煤矸石综合利用发电机组烟气超净排放项目可研报告

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1、中煤朔州市格瑞特实业煤矸石综合利用发电机组烟气超净排放项目可行性研究报告中煤西安设计工程有限责任公司二O一四年九月中煤朔州市格瑞特实业煤矸石综合利用发电机组烟气超净排放项目可行性研究报告工程规模：2x480t/h工程编号：K5328（J）总 经 理：朱杰利总 工 程师：宫守才项目负责人：马 杰中煤西安设计工程有限责任公司二O一四年九月参加编写的主要技术人员专 业姓名职责职 称备注总 图闫海瑞设计高级工程师于 跃校核高级工程师工 艺马 杰设计工 程 师王 欢校核工 程 师土 建李 鹏设计高级工程师李 治校核高级工程师电 气李灵枝设计高级工程师李向阳校核高级工程师水 工王 斌设计高级工程师田小伟校

2、核高级工程师热 控王增科设计高级工程师孟凡勇校核高级工程师经 济王 加设计工 程 师张立功校核高级工程师项目负责人马 杰工 程 师目 录第一章概述- 8 -1.1、项目概况- 8 -1.2、研究范围- 8 -1.3、编制依据- 9 -1.4、项目建设的必要性- 9 -第二章工程概况- 11 -2.1、锅炉燃料- 11 -2.2、烟气数据- 12 -第三章脱硫、脱硝、除尘效率确定- 14 -第四章厂址条件- 15 -4.1、厂址位置- 15 -4.2、工程地质- 15 -4.3、水源- 15 -4.4、交通运输- 15 -4.5、气象条件- 16 -第五章、脱硫、脱硝、除尘方式选择- 17 -5

3、.1、脱硫方式选择- 17 -5.2、脱硝方式选择- 18 -5.3、除尘改造方式选择- 20 -第六章工程设想- 21 -6.1、脱硫部分- 21 -6.2、脱硝部分- 38 -6.3、除尘改造部分- 45 -第七章环境保护- 57 -7.1、环境保护执行标准- 57 -7.2、建设项目和生产对环境的影响分析- 57 -7.3、环境污染防治措施- 58 -7.4、环境管理机构- 59 -第八章劳动安全和工业卫生- 60 -8.1、防火防爆设计原则及措施- 60 -8.2、防电伤设计原则- 60 -8.3、防机械损伤与防坠落措施- 61 -8.4、防尘伤害措施- 61 -8.5、防噪声，防振动

4、措施- 61 -8.6、防暑，防寒及防潮措施- 62 -第九章节水、节能、节约用地- 63 -9.1、节水- 63 -9.2、节能- 63 -9.3、节约用地- 63 -第十章施工组织及劳动定员- 64 -10.1、施工组织- 64 -10.2、劳动定员- 64 -第十一章投资估算- 65 -11.1、定额套用- 65 -11.2、工程量计算依据- 65 -11.3、其他费用- 65 -11.4、基本预备费- 65 -11.5、附表- 65 -第十二章主要技术经济指标- 70 -12.1、增加运行成本经济分析- 70 -12.2、经济分析- 71 -12.3、环保综合治理效果分析- 71 -第

5、十三章结论及建议- 72 -13.1、主要结论- 72 -13.2、建议- 72 -附件：附件一：设计委托书附件二：关于推进全省燃煤发电机组超低排放的实施意见 山西省人民政府文件 晋政办发201462号附件三：关于上报省调燃煤发电机组超低排放或关停淘汰实施计划的通知山西省经济和信息化委员会 晋经信电力函2014229号附 图 目 录序号图 纸 名 称图 号1厂区总平面图一K5328（J）Z012厂区总平面图二K5328（J）Z013石灰石-石膏法脱硫系统图K5328（J）TL014脱硝系统流程图K5328（J）TX015湿式除尘器布置图K5328（J）CC01第一章 概述1.1、项目概况中煤朔

