對(duì)電站鍋爐某些環(huán)保改造的思考

大氣網(wǎng)訊:1、相關(guān)背景

進(jìn)入新世紀(jì)的二十年，其中前十年電力系統(tǒng)經(jīng)歷大改革并進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)性發(fā)展，后十年進(jìn)入環(huán)保改造的新階段，電力系統(tǒng)從量的發(fā)展階段進(jìn)入質(zhì)的發(fā)展階段。國(guó)家于2011年頒布新版大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，隨后電站鍋爐脫硝、脫硫、除塵等新工藝改造提上日程。在老機(jī)組與新機(jī)組逐步完成環(huán)保改造后，國(guó)家發(fā)展改革委、環(huán)境保護(hù)部和國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)布了關(guān)于《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020年）》的通知（發(fā)改能源[2014]2093號(hào)），本次增加了節(jié)能的內(nèi)容，推動(dòng)新一輪節(jié)能環(huán)保改造工作的升級(jí)。

煤電機(jī)組節(jié)能環(huán)保改造工作，主要有：煤粉爐低氮燃燒技術(shù)改造、脫硫提效改造、選擇性催化還原脫硝改造（SCR，前期采用液氨作為還原劑、后期正逐漸改為尿素?zé)峤?，以提高系統(tǒng)安全性）、電除塵器改造、電袋復(fù)合除塵改造、濕式除塵器改造、低壓省煤器改造、煙氣余熱利用技術(shù)改造、MGGH系統(tǒng)提高脫硫濕煙氣溫度系統(tǒng)改造、其它衍生的消“白煙”改造、低壓缸切缸供熱改造、煤電鍋爐低負(fù)荷調(diào)峰運(yùn)行的靈活性改造，等等。

2017年，國(guó)家能源局、環(huán)境保護(hù)部發(fā)布關(guān)于開(kāi)展燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電技改試點(diǎn)工作的通知（國(guó)能發(fā)電力[2017]75號(hào)）文件，要求依托現(xiàn)役煤電高效發(fā)電系統(tǒng)和污染物集中治理設(shè)施，構(gòu)筑城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)保平臺(tái)，兜底消納農(nóng)林廢棄殘余物、生活垃圾以及污水處理廠、水體污泥等生物質(zhì)資源（屬危險(xiǎn)廢物的除外），破解秸稈田間直焚、污泥垃圾圍城等社會(huì)治理難題?？梢?jiàn)，國(guó)家對(duì)煤電系統(tǒng)的期望很高，相應(yīng)的生物質(zhì)摻燒、污泥摻燒與垃圾焚燒等項(xiàng)目陸續(xù)提上日程。

作為電力系統(tǒng)從業(yè)者，本人有幸參與了上述多數(shù)工作，經(jīng)歷了電力系統(tǒng)改革和火電技術(shù)由量變到質(zhì)變的發(fā)展過(guò)程，因此有一定的感性認(rèn)識(shí)。

如果說(shuō)通訊行業(yè)的發(fā)展是“技術(shù)引領(lǐng)生活”，那么傳統(tǒng)火電、新興清潔能源行業(yè)如太陽(yáng)能、風(fēng)能等，則是“政策推動(dòng)行業(yè)”的模式。拿手機(jī)來(lái)說(shuō)，打電話和短信息兩項(xiàng)功能絕對(duì)滿(mǎn)足絕大多數(shù)人的需求，但智能手機(jī)的出現(xiàn)，仍驅(qū)使人們?nèi)ジ鼡Q更新更好的手機(jī)，這里沒(méi)有任何政策因素；而電力行業(yè)則不同，技術(shù)是為了滿(mǎn)足政策的要求而進(jìn)步的，沒(méi)有國(guó)家政策，環(huán)保要求，很難看到主動(dòng)改變。因此，火電技術(shù)的發(fā)展總是落后于環(huán)保（/政策）要求的。

正因?yàn)榇?，環(huán)保政策出來(lái)后，應(yīng)該有一段醞釀的過(guò)程，論證技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)性及可能存在的問(wèn)題、是否有方向性錯(cuò)誤等，然后再行動(dòng)。改革開(kāi)放需要?jiǎng)澏ㄒ粋€(gè)試驗(yàn)區(qū)，摸著石頭過(guò)河，證明可行并且沒(méi)有遺留問(wèn)題之后，才會(huì)出臺(tái)相關(guān)政策推行。而這一批技改項(xiàng)目，在沒(méi)有充分研究、反饋的情況下迅速推開(kāi)，出現(xiàn)的問(wèn)題不少。其中有政策因素、商業(yè)因素，也有資本的驅(qū)動(dòng)。

