（技术经济及管理专业论文）燃煤电厂烟气同时脱硫脱硝工艺的技术经济分析.pdf

荔： ：一磷 ， p i p 卜 【 声明尸明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文燃煤电厂烟气同时脱硫脱硝工艺 的技术经济分析，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行 的研究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做 的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：纽日期：翌? 幺? ：，箩 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或 其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校 可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同 媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定_ ) 作者签名： 日期： ； 1 华北电力人学硕十学位论文摘要 摘要 烟气同时脱硫脱硝工艺的选择，不仅是个技术问题，而且是个经济问题，还涉 及到了坏境问题，需要对其进行技术经济分析。由于涉及指标较多，在技术经济分 析方法上采用系统分析方法综合评价。本文提出采用基于云理论的综合评价模 型对烟气同时脱硫脱硝工艺进行综合评价；同时，运用合作博弈方法将主观赋权、 客观赋权、智能赋权相结合，形成组合权重，从而有效避免了综合评价中单一权重 的片面性。最后，以广东h p 电厂为例，基于博弈和云模型，对目前国内外共8 种 具有代表性的烟气同时脱硫脱硝工艺进行了综合评价，并得出较为客观的结果。 关键词：烟气同时脱硫脱销，技术经济分析，合作博弈，云模型 a b s t r a c t t h es i m u l t a n e o u sr e m o v a lo fs 0 2a n dn o xf r o mf l u eg a sp r o c e s ss e l e c t i o n si sn o t o n l yat e c h n i c a lp r o b l e m ，b u ta l s oa ne c o n o m i cp r o b l e ma n da ne n v i r o n m e n t a li s s u e s o t h et e c h n o - e c o n o m i ca n a l y s i si su s e f u l a st h e r ea r es om a n yi n d i c a t o r sa r ei n v o l v e di n t h et e c h n i c a la n de c o n o m i ca n a l y s i s ，s y s t e ma n a l y s i sm e t h o d - c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n i su s e d t h i sp a p e ru s e st h em o d e lb a s e do nt h ec l o u dt h e o r yt oe v a l u a t es i m u l t a n e o u s r e m o v a io fs 0 2a n dn o xf r o mf l u eg a s a n dc o o p e r a t i v eg a m et h e o r yi su s e dt o a s s e m b l et h em e t h o do fs u b j e c tw e i g h t ，o b j e c tw e i g h ta n di n t e l l i g e n c ew e i g h t f i n a l l y , t h em o d e lo fg a m et h e o r yi m p r o v i n gc l o u dm o d e li ss e tu p ，a n dt h ee v a l u a t i o nr e s u l t s s h o wt h a tt h em o d e li su s e f u l d u a ns a n l i a n g ( t e c h n i c a le c o n o m i c sa n dm a n a g e m e n t ) d i r e c t e db ya s s o c i a t ep r o f z h o uj i a n g u o k e yw o r d s ：s i m u l t a n e o u sr e m o v a lo fs 0 2a n dn o x ，t e c h n o - e c o n o m i ca n a l y s i s ， c o o p e r a t i v eg a m et h e o r y , c l o u dm o d e l b 。