6、州市格瑞特实业2135MW煤矸石综合利用发电项目坐落在山西省朔州市朔城区下团堡乡境内，距朔州市朔城区直线距离12km，占地面积262亩。格瑞特公司成立于2004年8月20日，是中国中煤能源股份全资子公司。公司目前拥有二台13.5万千瓦煤矸石发电机组，项目于2008年2月经国家发改委核准，一号机组2009年4月1日投产，二号机组2009年9月2日投产，采用直接空冷机组，配置2480t/h超高压循环流化床锅炉，总投资140889万元，每年可实现产值49000万元。格瑞特电厂是一座节能、环保型发电厂，燃料主要是消耗山西中煤东坡煤业、朔州中煤平朔能源及周边中煤集团旗下煤矿、选煤厂生产的劣质煤和洗煤过程

7、中产生的煤矸石、煤泥，充分利用劣质能源，变废为宝，彻底解决了矸石常年堆放占用大量土地和自燃产生的烟尘污染环境问题，有效改善了当地的空气环境质量；循环硫化床锅炉采用炉内燃烧脱硫技术，脱硫效率可达80%以上；采用低氧燃烧技术，极大地降低了NOx的生成；采取了高效布袋除尘器，除尘效率99.93%以上；汽轮机采用直接空冷技术，与常规湿冷发电机组相比可以节约水量70%以上；化学水系统采用全膜法取代了传统的水处理工艺，制水过程不需要酸、碱，减少了化学药品对环境的污染；生产过程产生的废水按其性质，采用不同的工艺流程进行处理，处理后水质达到污水综合排放标准二级标准的要求，处理合格后的废水回收重复利用，实现废水

8、零排放，有效保护了水环境。本次除尘、脱硫、脱硝改造是为了响应山西省人民政府文件关于推进全省燃煤发电机组超低排放的实施意见。文件中对于300MW以上机组要求在2020年前强制执行超净排放，格瑞特电厂虽然目前不在强制执行的范围内，但为了以后的持续发展，按照超净排放的标准来执行。“超净排放标准”：烟尘5mg/Nm3，SO235mg/Nm3, NOX50mg/Nm3。”使燃煤锅炉的烟气排放达到燃气排放标准。本报告设计基础数据按单炉烟气NOX排放浓度为90mg/Nm3，；SO2排放初始浓度小于3534.9mg/Nm3（经过炉内喷钙脱硫后，效率按70%计算），烟尘排放浓度为50mg/Nm3（原有布袋除尘器

9、出口）计。1.2、研究范围本报告主要论证中煤朔州市格瑞特实业2台480吨超高压中间再热循环流化床锅炉烟气脱硫、脱硝、除尘等项目建设的必要性以及在技术、经济上的可行性、可靠性和合理性；提出原则性工艺方案，对项目建设进行投资估算，初步安排项目建设的施工进度。1.3、编制依据1、中煤朔州市格瑞特实业煤矸石综合利用发电机组烟气超净排放设计委托书。2、山西省人民政府文件关于推进全省燃煤发电机组超低排放的实施意见3、山西省经济和信息化委员会关于上报省调燃煤发电机组超低排放或关停淘汰实施计划的通知4、国家产业政策、环保政策、现行国家规范、行业标准。5、基础资料：1）年利用小时数： 5500h2）厂区地震烈度

10、为：7度。3）脱硫剂采用石灰石，石灰石粉价格：200元/吨。4）脱硝剂采用尿素，尿素价格：2000元/吨。5）电价：0.3元/度6）水费： 2.5元/m37）项目资金由企业自筹。1.4、项目建设的必要性1.4.1、执行国家区域大气污染防治“十二五”规划政策的需要当前我国大气环境形势十分严峻，严重制约社会经济的可持续发展，威胁人民群众身体健康。我国主要大气污染物排放量巨大，2010年二氧化硫、氮氧化物排放总量分别为2267.8万吨、2273.6万吨，位居世界第一，烟尘排放量为1446.1万吨，均远超出环境承载能力。国家区域大气污染防治“十二五”规划中明确指出要求深化火电行业二氧化硫治理，燃煤机组

