燃煤电厂烟气处理工程可行性研究报告
目录
1 总论 ............................................................................................................................. 1
1.1 前言 ................................................................................................................... 1
1.2 编制依据 ............................................................................................................ 1
1.3 编制范围 ............................................................................................................ 1
1.4 建设项目的必要性 .............................................................................................. 2
2 方案论证 ...................................................................................................................... 2
2.1 污染源分析 . ........................................................................................................ 2
2.2 污染物排放量分析 .............................................................................................. 2
2.3工程方案内容 ...................................................................................................... 2
2.3.1设计原则.................................................................................................... 2
2.3.2工程方案的比较 ......................................................................................... 3
2.3.3工艺流程及说明 ......................................................................................... 4
3 烟气处理厂的布置 ........................................................................................................ 6
3.1平面布置要点 ...................................................................................................... 6
3.2竖向布置原则 ...................................................................................................... 6
3.3浆液管道布置原则 ............................................................................................... 7
3.4交通运输原则 ...................................................................................................... 7
4 投资估算 ...................................................................................................................... 8
4.1除尘部分工程概算 .............................................................................................. 8
4.2脱硫装置系统部分概算 ....................................................................................... 9
5 效益分析 ...................................................................................................................... 9
5.1环境效益 ............................................................................................................. 9
5.2 社会经济效益 ................................................................................................... 10
6 结论和存在的问题 ...................................................................................................... 10
6.1 结论 ................................................................................................................. 10
6.2 存在的问题 . ...................................................................................................... 10
1 总论
1.1 前言
在我国煤炭作为一次能源，约占我国能源结构的75％。其中，约84％的煤炭将直接用于燃烧。据2000年的统计，煤电在我国电力生产中占的比重约为78％。因此，在我国燃煤发电厂技术的发展除面临提高其发电效率外，还必将面临如何控制其燃烧发电排放水平的重大问题。
目前我国处于经济快速发展阶段，但是由于我国能源结构的不合理，目前能源短缺仍然是制约我国经济发展的重要因素。在未来的十几年，我国又将全面建设小康社会，预计到2020年经济总量将在2000年的基础上翻两番。经济增长必然带动能源需求量的大幅度增加，预计到2020年全国总装机容量将达9至10亿千瓦。
在我国一次能源和发电能源结构中，煤占据了绝对的主导地位，在已探明的一次能源储备中，煤炭仍是主要能源。有关专家预测，到2050年，我国煤炭在一次能源中所占比例仍会在50％以上，这充分表明在以后很长的一段时间内，我国一次能源以煤为主的格局不会发生变化。目前我国二氧化硫的污染和酸雨的危害还非常严重，消减和控制工业锅炉二氧化硫排放已经成为我国社会和经济可持续发展的严峻挑战。
1.2 编制依据
(1)《中华人民共和国环境保护法》的有关文件；
(2)《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2003；
(3)《空气质量标准》(GB3095-1996)及2000年对《空气质量标准》
(GB3095-1996)的修改单。
(4)《地下水环境质量标准》GB/T14848-93中的Ⅲ类标准。
(5)《城市区域环境噪声标准》GB3096-93中的3类标准。
(6)《火力发电厂大气污染物排放标准》(GBl3223-2003)中第Ⅲ时段标准。
(7)《污水综合排放标准》执行二级标准(新扩改) 。
(8)《工业企业厂界噪声标准》(GBIZ348-90)中的Ⅲ类标准。
(9)《工业锅炉烟风阻力计算标准》；
1.3 编制范围
建设处理能力为3e6 m3/h的烟气处理厂。
1.4 建设项目的必要性
燃煤电厂S02排放总量在全国排放总量中所占的比例不断增大，2003年燃煤电厂排放二氧化硫约1100万吨，占到了全国二氧化硫排放总量的50％以上，预计到2010年将增加到60％以上，如果燃煤电厂排放的大气污染物得不到有效控制，将直接影响到中国大气环境质量的改善和电力行业的可持续发展。因此，采取必要的措施，控制燃煤电厂的S02排放，对于改善我国的大气环境质量有着十分重要的意义。