“l，、 l l 华北电力人学硕十学位论文目录 目录 中文摘要 英文摘要 第一章引言1 1 1我国烟气污染现状l 1 2 烟气同时脱硫脱硝工艺现状一l 1 3烟气同时脱硫脱硝工艺技术经济分析的意义2 1 4 本文的研究思路2 1 5 本文的创新之处4 第二章技术经济分析的理论基础及本文的研究方法设计5 2 1技术经济分析的理论基础5 2 1 1技术经济分析的基础理论5 2 1 2 技术经济分析的特点7 2 1 3 技术经济分析的评价原则和研究方法一9 2 2本文的研究方法设计1 0 2 2 1研究方法的选择l o 2 2 2 研究步骤1 0 2 3 本章小结1 l 第三章主要烟气同时脱硫脱硝工艺及其特点1 2 3 1固相吸收和再生同时脱硫脱硝工艺1 2 3 1 1活性炭吸收同时脱硫脱硝工艺1 2 3 1 2c u o 同时脱硫脱硝工艺1 3 3 1 3s n a p 同时脱硫脱硝工艺1 5 3 2气固催化同时脱硫脱硝工艺16 3 2 1 w s a s n o x 同时脱硫脱硝工艺1 6 3 2 2s n r b 同时脱硫脱硝工艺1 7 3 2 3p a r s o n s 同时脱硫脱硝工艺l8 3 3 高能电子活化氧化同时脱硫脱硝工艺1 9 3 3 1 e b a 同时脱硫脱硝工艺1 9 华北电力人学硕+ 学位论文目录 p p c p 同时脱硫脱硝工艺2 0 章小结2 1 烟气同时脱硫脱硝工艺技术经济分析指标的研究2 2 建指标体系的基础理论2 2 指标体系概论2 2 指标体系的基本原则2 3 构建指标体系的路径2 3 4 2国外烟气脱硫工艺技术经济分析指标体系2 4 4 2 ie p r i 指标体系2 4 4 2 2i e a 指标体系2 4 4 2 3c c t p 指标体系2 5 4 3烟气同时脱硫脱硝工艺技术经济分析指标体系的建立2 6 4 3 1烟气同时脱硫脱硝工艺技术性能指标( b i ) 2 6 4 3 2 烟气同时脱硫脱硝工艺经济性能指标( b 2 ) 2 7 4 3 3 烟气同时脱硫脱硝工艺环境性能指标( b 3 ) 2 8 4 3 4 本文建立的指标体系2 9 4 4 本章小结3 0 第五章烟气同时脱硫脱硝工艺技术经济综合评价模型的研究3 l 5 1 权重的确定模型3 l 5 1 1 单一权重确定方法3 l 5 1 2 基于合作博弈的组合权重确定3 4 5 2 综合评价模型3 5 5 2 1常用的综合评价方法3 5 5 2 2 常用综合评价方法存在的问题3 9 5 2 3 基于云理论的综合评价3 9 5 3基于合作博弈和云理论的技术经济综合评价模型的建立4 3 5 4 本章小结4 3 第六章广东h p 电厂烟气同时脱硫脱硝工艺选择综合评价4 4 6 1备选方案4 4 6 2 指标预处理4 4 0 “o 一 华北电力人学硕士学位论文目录 6 3 指标权重确定4 6 6 3 1 单一方法确定权重4 6 6 3 2 组合权重的确定4 7 6 4 云评价4 7 6 4 1 综合云的生成4 7 6 4 2 综合云排序4 8 6 5 本章小结4 9 第七章 结论一5 0 参考文献5 2 蜀c谢5 5 附录5 6 在学期间发表的学术论文和参加科研情况5 9 、 1 jjqjj日， 华北电力人学硕十学位论文 1 1 我国烟气污染现状 第一章引言 我国是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家，煤炭产量一直居世界第一 位。我国煤炭中平均含硫量较高，煤炭燃烧每年产生大量的二氧化硫和氮氧化物。 根据国家环保总局污染控制司统计显示，每燃烧一亿吨煤，排放的二氧化硫约 1 6 0 万吨，二氧化硫是燃煤发电环境保护治理的关键。据国家环保总局 2 0 0 7 中国 环境状况公报【l 】显示，2 0 0 7 年我国二氧化硫的排放量为2 4 6 8 1 万吨，燃煤电厂二 氧化硫的排放量约占全国工业二氧化硫排放量的三分之二。n o 。排放和污染特性比 s 0 2 复杂得多，在燃烧过程中的来源主要有热力型和燃料型两种，由于空气中的n 2 参与了n o 。的形成，因此对n o x 排放的计算不能简单地根据物料平衡进行，目前我 国n o ；排放量估计在1 5 0 0 多万吨。 