高温条件下与O

反应而成。

教师培训项目中培训目标的确定至关重要，不仅有助于明确培训课程与培训目的的衔接关系，明确课程设计工作的方向，而且有助于课程内容的选择与组织，并可作为课程实施的依据和课程评价的准则。[2]培训目标的确定是整个培训课程的核心，具有定位与指导作用。教师专业发展阶段的“关注论”和嬗变学习理论，可以为确定新任教师培训目标提供一定的启示。

3）快速型NO

，高温条件下N

和燃料中的CH离子团反应而成。

燃烧后控制即对烟气中的NO

进行脱除。目前较为成熟的气相烟气脱硝技术有：SCR（Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原法）、SNCR（选择性非催化还原法）

。

1 NOx的减排控制

1.1 燃烧中控制

1）喷水降温

由于热力型NO

主要由空气中N

氧化而来，因此可以考虑通过喷水或水蒸气的方法，适当降低燃烧室温度，以减少NO

的产生。这项技术早在20世纪80年代就已成熟，且具有明显效果

。此喷水降温法的优点在于保留原有燃烧室结构，可以广泛应用于在运机组的改造。如今的新建机组中，喷水装置也作为常规配置，可自由投用或退出。

2）干法降低

干法降低是指通过预混贫燃来降低NO

，而不需要稀释剂或者催化剂。使用此方法的燃烧器一般采用天然气作为燃料，因为液体燃料油不容易预混，通常不作为此燃烧器的燃料。普通燃烧和预混贫燃的比较见图1。

割台主传动轴缠绕杂草造成过桥输送爬链跳齿故障，建议考虑爬链结构设计、链条质量，改进过桥输送爬链箱体结构。

从图1可见，在预混贫燃燃烧器中，空气和燃料气预混后进入燃烧室，这样避免了NO

的快速产生

。而二次空气的混入，则降低了燃烧温度，大幅减少了热力型NO

的产生。

3）惰性稀释剂

由于燃气轮机的排烟温度相对较低，无法达到950～1 100℃的温度范围，如在燃气轮机本体安装SNCR设备也会影响机组的燃烧等，因此，燃气轮机不适合配置SNCR设备。

中低热值燃气轮机的燃气中H

的含量较高，而H

具有燃烧快，火焰长的燃烧特点，极易发生回火，对设备造成损坏，影响燃烧的稳定性，因此一般需要把燃料气中的H

含量控制在约25%以下，常见的做法是回注惰性气体，如N

、水蒸气

。同时此方法还可以降低燃烧室温度，起到降低NO

的效果。然而稀释剂虽然能有效地降低NO

，但同时也可能会降低燃气轮机的效率，增加燃烧室的磨损。

以适用IGCC项目的9E．03 MS型燃气轮机为例，该机型采用传统电机启动，燃烧器采用轻油或者天然气点火方式。燃气轮机的燃烧器采用圆周上多筒布置，其点火过程是首先用轻油或者天然气点燃一个或两个燃烧器，当燃烧室温度升高到一定温度时，其余燃烧器依次按圆周方向通过连焰管点燃。9E．03 MS型燃气轮机需要回注N

，可由空分系统提供

，注N

量约为23 kg/s。另一种适用于IGCC项目的中低热值燃气轮机来自上海电气-安萨尔多，型号AE94．2K。该机型选用的稀释剂为蒸汽，取自锅炉汽水系统，注蒸汽量约为105．7 t/h。上述两种燃气轮机的主要参数见表1。

由表1可见，两种燃气轮机的参数接近，至于如何选择适合相关项目的中低热值燃气轮机，建议以当地市场的蒸汽价格和上网电价等边界条件为依据，进行详尽的经济性测算后，再行决定。在相同供热量的前提下，若以国内某知名化工区的蒸汽价格220元/t、上网电价0．425 5元/kWh，及上述两种型号燃气轮机及其整套联合循环的估算造价来初步计算比较这两种中低热值燃气蒸汽联合循环的经济性，可得到选用回注N