2、低溫省煤器改造

低溫省煤器或煙氣換熱器改造，本身是一個(gè)節(jié)能項(xiàng)目，對(duì)于不斷挖潛節(jié)約煤耗的火電廠來(lái)說(shuō)，的確是個(gè)很吸引人的項(xiàng)目。但對(duì)于一些鍋爐機(jī)組，如灰量大、含硫量高，或貧煤無(wú)煙煤鍋爐等，或者煙道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不具備布置條件等的電廠是否適于進(jìn)行低省改造，需要深入研究。而低省技改，執(zhí)行下來(lái)成了典型的急功近利項(xiàng)目。在5年多的時(shí)間內(nèi)，全國(guó)大多數(shù)電廠，不管條件如何，均進(jìn)行了類(lèi)似改造。而在后改項(xiàng)目尚未完成的情況下，先期改造的項(xiàng)目已陸續(xù)出現(xiàn)磨損、堵灰、腐蝕泄漏現(xiàn)象而不得不采取割管、堵管或隔離的措施，改了等同于沒(méi)改，或者得不償失。

看圖說(shuō)話，不做過(guò)多解釋。

上述圖片基本包括了低?。煔鈸Q熱器）改造面臨的全部問(wèn)題，積灰、磨損相對(duì)較為突出，燃料含灰量在20%以上的，基本都存在積灰磨損問(wèn)題，積灰與磨損是相伴發(fā)生的，隨之而來(lái)的是泄漏；而腐蝕問(wèn)題發(fā)生在運(yùn)行中未泄漏情況的幾乎沒(méi)有，腐蝕一般發(fā)生在泄漏之后或者彎頭部位的煙氣死滯區(qū)，停爐狀態(tài)下煙氣吸潮后引起。

低省的可行性研究階段，對(duì)于含灰氣流的積灰、磨損，含硫煙氣的腐蝕問(wèn)題，在煙氣流速、管束型式、換熱管材質(zhì)、管壁溫度、吹灰方式、防凍措施等方面進(jìn)行了大量論證分析，而且均是有效手段。只是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施階段做的深度還不夠，同時(shí)這個(gè)改造也被制造某些企業(yè)帶偏了方向。

所以這么說(shuō)，因?yàn)樵S多項(xiàng)目在實(shí)施階段現(xiàn)場(chǎng)條件并不好，但仍要硬擠出換熱器的布置位置，造成流場(chǎng)復(fù)雜，各煙道流量不均或入口流速偏差大；或者施工過(guò)程中留有瑕疵，導(dǎo)流板布置不太合理（或者僅在換熱面入口布置導(dǎo)流板，而不管上游來(lái)流是否均勻）；換熱面積過(guò)大，翅片管節(jié)距選擇不當(dāng)，翅片過(guò)密，且雙翅片結(jié)構(gòu)，容易造成積灰“粘連搭橋”，從而在換熱管束間形成一堵“灰墻”。此墻一旦形成，吹灰手段就無(wú)效了，于是繞道而走的煙氣在局部形成高流速和磨損。H型翅片管對(duì)于不含灰氣流是適用的，對(duì)于含灰氣流，過(guò)大、過(guò)密的擴(kuò)展受熱面結(jié)構(gòu)并不合適。但是大翅片結(jié)構(gòu)對(duì)于提高換熱面積是有效辦法，雙H型甚至4H型翅片也有利于制造廠提高生產(chǎn)效率。

另一個(gè)被商業(yè)利益攪動(dòng)起來(lái)的項(xiàng)目是“煙囪消白”，如果說(shuō)低溫省煤器改造有一定的節(jié)能潛力可挖，消白項(xiàng)目則不存在任何節(jié)能的因素。沒(méi)見(jiàn)哪個(gè)社區(qū)或群體對(duì)電廠的煙羽產(chǎn)生恐慌，對(duì)石膏雨的意見(jiàn)倒是有的，但沒(méi)那么嚴(yán)重。即便治理也不是讓人看不見(jiàn)就完了，而是想辦法把水和污染物截留在地面。煙囪里的水汽基本來(lái)源于地下的煤炭，想辦法留到地面是應(yīng)該的！

本人參與了某些低省改造項(xiàng)目和某些項(xiàng)目的論證與消缺，在長(zhǎng)期思考中總結(jié)低省改造若干原則思路如下：

1）布置在除塵器前的低省，因?yàn)闊煔夂遥嬖诜e灰磨損問(wèn)題，因此各煙道煙氣分配均勻性和低省入口氣流分布均勻性對(duì)煙氣余熱利用項(xiàng)目尤為重要。煙道煙氣分配需要有合理的煙道結(jié)構(gòu)，對(duì)于結(jié)構(gòu)不好的煙道盡最大可能進(jìn)行改造；

