发电公司脱硝工程建设项目可行性研究报告

1、 概述1.1 项目概况河坡发电有限责任公司一期工程2x50MW机组分别于1991年12月和1992年10月投产发电，二期工程2x100MW机组分别于2000年7月和2000年12月投产发电。1号、2号为2x50MW机组锅炉，采用WGZ220/9.8-14型220t/h固态排渣煤粉锅炉，3号、4号为2x100MW机组锅炉，锅炉由武汉锅炉厂生产，型号为WGZ410/9.8-7，生产日期为1994年8月，为单锅筒、自然循环、固体排渣、悬浮燃烧的煤粉炉。四台锅炉合用一个烟囱。本项目是老厂技术改造。1.2 脱硝工程建设的必要性我国是世界上主要的煤炭生产和消费国，也是以煤炭为主要一次能源的国家。据统计，2002年，原煤在我国一次能源构成中所占比例为70.7%，而用于发电的煤炭约占煤炭消费量的49.1%。NOx的排放是酸雨的形成和对大气中臭氧层破坏的 要原 一，据有 1990年我国的NOx排放量约为910 ， 2000年和2010年，我国的NOx排放量 分别 1561 和2194 ， 中 70% 自于煤炭的 燃烧，以燃煤为主的电 生产是NOx排放的主要 源。 于我国的能源消 量 的发 ，NOx排放量也 ， NOx的排放量，NOx 对我国大气环造成currency1 的“。以燃煤为主的电 生产所造成的环“是我国电 工发 的一个约 ，煤炭燃烧产生的烟气中有烟fi、fl氧 SOx、氧 NOx和CO2 “， 造成currency1 的环，是我国 ” 发 的 要。我国 和生 的日， 对环 大的 。改 放 ，我国在燃煤电烟fi排放的， 年的发 ， fi设 和技术 国 ，烟fi排放 有 。在燃煤电SOx排放的，我国采用 技术和设 建 一 烟气脱fl工程， 大SOx排放的 ，SOx排放的 本 ，SOx排放 量 。，NOx的 是粉fi和SOx 燃煤电环的。在燃煤电NOx排放的，目 我国 有 脱硝的 技术，也 有建 我 的脱硝工程。 和 国 成的烟气脱硝技术 合我国国 的烟气脱硝工 设 是一项 分 迫的工作。2004年国家新的大气排放标准实施，对火电厂NOx排放标准要求有大幅 的。 ，河坡发电有限责任公司脱硝工程实施与国家环政策的向是完全一致的。本工程4个机组脱硝工程实施 ，电厂NOx排 量 明显 ，具有显著的环 ，有利于河坡发电有限责任公司以环型电厂的貌树 自己的企形象。1.3 脱硝工程建设的”行性1.3.1技术及合作式本工程4个机组拟 国 合作 行烟气脱硝工程。具体合作式为 4个机组烟气脱硝系统由 国脱硝环公司负责系统 体设计， 余由国内公司负责系统初步设计、详细设计、施工和调试服务；键设 催 剂、喷氨格栅、烟气分析仪、系统 口， 它配套设 和装置材料国内供。1.3.2工程实施背景河坡发电有限责任公司燃煤发电机组烟气脱硝工程实施存在以下有利条件 国家各级政府 视国民 的” 发 和环护的 系、大环护和工作的 ，烟气脱硝工程具 良好的政策支条件；燃煤电厂所造成的大气“工作 发电公司 视，这是实施烟气脱硝工程的有利内 条件；国内发电企、环公司积极学习、 、 烟气脱硝 技术，形成实施烟气脱硝工程的 条件。1.4范围及深 本”行性范围、内容和深 参考火 发电厂”行性内容深 规定DLGJ118-1997及参照火 发电厂”报告内容深 规定烟气脱fl 分暂行规定DLGJ138-1997的规定执行。”行性主要按规定的深 要求工程实施的必要性、脱硝剂的供应和运输、工程背景条件、环护以及厂址的地形地貌、地震、地质和文气象 主要工程建设条件，脱硝工 系统的设想， 行投资 与投资 分析。主要设计范围及内容 1选择 用的烟气脱硝工 系统。2配套脱硝的 源及供应工 系统，按4台机组脱硝系统消 氨量设计氨。3烟气脱硝系统实施 的环影响评 。4机组 烟道系统和 风机的调整。5机组锅炉本体的烟道、钢结构和省煤器的调整 分内容由武汉锅炉厂协助完成。1.5主要设计原则1 行 种烟气脱硝案论证，选择 合的烟气脱硝工 案；烟气脱硝 能影响机组 运行，一 影响应有证 施。