某工程烟塔合一应用可行性分析

1 某滨海热电厂工程采用 烟塔合一 排烟方案的可行性分析 作者 于国续 2010 年 内容摘要内容摘要 本报告论述了某滨海热电厂排烟采用烟囱及排烟塔两种不同方式 对 设计采用海水冷却塔或采用 烟塔合一 在技术上的可行性 经济上的合理性以及从国家环 境保护政策进行了分析论证 结论是本工程不宜推荐 烟塔合一 方案 关键词 电厂 烟塔合一 海水 环保 1 概述概述 1 1工程概况工程概况 某滨海热电厂工程 以下简称 本工程 规模为 本期建设 2 350MW 超 临界燃煤机组 规划容量 4 350MW 超临界燃煤供热机组 工程厂址滨海 不 在机场净空限制区域 本工程供水系统拟采用海水冷却塔二次循环供水系统 海水补给水取自 厂址附近海域 1 2 烟塔合一烟塔合一 技术国内应用概况技术国内应用概况 火电厂锅炉排出的烟气通过冷却塔排放 即简称为 烟塔合一 的技术是国 内 2006 年以来在电力工程设计中引起关注的一项新技术 由于火电厂烟气湿法脱硫技术的采用 脱硫后烟气温度低 烟囱排烟存 在烟气抬升高度不足和腐蚀问题 为增加脱硫后烟气抬升高度 提出烟气从冷 却塔排放的 烟塔合一 方案 据文献介绍 用冷却塔排烟 理论上有利于烟气的抬升与扩散 从而可 以弥补冷却塔几何高度的不足 满足环境保护要求 具有一定的环境可行性 但是 由于冷却塔防腐费用较高 一般烟塔合一方案的投资远高于常规的烟囱 排烟方案 随环保标准的提高 烟气脱硝已不可廻避 使采用烟塔合一与常规 的烟囱排烟方案的投资差距已在缩小 自 2006 年华能北京高碑店热电厂第一座排烟冷却塔投运以来 在国内火 电行业引起了强烈反响 出于对新技术的敏感 国内一些工程纷纷准备采用 烟 塔合一 据了解采用了 烟塔合一 的工程有华能北京热电厂 国华三河电力有 限公司二期 天津东北郊热电厂 石家庄良村热电厂 大唐哈尔滨第一热电厂 2 锦州热电厂 大连干井子热电厂 朝阳热电厂 天津军粮城电厂 国华徐州电 厂 宝鸡第二发电厂 广东中山热电厂 哈尔滨平南热电厂等 这些工程已通 过了环境影响评价 有的在建 有的已投产 这些工程采用 烟塔合一 的原因 大都是由于电厂的烟囱高度受到厂址附近机场的限制 某些工程 如浙江宁海电厂二期 采用海水二次循环冷却系统 采用烟 塔合一冷却塔可不必另外采取防腐措施 这既利用了海水冷却塔的防腐措施 又省去了烟囱 从而节约了投资 因此业主对此饶有兴趣 后因某些原因最终 未采用 2 本工程排烟与冷却方案本工程排烟与冷却方案简介简介 2 1烟囱烟囱 海水塔方案海水塔方案 本工程二台锅炉合用一座钢筋混凝土烟囱 烟囱高度为 180m 出口直径 为 7 5m 冷却设施为每台机组配一座淋水面积为 3845m2的双曲线自然通风海 水冷却塔 2 2烟塔合一方案烟塔合一方案 2 2 1 海水排烟塔海水排烟塔 根据优化比选 每台机组配一座淋水面积为 3845m2的双曲线自然通风冷 却塔 冷却塔为海水细高型排烟冷却塔 高 130m 承担机组的排烟和冷却功 能 2 2 2 烟气系统流程和系统配置方案烟气系统流程和系统配置方案 烟塔合一 的烟气排放系统由烟道和冷却塔构成 其烟气流程为自空预器 烟气侧出口 除尘器 引风机 原烟道 吸收塔 净烟道 排烟冷却塔 根据排烟塔 锅炉脱硫设备和烟道的配置与连接方式 结合热电厂的供 热可靠性要求 本工程配置的净烟道采用烟道半交叉方案 一机配一座排烟塔 2 3 厂区总平面布置格局厂区总平面布置格局 2 3 1 烟囱烟囱 海水塔方案海水塔方案 采用常规的总平面三列式格局 依次布置为卸煤 贮煤场区 主厂房区 汽机 锅炉 脱硫 配电装置区 