1、 概述1.1 項目概況河坡發(fā)電有限責任公司一期工程2x50MW機組分別于1991年12月和1992年10月投產發(fā)電，二期工程2x100MW機組分別于2000年7月和2000年12月投產發(fā)電。1號、2號為2x50MW機組鍋爐，采用WGZ220/9.8-14型220t/h固態(tài)排渣煤粉鍋爐，3號、4號為2x100MW機組鍋爐，鍋爐由武漢鍋爐廠生產，型號為WGZ410/9.8-7，生產日期為1994年8月，為單鍋筒、自然循環(huán)、固體排渣、懸浮燃燒的煤粉爐。四臺鍋爐合用一個煙囪。本項目是老廠技術改造。1.2 脫硝工程建設的必要性我國是世界上主要的煤炭生產和消費國，也是以煤炭為主要一次能源的國家。據(jù)統(tǒng)計，2002年，原煤在我國一次能源構成中所占比例為70.7%，而用于發(fā)電的煤炭約占煤炭消費量的49.1%。NOx的排放是酸雨的形成和對大氣中臭氧層破壞的 要原 一，據(jù)有 1990年我國的NOx排放量約為910 ， 2000年和2010年，我國的NOx排放量 分別 1561 和2194 ， 中 70% 自于煤炭的 燃燒，以燃煤為主的電 生產是NOx排放的主要 源。 于我國的能源消 量 的發(fā) ，NOx排放量也 ， NOx的排放量，NOx 對我國大氣環(huán)造成currency1 的“。以燃煤為主的電 生產所造成的環(huán)“是我國電 工發(fā) 的一個約 ，煤炭燃燒產生的煙氣中有煙fi、fl氧 SOx、氧 NOx和CO2 “， 造成currency1 的環(huán)，是我國 ” 發(fā) 的 要。我國 和生 的日， 對環(huán) 大的 。改 放 ，我國在燃煤電煙fi排放的， 年的發(fā) ， fi設 和技術 國 ，煙fi排放 有 。在燃煤電SOx排放的，我國采用 技術和設 建 一 煙氣脫fl工程， 大SOx排放的 ，SOx排放的 本 ，SOx排放 量 。，NOx的 是粉fi和SOx 燃煤電環(huán)的。在燃煤電NOx排放的，目 我國 有 脫硝的 技術，也 有建 我 的脫硝工程。 和 國 成的煙氣脫硝技術 合我國國 的煙氣脫硝工 設 是一項 分 迫的工作。2004年國家新的大氣排放標準實施，對火電廠NOx排放標準要求有大幅 的。 ，河坡發(fā)電有限責任公司脫硝工程實施與國家環(huán)政策的向是完全一致的。本工程4個機組脫硝工程實施 ，電廠NOx排 量 明顯 ，具有顯著的環(huán) ，有利于河坡發(fā)電有限責任公司以環(huán)型電廠的貌樹 自己的企形象。1.3 脫硝工程建設的”行性1.3.1技術及合作式本工程4個機組擬 國 合作 行煙氣脫硝工程。具體合作式為 4個機組煙氣脫硝系統(tǒng)由 國脫硝環(huán)公司負責系統(tǒng) 體設計， 余由國內公司負責系統(tǒng)初步設計、詳細設計、施工和調試服務；鍵設 催 劑、噴氨格柵、煙氣分析儀、系統(tǒng) 口， 它配套設 和裝置材料國內供。1.3.2工程實施背景河坡發(fā)電有限責任公司燃煤發(fā)電機組煙氣脫硝工程實施存在以下有利條件 國家各級政府 視國民 的” 發(fā) 和環(huán)護的 系、大環(huán)護和工作的 ，煙氣脫硝工程具 良好的政策支條件；燃煤電廠所造成的大氣“工作 發(fā)電公司 視，這是實施煙氣脫硝工程的有利內 條件；國內發(fā)電企、環(huán)公司積極學習、 、 煙氣脫硝 技術，形成實施煙氣脫硝工程的 條件。