2 0 0 3 年国家加大了执行环保收费管理力度，按照国家排污费征收使用管理条 例和排污费征收标准管理办法1 2 l ，从2 0 0 5 年7 月开始，二氧化硫排污收费由 0 4 2 元公斤，增加到0 6 3 元公斤，对火电厂的氮氧化物自2 0 0 4 年下半年丌始征收 排污费，收费标准为o 6 3 元公斤。2 0 0 7 年颁布燃煤发电机组脱硫电价及脱硫设 施运行管理办法【3 】，对燃煤脱硫机组实施1 5 分的发电加价。 我国早期大气污染控制和治理的重点是烟气除尘和烟气脱硫技术，随着s 0 2 的 成功治理，n o 。可能成为酸雨形成的主要来源，因此控制n o 。的排放显得尤为重要， 今后大气污染控制的一个重要发展方向是烟气脱硝。 烟气同时脱硫脱硝技术能够在工艺中同时实现s 0 2 和n o 。的脱除，净化烟气， 具有设备简单、管理操作方便、占地面积小、投资运行费用低等优点，因此该方法 受到广泛关注。如何从技术上和经济上选择适合燃煤电厂的烟气同时脱硫脱硝技术 成了亟待解决的问题。 1 2 烟气同时脱硫脱硝工艺现状 随着烟气脱硫和烟气脱硝技术的发展，各国都开展了烟气同时脱硫脱硝技术的 研究，各种有发展前景的新工艺仍在不断出现，其目的都是开发具有低于传统f g d 和s c r 组合工艺费用的新的s 0 2 n o 。同时脱除技术。 工业化的s 0 2 n o 。脱除工艺是采用高性能石灰石灰石烟气脱硫( f g d ) 系统来 脱除s 0 2 和用s c r 工艺脱除n o 。该工艺能脱除9 0 以上的s 0 2 和8 0 以上的n o x 。 本文的研究思路如图1 1 所示： 2 术 也 共 析 的 效 华北电力人学硕+ 学位论文 图1 1本文研究思路 华北电力人学硕+ 学位论文 5 本文的创新之处 本文有如下的创新之处： ( 1 ) 使用技术经济分析的方法对燃煤电厂烟气同时脱硫脱硝工艺进行评价。 ( 2 ) 在权重的处理上，运用合作博弈的方法得到组合权重。 ( 3 ) 改进的云模型的综合评价。 4 华北电力人学硕十学位论文 第二章技术经济分析的理论基础及本文的研究方法设计 技术经济分析是研究一定社会条件下技术与经济之间相互关系的学科。它通过 技术比较和经济分析寻求技术与经济的最佳结合，确定技术先进、经济合理的最优 界限，使技术的应用取得最大的经济效果。技术经济学既不属于纯技术科学，也不 属于纯经济科学。它既与技术科学有关，又与经济科学有密切关系。在任何技术经 济方案的分析论证中，必须考虑技术和经济两方面的因素及其相互影响，利用经济 学中的有关知识去研究技术中的经济问题，又利用技术学中的有关知识去研究经济 发展中的技术问题【7 - 9 1 。 。 2 1 技术经济分析的理论基础 2 1 1 技术经济分析的基础理论 技术经济分析的基础理论包括技术对经济的规律和经济对技术的规律。 2 1 1 1 技术对经济作用的规律 技术对经济作用的规律可概括为以下三个方面： ( 1 ) 先进技术对经济发展的杠杆性规律 从宏观的、历史的发展过程来看，技术对经济发展起着杠杆的推动作用。纵观 技术、经济发展的历史，可以发现劳动生产率的提高，都是技术进步直接作用的结 果。这说明在技术的先进性与经济效果的最佳性之间，存在着某种必然联系。具体 表现在以下两个方面： 如生产一定的实物量，随着技术的不断进步而投入生产过程的必要劳动量也 必然降低。因此，技术的进步直接表现为劳动消耗的降低。 由于技术的进步而伴随劳动消耗的降低，必然间接的反映到必要生产费用的 减少与经济效果的扩大。因此，先进的技术是促进经济发展是有力的手段。 ( 2 ) 适宜技术对经济发展的有效性作用规律 就一定时间、一定地点或某一具体条件而言，经济效果的最佳性取决于技术的 适宜性。为了实现某一确定的经济目标，就技术手段的选择而言，可以是多种多样 的，而先进的技术不一不定就能获得最佳的经济效果。关键在于根据一定的经济条， 选择适宜的技术。具体表现在以下两个方面： 有效性作用规律不仅表明技术水平对经济效果所产生的影响，而且也反映经 技术，它表现为效 而同途径又可由 间，在实现同一经 被确认为是“适宜 结构。具体可表示 公式( 2 一1 ) 经济目标所存在的 的设计中能否充分 济效果。 的角度，总体地说 从微观角度去解决 律 主要针对具体 有各种不同的技术 术发展的基础性条 件，而经济需求则成为技术发展的前提性条件，它对技术的发展起拉动性作用。经 济的发展通过技术市场满足自身的需求，而技术通过工业的转换向社会提供所需要 的产品。经济需求通过市场对技术具有明确的选择性和动态的随机性。只有合乎市 场需求的技术供给才有可能被市场所接纳，才有可能得到预期的发展。任何一项技 术能否得到顺利发展，首先取决于它对经济发展需求的满足程度。 ( 2 ) 经济实力对技术发展的限制性作用规律 经济需求为技术的发展所提供的仅仅是种客观的牵动或吸引力量，是技术发 6 华北电力人学硕十学位论文 展的前提和必要条件，而技术能否得到现实的发展，在很大程度上还取决于发展新 技术所必备的经济实力，这是发展技术的物质条件与可能条件。因为一项新技术的 发展，必须以一定的资金投入为基础。因此，经济实力也就必然成为技术能否得到 预期发展的又一直接条件，即经济实力是技术发展的限制因素。限制性作用的规律 表明，在研究与评价技术经济项目时，既要考虑经济实力对技术选择的可能性，又 要考虑项目现时技术水平与未来发展需要继续投入的人力、物力及财力供给的可靠 性。 ( 3 ) 经济效益对技术发展的选择性作用规律 发展技术是提高经济效益的重要手段，提高经济效益是发展技术的根本目的。 提高经济效益就作为发展技术的出发点与落脚点，并把它作为选择技术与发展技术 的基本依据。发展技术不管还有多少短期的、临时性的或其他种种目的，从长远来 看，只有能够带来经济效益的技术才能够有强大的生命力，只有依靠发展技术来提 高经济效益才是发展经济的根本出路。实现技术发展与经济效益的统一才是选择和 发展技术的根本方向。 另外，在进行技术选择时，除了考虑具体的经济效益之外，还必须兼顾社会效 益，如果不能带来社会效益或不能促进社会发展的技术，那么不仅经济效益是句空 话，技术本身也是难以发展的。选择性作用规律表明，经济效益是对具体技术方案 进行选择与评价的最终依据是从微观的角度进行决策的主要根据，而社会效益则是 从宏观的角度去分别评价技术所产生的社会效果，在通常情况下微观效益与宏观效 益尽可能的统一。 综上所述，从经济对技术作用的三项基本规律中可以看出，经济从三个不同方 面依次对技术的发展产生重要影响。经济需求是影响技术发展的决定性因素，可称 为发展技术的必要条件；经济实力是决定技术是否有条件发展的直接因素，可称为 技术发展的可能条件；而经济效益，则是判定技术是否应该发展的最终因素，可称 为发展技术的充分条件。 2 1 2 技术经济分析的特点 ( 1 ) 综合性 技术经济分析既要研究社会科学，又要研究自然科学；既要研究技术科学，也 要研究经济科学。但是，它研究的不是纯技术，也不是纯经济，而是技术和经济共 同的领域，是两者之间的关系。在进行技术经济分析时必须进行全方面的综合分析 与论证，不仅要分析技术和经济的影响因素，还要分析论证内部条件和外部环境的 7 华北电力人学硕十学位论文 影响因素：不仅要分析宏观和微观的经济效益，还要分析有关的政治效益、社会效 益以及生态和环境效益等各个方面。 ( 2 ) 系统性 系统是指由若干相互区别、相互联系而又相互作用的要素所组成的处于一定环 境之中为达到整体目的而存在的有机集合体。无论是技术问题、或者是经济问题都 不是互相孤立的。一个项目的技术方案就是一个系统，它包括若干子系统。任何一 项技术的应用，都处在一定的环境之中，都要受到社会、政治、经济文化、教育等 客观社会条件和自然条件的制约。因此，要分析、论证一项技术的经济效果，必须 用系统的观点，把它放在社会的政治与经济的大系统中进行研究。系统的观点和系 统分析的方法是技术经济分析中最为重要的观点和方法。 ( 3 ) 预见性 技术经济分析研究的一切问题都是实施以前进行的，并非是现在己有的，而是 预见今后可能带来的效果。因此，对一切技术手段的选择，都必须充分考虑未来的 发展趋势，并对其进行预测性的分析与评价。技术经济分析与预测学科的结合，产 生技术经济预测。技术经济预测是利用预测的理论与方法，对未来技术与经济发展 的相互影响做出科学的估计与分析。技术经济预测与单纯的技术预测不同，它是根 据技术萌芽发展的可能前景和经济现状与前景，预测未来的技术发展前景。 ( 4 ) 对比性 技术经济分析的基本任务是通过正确地反映技术方案对达到预定目标的可靠 性程度与其所产生的经济效果，通过技术与经济的综合评价达到最终选优的目的。 就是把实现同一目标的几个不同的技术方案，从技术的可能性与经济的合理性方面 进行比较。 ( 5 ) 定量性 技术经济分析是一种定性分析与定量分析相结合，以定量分析为主的研究方 法，即研究结果要以定量的形式表示出来。因而在研究中常采用数学方法、数学模 型等。对于数据量大、模型复杂的大型工程建设项目，还需采用计算机进行模拟， 计算。 ( 6 ) 实用性 技术经济分析，主要是为了解决国民经济发展、生产建设、产品开发等一系列 技术经济的实际问题。分析论证一个技术经济问题，都要从实际出发，密切结合当 地的社会政治、经济条件、自然资源、能源条件等。它的研究课题、分析资料和研 华北电力人学硕十学位论文 究数据都来自生产实践，其研究成果又直接应用于生产实践，通过生产实践得到实 现和检验。 2 1 3 技术经济分析的评价原则和研究方法 2 1 3 1 技术经济分析的评价原则 技术经济分析为决策者提供可靠而优化的方案，必须在系统分析基础上对备选 方案从技术与经济两个方面全面评价，要遵循以下原则： ( 1 ) 经济效益与生产目的相结合 我国建设项目的评价原则，受社会主义生产目的的制约。