2烟气脱硝工程 ”能按 有设 况及 地条件 行 置，求工 程和设施 置合、 作 全、 ，对原机组设施的影响 。3对脱硝 产的 应 合环护的 要求， 量 脱硝 产的二次“，脱硝工 应 ”能 对环的影响。4脱硝系统采用PLC系统。5采用烟气在 自 ，对烟气脱硝 的NOx量 行 ，对NOx排放量 行 积，对脱硝系统氨 量 行在 。6脱硝工程应 量约能源和源， 脱硝系统的投资和运行费用。7脱硝系统运行按5500计，脱硝系统”利用95%以上。8脱硝系统脱硝 80%，应器currency1口NOx量1号、2号机组按937mg/N m3；3号、4号机组按1054mg/N m3考设计。9地震“ 建构按7 设。2、工程概况2.1 厂址概述fifl于 省中 ，与河省 界，、 与、原、”中 个地fi，地fl置于 37373831， 1125511403 ，全fi积4578公，全fi下四 定、 、 发。本项目建设地 为 河坡发电有限责任公司内，河坡发电有限责任公司fl于fi， 河与河 的一 地， fi中 3-4 km。厂 636 。厂 环行 ，fi大 和河， ， 为 和 河， 于 河及 支 河合 的 口，地对 的河 地。2.2 锅炉主机2.2.1 本工程50MW机组用WGZ220/9.8-14型锅炉，系燃用 烟煤的固态排渣锅炉， 燃用 烟煤的本型锅炉与5 的 机组成单机组。形式 锅炉为单锅筒自然循环 煤粉锅炉，锅炉整体 ”型置，炉四 由 式组成，炉口 置有式 器，在烟道内， 次 置 器， 器。 置有省煤器及 式空气预器。锅炉采用集中下 ， 采用级喷调式，固态排渣，四 置切圆燃烧，配有钢球磨中 储仓式风送粉系统。锅炉采用露天 置，独 抗震钢构架，炉，烟道， 上级上省煤器以上烟道全 负荷 吊杆挂在顶板上，空气预器及下级省煤器负荷作用于 构架上。锅炉的主要技术参下表250MW主要设 设计参 表2-1设 名称 参名称 单 fl 据锅 炉 型 式 WGZ220/9.814 大 蒸发量 t/h 220器口蒸 MPa 9.8器口蒸 540空预器口烟气量 Nm3/h 220000单炉排烟 140 风 20fi器 型 式 单室 电 fi器fi % 98造厂家 河宣 电 fi厂风机 型 号 73020311/2 量 台/炉 2 m3/S 63.89风 Pa 24892.2.2本工程100MW机组用WGZ410/9.8-7型锅炉，燃用 地窑煤 烟煤形式 采用自然循环、单锅筒、悬浮燃烧、固态排渣、 ”型 置、双排柱全钢构架、悬吊结构、 式空气预器、 式。锅炉主要技术特性 2100MW主要设 设计参 表2-2设 名称 参名称 单 fl 据锅 炉 型 号 WGZ410/9.87大 蒸发量 t/h 410器口蒸 MPa 9.8器口蒸 540空预器口烟气量 Nm3/h 488500单炉排烟 140 风 20fi器 型 式 双室四电 fi器fi % 99造厂家 浙江电 fi器 厂风机 型 号 730128 量 台/炉 2 m3/S 108.33风 Pa 3529烟 囱 m 180口内径 m 52.3 燃料 源河坡发电有限责任公司设计煤种和校核煤种 为 烟煤。设计煤种和校核煤质分析结果下表 煤质资料 表2-3项目 设计煤种 校核煤种1全份 Mt 4.0% 5.0%空气干燥份 Mad 1.02% 1.06% fl发量Qnel.ar 5502大卡/ 克 5680大卡/ 克灰分 Aar 26.88% 24.17%挥发分 Vdaf 7.88% 8.26%全fl St.ar 1.54% 1.36%碳Cy 65.35% 59.9%氢Hy 1.96% 1.99%氧Oy 4.19% 2.14%Ny 1.02% 0.91%二氧 硅SiO 50.17 50.20氧 二铝Al2O3% 36.50 36.24氧 二 Fe2O3% 5.76 5.80氧 钙CaO% 1.69 1.80氧 镁MgO% 0.49 0.41氧 钠Na2O% 0.45 0.45氧 钾K2O% 1.17 0.96氧 flSO3% 0.36 0.35二氧 钛TiO2% 1.00 1.20五氧 二磷P2O5% 0.86 0.882.4 工程气象文气象 1 气 年 气 10.9 历年极端 气 40.2 历年极端 气 -19.1 2 湿 年 对湿 54 %3气 年 气 93366-102277 Pa4风速年 风速 2.0 m/s年 大风速 28 m/s5 雨量年 雨量 537-557.1 mm6历年 大积雪厚 23 cm7历年 大冻土深 68 cm2.5 工程地质地整， 约640.5m。