1.4范圍及深 本”行性范圍、內容和深 參考火 發(fā)電廠”行性內容深 規(guī)定DLGJ118-1997及參照火 發(fā)電廠”報告內容深 規(guī)定煙氣脫fl 分暫行規(guī)定DLGJ138-1997的規(guī)定執(zhí)行?！毙行灾饕匆?guī)定的深 要求工程實施的必要性、脫硝劑的供應和運輸、工程背景條件、環(huán)護以及廠址的地形地貌、地震、地質和文氣象 主要工程建設條件，脫硝工 系統(tǒng)的設想， 行投資 與投資 分析。主要設計范圍及內容 1選擇 用的煙氣脫硝工 系統(tǒng)。2配套脫硝的 源及供應工 系統(tǒng)，按4臺機組脫硝系統(tǒng)消 氨量設計氨。3煙氣脫硝系統(tǒng)實施 的環(huán)影響評 。4機組 煙道系統(tǒng)和 風機的調整。5機組鍋爐本體的煙道、鋼結構和省煤器的調整 分內容由武漢鍋爐廠協(xié)助完成。1.5主要設計原則1 行 種煙氣脫硝案論證，選擇 合的煙氣脫硝工 案；煙氣脫硝 能影響機組 運行，一 影響應有證 施。2煙氣脫硝工程 ”能按 有設 況及 地條件 行 置，求工 程和設施 置合、 作 全、 ，對原機組設施的影響 。3對脫硝 產的 應 合環(huán)護的 要求， 量 脫硝 產的二次“，脫硝工 應 ”能 對環(huán)的影響。4脫硝系統(tǒng)采用PLC系統(tǒng)。5采用煙氣在 自 ，對煙氣脫硝 的NOx量 行 ，對NOx排放量 行 積，對脫硝系統(tǒng)氨 量 行在 。6脫硝工程應 量約能源和源， 脫硝系統(tǒng)的投資和運行費用。7脫硝系統(tǒng)運行按5500計，脫硝系統(tǒng)”利用95%以上。8脫硝系統(tǒng)脫硝 80%，應器currency1口NOx量1號、2號機組按937mg/N m3；3號、4號機組按1054mg/N m3考設計。9地震“ 建構按7 設。2、工程概況2.1 廠址概述fifl于 省中 ，與河省 界，、 與、原、”中 個地fi，地fl置于 37373831， 1125511403 ，全fi積4578公，全fi下四 定、 、 發(fā)。本項目建設地 為 河坡發(fā)電有限責任公司內，河坡發(fā)電有限責任公司fl于fi， 河與河 的一 地， fi中 3-4 km。廠 636 。廠 環(huán)行 ，fi大 和河， ， 為 和 河， 于 河及 支 河合 的 口，地對 的河 地。2.2 鍋爐主機2.2.1 本工程50MW機組用WGZ220/9.8-14型鍋爐，系燃用 煙煤的固態(tài)排渣鍋爐， 燃用 煙煤的本型鍋爐與5 的 機組成單機組。形式 鍋爐為單鍋筒自然循環(huán) 煤粉鍋爐，鍋爐整體 ”型置，爐四 由 式組成，爐口 置有式 器，在煙道內， 次 置 器， 器。 置有省煤器及 式空氣預器。鍋爐采用集中下 ， 采用級噴調式，固態(tài)排渣，四 置切圓燃燒，配有鋼球磨中 儲倉式風送粉系統(tǒng)。鍋爐采用露天 置，獨 抗震鋼構架，爐，煙道， 上級上省煤器以上煙道全 負荷 吊桿掛在頂板上，空氣預器及下級省煤器負荷作用于 構架上。鍋爐的主要技術參下表250MW主要設 設計參 表2-1設 名稱 參名稱 單 fl 據(jù)鍋 爐 型 式 WGZ220/9.814 大 蒸發(fā)量 t/h 220器口蒸 MPa 9.8器口蒸 540空預器口煙氣量 Nm3/h 220000單爐排煙 140 風 20fi器 型 式 單室 電 fi器fi % 98造廠家 河宣 電 fi廠風機 型 號 73020311/2 量 臺/爐 2 m3/S 63.89風 Pa 24892.2.2本工程100MW機組用WGZ410/9.8-7型鍋爐，燃用 地窯煤 煙煤形式 采用自然循環(huán)、單鍋筒、懸浮燃燒、固態(tài)排渣、 ”型 置、雙排柱全鋼構架、懸吊結構、 式空氣預器、 式。