2）低省入口煙道（從空預(yù)器出口開(kāi)始）全面導(dǎo)流板設(shè)置，優(yōu)化流場(chǎng)，確保低省入口流場(chǎng)均勻；低省進(jìn)出口大小頭的單側(cè)擴(kuò)角盡量控制在30°以?xún)?nèi)；

3）低省換熱面前的直煙道要盡量加長(zhǎng)，換熱管束距彎頭和導(dǎo)流板越遠(yuǎn)，入口流場(chǎng)越容易混合均勻，否則，對(duì)換熱管防磨不利；

4）低省改造應(yīng)不惜一切代價(jià)調(diào)整好煙道流場(chǎng)，在確保流場(chǎng)調(diào)整好后，適當(dāng)提高滿(mǎn)負(fù)荷下的設(shè)計(jì)流速至10~10.5m/s，提高流速有利于清理積灰，但前提是把設(shè)計(jì)煙氣量搞準(zhǔn)確，煙氣量出現(xiàn)偏差，其它一切努力都無(wú)效；

5）低省管束橫向節(jié)距適當(dāng)加大（S1=96~100mm），縱向節(jié)距明顯增大（S2=106mm），雙翅片改為單翅片、小翅片結(jié)構(gòu)，避免管束間橫向與縱向積灰“搭橋”粘結(jié)；避免縱向積灰增厚形成“灰墻”。單翅片和大節(jié)距利于積灰疏通和吹掃；理論分析與換熱器傳熱計(jì)算表明，適當(dāng)增加縱向節(jié)距，可提高傳熱系數(shù)；對(duì)于直徑38mm的常用低省換熱管，翅片大小在76mm左右傳熱系數(shù)與面積的乘積是最大的（對(duì)于不同基管尺寸的換熱管束，存在最佳的翅片大小和節(jié)距組合），因此推薦小翅片、單翅片、大節(jié)距（縱向）的換熱器管束結(jié)構(gòu)；

6）換熱器底部留2排管的吹掃空間，使管間積灰吹落后可從此旁路輸走；迎風(fēng)面的管子設(shè)假管并加護(hù)瓦；

7）更換大功率聲波吹灰器，提升壓縮空氣壓力和增加儲(chǔ)氣罐；吹灰器的布置和吹灰方式可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，吹掃氣流盡量沖刷換熱管束，可以使多個(gè)吹灰器同時(shí)吹灰，達(dá)到共振效果；

8）為防止換熱器彎頭區(qū)的夾層漏煙氣出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，可以將兩側(cè)穿墻管與撐板焊死。焊死后為防止換熱器壁板與換熱管之間的脹差，在上下頂?shù)装寮右粋€(gè)小波膨脹節(jié)，同時(shí)換熱器安裝就位后割除橫、斜支撐管；

9）對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)空間不是很理性的鍋爐，建議犧牲部分節(jié)能效果，減少布置的換熱面積；針對(duì)煤質(zhì)、現(xiàn)場(chǎng)空間等實(shí)在不合適的機(jī)組，建議放棄低省改造（具體實(shí)例針對(duì)實(shí)際情況確定）。

總結(jié)下來(lái)其實(shí)就三句話：

①煙道結(jié)構(gòu)整體優(yōu)化改造，保證各煙道煙氣流量均勻；

②全程導(dǎo)流板改造，保證低省換熱面入口流場(chǎng)均勻；

③換熱管束結(jié)構(gòu)型式優(yōu)化，降低管束間積灰磨損風(fēng)險(xiǎn)。

煙道結(jié)構(gòu)改造保證各煙道煙氣量分配均勻，各煙道內(nèi)導(dǎo)流板設(shè)置保證低省入口流場(chǎng)均勻，換熱器管束結(jié)構(gòu)保證積灰的清除、疏通和傳熱效果，節(jié)省材料。最理想的煙道結(jié)構(gòu)是從上至下流動(dòng)的豎直煙道，但這一條件極少有電廠能實(shí)現(xiàn)。

合理的導(dǎo)流，如果能使煙道流場(chǎng)均勻，不存在局部高速區(qū)和低速區(qū)，煙氣無(wú)死角，煙氣設(shè)計(jì)流速可適當(dāng)提高（0.5~1m/s），可使積灰均勻，配合吹灰的作用，可使灰盡可能沉積在煙道底部，隨著煙氣流道收縮，煙氣流速提高，積灰程度會(huì)達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，前提是流場(chǎng)必須保證均勻。