2 方案论证
2.1 污染源分析
燃煤电厂烟气污染排放中以S02的排放为主，因此本设计主要以S02的排放为主，所以主要在于控制燃煤电厂S02的排放，对改善我国大气环境有着重要而深远的意义。
2.2 污染物排放量分析
南方某新建热电企业装机2台600MW 的燃煤发电机组，烟气排放量为3e6m3/h（标态），烟气温度124℃，二氧化硫浓度1500mg/m3
N ，粉尘浓度2000mg/mN 3。
2.3工程方案内容
2.3.1设计原则
根据以上脱硫工艺的介绍和比较，可知控制火电厂二氧化硫排放有很多种方法，各种脱硫工艺工程投资和脱硫效率各不相同，对于华能德州电厂而言，选择脱硫工艺的原则是：
(1)二氧化硫排放浓度和排放量必须满足国家和当地政府环保要求；
(2)脱硫工艺要做到技术成熟、设备运行可靠；
(3)投资省；
(4)占地少；
(5)吸收剂要有稳定可靠的来源；
(6)脱硫副产物能综合利用；
(7)对现有机组的改造项目少，对运行条件改变少；
(8)能利用机组的大小修时间，接入脱硫系统；
(9)积极稳妥推进新科技、新产品的运用。
2.3.2工程方案的比较
由表可以看出：
(1)电子束法脱硫工艺目前尚处于试验研究阶段(在成都热电厂进行的相当于100Mw 烟气脱硫) ，氨法脱硫工艺还没有在300MW 以上大机组上应用的业绩和经验。从当地现有的条件看，电子束法及氨法脱硫所需的吸收剂液氨和氨水难以保证供应，且这两种工艺的副产品为以硫酸铵为主的氮肥，在当地难以处理。所以，这两种工艺不适合该电厂的现有情况。
(2)炉内喷钙尾部增湿活化脱硫工艺适用于对脱硫效率要求不高的中小机组脱硫，该电厂两机组为600Mw 的大型机组，因此这一脱硫工艺不能满足要求。
(3)喷雾干燥法脱硫工艺具有技术成熟，工艺流程较为简单、系统可靠性较高，脱硫率可以达到85％。缺点是需用纯度较高及价格较贵的石灰作为吸收剂，且脱硫产物较难利用。
(4)氧化镁脱硫工艺脱硫效率高，一般可达95％以，不受燃煤含硫量与机组容量的限制。但目前在大型发电机组上应用的业绩不多，且副产物处理有一定难度，因而不适于该电厂。
(5)石灰石-石膏湿法脱硫工艺具有在大型发电机组上应用的业绩，适用范围广，不受燃煤含硫量与机组容量的限制；脱硫效率高，一般可达95％以上，技术成熟、应用广泛，可以满足本工程脱硫率的要求；脱硫吸收剂石灰石可用汽车运至电厂，其脱硫副产品石膏可以综合利用。近年来湿法脱硫技术有较大的改进，占地面积有所减少，造价有所降低。
所以本电厂选择石灰石-石膏湿法脱硫工艺。
2.3.3工艺流程及说明
上图是本设计湿法石灰/石灰石FGD 工艺流程方框图，它表示出该种工艺系统的一些重要组成部分。来自锅炉引风机出口的烟气经FGA(Booster Up Fan, BUF) 增压风机提升压头，进入气一气加热器(Gas Gas Heater, GGH)的降温侧，高温原烟气降温后进入吸收塔。排烟通过吸收塔时，烟气中的SO 2被喷淋浆液所吸收，进入液相(伴随有部分SO 2被氧化) 。烟气在吸收塔内同时被冷却和被水汽所饱和。图3.2中示出的吸收塔是一个逆流喷淋塔，逆流的意思是指在吸收塔内烟气和循环吸收浆液以相反的方向流动。以此类推，顺流即指塔内烟气与循环吸收浆液以同方向流动。以喷淋吸收塔为例，吸收塔循环泵从反应罐中连续不断地将循环吸
收浆液泵送至一个或多个插入吸收塔内的喷淋母管中，每根母管上有许多支管，支管上装有数量众多的、各自独立的雾化喷嘴，浆液经喷嘴雾化成细小的液滴喷出。喷淋母管下方的塔体部分可以不布置任何其他构件，也可以设置一个多孔托盘或放置填料。这种多孔托盘可以改善烟气分布，增加托盘和填料都可以提高SO 2脱除效率。吸收塔塔体的下面是反应罐，两者成为一个整体，反应罐既是收集喷淋浆液的容器，又作为塔体的基础。，经洗涤后的烟气在离开吸收塔模块之前需通过除雾器（Mist Eliminator, ME）除雾器用来除去烟气中夹带的浆体液滴。为防止固体物堵塞除雾器的流道，需冲洗除雾器。离开ME 的清洁、饱和烟气再返回到GGH 的加热侧，提升烟温，然后经FGD 系统出口烟道，由烟囱排入大气中。至此，FGD 装置完成了锅炉排烟脱硫。
石灰乳吸收剂通过消化生石灰制得。石灰石吸收剂则通过外购已研磨至一定细度的石灰石粉，在现场配制石灰石吸收浆液。制备好的吸收剂浆液贮存在一个吸收剂浆罐(或池) 中。如果采用化学添加剂，则将添加剂加入吸收剂浆罐中或直接加入反应罐中，以增加SO 2脱除效率或控制亚硫酸盐的氧化程度。己吸收的SO 2大部分在反应罐中被氧化成硫酸，将吸收剂浆液加人反应罐中中和生成的硫酸，吸收剂浆液的馈入流量受反应罐浆液pH 值或系统出口SO 2浓度控制。