鍋爐主要技術特性 2100MW主要設 設計參 表2-2設 名稱 參名稱 單 fl 據(jù)鍋 爐 型 號 WGZ410/9.87大 蒸發(fā)量 t/h 410器口蒸 MPa 9.8器口蒸 540空預器口煙氣量 Nm3/h 488500單爐排煙 140 風 20fi器 型 式 雙室四電 fi器fi % 99造廠家 浙江電 fi器 廠風機 型 號 730128 量 臺/爐 2 m3/S 108.33風 Pa 3529煙 囪 m 180口內徑 m 52.3 燃料 源河坡發(fā)電有限責任公司設計煤種和校核煤種 為 煙煤。設計煤種和校核煤質分析結果下表 煤質資料 表2-3項目 設計煤種 校核煤種1全份 Mt 4.0% 5.0%空氣干燥份 Mad 1.02% 1.06% fl發(fā)量Qnel.ar 5502大卡/ 克 5680大卡/ 克灰分 Aar 26.88% 24.17%揮發(fā)分 Vdaf 7.88% 8.26%全fl St.ar 1.54% 1.36%碳Cy 65.35% 59.9%氫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 二鋁Al2O3% 36.50 36.24氧 二 Fe2O3% 5.76 5.80氧 鈣CaO% 1.69 1.80氧 鎂MgO% 0.49 0.41氧 鈉Na2O% 0.45 0.45氧 鉀K2O% 1.17 0.96氧 flSO3% 0.36 0.35二氧 鈦TiO2% 1.00 1.20五氧 二磷P2O5% 0.86 0.882.4 工程氣象文氣象 1 氣 年 氣 10.9 歷年極端 氣 40.2 歷年極端 氣 -19.1 2 濕 年 對濕 54 %3氣 年 氣 93366-102277 Pa4風速年 風速 2.0 m/s年 大風速 28 m/s5 雨量年 雨量 537-557.1 mm6歷年 大積雪厚 23 cm7歷年 大凍土深 68 cm2.5 工程地質地整， 約640.5m。填土層Q4 填土為主，局 為雜填土，巖性很雜，厚 0.3-1.3m， 厚為2.6m，褐色為主，以粘性土為主，局 為砂土，厚 1m左右。粉土、粉質粘土層Q4分個亞層 第一亞層以粉土為主，第二亞層以粉質粘土為主， 巖性本一致，頒 互層 ，褐色、褐黃，濕很濕，局 受地表粉煤灰中滲漏影響本飽和 態(tài)，”塑、中 縮性，局 夾砂 及砂土透鏡體，土質 ，鈣質菌絲，厚 一般3-7m，R=180kPa。粗礫砂層Q4卵 及圓礫，夾粉細砂、中砂及粘性土透鏡體、級配良好、卵 成份 為礫巖、淺褐色、灰褐色、稍濕很濕、稍密中密 態(tài)，厚 4-7m，R=160kPa粉細砂R=230kPa。粉質粘土層Q4褐色、褐、淺黃色、夾粉土、砂土、卵 透鏡體。量有機質和鈣質菌絲、質地較 一，稍濕 很濕、”塑，中 縮性。厚 差異較大，在29.7m ，一般厚 4-9m，R=200kPa。砂卵 層Q4 層土分為砂土、卵 個亞層，以卵 層為主，砂土 分 在 層頂 ， 中密 密實 態(tài)，卵 層中填充 為砂土、局 為粘性土填充、級配較好。R=250kPa砂土，R=400kPa卵 。巖Q3，上 為泥質灰?guī)r，下 為 灰?guī)r。淺灰色，風 中 風 ，R500kPa。