填土层Q4 填土为主，局 为杂填土，岩性很杂，厚 0.3-1.3m， 厚为2.6m，褐色为主，以粘性土为主，局 为砂土，厚 1m左右。粉土、粉质粘土层Q4分个亚层 第一亚层以粉土为主，第二亚层以粉质粘土为主， 岩性本一致，颁 互层 ，褐色、褐黄，湿很湿，局 受地表粉煤灰中渗漏影响本饱和 态，”塑、中 缩性，局 夹砂 及砂土透镜体，土质 ，钙质菌丝，厚 一般3-7m，R=180kPa。粗砾砂层Q4卵 及圆砾，夹粉细砂、中砂及粘性土透镜体、级配良好、卵 成份 为砾岩、浅褐色、灰褐色、稍湿很湿、稍密中密 态，厚 4-7m，R=160kPa粉细砂R=230kPa。粉质粘土层Q4褐色、褐、浅黄色、夹粉土、砂土、卵 透镜体。量有机质和钙质菌丝、质地较 一，稍湿 很湿、”塑，中 缩性。厚 差异较大，在29.7m ，一般厚 4-9m，R=200kPa。砂卵 层Q4 层土分为砂土、卵 个亚层，以卵 层为主，砂土 分 在 层顶 ， 中密 密实 态，卵 层中填充 为砂土、局 为粘性土填充、级配较好。R=250kPa砂土，R=400kPa卵 。岩Q3，上 为泥质灰岩，下 为 灰岩。浅灰色，风 中 风 ，R500kPa。主厂 地段未见有湿陷性黄土，地质钻孔中30m未见有地下。厂址域 良地质构造存在。根据中国地震 参划图1/400 厂抗震设“ 为七 。2.6电厂用源河坡发电有限责任公司用 自娘子 供工程，供 猫脑厂供 厂内，”满足本工程用要求。”供脱硝工程 用的质分析结果下 质分析结果表 表2-4项 目 工 项 目 工K+ Na+ 2.60 mmol/l HCO3- 5.45 mmol/lCa2+ 21.89 mmol/l SO42- 23.94 mmol/lMg2+ 9.89 OH- 0.53 mmol/lNH4+ 0.004 mmol/l Cl 5.22 mmol/l30.51 mmol/l PH 8.52碳酸 5.45 mmol/l NO2 1.92 mmol/l碳酸 25.06 mmol/l 学 氧量 3.05 mg/l 5.45 mmol/l 性固体 2461.48 mg/l0.53 mmol/l 悬浮性固体 77.68 mg/l性硅 20.19 mg/l 全固形 2539.15 mg/l电 2925 us/l 色透明项 目 工 项 目 工252.7 运输运输 电厂所有 currency1厂的运输 为公 运输。目 河坡发电有限责任公司 有 条干 公 ，大 、 2.8建 况厂 置分为主厂 、输煤、 电、 、生产 建 。主厂 主厂 、锅炉、电气主 、电 fi器、烟囱和烟道 2.9 电厂 排放及 况1本工程工 考集中与分 结合 式，按 性 、 性 分 ，选择 案。2本工程 的中应 于GB/T18920-2002fi 生利用，fi杂用质3本工程 排放标准应 合GB8978-1996合排放标准中的一级标准。全厂的工 全 合利用，电厂排放的是循环排和 标 的生 。 河坡发电有限责任公司 的排放主要 自 室、循环 排、 ，各 源排放特及 施见全厂 排放一表。全厂 排放一表 表2-5名称 组成及特性据(mg/L) 施 排放向学 排 酸、 、Ca2+、Mg2+中和 fi 厂循环 排、SS 用于煤 、fi fi 厂输煤系统currency1 SS、 “ 循环 用生 COD、BOD5、氨、SS、 一级“ fi 厂currency1渣 SS 脱仓 缩机循环 用厂 排 COD、BOD5、氨、SS、 河 名称 组成及特性据(mg/L) 施 排放向根据 期河坡电厂的工“源 标排放 和“源年的 统计据表明， 厂 排口的8项 PH、SS、CODCr、 、fl 、BOD5、fi 、fl “ 标，以 合排放标准GB897896表2中一级标准评，CODCr 标为83.3% ， 余的 标 为100%。