11、全部安装脱硫设施。大力推进火电行业氮氧化物控制，深化火电行业烟尘治理。1.4.2、大力推进全省污染减排工作，充分执行国家政策的需要山西省单机30万千瓦及以上燃煤发电机组实施烟气超低排放，是推动能源生产和消费革命的具体行动，是实现山西省电力建设健康、快速、可持续发展的必由之路，是落实大气污染防治行动计划的重要抓手，是深化改革建设山西国家资源型经济转型综合配套改革试验区的重要举措，对山西省和周边地区实现大气污染防治和环境保护具有重要的意义。1.4.3、全面建设美丽朔州的需要朔州市格瑞特实业自成立以来，为朔州市的经济发展和环境改善做出了积极贡献。为超前执行烟尘5mg/Nm3，SO235mg/Nm3,

12、 NOX50mg/Nm3的超净排放标准，使燃煤锅炉的烟气排放逼近燃气排放标准要求，对公司生产系统全面进行升级改造，提高烟气脱硫、脱硝、除尘水平，是刻不容缓的一项重要工作，也是推动治污减霾实施超净排放工作，全面建设美丽朔州的重要举措。本次除尘、脱硫、脱硝改造项目的实施可以使两台锅炉烟气每年减少SO2排放量19980吨，NOX排放量228.4吨，含尘排放量256.8吨，将对朔州市的环境改善、提高人们的生活质量做出重要的贡献。1.4.4、企业提高自身清洁生产水平，提升企业市场竞争力的需要。朔州市格瑞特实业为了解决本地区的工业生产和居民生活、采暖用热、保护环境、节约能源、保证地区安全用电，为区域经济发

13、展做出了一定贡献，但随着人们生活水平的不断提高，对环境质量有了较高的要求，从而对企业的洁净生产也提出很高要求，因此，为了企业生存和提高市场竞争力，本次环保综合治理是必须的。第二章 工程概况本项目主要针对中煤朔州市格瑞特实业2135MW煤矸石综合利用电厂进行除尘，脱硫、脱硝系统改造以及相关电气控制系统改造等。2.1、锅炉燃料2.1.1、锅炉参数锅炉为上海锅炉厂2台480t/h锅炉，参数如下： 型号： SG-480-13.7-M超高压中间再热循环流化床锅炉锅炉最大连续蒸发量：480 t/h 过热蒸汽压力：13.7 MPa 过热蒸汽温度：540再热蒸汽流量 430 t/h再热蒸汽出口压力：3.5 M

14、Pa再热蒸汽出口温度：540 给水温度：245 排烟温度：144锅炉效率：90.5%2.1.2、煤质情况电厂目前燃用的燃料为中煤平朔能源公司混煤。煤质分析如下表： 表2-1 煤质分析表 项 目符号单位设计煤种校核煤种碳Car%36.51 30.72氢Har%2.922.65氧Oar%10.9511.18氮Nar%0.680.60硫分St.ar%2.42.5灰分Aar%42.8448.85水分Mt%3.73.5挥发分Vdaf%40.3241.74发热量Qnet.arKJ/kg1419012030可磨性系数HGI57542.1.3、燃料消耗量：燃料消耗量见下表：表2-2 燃料耗量表 设计煤种校核煤

15、种单炉小时耗量(t)102.5122.31全厂小时耗量(t)205244.62全厂日耗量(t)41004892.4全厂年耗量(万t)112.75134.54注：日耗量按20小时计算，年按5500小时计算。 2.2、烟气数据2.2.1、锅炉大气污染源排放现状：表2-3 大气污染物排放量表项目两台炉排放量排放浓度mg/Nm3t/ht/aSO23.6620180.73534.9烟尘0.05285.450NOX0.09513.8902.2.2、锅炉运行技术参数及目标数据：为保证锅炉实际运行过程中燃烧煤质发生变化而不引起污染源排放超标，本次设计均按照可能出现的最大值设计，单炉烟气NOX排放浓度为90mg

16、/Nm3，SO2排放浓度约为3534.9mg/Nm3（SO2原始排放浓度为11783.2 mg/Nm3，炉内脱硫效率按70%计算），烟尘排放浓度为50mg/Nm3计。见下表：表2-4 锅炉运行技术参数及目标数据序号项目名称单位参数1锅炉形式流化床锅炉2锅炉数量台23锅炉额定蒸发量t/h4804燃煤量（单台炉）t/h102.5（设计煤种）122.31（校核煤种）5烟气量（单台炉）Nm3/h5190006湿法脱硫入口SO2浓度mg/Nm33534.97湿法脱硫后出口SO2浓度mg/Nm3358脱硝前烟气NOX排放值mg/Nm3909脱硝后出口NOX浓度mg/Nm35010系统氨逃逸率Ppm311S