上述重點(diǎn)討論的是低省煙道和設(shè)備設(shè)計(jì)型式方面，至于低省的設(shè)計(jì)參數(shù)，如煙溫、水溫等，應(yīng)依據(jù)材料、初投資和回收年限等要求，出口煙溫和進(jìn)口水溫盡量取高些，以長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行為目標(biāo)，不宜追求過(guò)高節(jié)能效果。

達(dá)到了上述條件，低省的安全運(yùn)行時(shí)間可能延長(zhǎng)，但長(zhǎng)期下來(lái)的腐蝕會(huì)逐步體現(xiàn)，低負(fù)荷工況極可能出現(xiàn)積灰不均勻的情況，局部堵塞也會(huì)發(fā)生，因此低省改造很難避免幾年就需要更換一次換熱管的命運(yùn)。每次停爐時(shí)的徹底吹掃清灰應(yīng)該列為正常維護(hù)工作，對(duì)適當(dāng)延長(zhǎng)其使用壽命是有益的。

下面是一些換熱管束的圖紙和實(shí)物照片，供參考。

（該型擴(kuò)展受熱面除傾斜的螺旋結(jié)構(gòu)使鰭片節(jié)距不能做太大之外，橫、縱向管間不易粘灰搭橋，其梯形的肋截面是比較理想的擴(kuò)展受熱面換熱管型式，實(shí)際應(yīng)用中效果也很好。缺點(diǎn)是制造復(fù)雜，成本高。單H型翅片、小翅片、大節(jié)距管束彌補(bǔ)了它的缺點(diǎn)，且成本較低。）

3、低氮燃燒與脫硝改造及運(yùn)行

低氮燃燒技術(shù)主要是針對(duì)燃料型NOx的，而分級(jí)燃燒目前是降低燃料型NOx的唯一手段。為達(dá)到分級(jí)燃燒的目的，低氮燃燒改造均設(shè)置濃淡燃燒器和分級(jí)燃盡風(fēng)，使主燃燒器區(qū)處于缺氧燃燒的狀態(tài)，缺氧煤粉氣流在達(dá)到至少2秒的停留時(shí)間后再混入燃盡風(fēng)使煤粉燃盡。低氮燃燒技術(shù)在運(yùn)行上體現(xiàn)為低的過(guò)量空氣系數(shù)，如果過(guò)量空氣系數(shù)大，則主燃燒器區(qū)的缺氧狀態(tài)不易形成，較難維持在0.7~0.8的最佳過(guò)量空氣系數(shù)，降NOx效果就達(dá)不到。同時(shí)為制造缺氧環(huán)境，分離燃盡風(fēng)必須保持一定的風(fēng)量，一般按總風(fēng)量的30%設(shè)計(jì)和控制。低氮燃燒，就是指主燃燒器區(qū)低氧和缺氧燃燒，該燃燒方式造成了若干問(wèn)題：

首先，低氧燃燒，使鍋爐飛灰含碳量增加，對(duì)高揮發(fā)分煙煤鍋爐，飛灰含碳量的改變不明顯，但對(duì)劣質(zhì)煙煤、貧煤和無(wú)煙煤鍋爐，飛灰含碳量可能成倍增加，達(dá)到百分之幾甚至十幾的量級(jí)，造成鍋爐燃燒效率下降；

其次，低氧燃燒使煙氣總量降低，這導(dǎo)致對(duì)流受熱面吸熱減少，蒸汽溫度尤其是再熱汽溫容易偏低；

第三，在水冷壁區(qū)域造成大面積還原性氣氛，CO和H2S生成量大增。缺氧燃燒狀態(tài)使SO3的生成量降低，但H2S等硫化物氧化不徹底，造成水冷器區(qū)的高溫腐蝕。在鍋爐試驗(yàn)中，排煙煙氣里一般均可檢測(cè)到CO，濃度在十幾到幾十甚至幾百ppm，在低氮燃燒技術(shù)普及之前排煙中一般是檢測(cè)不到CO的（或者認(rèn)為CO濃度在儀表靈敏度以下）；

第四，600MW及以上大容量機(jī)組鍋爐的分離燃盡風(fēng)距離主燃燒器區(qū)較遠(yuǎn)，負(fù)荷和燃料量的變化造成鍋爐燃燒火焰中心上下頻繁移動(dòng)，使還原性氣氛區(qū)及火焰高煙溫區(qū)交替變化，水冷壁管外壁氧化層通過(guò)不斷交替變得松弛，并形成海綿狀，給腐蝕介質(zhì)提供了大面積的開(kāi)始反應(yīng)表面。水冷壁橫向裂紋和腐蝕現(xiàn)象很普遍。