在吸收塔模块中，吸收剂与已吸收的SO 2反应，反应生成的固体副产物在反应罐中沉淀析出。在石灰石强制氧化工艺过程中，将压缩空气喷入反应罐中，使已吸收的SO 2转化成硫酸盐，以石膏形式沉淀析出。在抑制氧化工艺中，副产物是亚硫酸钙和硫酸钙的固溶体。
随着烟气中SO 2的不断被吸收，反应罐中源源不断地沉淀出固体副产物，因此必须从反应罐中将生成的固体副产物送往脱水系统，以维持物料平衡。废弃的亚硫酸钙副产物的脱水设备通常包括一个沉降池，随后是真空过滤机。在强制氧化工艺中，则往往用水力旋流分离器替代沉降池。在脱水系统中，将固体副产物从馈出的浆液中分离出来，这种脱水后的固体副产物或者销售或者用来回填。国外也有将从反应罐排出的浆液送至多个专用的废弃池内回收澄清液，即所谓的湿石膏堆放。如果FGD 系统生产出商业等级的石膏，电厂则可将这种副产物外售或加成成品出售。
从脱水系统分离出来的液体贮存在回收水罐中。补加水可以注入该罐体中，用回收水来补充吸收塔内烟气蒸发的水分和随固体副产物带走的水分。为了控制工艺过程中液相的可溶性盐的总量(主要是氯化物) ，需将脱水系统分离出来的部
分液体送往废水处理系统处理，处理后的废水达到外排标准后排出系统。回收水罐中的水返回到反应罐中或用作ME 器的冲洗水，或作制备吸收剂浆液用。
3 烟气处理厂的布置
3.1平面布置要点
(1)脱硫装置应统一规划，不应影响再扩建的条件。
(2)脱硫吸收剂卸料及贮存场所宜布置在人流相对集中设施区的常年最小风频的上风侧。
(3)烟气脱硫吸收塔宜布置在锅炉尾部烟道及烟囱附近，浆液循环泵(房) 应紧邻吸收塔布置。吸收剂制备及脱硫副产品处理场地可在吸收塔附近集中布置，也可结合工艺流程和场地条件因地制宜布置。
(4)脱硫装置与主体工程不同步建设而需要预留脱硫场地时，宜预留在紧邻锅炉引风机后部烟道及烟囱的外侧区域。场地大小应根据将来可能采用的脱硫工艺方案确定。在预留场地上不应布置不便拆迁的设施。
(5)增压风机、循环泵和氧化风机等设备可根据当地气象条件及设备状况等因素研究可否露天布置。当露天布置时应加装隔音罩或预留位置。
(6)脱硫废水处理间宜紧邻石膏脱水车间布置，并有利于处理后的污水与电厂污水集中排放。紧邻废水处理间的卸酸、碱场地应选择在避开人流通行较多的偏僻地带。
3.2竖向布置原则
(1)脱硫场地的布置应不受洪水危害，并有利于交通联系、场地排水和减少土石方工程量等。
(2)脱硫场地的竖向设计应与锅炉尾部烟道及烟囱零米高程，以及与其它相邻区域的场地高程相协调。
(3)脱硫场地的平整及土石方平衡应由主体工程统一考虑。技改工程时，脱硫场地应力求土石方自身平衡。场地平整坡度视地形、地质条件确定，—般为0.5%~2.0%；困难地段不小于3.0%，但最大坡度不宜大于3%。
(4)建筑物室内、外地坪高差，及特殊场地标高应符合下列要求：
①有车辆出入的建筑物室内、外地坪高差，一般为0.15m~O.30m；
②无车辆出入的室内、外高差可大于0.30m ；
③易燃、可燃、易爆、腐蚀性液体贮存区地坪宜低于周围道路标高。
(5)当开挖工程量较大时，可采用阶梯布置方式，但台阶高差不宜超过5m ，并设台阶间的连接踏步。挡土墙高度3m 及以上时，墙顶应设安全护栏。同一套脱硫装置宜布置在同一台阶场地上，而卸腐蚀性液体的场地宜设在较低处，且地坪应做防腐蚀处理。
(6)脱硫场地的排水方式宜与主体工程相统一。
3.3浆液管道布置原则
(1)浆液管道设计时应充分考虑工作介质对管道系统的腐蚀与磨损，—般应选用衬胶、衬塑管道或玻璃钢管道。管道内介质流速的选择既要考虑避免浆液沉淀，同时又要考虑管道的磨损和压力损失尽可能小。
(2)浆液管道上的阀门宜选用蝶阀，尽量少采用调节阀。阀门的通流直径应与管道一致。浆液管道应有排空和停运自动冲洗措施。
(3)管线综合布置直根据总平面布置、管内介质、施工及维护检修等因素确定，在平面及空间上应与主体工程相协调。
(4)管线布置应短捷、顺直，并适当集中，管线与建筑物及道路平行布置，干管宜靠近主要用户或支管多的一侧布置。
(5)脱硫装置区的管线除雨水下水道和生活污水下水道外，其它宜采用综合架空方式敷设。支架高度应与主体工程相协调，过道路地段，净高不低于5.0m ；低支架布置时，人行地段净高不低于2.5m ：低支墩地段，管道支墩宜高出地面O.15m ～~O.30m。
(6)脱硫装置区内的浆液沟道当有腐蚀性液体流过时应做防腐处理，废水沟道宜做防腐处理，室外电缆沟道盖板应傲严格的密封处理。雨水下水管、生活污水管及沟道不宜平行布置在行车道下面。、
3.4交通运输原则
(1)脱硫吸收剂及副产品的运输方式应根据地区交通运输现状、物流方向和电厂的交通条件进行技术经济比较确定。
(2)石灰石粉运输汽车应选择卸密封罐车。石灰石块及石膏运输汽车宜选择
自卸车并有防止二次扬尘的措施。所需车辆应依靠地方协作解决。