17、O2/SO3转化率998脱硝前烟气NOX排放值mg/Nm3909达到NOX浓度50mg/Nm3脱硝效率55.510目前烟尘排放值mg/Nm35011达到烟尘浓度5 mg/Nm3除尘效率90根据上表可以看出，如果两台锅炉运行，达到环保要求，烟气脱硫效率需达到99%以上，脱硝效率需达到45%以上，除尘效率需达到90%以上。通过对目前市场存在脱硫工艺的了解，湿法脱硫效率最高，一般在经济脱硫效率95%98%，在目前燃煤的含硫量偏高，对于烟气脱硫的效率要求较高，运行成本大。因此建议在采用最高脱硫效率的湿法脱硫工艺前提下，锅炉燃料采用含硫量较低的煤种，根据下表可以看出燃煤硫含量保证在1%以下最高脱硫效率下

18、能够达标排放。表3-2 达到超净排放值燃煤含硫量对应烟气脱硫效率表序号燃煤硫含量入口排放浓度（mg/Nm3）达到限值所需脱硫效率备注12.5%3534.999.0%燃煤的热值不变22%2827.998.8%31.5%2120.998.3%41%1414.097.5%50.5%707.095.0%如果燃煤的硫份高于1%，维持湿法脱硫的经济脱硫效率98%，则需要提高炉内脱硫的效率达到80%以上，依然可以满足超净排放的要求。第四章 厂址条件4.1、厂址位置格瑞特2x135MW煤矸石发电厂位于朔州市朔城区北西约11km，刘家口集运站北边1km，中煤平朔能源洗煤厂东北约800m，低山丘陵山坡之上。脱硫工

19、程位于电厂厂址内。厂址自然标高11841120m。厂址内为第四系黄土堆积，西高东低，场地开阔，坡度不大。厂址内有五条侵蚀冲沟教发育，其中四条呈东西向，另一条靠近厂址内偏东，呈近南北向，沟谷均呈V字形，沟深1520m，沟底部宽约6m，顶部宽约20m，冲沟两侧黄土状粘土柱状节理发育，常形成陡坡。在厂址外东边约200m处有七里河由北向南径流。4.2、工程地质朔州自然地理环境复杂多样，整体地表为黄土覆盖的山地高原，地形以山地、丘陵为主，占到总面积的60%以上。境内海拔在1600m以上的山峰就有140多座。河流分布较广，六县区都有，但多为季节性河流。全市主要河流共29条，基本分属海河流域和黄河流域。水源

20、丰富，河流总径流量4.9679108m3，其中泉水径流量2.57108m3。地下水资源量多年平均在7.0317108m3，其中可开采量为4.63108m3。水资源总量为7.9108m3。该地区地震烈度为7级。拟建场地周围无活动断裂分布，无发生构造地裂、砂土液化的条件，工程地质稳定性较好，地下水对建筑基础无侵蚀性。4.3、水 源本工程用水取自市政给水管网，完全能够满足本工程用水需要。4.4、交通运输朔州境内主要公路有大运和平朔公路，铁路有北同蒲铁路通过，交通十分便利。朔州交通发达，北同蒲铁路电气化复线、神朔铁路和大运二级公路、朔黄铁路、平万公路、朔万公路纵横境内，连接京大高速公路的大运高速公路朔

21、州段已经通车，铁路线和公路干线综合交错，构成了四通八达的交通网络。4.5、气象条件朔州市气候属温带大陆性季风气候，四季分明，春季干旱多西北风，夏季雨多气温高，秋季凉爽短暂，冬季寒冷少雪。多年统计的主要气象资料如下：最热月份温度（8月） 21.8最冷月份温度（1月） 4.0极端最高温度 37.7极端最低温度 -32.0相对湿度最热月平均 66相对湿度最冷月平均 50年平均总降水量 423.2mm日最大降水量 158.1mm夏季平均风速 3.4ms冬季平均风速 3.0ms最大积雪深度 20.0cm年雷暴日数 27.5d年雾日数 19.0d最大冻土深度 186.0cm第五章、脱硫、脱硝、除尘方式选择