低氮燃燒技術(shù)改造幾年以來(lái)，發(fā)生高溫腐蝕的鍋爐越來(lái)越多，平均水冷壁管腐蝕量可達(dá)0.8~2.6mm/a，如燃用高硫煤或貧煤、無(wú)煙煤等，腐蝕區(qū)受火焰的直接沖刷，其腐蝕速度可達(dá)3~5mm/a以上，運(yùn)行不當(dāng)時(shí)經(jīng)常發(fā)生爆管停爐。嚴(yán)重的在一年半運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，約60%的燃燒器區(qū)水冷壁管需要更換，給火電廠帶來(lái)大量浪費(fèi)和停機(jī)損失。目前有幾個(gè)電廠進(jìn)行了貼壁風(fēng)改造，取得了一定效果，但貼壁風(fēng)對(duì)煙煤鍋爐較為有效，對(duì)貧煤和無(wú)煙煤鍋爐并不成功，從技術(shù)手段上來(lái)說(shuō)，也不是治本之策。

NOx排放限值的確定與煤種直接相關(guān)，對(duì)于不同的煤種，低氮燃燒技術(shù)取得的效果也不同。對(duì)褐煤和高揮發(fā)分煙煤，低氮燃燒技術(shù)可以降低燃燒區(qū)出口（脫硝入口）NOx濃度最低至120mg/Nm3，對(duì)普通煙煤鍋爐，NOx濃度可控制在250mg/Nm3以?xún)?nèi)，對(duì)貧煤鍋爐，NOx濃度控制在650mg/Nm3已經(jīng)很難，無(wú)煙煤W火焰鍋爐，以800mg/Nm3的改造基本都失敗了，較好的運(yùn)行條件，可以控制在1000mg/Nm3以?xún)?nèi)。此處列舉的NOx運(yùn)行排放數(shù)據(jù)，是在鍋爐運(yùn)行中存在上述問(wèn)題的情況下取得的，如果使鍋爐運(yùn)行避開(kāi)上述問(wèn)題，NOx生成量必然大增。

脫硝系統(tǒng)的改造和運(yùn)行也存在各種問(wèn)題。NH3噴入煙氣和混合的均勻性，以及過(guò)量噴氨的程度，決定脫硝的效果，欲達(dá)到深度脫除NOx的目標(biāo)，必須噴入相應(yīng)量的氨（或尿素分解產(chǎn)物）且具有足夠的反應(yīng)時(shí)間，而煙氣溫度和NOx分布的不均衡性，需要NH3~NOx摩爾比大于理論值，這就造成了氨的逃逸。逃逸氨與煙氣中的SO3反應(yīng)，生成硫酸氫氨，在140~190℃的溫度區(qū)間造成空預(yù)器受熱面的嚴(yán)重堵灰與腐蝕問(wèn)題。目前理論上氨逃逸按低于3ppm控制，但因?yàn)闇y(cè)量的問(wèn)題實(shí)際值肯定偏大，造成后面的空預(yù)器腐蝕、堵塞，靜電除塵器、風(fēng)機(jī)等的腐蝕。氨逃逸的量因?yàn)闈舛群艿颓覝y(cè)試不準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)也少并通過(guò)脫硫塔反應(yīng)，因此不好估算。但以銨鹽的形式進(jìn)入大氣是肯定的，同時(shí)因?yàn)榕艧熤辛蛩嵴羝拇嬖冢３Ｐ纬捎猩珶熡?，給電廠的環(huán)保改造努力造成負(fù)面影響。

大約從2012年起，影響全國(guó)的霧霾天氣進(jìn)入冬季就持續(xù)出現(xiàn)，而關(guān)于霧霾的成因及影響因素至今仍存在爭(zhēng)論。但不可否認(rèn)的是，霧霾天氣是伴隨著脫硝項(xiàng)目的普及出現(xiàn)的。脫硝改造在降低大氣NOx排放量方面成就巨大，截至2018年底，已投運(yùn)火電廠煙氣脫硝機(jī)組容量超過(guò)10.6億千瓦，占全國(guó)火電機(jī)組容量的92.6%。全國(guó)電力氮氧化物排放量約96萬(wàn)噸，每千瓦時(shí)火電發(fā)電量NOx排放量約0.19克。按脫硝裝置平均效率75%計(jì)算，2018年NOx減排量約288萬(wàn)噸，可謂成績(jī)斐然。但如果以同樣機(jī)組電量估算大氣中排入的CO數(shù)量，假設(shè)排煙中CO濃度為10mg/Nm3和100mg/Nm3，則年排放CO約24噸至240噸?？梢?jiàn)在減排NOx的同時(shí)，幾乎同樣數(shù)量級(jí)的CO被排入大氣中。而CO對(duì)大氣環(huán)境的影響尚不明確。