冷却塔区 冷却塔区与汽机房较近 循环 3 水管沟路径较短捷 2 3 2 烟塔合一方案烟塔合一方案 总平面为四列式格局 依次布置为卸煤 贮煤场区 烟塔区 排烟塔 脱硫 主厂房区 汽机 锅炉 配电装置区 排烟塔布置在炉后 烟道较 顺 但与汽机房较远 循环水管沟较长 部分路径有迂回 3 技术经济比较技术经济比较 3 1排烟方案技术比较排烟方案技术比较 烟塔合一 方案与烟囱方案技术比较见下 海水塔 烟囱 序号项目海水 烟塔合一 海水塔烟囱 1数量 台 221 2高度 m 130130180 3淋水面积 m2 38453845 4防腐级别高高高 5总平面布置 炉后布置 循环水 管沟长 塔 烟囱布置灵活 烟道循环水管沟顺 6系统复杂程度复杂 烟道需交叉简单 7运行维护条件 寿命长 维护工作 量少 寿命长 维护工作 量少 寿命长 维护工作 量少 8施工条件防腐施工复杂防腐施工复杂 如用钛钢板施工难 度大 9环境影响 环境评价严格 飘 滴影响不明 环境评价有章可偱 10运行经验尚无有 由根据上表 两个排烟方案的优缺点归纳如下 1 烟塔合一 可省去了烟囱 并可利用海水塔的防腐措施 无烟囱施工工 作量 2 烟塔合一 总平面布置受限 烟道布置较复杂 循环水管长 烟道长 3 烟囱 方案防腐施工作量和难度均较大 4 烟塔合一 环境影响环境评价严格 飘滴影响不明 5 烟塔合一 运行经验上海水排烟塔尚无运实践 可见两个排烟方案技术上差距不大 烟塔合一 技术上优势不明显 而且 有一定技术风险 4 3 2经济比较经济比较 烟塔合一 方案与烟囱方案投资差别比较见下表 海水塔 烟囱 序号费用名称单位海水 烟塔合一 海水塔烟囱 烟囱 FRP 防腐 02111 1 烟囱 钛钢板防腐 万元 02750 2海水冷却塔万元042670 3海水排烟塔冷却塔万元484400 4玻璃钢烟道及支架万元150000 5循环水系统可比部分万元2015586 6 循环水系统土建可比部分 包括循环水泵房 循环水 管基础 万元546391 7合计万元89057355 7994 8循环水泵年运行费用差万元480 注 本表只比较两个方案投资上有差异的部分 括号内的数字为烟囱采 用钛钢板防腐的投资合计 由上表可见 海水 烟塔合一 方案比海水塔 烟囱方案投资高约 1550 万 元 如果烟囱采用钛钢板防腐 烟塔合一 比海水塔 烟囱方案投资还要高约 911 万元 由于 烟塔合一 总平面布置受限 循环水管较长 循环水泵年运行费 增加 48 万元 海水烟塔合一 的方案经济性明显处于劣势 4 烟塔合一方案的技术政策烟塔合一方案的技术政策分析分析 根据 2006 年以来采用烟塔合一工程环境评价的实践 关于环境影响评价 的烟气抬升和环境空气污染物扩散模式 目前仍无进展 相应的适合我国环境 条件的经验公式 烟气抬升和环境空气污染物扩散模式还有待于进一步研究 尚无相应的环境评价标准和方法 由于无相应的标准和规范 且认识上可能还 不尽一致 2007 年 营口热电厂新建工程就是因环境评价评审过程出现了问题 迫使业主放弃了烟塔合一 据悉 2009 年 10 月 环境保护部环境工程评估中心曾在北京主持召开 了火电厂大气预测评价有关问题研讨会 会议认为 鉴于烟塔合一的排烟的环 境影响尚无定论 烟塔合一的排烟方式暂不宜推广 5 另据透露 2009 年 12 月 环境保护部环境工程评估中心又在北京主持 召开了火电项目烟塔合一方案环境影响研讨会 与会专家和代表就烟塔合一排 烟的源强参数 三河电厂烟塔合一排烟的实测结果 烟塔合一排烟的环境影响 预测模式以及评估中心提出的关于烟塔合一方案的主要议题进行了认真的研讨 