(3)脱硫岛内宜设方便的道路与厂区道路形成路网。运输吸收剂及脱硫副产品的道路宽度宜为6.0～7.0m ，转弯半径不小于9.0m ，用作—般消防、运行、维护检修的道路宽度宜为3.5m 或4.0m ，转弯半径不小于7.0m 。
(4)吸收剂及脱硫副产品汽车运输装卸停车位路段纵坡宜为平坡，有困难时，最大纵坡不应大于1.5％。脱硫设施区主干道及车间引道、次干道纵坡与电厂协调—致。
(5)石灰石铁路运输时，一般宜选择装卸桥爪或缝式卸石沟卸料。铁路线有效长应根据每次进厂车辆数、场地条件、线路布置形式和卸车方式等因素确定。
(6)石灰石水路运输时，应根据工程条降利用卸煤、除灰、大件码头或设专用码头。停靠船舶吨位、装卸料设备选择及到厂运输方式应通过调研确定。
(7)进厂吸收剂应设有检斤装置和取样化验装置，也可与电厂主体工程共用。
4 投资估算
建设项目的技术经济分析是工程设计的有机组成部分和重要内容，是项目和方案决策科学化的重要手段。技术经济分析是通过对项目多个方案的投入费用和产出效益进行计算，对拟建项目的经济可行性和合理性进行论证分析，做出全面的技术经济评价，经比较后确定推荐方案，为项目的决策提供依据。
4.1除尘部分工程概算
4.1.1电收尘器部分
包括排灰装置、阴阳极振打、加热和全套绝缘条件等，共计765t 。按市场平均价0.65万元/吨计为：765⨯0. 65=497. 25(万元) 。
4.1.2电气部分
高压硅整流装置（含高压变压器），8套，196万元；PLC 控制柜（含模拟显示屏），1套，5.20万元；则电气部分小计为201.2万元。
4.1.3电收尘器施工安装费
设备施工安装费用包括电收尘器保温材料、保温施工，按总设备价格的15%计：一套电收尘器安装费用为78.5万元。
4.1.4总的投资费用
单台电除尘器设备价格为771.25万元。 以上工程项目价格不包括相关拆迁、土建和工厂配套设施费用。
4.2脱硫装置系统部分概算
4.2.1主体设备
喷淋吸收塔5.00万元，石灰石浆液循环系统3.50万元，石灰供应系统2.00万元，测量与控制系统4.00万元，GGH 系统（包括烟道材料和安装）1500万元。
4.2.2附属设备
引风机与氧化风机机3.00万元，除雾器系统1.50万元，工艺水系统1.00万元，废水处理系统3.00万元。
4.2.3设备安装
管道加工与安装，包括管道材料、阀门等，共计5.50万元，设备安装按设备费的15%计，为0.825万元。
4.2.4土建费
仪器操作间4.00万元，操作平台5.00万元。
4.2.5其他费用
运输费用按设备费的4%计，设计费用按设备费的3%计，不可测费用按设备费的8%计。共3.00万元。
脱硫装置系统总投资共计 1575.5万元。
因此本次设计的项目总投资共计2346万元, 其中不包括相关拆迁、土建和工厂配套设施费用。
5 效益分析
5.1环境效益
二氧化硫的污染属于低浓度、长期的污染，它的存在对自然生态环境、人类
重庆工商大学毕业设计 燃煤电厂烟气处理工程可行性研究报告
健康、工农业生产、建筑物及材料等方面都造成了一定程度的危害。
该工艺可使烟气排放量减到最低，并在处理后各项指标达到国家《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2003中的Ⅲ级排放标准。这样减少二氧化硫对城市的影响。
5.2 社会经济效益
环境质量的恶化将严重阻碍经济的可持续发展，给公众的身心健康造成危害。由二氧化硫导致的酸雨的危害很大。酸雨不仅使土壤酸化，还造成有毒金属的溶解流动，损伤植物根系，影响农作物的光合作用和抗病害能力，造成农产品的质量和产量下降。据有关研究资料表明，每年因酸雨森林减少、建筑物腐蚀及农作物产量和耕地的减少造成的损失达数十亿元，这还未包括水生态系统的损失。
电厂脱硫工程的实施，每年S02和粉尘排放量大大减少，既可减少因酸雨造成的损失，有可改善大气环境质量，为经济的可持续发展创造良好的条件，其社会经济效益是十分明显的。
6 结论和存在的问题
6.1 结论
通过介绍二氧化硫对人类、社会、环境造成的危害以及世界各国对二氧化硫的治理，阐述了电厂必须实行燃煤脱硫的必要性。通过对国外和国内脱硫技术发展的研究，为天津石化热电部除尘脱硫一体化项目改造提出了最佳的脱硫技术方案——石灰石-石膏湿法脱硫。并对该方案的脱硫原理、工艺设计、设备流程、环境和经济评价都进行了细致的阐述。
6.2 存在的问题
(1)石灰石-石膏湿法脱硫技术由于在脱硫的过程中会产生具有腐蚀性气体和液体，如何对设备进行防腐，保证装置的安全运行，还是一个有待研究的课题。
(2)由于脱硫工艺中二氧化硫的吸收过程受到反应温度、液气比、停留时间等因素的影响，如何优化运行方式也是一个有待进步研究的方向。
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