22、5.1、脱硫方式选择目前，燃煤电厂所采用的烟气脱硫工艺多种多样，在这些脱硫工艺中，有的技术较为成熟，有的尚处于试验研究阶段。以下就近年在燃煤电厂应用较多、技术成熟的石灰石-石膏法、氨法两种工艺进行综合比较分析，以供本工程确定烟气脱硫最佳工艺方案。两种湿法脱硫方式对比如下：项目石灰石-石膏湿法脱硫技术氨法脱硫技术运行规模及业绩无大规模运用限制；运行业绩多。无大规模运用限制；运行业绩较石灰石湿法少，但近几年推广较快脱硫效率95%98%吸收剂石灰石，成本低。较易获得。液氨，距离本项目20多公里处有吸收剂。成本较高。场地情况本项目场地紧张，需要占用扩建端本项目场地紧张，需要占用扩建端。但占地较石灰石石

23、膏法小。副产物及利用石膏；以抛弃为主。硫酸铵；可以综合利用，但销路不稳定。废水产生废水。基本不产生废水。系统堵塞及腐蚀有堵塞，有腐蚀。无堵塞，有腐蚀。能耗相当相当水耗（入口按130计）相当相当设备稳定性整个过程为湿态，各设备都存在腐蚀严重，系统长期运行稳定性差；吸收剂制浆设备结垢、堵塞，检修维护困难。连续运行时间约为35个月.整个过程为湿态，各设备都存在腐蚀严重，系统长期运行稳定性差；吸收剂为危险品，储存上安全隐患大。连续运行时间约为4个月.投资运行费用约5500-6000万元；估算运行成本约2623万元/年。投资约6000万；估算年运行成本2801万元。但硫酸铵的销售存在着不稳定的风险。1、

24、两种湿法脱硫方式均需要占用格瑞特电厂的扩建场地。2、据中煤格瑞特电厂了解，距离本项目20多公里处的平鲁工业园区有项目（劣质煤项目）生产液氨，但要到2016年方可投产，而且劣质煤项目生产的液氨仅满足自身使用，基本没有富裕，而中煤格瑞特电厂如采用氨法脱硫，每年需要液氨11678吨。目前平朔地区的神头二电厂采用的氨法脱硝，所需液氨均要从石家庄和内蒙古两地采购。3、据中煤格瑞特电厂了解，平朔地区硫酸铵销路不好，电厂脱硫生产的硫酸铵更不好销售。4、如采用石灰石-石膏湿法脱硫，石膏滞销，年运行成本为2623万元；如采用氨法脱硫,硫酸铵滞销，年运行成本为4127.23万元。二者相差1504.23万元。5、就

25、运行可靠性和安全性而言，石灰石-石膏湿法脱硫要比氨法脱硫高。因此，综合技术和经济性优势，建议本项目烟气脱硫采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺。5.2、脱硝方式选择5.2.1、锅炉排放现状目前两台循环流化床锅炉烟气NOX排放浓度为90mg/Nm3，已不能满足“超净排放”烟气NOX排放值为50 mg/Nm3的要求，因此，为了保证达标排放，必须增加脱硝工艺。5.2.2、脱硝工艺选择目前主要的脱硝工艺为SCR、SNCR以及SNCR+SCR联合法，针对本工程，比较如下：脱硝工艺技术比较表项目SCR技术SNCR技术SNCR+SCR技术烟气NOX排放值90 mg/Nm390 mg/Nm390 mg/Nm3总的脱硝

26、效率80%-95%煤粉炉3050%流化床锅炉5060%50%-85%出口NOX排放50 mg/Nm350 mg/Nm350 mg/Nm3反应剂尿素尿素尿素反应温度3004008501100前段：8501100，后段：300400催化剂V2O5-WO3/TiO2或V2O5-MoO3/TiO2不使用催化剂比SCR少用一些催化剂催化剂体积100m3无52m3催化剂的使用量二层无一层催化剂的寿命三年无三年反应剂喷射位置省煤器与SCR反应器间烟道(高尘布置)炉膛内喷射炉膛内喷射+省煤器与SCR反应器间烟道SO2/SO3氧化SO2氧化，SO3浓度增加2-4倍不会导致SO2氧化，SO3浓度不增加SO2氧化较