社会主义的生产是为 了最大限度地满足人民日益增长的物质和文化生活的需要。所以有些项目不能单纯 从经济收益的多少进行评价，只要这个项目是人民生活中的迫切需要，经济效益虽 然稍差，但在国家财力、物力允许的情况下，也是可取的。 ( 2 ) 微观效果与宏观效果相结合 各个部门与各个企业，虽然都有不同的利益，但一切企业的生产经营活动都不 能偏离满足社会需要这一个根本目的。因此在对项目评价时，必须首先考虑国家经 济建设的战略目标、战略重点、战略步骤和一系列有关的方针政策，并从宏观上对 其进行评价，以便加强计划指导，搞好综合平衡。 ( 3 ) 现时利益与长远效益相结合 社会主义企业的任务不仅要考虑如何满足人民现时的需要，还必须同时考虑如 何满足人民“同益增长 的未来需要。尤其是技术经济的未来性特点，更进一步决 定了对一切投资方案进行评价时，只有把现时和未来结合在一起进行研究，才能使 企业的现时效益与长远效益得到有效的统一。 2 1 3 2 技术经济分析的研究方法 技术经济分析是在定性分析基础上进行定量分析的研究方法，它通过对某种技 术规划、技术政策、技术方案、技术措施的量的计算、比较、分析、评价，来选择 最佳方案。研究的基本方法为： ( 1 ) 系统分析的方法 系统性是技术经济分析的一个基本特点，系统的观点是技术经济分析重要的观 点。系统分析的要点是：从整个系统的效果出发，针对特定的目标，在综合分析的 基础上进行方案选优，以求总体最优。 ( 2 ) 方案比较的方法 9 若干从 法简便 化不 计本文 气同时 的形式相比，具有很大的客观性和准确性，个别专家错误的判断不会明显的影响最 终结果。其次，它有很强的系统性，无论是技术问题、或者是经济问题都不是互相 孤立的，一个项目的技术方案就是一个系统，它包括若干子系统，任何一项技术的 应用，都处在一定的环境之中，都要受到社会、政治、经济文化、教育等客观社会 条件和自然条件的制约。 2 2 2 研究步骤 综合评价方法的研究将涉及到指标体系的建立和评价模型的选择，结合本文研 究的主题燃煤电厂烟气同时脱硫脱硝工艺技术经济分析，本文的研究要包括烟气同 时脱硫脱硝工艺介绍、技术经济分析指标体系的建立、综合评价模型的选择及建立 1 0 华北电力人学硕+ 学位论文 和案例分析四个部分。 ( 1 ) 主要烟气同时脱硫脱硝工艺介绍 本部分对主要的烟气同时脱硫脱硝工艺进行介绍。烟气同时脱硫脱硝工艺主要 包括干法和湿法，其中干法工艺包括固相吸收和再生法、气固催化法、高能电子活 化氧化法等，湿法工艺包括氧化吸收法、铁的螯合物吸收法等。由于湿法普遍存在 运行费用高、设备腐蚀严重等问题，目前许多工艺尚处于实验研究阶段，本文只选 取干法进行研究。 分三个小节分别介绍固相吸收和再生法、气固催化法、高能电子活化氧化法， 共8 种工艺：活性炭吸收同时脱硫脱硝工艺、c u o 同时脱硫脱硝工艺、s n a p 同时 脱硫脱硝工艺、w s a s n o x 同时脱硫脱硝工艺、s n r b 同时脱硫脱硝工艺、p a r s o n s 同时脱硫脱硝工艺、e b a 同时脱硫脱硝工艺和p p c p 同时脱硫脱硝工艺。 ( 2 ) 技术经济分析指标体系的建立 客观、全面、科学的指标体系是综合评价的基础。 首先，研究构建指标体系的基础理论；然后，由于国内外并无烟气同时脱硫脱 硝工艺技术经济分析的指标体系的研究，借鉴国外烟气脱硫工艺技术经济分析的指 标体系：最后从技术性能、经济性能和环境性能三个方面建立烟气同时脱硫脱硝工 艺的指标体系。 ( 3 ) 综合评价模型的选择及建立 综合评价模型包括权重的确定模型和评价模型。 在权重的确定上，运用合作博弈的方法，将主观权重、客观权重和智能权重三 种赋权方法相结合。 在对常用的综合评价方法分析的基础上，基于云理论，改进云评价模型。 ( 4 ) 案例分析 以广东h p 电厂为例，对备选的8 种烟气同时脱硫脱硝工艺进行技术经济分析 和综合评价，得出结论。 2 3 本章小结 本章研究了技术经济分析的理论基础，根据烟气同时脱硫脱硝工艺技术经济分 析的需要，选用了系统分析的方法综合评价。 华北电力人学硕十学位论文 第三章主要烟气同时脱硫脱硝工艺及其特点 烟气同时脱硫脱硝工艺主要包括干法和湿法，其中干法工艺包括固相吸收和蒋 生法、气固催化法、高能电子活化氧化法等，湿法工艺包括氧化吸收法、铁的螫合 物吸收法等。由于湿法普遍存在运行费用高、设备腐蚀严重等问题，目前许多工艺 尚处于实验研究阶段，本文只选取干法进行研究。 3 1 固相吸收和再生同时脱硫脱硝工艺 固相吸收和再生烟气同时脱硫脱硝工艺是采用固体吸收剂或催化剂，与烟气中 的s 0 2 和n o 。吸收或反应，在再生器中，硫或氮从吸收剂中释放出来，吸收剂可重 新循环使用，回收的硫可进一步处理得到元素硫或硫酸等副产物；氮组分通过喷射 或再循环至锅炉分解为n 2 和水。