3 建设条件3.1 催 剂、 原剂的供应条件催 剂是烟气脱硝工程采用SCR技术的 键设 ，本工程脱硝催 剂采用 口，成 技术的催 剂。催 剂 型和成份在下一段设 标 程中 定。脱硝 原剂有 种 氨、氨以及SCR脱硝系统 原剂 型比较 表3-1原剂 型 氨 1、应剂成本 2、蒸发成本 1、氨设计、运行考全3、投资较4、储存体积 氨 1、较 全 1、23的应剂成本2、大约10的蒸发能量3、较的储存设 成本4、投资较大 1、 有” 1、对 氨应剂成本352、的蒸发能量3、的储存设 成本4、投资较大上所述，本”采用氨作为 原剂。 fi 调，氨 源较 ，fi 上 源供应 ，完全”以满足本工程的要。原剂采用 运输，厂家送 电厂的式。3.1.1 催 剂 催 剂的型式分为板式和式种。在全世界范围内，目 生产板式催 剂厂家有日 和 子公司，式催 剂的厂家约有7-8家。对于催 剂的种形式，各有 一般为在燃煤电厂脱硝装置 置在省煤器和空预器 ，采用板式催 剂和大孔径的式催 剂”以的，对于燃气电厂和脱硝装置 置在 fi 的 ，采用式催 剂。国 应用 况 ， 板式和式的厂量本 ， ，目 世界范围内的 用况 ，种形式的催 剂量也本。板式与式催 剂比较 表3-2项目 板式 式 大性 催 剂组成 Ti02有 钢 架 材全是Ti02催 剂体积 条件下大 格 ”性 火 火应器体积 大本工程脱硝催 剂采用 口、成 技术的催 剂。3.2 脱硝 产的 及 合利用条件脱硝 程是利用氨 氧 原，应产为 的和气，脱硝 程 产生 的 产。”能造成二次“的质有 的氨和 期的 催 剂。的氨 烟气排向大气， 氨的 一定限，对环造成“， 氨 是脱硝装置主要的设计性能 标，也是脱硝装置运行 程中必 视和的 标，脱硝装置的氨 型的设计为 5ppm。氨 量 限，应 催 剂。在中国对于氨的排放 用的 规是 臭“排放标准GB14554-93。 的催 剂”以 催 剂 ，由 负责 催 剂。 和 及费用在 催 剂的合 条行协。 催 剂”能的 利用 用作泥原料 土及 它 材料的原料；中 ； 生 。催 剂 和用 协 的 规则是要求 催 剂的所有 和 责任。本工程”采用 的催 剂 催 剂 ，由 负责 催 剂的式，在条件成 由国内厂家 。3.3 脱硝 地条件根据烟气脱硝工 的要求，脱硝装置 置在锅炉与 fi器 地，采用钢结构支架形式 脱硝装置支 在锅炉与 fi器 烟道上；态氨的 存和供应 置在1735 地 地上，地 置；道采用 道支架。3.4 脱硝用电、 、气条件本脱硝工程是在原有老厂的上 行技术改造，脱硝工程用电、量、蒸 和 缩空气量 较 ， 要新建单独的源、电源、气源。本工程中工用由电厂循环供，生 用由厂生 用供。4 烟气脱硝工 案4.1 设计参4.1.1 锅炉燃煤量锅炉燃煤量按锅炉 大 计 ，见下表表4.1-1 燃煤量计 表项目 单fl 设计煤种 校核煤种1-2号炉燃煤量t/h 27.33/25.96 28.923-4号炉燃煤量t/h 49.1 52.89燃煤量 4台炉152.86 163.62日燃煤量 t/d 3362.92 3599.64年燃煤量 t/a 840730 899910 a)锅炉的年运行利用按5500计 ；b)锅炉日 运行按22计 。c)锅炉 按90%计 。4.1.2 脱硝装置设计参表4.1-2脱硝装置设计参。项目 单fl 设计煤种 校核煤种煤的fl量 % 1.54 1.361-2号炉标态湿烟气量Nm3/h 306297206363 3699062270001-2号炉标态干烟气量Nm3/h 287613193775 3473422131533-4号炉标态湿 Nm3/h 703228431550 796030488500烟气量 3-4号炉标态干烟气量Nm3/h 660331405225 747472458701SCR口NOX mg/Nm3 282 317SCRcurrency1口NOX mg/Nm393770% 105470%脱硝 % 75 754.2 脱硝工 案的选择4.2.1 脱硝工 的 有 NOX的 燃料的生 期的 个段currency1 ，限燃烧、燃烧中和燃烧 。 ，燃烧 脱硝的很 ，所有的形容集中在燃烧中和燃烧 的NOX的。所以在国 上燃烧中NOX的所有 施统称为一次 施，燃烧 的NOX 施统称为二次 施，称为烟气脱硝技术。目 采用的燃烧中NOX技术 为 NOX燃烧技术，主要有 NOX燃烧器、空气分级燃烧和燃料分级燃烧。应用在燃煤电锅炉上的成 烟气脱硝技术主要有选择性催 原技术Selective Catalytic Reduction， 称SCR、选择性 催 原技术Selective Non-Catalytic Reduction， 称SNCR以及SNCR/SCR合烟气脱硝技术。4.2.1.1 SCR烟气脱硝技术年 选择性催 原烟气脱硝技术(SCR)发 较 ,在 和日本 广泛的应用,目 氨催 原烟气脱硝技术是应用 的技术。1SCR脱硝应SCR脱硝系统是向催 剂上游的烟气中喷currency1氨气 它合 的 原剂、利用催 剂 烟气中的NOX转 为气和。在 的设计中，用态 氨 氨氨的 ， 论以何种形式 用氨，首 氨蒸发，然 氨和稀释空气 烟气合， 利用喷氨格栅喷currency1SCR应器上游的烟气中。图为SCR应原示意图。在SCR应器内，NO 以下应被 原 4NO+4NH3+O23N2+6H2O6NO+4NH35N2+6H2O烟气中有氧气，应第一式 行， ，氨消 量与NO 原量有一对一的 系。在锅炉的烟气中，NO2一般约占 的NOX 的5%，NO2参与的应下 2NO2+4NH3+O23N2+6H2O6NO2+8NH37N2+12H2O上个应表明 原NO2比 原NO要 的氨。在绝大 锅炉的烟气中，NO2仅占NOX 量的一 分， NO2的影响 显著。SCR系统NOX脱 很，喷currency1 烟气中的氨完全和NOX应。有一 分氨 应而是作为氨 离 应器。一般 说，对于新的催 剂，氨 量很 。但是， 催 剂 表被飞灰覆盖 堵 ，氨 量就 ，为维 要的NOX脱 ，就必 应器中NH3/NOX摩尔比。 能证预设定的脱硝 和 氨 量的性能标准，就必 在应器内添 新的催 剂以恢复催 剂的 性和应器性能。新催 剂 始 用 被 这段 称为催 剂 。2SCR系统组成及应器 置下图为 型SCR烟气脱硝工 系统 图，SCR系统一般由氨的储存系统、氨与空气合系统、氨气喷currency1系统、应器系统、省煤器旁、SCR旁 、 系统 组成。SCR应器在锅炉烟道中一般有 种 的 装fl置， 段/灰 置、段/ 灰和段 置。1段/灰 置 应器 置在空气预器 为350左右的fl置， 烟气中所有的全 飞灰和SO2 催 剂应器，应器的工作条件是在 干净”的fi烟气中。由于这种 置案的烟气 在300400的范围内， 合于 催 剂的应 ， 而它被广泛采用。但是由于催 剂是在 干净”的烟气中工作， 催 剂的 受下列 的影响 烟气所携的飞灰中有Na,Ca,Si,As 成分， 催 剂中毒” 受“，而 催 剂的 能。飞灰对催 剂应器的磨损。飞灰 催 剂应器 道堵 。烟气 升， 催 剂烧结， 结晶而 ，烟气 ，NH3和SO3应生成酸性fl酸铵，而堵 催应器道和“空气预器。 性的催 剂促 烟气中的SO2氧 SO3， 应 采用 性的催 剂用于这种 置。为 ”能地延 催 剂的 用 ， 应选择合 的催 剂，要 应器道有足够的空 以堵 ， 要有腐 施。2段/ 灰 置 应器 置在静电 fi器和空气预器 ，这， 为300400的烟气 电 fi器以 currency1催剂应器，这 ”以止烟气中的飞灰对催 剂的“和 应器磨损 堵 ，但烟气中的SO3始终存在。采用这一案的 大是，静电 fi器 在300400的 下 运行， 很 采用。3段 置 应器 置在烟气脱fl装置FGD ，这催 剂 完全工作在 fi、 SO2的 干净”烟气中，由于 存在飞灰对应器的堵 及腐蚀