主廠 地段未見有濕陷性黃土，地質鉆孔中30m未見有地下。廠址域 良地質構造存在。根據(jù)中國地震 參劃圖1/400 廠抗震設“ 為七 。2.6電廠用源河坡發(fā)電有限責任公司用 自娘子 供工程，供 貓腦廠供 廠內，”滿足本工程用要求。”供脫硝工程 用的質分析結果下 質分析結果表 表2-4項 目 工 項 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 學 氧量 3.05 mg/l 5.45 mmol/l 性固體 2461.48 mg/l0.53 mmol/l 懸浮性固體 77.68 mg/l性硅 20.19 mg/l 全固形 2539.15 mg/l電 2925 us/l 色透明項 目 工 項 目 工252.7 運輸運輸 電廠所有 currency1廠的運輸 為公 運輸。目 河坡發(fā)電有限責任公司 有 條干 公 ，大 、 2.8建 況廠 置分為主廠 、輸煤、 電、 、生產 建 。主廠 主廠 、鍋爐、電氣主 、電 fi器、煙囪和煙道 2.9 電廠 排放及 況1本工程工 考集中與分 結合 式，按 性 、 性 分 ，選擇 案。2本工程 的中應 于GB/T18920-2002fi 生利用，fi雜用質3本工程 排放標準應 合GB8978-1996合排放標準中的一級標準。全廠的工 全 合利用，電廠排放的是循環(huán)排和 標 的生 。 河坡發(fā)電有限責任公司 的排放主要 自 室、循環(huán) 排、 ，各 源排放特及 施見全廠 排放一表。全廠 排放一表 表2-5名稱 組成及特性據(jù)(mg/L) 施 排放向學 排 酸、 、Ca2+、Mg2+中和 fi 廠循環(huán) 排、SS 用于煤 、fi fi 廠輸煤系統(tǒng)currency1 SS、 “ 循環(huán) 用生 COD、BOD5、氨、SS、 一級“ fi 廠currency1渣 SS 脫倉 縮機循環(huán) 用廠 排 COD、BOD5、氨、SS、 河 名稱 組成及特性據(jù)(mg/L) 施 排放向根據(jù) 期河坡電廠的工“源 標排放 和“源年的 統(tǒng)計據(jù)表明， 廠 排口的8項 PH、SS、CODCr、 、fl 、BOD5、fi 、fl “ 標，以 合排放標準GB897896表2中一級標準評，CODCr 標為83.3% ， 余的 標 為100%。3 建設條件3.1 催 劑、 原劑的供應條件催 劑是煙氣脫硝工程采用SCR技術的 鍵設 ，本工程脫硝催 劑采用 口，成 技術的催 劑。催 劑 型和成份在下一段設 標 程中 定。脫硝 原劑有 種 氨、氨以及SCR脫硝系統(tǒng) 原劑 型比較 表3-1原劑 型 氨 1、應劑成本 2、蒸發(fā)成本 1、氨設計、運行考全3、投資較4、儲存體積 氨 1、較 全 1、23的應劑成本2、大約10的蒸發(fā)能量3、較的儲存設 成本4、投資較大 1、 有” 1、對 氨應劑成本352、的蒸發(fā)能量3、的儲存設 成本4、投資較大上所述，本”采用氨作為 原劑。 fi 調，氨 源較 ，fi 上 源供應 ，完全”以滿足本工程的要。原劑采用 運輸，廠家送 電廠的式。3.1.1 催 劑 催 劑的型式分為板式和式種。在全世界范圍內，目 生產板式催 劑廠家有日 和 子公司，式催 劑的廠家約有7-8家。對于催 劑的種形式，各有 一般為在燃煤電廠脫硝裝置 置在省煤器和空預器 ，采用板式催 劑和大孔徑的式催 劑”以的，對于燃氣電廠和脫硝裝置 置在 fi 的 ，采用式催 劑。