主要包括：活性炭吸收同时脱硫脱硝工艺、c u o 同时脱硫脱硝工艺和s n a p 同时脱硫脱硝工艺【i o i3 1 。 3 1 1 活性炭吸收同时脱硫脱硝工艺 ( 1 ) 工艺原理 由含炭量高的物质经过碳化和活化制成的活性炭焦，由于具有极丰富的孔隙构 造而具有良好的吸附特性，可以脱除废气和废水中的多种有害物质，价格比较便宜， 被广泛用于工业废气的净化。 在活性炭的表面s 0 2 被氧化吸收形成硫酸： 2 s o , + 0 5 + 鸥d 一2 皿s o , 吸收塔加入氨后，可脱除n o ： 4 n o + 0 2 + 4 n h 3 _ 4 2 + 6 皿d 与此同时在吸收塔内还存在以下的副反应： n h 3 + h 2 s o , 专n hi h s o 2 n h 3 + h 2 s o , _ ( 懈) 2s o , s 0 2 脱除反应一般优先于n o 。的脱除反应。烟气中s 0 2 浓度较高时活性炭内进 行的是s 0 2 脱除反应，相反烟气中s 0 2 浓度较低时，n o 。脱除反应占主导地位。如 1 2 华北电力人学硕十学位论文 图所示，当入e l 烟气中s 0 2 浓度较低时，n o 。脱除效率高。s 0 2 浓度越高，消耗的 氨就越多，这就是吸收塔采用两段式的原因。 ( 2 ) 工艺流程 活性炭同时脱硫脱硝工艺主要由吸附、解吸和硫回收三部分组成，其工艺流程 如图所示： 1 吸收塔；2 活性炭仓；3 解吸塔；4 一还原反应器；5 烟气清洁器：6 - c l a u s 装置； 7 煅烧装置；8 硫冷凝器；9 炉膛；1 0 风机 图3 1 活性炭烟气同时脱硫脱硝工艺流程示意图 ( 3 ) 工艺特点 可以实现联合脱除s 0 2 、n o 。和粉尘的一体化，s 0 2 脱除率可达到9 8 以上， n o 。脱除率可超过8 0 ，同时吸收塔出口烟气粉尘含量小于2 0 m g m 3 ；能除去废气 中的碳氢化合物，如二口恶英，重金属如汞及其它有毒物质，是一种深度处理技术； 副产品( 浓硫酸、硫酸、硫磺) 可以出售；无需工艺水，避免了废水处理：反应温 度在烟气排放温度范围内，净化处理后的烟气排放前不需要再进行冷却或加热，节 约能源；投资省、工艺简单、占地面积小；喷射氨增加了活性焦的黏附力，造成吸 附塔内气流分布的不均匀性；由于氨的存在而产生对管道的堵塞、腐蚀及二次污染 等问题。 3 1 2c u o 同时脱硫脱硝工艺 ( 1 ) 工艺原理 c u o 作为活性组分同时脱除烟气中s o ，和n o x 已得到较深入的研究，在3 0 0 - 4 5 0 。c 的温度范围内，与烟气中的s 0 2 发生反应，形成的c u s 0 4 和c u o 对s c r 法还 原n o 。有很高的催化活性。吸收饱和的c u s 0 4 再被送去再生。再生过程一般用c h 4 广!l|。j一 广!0，l 华北电力人学硕十学位论文 体对c u s 0 4 进行还原，释放的s 0 2 可制酸，还原得到的金属铜或c u 2 s 再用烟气 空气氧化，生成的c u o 又重新用于吸收还原过程。 在吸收塔中，温度大约为4 0 0 。c 下， s o , + c u o + 1 2d 2 一函犯 同时，氧化铜和硫酸铜还可作为催化剂，通过向烟气中加入氨，在大约4 0 0 。c 4 n o + 4 n h 3 + d 2j 擎4 n 2 + 6 h 2 0 2 n 0 2 + 4 峭+ d 2j 挚3 1 v 2 + 6 h 2 0 在再生阶段吸收了硫的吸收剂被送到再生器，再加热到4 8 0 。c ，用甲烷作还原 生成浓缩的s 0 2 气体， c s o , + i 2 c h - - - - - 专c u + s o , + 1 2 c o s + h i o c u + l 2 0 5 专仇d 接下来用c l a u s 法使浓缩后的s 0 2 气体转化成单质硫。再生后的氧化铜又循环 反应器中。 ( 2 ) 工艺流程 c u o 同时脱硫脱硝工艺流程如图所示： 热量l i 她 s 图3 2c u o 烟气同时脱硫脱硝工艺流程示意图 1 4 华北电力人学硕十学位论文 ( 3 ) 工艺特点 c u o 同时脱硫脱硝工艺特点为：不产生固态或液态二次污染，可产出硫或硫酸 副产品，脱硫后烟气无需再热，脱硫剂可再生循环利用，可降低锅炉排烟温度等。 3 1 3s n a p 同时脱硫脱硝工艺 ( 1 ) 工艺原理 s a n p 氧化铝钠工艺是一种改进的n o 。s o 工艺，s 0 2 和n o 。在用碳酸钠浸渍 后的氧化铝上被吸收，反应是在1 2 0 。c 下通过复杂的表面化学反应分几步进行的。 主要的吸收反应如下： 4 n a 2 0 + 3 s 0 2 + 2 n o + 3 0 2 3 2 s o , + 2 n a n 0 3 在再生的第一阶段，吸收剂被加热到4 0 0 。