的GE公司燃气轮机项目资本金内部收益率为1．4%，而回注蒸汽的上海电气燃气轮机项目资本金内部收益率仅为0．2%。

1.2 燃烧后控制

一般而言，中低热值燃气轮机燃烧的合成气主要成分为脱硫之后的CO和H

，因此燃料型和快速型NO

几乎不存在。考虑到燃烧室温度较高，约1 500℃，当空气过量系数较大时，烟气中的NO

以热力型NO

为主。

1）选择性非催化还原法（SNCR）

与SNCR技术相比，SCR技术还原剂的利用率较高，脱硝效率也较高，所以对降低NO

的排放，SCR技术比较有优势。其中，还原剂的选择和催化剂的选择是影响脱硝效率的关键因素。

严格说来统计学与概率论是相生相伴的，即使是古典概型中的等可能性假设也是基于人的经验，而这种经验无疑是反复试验的结果．虽然统计的思想与方法自古就有，但作为专门的知识，统计学的产生比概率论稍微晚一些，距今300年左右的时间．对于统计学的思想阐述得最到位的一本书也许是D. Freedman的《统计学》，全书虽然公式极少，但对统计的思想方法叙述得很清楚，也许可以作为中学教师参考书的一个不错的选择．教师们可以参考其中部分章节，例如该书关于检验讲述得通俗易懂（参见文[1]）．

2）选择性催化还原法（SCR）

液氨是烟气脱硝中使用最广泛的还原剂，但是液氨作为重大危险源，存在安全隐患。对于其危险性，国家及行业诸多标准对其作了明确定义。在使用取证、日常维护及安全防范上还有许多工作要做，且这些工作将是长久的、烦琐的。随着安全管理的细化，液氨的限制将更加严格，安全管理成本、运输成本可能会上升。

SNCR是在无催化剂存在下向烟气中喷入还原剂尿素或氨，将NO

还原成N

和H

O。其特点是还原剂（NH

）喷入900～1 100℃的烟气中，在NH

/NO

摩尔比2～3的情况下，脱硝效率30%～50%。

2 催化剂与还原剂的选择

2.1 燃气机组脱硝催化剂

现代SCR装置大多采用V

O

-TiO

-W/Mo系列催化剂。由于V

O

是催化剂的活性组分，其加入量直接关系到催化剂的活性，同时V

O

又是SO

转化为SO

的催化剂，在燃煤机组催化剂中V

O

的比例受烟气中SO

的制约，催化剂的活性不会太高。

而中低热值燃气机组中烟气有害成分很少，如粉尘、碱金属、重金属、砷等非常低，SO

也接近于0，因此，燃气机组催化剂不受SO

转化率的影响，生产过程中可以增加V

O

的量，使催化剂的活性提高，如康宁70孔燃气轮机催化剂初始活性系数K0≈69，另外催化剂在使用过程中失活很慢，24 000 h活性系数约Kt≈66～68，活性下降很少。由于不受粉尘的影响，可以选用很小孔径的催化剂，使催化的比表面积很大，如通常使用的70孔催化剂的比表面积达1 668 m

/m

。

（1）术后并发症：出血、感染、营养不良、压疮；（2）术后住院时间；（3）护理满意度用本院自拟量表进行统计，总分100分，评分越高越满意；（4）术后负性情绪用抑郁自评量表（self-rating depression scale，SDS）、焦虑自评量表（self-rating anxiety scale，SAS）[4]进行统计，评分均超过55分，说明负性情绪越严重；（5）出院后的随访依从性通过随访调查问卷进行统计，有不依从、部分依从、完全依从三个等级，依从率=（总例数-不依从的例数）/总例数×100%；（6）出院后的生活质量用SF-36量表进行统计处理，总分100分，评分越高，生活质量越高。

目前SCR法所使用的催化剂有三种型式：平板式、蜂窝式、波纹式。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分的载体压制而成；蜂窝式催化剂一般是把载体和活性成分混合物整体挤压成型；波纹状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TiO