在脫硝技術(shù)未有實(shí)質(zhì)變革之前，目前的低氮燃燒和噴氨脫硝仍是主流技術(shù)，造成鍋爐受熱面和輔機(jī)諸多問(wèn)題的根源也是在此。爐內(nèi)的NOx生成量控制太低，則水冷壁腐蝕突顯；或爐內(nèi)控制不住，導(dǎo)致脫硝過(guò)量噴氨，空預(yù)器腐蝕堵灰突顯。因此需要協(xié)調(diào)好燃燒脫氮與催化劑反應(yīng)脫硝之間的關(guān)系，燃燒側(cè)要在對(duì)受熱面沒(méi)有負(fù)面影響、不影響汽水參數(shù)和爐膛結(jié)焦的條件下盡量少生成NOx，脫硝反應(yīng)器則要在常規(guī)設(shè)計(jì)手段之外尋求突破。如這兩年正在進(jìn)行的噴氨優(yōu)化、精細(xì)化反應(yīng)器，或者噴氨格柵前移等，還可以對(duì)脫硝前的煙氣進(jìn)行預(yù)混合，混合的越充分，則煙氣速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)、污染物組分濃度場(chǎng)等越均勻，越有利于噴氨的精細(xì)化和降低氨逃逸。

下面兩張圖是山東某電廠二期鍋爐和三期鍋爐的脫硝反應(yīng)器外觀照片，雖然二期機(jī)組300MW，三期機(jī)組600MW，但反應(yīng)器不是簡(jiǎn)單的兩倍關(guān)系。三期鍋爐的脫硝反應(yīng)器在煙道長(zhǎng)度、截面積上較二期鍋爐大很多，在整體結(jié)構(gòu)布置上也顯得格外“大器”，寬且長(zhǎng)的斜煙道有利于流場(chǎng)均勻和降低流速。因此燃用同樣煤種，三期鍋爐的NOx排放很容易達(dá)標(biāo)，空預(yù)器腐蝕堵灰也沒(méi)有二期鍋爐突出，空預(yù)器后的低省積灰也相對(duì)松散，并不像二期那樣容易粘結(jié)，難于清理。

從上述實(shí)例可以推測(cè)：增大脫硝反應(yīng)器規(guī)模，降低煙氣流速，優(yōu)化、勻化流場(chǎng)，讓脫硝過(guò)程有充分的反應(yīng)時(shí)間，可以達(dá)到深度降低NOx的效果。燃燒過(guò)程降NOx引起的問(wèn)題比較嚴(yán)重，因此應(yīng)在保證爐內(nèi)安全的情況下，將NOx在爐外脫除。

4、污泥摻燒改造

隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市污水處理率的提高，產(chǎn)生了大量污泥，污泥是一種性質(zhì)復(fù)雜、污染物含量高、潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)巨大的污染物，是高含水率的液固物質(zhì)，含有大量的病原菌、寄生蟲(chóng)卵，以及鉻、汞等重金屬有毒有害物質(zhì)。污泥散發(fā)的臭氣污染空氣，病原菌對(duì)人類(lèi)健康產(chǎn)生潛在威脅，重金屬和有毒有害有機(jī)物污染地表和地下水系統(tǒng)。污泥已經(jīng)嚴(yán)重影響了人們的生產(chǎn)生活，給環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，城市污泥處理問(wèn)題已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)亟待解決的一大環(huán)保難題。

由于國(guó)內(nèi)污泥處理處置的起步較晚，許多城市沒(méi)有將污泥處置場(chǎng)所納入城市總體規(guī)劃，很多處理廠難以找到合適的污泥處置方法和污泥棄置場(chǎng)所；污泥的利用率不是很高，仍有一部分的污水廠污泥只經(jīng)貯存即由環(huán)衛(wèi)部門(mén)外運(yùn)市郊直接堆放，尤其是一些南方城市很多采用這種方式。