國 應用 況 ， 板式和式的廠量本 ， ，目 世界范圍內的 用況 ，種形式的催 劑量也本。板式與式催 劑比較 表3-2項目 板式 式 大性 催 劑組成 Ti02有 鋼 架 材全是Ti02催 劑體積 條件下大 格 ”性 火 火應器體積 大本工程脫硝催 劑采用 口、成 技術的催 劑。3.2 脫硝 產的 及 合利用條件脫硝 程是利用氨 氧 原，應產為 的和氣，脫硝 程 產生 的 產?！蹦茉斐啥巍暗馁|有 的氨和 期的 催 劑。的氨 煙氣排向大氣， 氨的 一定限，對環(huán)造成“， 氨 是脫硝裝置主要的設計性能 標，也是脫硝裝置運行 程中必 視和的 標，脫硝裝置的氨 型的設計為 5ppm。氨 量 限，應 催 劑。在中國對于氨的排放 用的 規(guī)是 臭“排放標準GB14554-93。 的催 劑”以 催 劑 ，由 負責 催 劑。 和 及費用在 催 劑的合 條行協(xié)。 催 劑”能的 利用 用作泥原料 土及 它 材料的原料；中 ； 生 。催 劑 和用 協(xié) 的 規(guī)則是要求 催 劑的所有 和 責任。本工程”采用 的催 劑 催 劑 ，由 負責 催 劑的式，在條件成 由國內廠家 。3.3 脫硝 地條件根據(jù)煙氣脫硝工 的要求，脫硝裝置 置在鍋爐與 fi器 地，采用鋼結構支架形式 脫硝裝置支 在鍋爐與 fi器 煙道上；態(tài)氨的 存和供應 置在1735 地 地上，地 置；道采用 道支架。3.4 脫硝用電、 、氣條件本脫硝工程是在原有老廠的上 行技術改造，脫硝工程用電、量、蒸 和 縮空氣量 較 ， 要新建單獨的源、電源、氣源。本工程中工用由電廠循環(huán)供，生 用由廠生 用供。4 煙氣脫硝工 案4.1 設計參4.1.1 鍋爐燃煤量鍋爐燃煤量按鍋爐 大 計 ，見下表表4.1-1 燃煤量計 表項目 單fl 設計煤種 校核煤種1-2號爐燃煤量t/h 27.33/25.96 28.923-4號爐燃煤量t/h 49.1 52.89燃煤量 4臺爐152.86 163.62日燃煤量 t/d 3362.92 3599.64年燃煤量 t/a 840730 899910 a)鍋爐的年運行利用按5500計 ；b)鍋爐日 運行按22計 。c)鍋爐 按90%計 。4.1.2 脫硝裝置設計參表4.1-2脫硝裝置設計參。項目 單fl 設計煤種 校核煤種煤的fl量 % 1.54 1.361-2號爐標態(tài)濕煙氣量Nm3/h 306297206363 3699062270001-2號爐標態(tài)干煙氣量Nm3/h 287613193775 3473422131533-4號爐標態(tài)濕 Nm3/h 703228431550 796030488500煙氣量 3-4號爐標態(tài)干煙氣量Nm3/h 660331405225 747472458701SCR口NOX mg/Nm3 282 317SCRcurrency1口NOX mg/Nm393770% 105470%脫硝 % 75 754.2 脫硝工 案的選擇4.2.1 脫硝工 的 有 NOX的 燃料的生 期的 個段currency1 ，限燃燒、燃燒中和燃燒 。 ，燃燒 脫硝的很 ，所有的形容集中在燃燒中和燃燒 的NOX的。所以在國 上燃燒中NOX的所有 施統(tǒng)稱為一次 施，燃燒 的NOX 施統(tǒng)稱為二次 施，稱為煙氣脫硝技術。目 采用的燃燒中NOX技術 為 NOX燃燒技術，主要有 NOX燃燒器、空氣分級燃燒和燃料分級燃燒。