基板，再把基板放到催化活性溶液中浸泡，以使活性成分能均匀吸附在基板上。无论是何种催化剂，其活性成分基本都为V

O

和WO

。

相对于燃煤锅炉，中低热值燃气轮机余热锅炉的烟气条件较好，烟气比较清洁，因此催化剂的磨损问题无需考虑，且不存在堵灰问题，因而催化剂可选择孔径更小、比表面积更大的催化剂。一般而言，在相同条件下蜂窝式催化剂由于比表面积相对较大，因此使用的体积相对较小，也更节省空间。

当研发支出信息披露越完善时，资本市场规范性越高，证券市场投资环境也得到改善，同时也促进提高股票、期货等市场投资人员的专业素养。

2.2 还原剂的选择

SCR技术原理为：在催化剂作用下，向温度约280～420℃的烟气中喷入还原剂NH

，将NO

还原成N

和H

O。燃气轮机排出的烟气在SCR反应器前的烟道内与喷入的NH

混合，之后混合气体进入装有催化剂的反应器，在催化剂作用下发生如上述介绍的反应，脱除NO

后的烟气从烟囱排出。主要反应如下：

某供电公司在对一座500 kV变电站500 kV HGIS的5061断路器I母侧电流互感器A相二次绝缘进行检查时，发现该电流互感器对地、各互感器线圈之间绝缘为0(交接试验规程要求二次绝缘不低于1000 MΩ) [5]。打开外壳后发现内部有积水，电流互感器线圈受潮、互感器舱室内部发霉严重，如图1所示。

氨水液体扩散范围较无水氨小，浓度范围较易控制。但有强烈的刺激性气味，因是液体不需压力容器储存，较无水氨相对安全。但是接触限值（溢出的氨浓度），不管来自无水氨或氨水，对人体影响是相同的。

氨水制氨用作SCR烟气脱硝系统国内应用较少，主要由于氨水采购浓度仅为25%，脱硝系统使用量大，运输成本较高，且由于烟气脱硝为气氨，所以，加热汽化能耗大，运行成本在三者中最高。并且与液氨一样，同样存在安全隐患。

尿素是由液氨制造的农用肥料，需要将其转回到氨，再用于SCR系统。在小型、中型和大型SCR装置上已有不少尿素转换为氨的系统成功地投入运行，证明这是一种可行的选择。用尿素作为化学原料，完全避免了氨的运输和大宗贮存所引发的风险。由于尿素的氨当量约为56%，且其能够很容易就近购买到，可以用火车或汽车运输，运输和储存不需要特别的安全措施，因此，尿素被认为是安全的脱硝还原剂。

表1中的k0是能量为2.1 ev的平面波在εⅢ=10的环境中的波矢大小，为表述方便，表中仅列出了10位有效数字，在实际计算时，我们选取了200位有效数字.将表1中各阶的β和系数代回(4)～(6)式，可得相应的SPP场量.

3 结语

1）降低中低热值燃气轮机NO

的措施与普通天然气燃气轮机的降NO

措施相似。可以通过适当降低燃烧温度、燃料与空气的预混合、加入惰性稀释剂和安装尾部烟气脱硝装置实现NO

排放浓度小于10 mg/m

。

2）燃气轮机回注N

燃烧，燃气轮机出口NO

排放浓度高于回注蒸汽，但余热锅炉尾部的脱硝系统效率可达85%～90%，因此，烟气NO

排放设计值约为8 mg/m

，满足超净排放限值要求。然而选择何种惰性稀释剂需要根据实际项目的经济性评价最终确定。

我把照片拿给老太太，老太太看了好半天，哆哆嗦嗦把照片收了起来，然后眼含热泪地问我：“他们不会在天上摆酒吧……份子钱可怎么收啊？”

3）以尿素作为脱硝还原剂，便于运输储存，成本较低。

4）催化剂可设置一层备用一层，既能满足环保指标要求，又不影响燃气轮机整体性能指标。当环保政策进一步严格时，可增设第二层催化剂，进一步提升脱硝效率，降低NO

排放浓度，留出政策空间。

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