c 以上解吸出n o 。： 2 n a n 0 3 一盹2 0 + 2 n 0 2 + 1 2 0 , 2 n a n 0 3 a 2 d + n o z + 加+ q 解吸出的n o 。又被重新送到燃烧器，n o 。则在火焰区转化成n 2 。在再生的第二 阶段，天然气在6 0 0 。c 以上的高温下与吸收剂反应： 2 n a s 0 4 + 5 4 c h 4 2 a 2 d + l s + s o , + 5 4 c 0 x + 3 2 h 2 0 在再生的最后阶段，h 2 s 和s 0 2 在c l a u s 装置中被转化为单质硫。 ( 2 ) 工艺流程 s n a p 法工艺流程图为： 华北电力人学硕+ 学位论文 l ，4 旋风分离器；2 袋式除尘器；3 吸收塔；5 一贮槽：6 - 力热器；7 换热器； 8 过滤器；9 - 力口热器；l o 辅助燃烧炉；1 1 - c l a u s 装置：1 2 冷却器； 1 3 换热过程；1 4 蒸汽再生器；1 5 天然气再生器：1 6 元素s 图3 3s n a p 同时脱硫脱硝工艺流程示意图 ( 3 ) 工艺特点 s n a p 法的工艺特点为：采用了气体悬浮式吸收器；气速高，气相阻力较低； 适合中高硫煤火电机组；副产商业等级的硫或硫酸；没有废水和淤泥排放问题，适 应性强；吸收剂再生成本比较高，工艺也比较复杂。 3 2 气固催化同时脱硫脱硝工艺 气固催化同时脱硫脱硝工艺使用氧化、氢化或s c r 的催化反应，元素硫作为 副产物回收，无废水产生。主要包括：w s a s n o x 同时脱硫脱硝工艺、s n r b 同时 脱硫脱硝工艺和p a r s o n s 同时脱硫脱硝工艺【1 6 1 。 3 2 1w s a s n o x 同时脱硫脱硝工艺 ( 1 ) 工艺原理 w s a s n o x 工艺是湿式洗涤并脱除n o x 技术，是s c r 脱硝单元一催化氧化单 元一w s a 硫酸冷凝塔的组合，用了两种催化剂，用s c r 脱除n o x ，然后将s 0 2 催 化氧化为s 0 3 ，冷凝s 0 3 作为硫酸出售。 ( 2 ) 工艺流程 w s a s n o x 法工艺流程为： 1 6 华北电力人学硕十学位论文 1 空气预热器；2 锅炉；3 烟囱：4 气气预热器；5 - s c r 反应器：6 蒸汽一气预热器； 7 - s n o x 烟筒：8 空气鼓风机；9 - s 0 2 转换器；1 0 w s a 冷凝器； 1 1 袋式除尘器；1 2 引风机；1 3 鼓风机；1 4 ，1 5 - e s p ；1 6 冷却器 图3 - 4w s a s n o x 同时脱硫脱硝工艺流程示意图 ( 3 ) 工艺特点 w s a s n o x 工艺的特点有：高的脱硝率( 约9 5 以上) ；低能耗( o 2 的发电 量) ；低的粉尘排放：不产生二次污染；副产品价值高；运行维护费用低；设备投 资高。 3 2 2s n r b 同时脱硫脱硝工艺 ( 1 ) 工艺原理 s n r b ( s o x n o x r o x b o x ) 技术把所有的s 0 2 、n o 。和颗粒的处理都集 中在一个设备中。其原理是在省煤器后喷入钙基吸收剂脱除s 0 2 ，在布袋除尘器的 滤袋中悬浮有s c r 催化剂并在气体进布袋除尘器前喷入n h 3 以去除n o 。，布袋除 尘器位于省煤器和换热器之间以保证反应温度。 ( 2 ) 工艺流程 s n r b 法工艺流程为： 图3 - 6p a r s o n s 同时脱硫脱硝工艺流程示意图 利用 独的 从 华北电力人学硕十学位论文 1 甲烷蒸汽重整炉；2 氧化反应模块；3 空预器；4 过热蒸汽降温器；5 含酸水冲洗 器；6 硫制备；7 再生器；8 吸收塔；9 多管旋风除尘器；1 0 省煤器；1 1 锅炉 ( 3 ) 工艺特点 p a r s o n s 烟气清洁工艺发展到中试阶段；燃煤锅炉烟气中的s 0 2 和n o x 的脱除 率能达到9 5 ：工艺复杂；不产生废水。 3 3 高能电子活化氧化同时脱硫脱硝工艺 高能电子活化氧化同时脱硫脱硝的基本原理是使用物理方法产生高能自由基， 氧化s 0 2 和n o x ，然后与氨反应生成盐。高能电子活化氧化技术主要包括：电子束 氨法( e b a ) 和脉冲电晕氨法( p p c p ) 1 7 - 1 9 。 3 3 1e b a 同时脱硫脱硝工艺 ( 1 ) 工艺原理 电子束氨法( e l e c t r o nb e a mw i t ha m m o n i a ，e b a ) 的基本原理是利用高能电子 束辐射的能量使烟气中产生大量高能自由基瞬间氧化烟气中的s 0 2 和n o ，并生成 硫酸和硝酸，然后与氨反应生成可回收利用的硫酸铵和硝酸铵。 ( 2 ) 工艺流程 e b a 同时脱硫脱硝法的工艺流程如图所示： 铽供斑 嫒备 图3 7e b a 同时脱硫脱硝工艺流程 1 9 华北电力人学硕+ 学位论文 ( 3 ) 工艺特点 该工艺的主要特点是能同时高效脱硫、脱硝处理过程为干法，不需废水处理装 置副产品为硫酸铁和硝酸按，均是有效的农用肥料处理后的烟气一般无需再加热， 可直接经烟囱排人大气投资及运行费用低于常规方法。 3 3 2p p c p 同时脱硫脱硝工艺 ( 1 ) 工艺原理 脉冲电晕氨法( p p c p ) 烟气同时脱硫脱硝工艺是在电子束法的基础上发展起来 的，它是将高压脉冲电源加到放电电极上，电晕极对接地极发生脉冲电晕放电，使 迁移率高的电子在自由程中受到突发强电场的加速而获得足够的能量。利用前沿陡 峭、窄脉宽的高压脉冲电晕放电，使容器中烟气分子突然获得爆炸式的巨大能量， 在常温下获得非平衡等离子体，即产生大量的高能电子和o 、o h 等活性子( 8 x 1 0 。1 9 3 2 x1 0 1 9 j ) ，对工业废气中的气体分子进行氧化、降解，使污染物转化。再向 其注入气体，氨可与之生成硫酸铵、硝酸铵及其复盐。 ( 2 ) 工艺流程 p p c p 同时脱硫脱硝法的工艺流程如图所示： 图3 8p p c p 同时脱硫脱硝工艺流程 ( 3 ) 工艺特点 该方法具有显著的脱硫脱硝效果，其去除率达到8 0 以上，且除尘效果优于直 2 0 华j 匕电力人学硕士学位论文 流电晕方式的传统静电除尘技术。它只提高电子温度，而不提高离子温度，能效率 比电子束氨法高，设备简单，省去了电子加速器，避免射线屏蔽问题，降低了一次 造价和运行成本。另外氨与脉冲电晕的协同效应能显著地提高s 0 2 脱除率。 3 4 本章小结 本章简单介绍了主要的烟气同时脱硫脱硝工艺的原理、流程及其特点，包括活 性炭吸收同时脱硫脱硝工艺、c u o 同时脱硫脱硝工艺、s n a p 同时脱硫脱硝工艺、 w s a s n o x 同时脱硫脱硝工艺、s n r b 同时脱硫脱硝工艺、p a r s o n s 同时脱硫脱硝 工艺、e b a 同时脱硫脱硝工艺和p p c p 同时脱硫脱硝工艺。这8 种工艺是备选方案， 是综合评价的对象。 2 i 华北电力人学硕+ 学位论文 第四章烟气同时脱硫脱硝工艺技术经济分析指标的研究 选择经济合理、技术可行、环境达标的烟气同时脱硫脱硝工艺，就必须通过科 学的评价方法对各种工艺进行综合评价，而综合评价必须以客观、全面、科学的指 标体系作为基础。 4 1 构建指标体系的基础理论 4 1 1 指标体系概论 指标是指综合反映总体数量特征的概念和数值，有助于将信息转化为更容易理 解的形式，并以简明的方式来描述复杂情况，由指标名称和指标数值两部分组成。 指标名称反映总体某一方面质的规定性，是对总体体质特征的一种概括，必须以一 定的理论为依据做出解释，同时又要界定其范围，即要有量的规定性；指标数值是 量的规定性在一定的时间、地点、环境等条件下的具体表现。 评价是一种决策辅助技术，是帮助人们了解事物定量化的信息。它采用系统方 法对所研究的问题进行定性和定量分析、评价和协调，帮助决策者提高对所研究的 问题认识的信息程度，以便决策者选择行动方案。指标评价的重点在于通过系统研 究，调查问题的状况和确定问题的目标，再通过系统设计，形成系统的结构，拟定 可行方案，通过建模、模拟、优化和评价技术对各种可行方案和替代方案进行系统 量化分析和评价比较，最后输出适宜的方案及及其可能产生的效应，供决策参考。 指标评价的目的是为了描述系统状态或方案效果，为决策提供相关信息。 指标体系，是指为完成一定研究目的而由若干个相互联系的指标组成的指标 群。指标体系的建立不仅要明确指标体系有哪些指标组成，更应确定指标之间的相 互关系，即指标结构。指标体系可以看成一个信息系统，该信息系统的构造主要包 括系统元素的配置和系统结构的安排。系统中元素即指标，包括指标的概念、计算 范围、计量单位等。各指标之间的相互关系是该系统的结构。 评价指标体系是被评价对象整体状况的客观反映。在对任何系统进行评价时， 根据评价对象和评价目的的不同，科学的建立评价指标体系是决定评价工作能否成 功的关键。因为在对一个系统进行评价时，评价指标是系统特征的体现。如果指标 选择不恰当，缺少关键指标，轻则直接影响评价结论的准确性，重则导致评价工作 的失败【2 0 2 1 1 。 华北电力人学硕+ 学位论文 4 1 2 指标体系的基本原则 为了客观、全面、准确地评价被评价对象，建立指标体系需遵循以下几项原则 1 2 2 2 4 】： ( 1 ) 目的性原则 在设计指标时，要有明确的目的性。没有明确的目的性，多指标体系就会变成 一堆杂乱无章的指标，变成指标的简单堆砌，用这样的指标是不能很好地反映客观 事物规律的本质。同时，在建立指标