1 概述

城市大气污染尤其是PM2.5污染越来越成为环境治理的重点，引起社会各界的高度关注。城市大气污染是由多方面原因造成的，其中因城市供热造成的污染不容忽视。如北京这样的北方城市，冬季雾霾天气出现的次数明显高于其他季节，与其城市冬季供热、热电厂及供热锅炉房大量燃烧煤炭、天然气有直接的关系。其中，天然气燃烧排放大量水蒸气和氮氧化物，这是形成水雾及PM2.5的主要来源之一。为此，本文通过开发燃气烟气深度余热回收利用与氧化脱硝一体化技术，进一步提高北京市燃气资源利用水平，缓解北京急剧增长的冬季集中供热需求压力，同时减少大量NOx、CO2的排放，达到节能与减排的目的。

天燃气锅炉燃烧后的烟气[1]含有大量的水蒸气，其汽化潜热热值占到燃料低温热值的11.2%，烟气余热深度利用可回收这部分热量，因而节能潜力巨大。对于城市采暖供热而言，往往回水温度较高而无法直接通过换热将烟气降低到深度利用冷凝热的程度，使得从系统角度而言回收烟气余热的深度受到限制。

吸收式热泵技术[2]原来在制冷领域应用较多，自1980年以来，在工业和建筑等领域开始了推广应用。近年受国家能源、环境保护政策影响，在城市能源消费结构及建筑节能技术标准等约束条件的变迁下，该技术开始了在供热节能领域的研究应用。燃气锅炉房烟气中含有大量NOx，由于烟气温度比较低，大约90℃，无法采用成熟的选择性催化还原技术（SCR，Selective Catalytic Reduction）进行脱硝[3]。对于低温烟气，采用氧化脱硝是可行的技术路线。烟气中NOx是多价氮氧化物的混合物，其中NO不溶于水，其他高价氮氧化物易溶于水，氧化脱硝的原理是利用臭氧、双氧水等强氧化剂，将NO氧化成易溶于水的高价氮氧化物，再通过碱液喷淋吸收，从而脱除烟气中的NOx。

“专业发展环境”主要用来衡量学校的整体氛围对教师专业发展的影响。有关要素包括：学校领导对教师专业发展的重视程度和其他管理层的态度；学习与研修场所；外聘专家来校指导；教师外出学习、经费等。其中，除了“外出学习机会与经费”的认可度接近高，其他要素的认可度均为高。

燃气锅炉各项热损失中烟气是余热损失的主要形式，当排烟温度90℃时，天然气利用效率大约90%，当排烟温度降至40℃以下时，天然气利用效率达到95%以上，当排烟温度降至30℃时，天然气利用效率达到100%以上。原因在于燃气锅炉烟气成分中含有较高比例的水蒸汽，水蒸汽冷凝时可放出大量汽化潜热，这是一种可观的中低品位余热资源，烟气余热深度回收技术在此基础上应运而生。

喷淋水吸收氮氧化物含有硝酸盐，通过研究对废水的处理方法，达到国家和北京市污水排放标准，同时对硝酸盐进行回收利用。

将燃气烟气余热深度回收系统与氧化脱硝系统一体化集成设计，实现工艺优化、设备集成。本技术将燃气锅炉房的氮氧化物排放浓度降至30mg/Nm3以下。

2 技术研究及性能提升

2.1 研发关键设备

一体化示范工程中的臭氧脱硝需要富氧源或空气源，结合锅炉房和电厂的实际情况，确定采用富氧源。

2.2 研究氧化脱硝条件

通过比较不同氧化剂的性质、适用条件、氧化机理等，实验研究出最佳的氧化剂与当氧化物摩尔比、氧化剂最佳投加量、碱液PH值及适用烟气温度等最佳的氧化脱硝条件。

2.3 研究废水处理方法

燃气烟气余热深度回收利用技术是指在锅炉房等热源点内增设吸收式余热回收机组[4]，回收热源点内烟气的余热，增加热网水所含热量，可额外增加供热面积，显著提高系统热效率，替代传统化石能源供热系统；在其系统工艺过程中，冲洗烟气，可以进一步去除热源烟气的NOx等污染物含量。基本原理：从锅炉烟道抽取烟气进入余热回收设备中与水直接接触换热，将烟气由80～90℃降低到25～35℃后送回烟道，以天然气、蒸汽或者热水等为驱动热源，驱动设备加热热网回水。