截止2011年，我國(guó)已有十余家燃煤電廠開(kāi)展了污泥混燒工作，這些電廠主要采用流化床混燒污泥，摻燒比例20 %~25 %；少量電廠采用煤粉爐混燒干污泥，干污泥摻燒比例1 %~5%。2011年住建部、發(fā)改委聯(lián)合頒布的《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)指南(試行)》(建科〔2011〕34 號(hào))指出，在現(xiàn)有熱電廠協(xié)同處置污泥時(shí)，入爐污泥的摻入量不宜超過(guò)燃煤量的8%；對(duì)于考慮污泥摻燒的新建鍋爐，污泥摻燒量可不受上述限制。上海開(kāi)展了較多的污泥與生活垃圾摻燒實(shí)踐。2017 年開(kāi)始相繼完成奉賢、松江、金山三個(gè)污泥協(xié)同焚燒項(xiàng)目建設(shè)并投入運(yùn)行，污泥干化至含水率30 %~40%后與生活垃圾摻燒，摻燒比控制在5%以?xún)?nèi)。如前所述，國(guó)能發(fā)電力[2017]75號(hào)文件對(duì)燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電試點(diǎn)工作提出了要求，此后，又有一大批燃煤鍋爐開(kāi)展了摻燒污泥的改造工作。

從火電廠參與污泥摻燒處置之初，對(duì)這種處置方式就一直存在質(zhì)疑和爭(zhēng)議，但未形成主流意見(jiàn)。2019年，江旭昌在《新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào)》上發(fā)文介紹了《水泥窯爐生產(chǎn)運(yùn)行特點(diǎn)及其協(xié)同處置固體廢棄物的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)》；2020年10月，張傳秀在《上海節(jié)能》上發(fā)文質(zhì)疑《火電廠直接摻燒高水分污泥是假創(chuàng)新》，明確指出燃煤鍋爐摻燒污泥導(dǎo)致污染物“稀釋偷排”。查閱近幾年關(guān)于燃煤鍋爐摻燒固體廢物的相關(guān)測(cè)試試驗(yàn)，結(jié)論是未超標(biāo)排放。既然是稀釋偷排，自然測(cè)不出來(lái)，至于測(cè)不測(cè)得準(zhǔn)誰(shuí)也不敢保證。因此，對(duì)于火電廠摻燒垃圾、污泥等廢棄物問(wèn)題，需要國(guó)內(nèi)相關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)開(kāi)展聯(lián)合攻關(guān)取樣、論證分析，形成明確結(jié)論。

據(jù)某垃圾焚燒發(fā)電廠介紹，環(huán)保局對(duì)垃圾焚燒爐的要求和控制還是非常嚴(yán)格的，垃圾焚燒過(guò)程和產(chǎn)物處置的要求主要有三條：1）垃圾焚燒爐爐膛在2s煙氣停爐區(qū)間內(nèi)必須是絕熱爐膛，爐膛沿高度設(shè)置三層至少9個(gè)壁溫測(cè)點(diǎn)，任一點(diǎn)溫度不得低于850℃；2）焚燒垃圾產(chǎn)生的煙氣在進(jìn)入尾部處置裝置前，必須噴堿液中和掉酸性成分；3）垃圾焚燒后的灰渣，須經(jīng)專(zhuān)用“螯合劑”充分螯合，螯合產(chǎn)物經(jīng)檢測(cè)合格后方可作為固廢填埋。其中溫度和污染物濃度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到環(huán)保局，考核非常嚴(yán)厲。

近期對(duì)垃圾和污泥摻燒關(guān)注越來(lái)越多，隨著了解的深入，對(duì)二噁英的毒性和生成條件、控制要求也有了一定認(rèn)識(shí)。

二噁英的生成條件主要是三條：一是需有生成的前體物存在；二是需要有合適的溫度，在具有催化作用金屬銅鐵離子Cu2+、Fe2+催化作用下，其生成溫度不高，在250～600 ℃之間便可生成，最宜生成溫度為300～325 ℃；三是需有較高濃度的氯源存在。

塑料制品中的氯就是二噁英生成的前體物，亟需處置的固體廢棄物最大量的是城市生活垃圾，而城鎮(zhèn)生活垃圾中塑料制品占有很大的比例，其含量基本都在15%左右；城市生活污泥由于需要大量的氯源消毒劑，因此也含有大量的氯離子。因此焚燒污泥和焚燒垃圾一樣，肯定有二噁英產(chǎn)生。

大量的試驗(yàn)研究表明，二噁英類(lèi)有機(jī)物在500℃時(shí)便開(kāi)始分解，到800℃時(shí)2、3、7、8－TCDD可以在2.1 s時(shí)間內(nèi)完全分解。當(dāng)溫度進(jìn)一步提高，則分解時(shí)間還會(huì)進(jìn)一步縮短。焚燒控制二噁英應(yīng)滿(mǎn)足國(guó)際上通用的“3T+E”的控制原則。3T中的“1T”即爐膛內(nèi)任意點(diǎn)溫度不小于850℃（Temperature）；“2T”是指停留時(shí)間不少于2.0s（time）；“3T”是保持充分的氣固湍動(dòng)程度（Turbulence）；“1E”是指過(guò)量的空氣量（Excess），使煙氣中O2的濃度處于6~11%。