形成的专家意见如下 1 烟塔合一技术是将火电厂烟囱和冷却塔合二为一 取消烟囱 利用冷 却塔排放烟气 冷却塔既有原有的冷却散热功能 又替代烟囱排放脱硫脱硝除 尘后的烟气 目前主要有湿冷塔 二次循环冷却塔 及干冷塔 空气间接冷却 塔 排烟两种情况 2 目前国内尚没有烟塔合一排烟的工程设计技术规范 排气量计算方法 标准和评价技术规范 且实测结果表明 烟塔合一排烟时 壁效应非常明显 塔出口气流速度和温度分布很不均匀 因此采用烟塔合一排烟方案时 报告书 中应给出多种情况下的源强详细参数表 并提供其计算过程 尽可能给出排放 量大而抬升高度低的排放源参数 3 烟塔合一德国模式的模式原理是合理的 但由于国内最初使用的德国 模式的气象条件是模式软件系统预置值而非项目所在地附近的实际气象资料 而我国幅员广大 气候背景差异大 地形和气象条件复杂程度远远大于德国 因此在中国使用时在模式中应尽可能采取当地的气象参数 至少包括百页箱高 度处的环境温度 环境湿度 不同稳定度下的环境垂直风指数和不同稳定度下 的环境垂直温度变化率 4 由于烟塔合一排烟 排气速度远远小于烟囱排放方案 因此烟塔合一 排烟时必须考虑大风下洗等不利气象条件 当环境温度偏高时 烟塔合一排烟 的混合气体热浮力小 甚至出现无热浮力现象 应谨慎采用烟塔合一排烟方案 5 采用烟塔合一排烟方案时 必须与烟囱排烟方案进行比较 在复杂地 形条件下 需用导则模式对德国模式的预测结果进行比对 6 中国环科院就山西神头发电有限公司 上大压小 2 600MW 机组工程 给定的排放源参数 采用干冷塔 湿冷塔和烟囱排烟方案分别进行了计算比较 干冷塔的环境影响总体上要小于烟囱和湿冷塔排放方案 专家认为 神头发电 有限公司 上大压小 2 600MW 机组工程在采用严格的污染防治措施后 利用空 6 冷塔排烟方案 其环境影响是可以接受的 7 采用烟塔合一排烟方案时 环境空气防护距离可采用估算模式的空腔 区水平尺度进行估算 一般不宜超过 500 米 8 烟塔合一排烟方案不属于环保技术 且在发达国家没有得到普遍使用 因此在国内不宜普遍使用与推广 烟塔合一排烟的适用区域或情况主要包括北 方干燥 半干燥地区有建筑物限高的区域 如机场附近的净空要求限制了烟囱 高度 景观环境有特殊要求的地区 且采用烟塔合一排烟方案时 其污染物治 理应采用国内最先进的大气污染控制技术和最好的环境管理水平 9 建议对已运行的烟塔项目进行环境影响后评估 进行室内风洞及水槽 试验 野外试验 以检验该类项目环评技术路线 评价方法及评价结论 尽快 建立烟塔合一排烟的工程设计技术规范和环境影响评价技术规范 归纳起来可知 烟塔合一排烟方案在国内不宜普遍使用与推广 烟塔合 一排烟的适用特定的区域或情况 采用烟塔合一排烟方案时 其污染物治理应 采用国内最先进的大气污染控制技术和最好的环境管理水平 本工程不属于由于机场附近的净空要求限制了烟囱高度 同时景观环境 也无特殊要求 属于 不宜采用 之列 如考虑本工程海水冷却的特殊条件 同 意采用烟塔合一的话 需谨慎考虑 其污染物治理应采用国内最先进的大气污染 控制技术和最好的环境管理水平 因国内尚未出台统一的标准和规范 操作起 来难度也较大 相关的评估和审批同样难度很大 无疑带来了 可批性 风险 5 结论结论 1 本工程采用海水冷却塔 烟囱和海水 烟塔合一 方案两种排烟方案技术 上都是可行的 2 烟塔合一 方案可充分利用本工程海水冷却的特定条件 可避免建设烟 囱和腐蚀风险 技术上有一定的优势 3 经论证 烟塔合一 方案虽然可省去烟囱 但由于塔防腐费用的增加 循环水管道和烟道加长和循环水泵加大 海水 烟塔合一 方案比海水塔