2.4 烟气余热回收与氧化脱硝技术进行集成研究

如何能够保证如期推进呢？我想从六个方面做好工作。一是要加强调查研究，找准体制机制方面存在的突出问题和主要症结。二是要抓好改革的试点。我们已经启动实施加快水利改革发展的分类试点，总结经验，逐步推广。三是要科学制订改革方案，实行分类指导。四是要落实相关的政策，特别是支持改革的一些配套政策。五是要出台指导意见。有的原来已经有了，现在要根据新形势、新情况、新问题进一步加以完善。六是积极稳妥地推进，确保改革取得实效。

开展29MW燃气锅炉房应用一体化示范工程建设实现增加锅炉10%的供热能力，将锅炉房烟气中氮氧化物排放小于30mg/Nm3。见图1。

3 示范工程建设

本示范工程开发了新型的余热回收换热器，提出新型强化换热结构，明显改善换热性能，解决现有机组供热能力达不到设计值的问题；优化了喷淋系统和喷淋结构，降低循环水流阻，解决喷淋水流量大、喷淋水温低和水泵功耗偏大等问题；烟气喷淋换热方式与流道的优化设计，改善烟气偏流，减小流阻，在保证换热性能的情况下降低风机功率；提出了解决现有机组存在的腐蚀、振动、泄露、故障多等问题的方法，提高机组寿命、可靠性和经济性。

印支-燕山期因挤压作用，在逆断层下盘形成挤压褶皱，其轴线平行于逆断层走向，在褶皱顶部派生一系列张性构造裂缝，主裂缝走向北西且平行逆断层，如桩古9、桩古9-2、桩古10-17井等高产井均为该类裂缝后期的风化、剥蚀和溶蚀作用提高了储集性能，特别是为潜山的峰区，溶蚀作用更强烈，形成大的溶洞。

本试验的加载制度参考美国钢结构抗震规定(AISC—341—05)[15]。加载过程是以层间位移角控制的，层间位移角为梁端位移与加载点至柱中心距离之比。加载循环表如表2所示。

  

图1 燃气烟气余热利用和氧化脱硝一体化系统示意图

结合新型换热器研发成果和29MW锅炉房一体化示范项目的运行效果，对北京未来城热电厂（200MW）的烟气余热回收换热器进行新型换热结构改造，开展的热电厂一体化示范工程建设，实现增加10%的供热能力，将未来城电厂烟气中氮氧化物排放小于10mg/Nm3。

通过对示范工程的建设、运行及燃气烟气深度余热回收与氧化脱硝一体化设备的实验研究，进一步完善技术体系，将示范工程建成人才培养与技术成果推广基地，并通过该项目的实施，形成一批精通该技术的研究开发、设计建设、运行管理的人才队伍，为该技术的全面推广奠定基础。

4 结论

通过在烟气余热利用和氧化脱硝两方面的工作基础上，进行烟气余热利用技术与低温氧化脱硝技术集成研究，实现设备装置一体化设计。在大中型燃气锅炉房和未来城电厂建设2项燃气烟气深度余热回收利用及氧化脱硝一体化示范工程，在对燃气烟气进行处理后，进一步脱除氮氧化物70%以上，实现锅炉房烟气中氮氧化物排放小于30mg/Nm3，未来城电厂烟气中氮氧化物排放小于10mg/Nm3，余热回收的热量增加10%的供热能力，取得了良好的经济效益和环保效益。

参考文献

[1]范冀闵.天然气锅炉运行时烟气含氧量的重要性及调整方法[J].区域供热，1999,2:12-14.

[2]郭江龙，常澍平，冯爱华，李浩，李琼.压缩式和吸收式热泵回收电厂循环水冷凝热经济性分析[J].汽轮机技术，2012（5）.

[3]贺泓，余运波，李毅，吴强，张秀丽，张长斌，石晓燕，宋小萍.Ag/Al_2O_3催化剂催化含氧烃类选择性还原氮氧化物的基础与应用研究进展[J].催化学报，2010（5）.

[4]王吉翔，谭青，王伟敏，章良，张彦琦，胡远涛.烟气余热回收装置应用实例介绍[A].海洋经济与电力发展——第十届长三角电机、电力科技分论坛论文集[C].2013.

[5]尹辉，赵明斌.氮氧化物治理现状及发展趋势[J].江西化工，2011（2）.