江旭昌在《水泥窯爐生產(chǎn)運(yùn)行特點(diǎn)及其協(xié)同處置固體廢棄物的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)》中指出，水泥窯爐的生產(chǎn)運(yùn)行完全滿(mǎn)足了環(huán)保需要的控制要求。水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的溫度很高，水泥熟料的燒成溫度一般都在1350～1550℃，白水泥熟料的燒成溫度更高，可達(dá)1600 ℃。窯內(nèi)的氣流最高溫度一般都在1700 ℃以上，有的可達(dá)2100 ℃。窯尾分解爐底部或者其下部上升煙道中的溫度，一般都在900～1100 ℃之間，遠(yuǎn)高于800℃。這就是說(shuō)，水泥窯爐系統(tǒng)內(nèi)的氣體在900～2100 ℃環(huán)境中，其停留時(shí)間至少可長(zhǎng)達(dá)20多秒，這就保證了二噁英等難降解的有機(jī)物完全燃燒和徹底分解。國(guó)內(nèi)外的檢測(cè)均表明，主要有機(jī)物的有害成分焚毀率可達(dá)99.999%以上。

污泥在燃煤鍋爐上摻燒，到底產(chǎn)生多大量的二噁英，這個(gè)目前還說(shuō)不清楚。但流化床鍋爐不可以摻燒污泥，這在上面的介紹里應(yīng)該很容易得出結(jié)論。至于煤粉爐，本人也不建議摻燒，因?yàn)榧幢悴豢紤]二噁英，大量的重金屬和含氟氯產(chǎn)物進(jìn)入大氣或者灰渣，也是很難處理的。

污泥本身并非資源，因此污泥“資源化”利用是個(gè)偽命題。污泥處置必須消耗一定的能量。在很多鋼廠和化工廠，由于工藝的特點(diǎn)，必須有一定的廢氣（高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣或其它氣體等）經(jīng)煙囪排放的同時(shí)燃燒消耗掉，熟稱(chēng)“天燈”（下圖）。雖然廢氣成分和排放的量不很穩(wěn)定，但仍可想辦法利用。個(gè)人的想法是這些白白耗掉的廢氣完全可以用來(lái)燃燒污泥、垃圾等廢棄物，建設(shè)適當(dāng)大小的絕熱燃燒爐，不足的熱量用其它燃料補(bǔ)充。該絕熱爐可以采用水泥窯爐的結(jié)構(gòu)，保證足夠高的溫度（1200℃或1500℃以上），10s以上的停留時(shí)間，充分的湍流強(qiáng)度和充足的氧量（6~10%）。燃燒尾氣呈酸性，可噴堿液中和；燃燒的固體產(chǎn)物體積大大縮小，可按垃圾焚燒爐的方案處置。尾氣的余熱可以有多種利用方式，不必介紹。

只要在鋼廠或化工廠附近或所在工業(yè)園區(qū)建設(shè)絕熱焚燒爐，將其工藝尾氣引過(guò)來(lái)，按上述方案焚燒垃圾或污泥是完全可行的。因?yàn)椤耙詮U治廢”，絕熱燃燒，需要補(bǔ)充的燃料是非常有限的。相比火電廠摻燒污泥，對(duì)環(huán)境和能耗的影響應(yīng)該小的多，從工藝來(lái)說(shuō)，也更安全可靠。

5、總結(jié)

中國(guó)的工業(yè)化用幾十年的時(shí)間走過(guò)了人家?guī)装倌曜哌^(guò)的路，其中有的可以循著別人的足跡，有的需要自己探索，摸著石頭過(guò)河。但前途是光明的，道路總是曲折的。如果能夠超時(shí)空壓縮，然后觀察，這個(gè)過(guò)程一定足夠波瀾壯闊。

30/60碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)計(jì)劃已啟動(dòng)，電力系統(tǒng)定將經(jīng)歷更激烈的改革。在此過(guò)程中，一定要秉持科學(xué)的態(tài)度，不能急功近利，不敢吃螃蟹和隨便吃螃蟹都是不對(duì)的。

其實(shí)我們正在走的，就是“工業(yè)生態(tài)化”的路，期待早日實(shí)現(xiàn)！