應用在燃煤電鍋爐上的成 煙氣脫硝技術主要有選擇性催 原技術Selective Catalytic Reduction， 稱SCR、選擇性 催 原技術Selective Non-Catalytic Reduction， 稱SNCR以及SNCR/SCR合煙氣脫硝技術。4.2.1.1 SCR煙氣脫硝技術年 選擇性催 原煙氣脫硝技術(SCR)發(fā) 較 ,在 和日本 廣泛的應用,目 氨催 原煙氣脫硝技術是應用 的技術。1SCR脫硝應SCR脫硝系統(tǒng)是向催 劑上游的煙氣中噴currency1氨氣 它合 的 原劑、利用催 劑 煙氣中的NOX轉 為氣和。在 的設計中，用態(tài) 氨 氨氨的 ， 論以何種形式 用氨，首 氨蒸發(fā)，然 氨和稀釋空氣 煙氣合， 利用噴氨格柵噴currency1SCR應器上游的煙氣中。圖為SCR應原示意圖。在SCR應器內，NO 以下應被 原 4NO+4NH3+O23N2+6H2O6NO+4NH35N2+6H2O煙氣中有氧氣，應第一式 行， ，氨消 量與NO 原量有一對一的 系。在鍋爐的煙氣中，NO2一般約占 的NOX 的5%，NO2參與的應下 2NO2+4NH3+O23N2+6H2O6NO2+8NH37N2+12H2O上個應表明 原NO2比 原NO要 的氨。在絕大 鍋爐的煙氣中，NO2僅占NOX 量的一 分， NO2的影響 顯著。SCR系統(tǒng)NOX脫 很，噴currency1 煙氣中的氨完全和NOX應。有一 分氨 應而是作為氨 離 應器。一般 說，對于新的催 劑，氨 量很 。但是， 催 劑 表被飛灰覆蓋 堵 ，氨 量就 ，為維 要的NOX脫 ，就必 應器中NH3/NOX摩爾比。 能證預設定的脫硝 和 氨 量的性能標準，就必 在應器內添 新的催 劑以恢復催 劑的 性和應器性能。新催 劑 始 用 被 這段 稱為催 劑 。2SCR系統(tǒng)組成及應器 置下圖為 型SCR煙氣脫硝工 系統(tǒng) 圖，SCR系統(tǒng)一般由氨的儲存系統(tǒng)、氨與空氣合系統(tǒng)、氨氣噴currency1系統(tǒng)、應器系統(tǒng)、省煤器旁、SCR旁 、 系統(tǒng) 組成。SCR應器在鍋爐煙道中一般有 種 的 裝fl置， 段/灰 置、段/ 灰和段 置。1段/灰 置 應器 置在空氣預器 為350左右的fl置， 煙氣中所有的全 飛灰和SO2 催 劑應器，應器的工作條件是在 干凈”的fi煙氣中。由于這種 置案的煙氣 在300400的范圍內， 合于 催 劑的應 ， 而它被廣泛采用。但是由于催 劑是在 干凈”的煙氣中工作， 催 劑的 受下列 的影響 煙氣所攜的飛灰中有Na,Ca,Si,As 成分， 催 劑中毒” 受“，而 催 劑的 能。飛灰對催 劑應器的磨損。飛灰 催 劑應器 道堵 。煙氣 升， 催 劑燒結， 結晶而 ，煙氣 ，NH3和SO3應生成酸性fl酸銨，而堵 催應器道和“空氣預器。 性的催 劑促 煙氣中的SO2氧 SO3， 應 采用 性的催 劑用于這種 置。為 ”能地延 催 劑的 用 ， 應選擇合 的催 劑，要 應器道有足夠的空 以堵 ， 要有腐 施。2段/ 灰 置 應器 置在靜電 fi器和空氣預器 ，這， 為300400的煙氣 電 fi器以 currency1催劑應器，這 ”以止煙氣中的飛灰對催 劑的“和 應器磨損 堵 ，但煙氣中的SO3始終存在。采用這一案的 大是，靜電 fi器 在300400的 下 運行， 很 采用。3段 置 應器 置在煙氣脫fl裝置FGD ，這催 劑 完全工作在 fi、 SO2的 干凈”煙氣中，由于 存在飛灰對應器的堵 及腐蝕