27、SCR低，SO3浓度的增加与催化剂体积成正比NH3 逃逸35ppm1015ppm35ppm对空气预热器影响NH3与SO3易形成ABS造成堵塞或腐蚀SO3浓度低，造成堵塞或腐蚀的机率低ABS的产生较SCR低，造成堵塞或腐蚀的机率比SCR略低系统压力损失因增加脱硝装置所增加的压力损失约1000pa没有压力损失因增加脱硝装置所增加的压力损失约300pa燃料的影响灰份磨耗催化剂，碱金属氧化物劣化催化剂。AS，S等使催化剂失活。燃料显著地影响运行费用。基本无影响影响与SCR相同。由于催化剂较少，更换催化剂的总成本较SCR略低锅炉的影响受省煤器出口烟气温度的影响受炉膛内烟气流速及温度分布的影响受省煤器出口

28、烟气温度的影响，受炉膛内烟气流速及温度分布的影响燃料变化的影响对灰份增加和灰份成分变化敏感基本无影响对灰份增加和灰份成分的变化影响中等运行成本催化剂更换量大，运行成本很高不需要更换催化剂，运行成本低催化剂更换量小，运行成本较高通过对三种脱硝工艺技术进行全面的比较，总投资小，系统简单，运行成本的SNCR法烟气脱硝工艺更加适合本工程。5.2.3、还原剂选择烟气脱硝工艺的还原剂主要有尿素、液氨和氨水，且各有特点，三种不同还原剂的技术比较见下表：脱硝还原剂的技术比较项目液氨氨水尿素反应剂费用便宜（100%）较贵（150%）最贵（180%）生产1kg氨气需要的原料量1.01kg（99%氨）4kg（25%

29、氨）1.76kg运输费用便宜贵便宜安全性有毒有害无害存储条件高压常压常压，干态储存方式储罐（液态）储罐（液态）码放或料仓（微粒状）初投资费用便宜贵贵运行费用便宜（需要热量蒸发液氨）贵（需要高热量蒸发水和氨）贵（需要空气或蒸汽雾化）设备安全要求有法律规定需要基本上不需要脱硝还原剂选择建议还原剂优点缺点建议液氨还原剂消耗量低、运输和使用成本低、初投资低有安全隐患，需要严格的安全和防火措施在危险管理许可条件下，对于大型机组建议采用，以节约成本氨水运输成本高，如果溢出，其蒸气的浓度也较大，相对液氨比较安全相对液氨，其还原剂的成本较高，储存的成本也较高考虑到无水氨的危险性，可以考虑；对于小型机组，建议采

30、用尿素无毒、无危险；运输方便、便宜需要解决尿素的吸潮问题，相对液氨成本稍高，更高的蒸发能量消耗和更高的储存成本；在法律不允许使用氨或场地受限的情况下，推荐使用由表可知，液氨的投资、运输和使用成本为三者最低，但液氨属易燃易爆品，必须有严格的安全保证和防火措施，其运输、存储涉及当地法规和劳动卫生标准；同时本工程为改造工程，场地受限，液氨和氨水的安全距离要求较高，故本工程采用尿素作为还原剂。5.3、除尘改造方式选择5.3.1、除尘改造方式要达到烟气含尘超净排放降至5mg/Nm3以下，采用单独的除尘方式比较困难，多采用联合除尘的方式，主要有以下几种工艺路线：包括采用低低温静电除尘器+湿式电除尘技术；高

31、频电除尘器+旋转极板+湿式除尘器；布袋除尘器+湿式电除尘技术等。由于电厂原有除尘方式为布袋除尘器，考虑到投资、场地布置及施工工期的等因素，重新采用低低温静电除尘器或高频电除尘器等技术需重新购设备，增加投资额及施工工期。因此，结合电厂现有情况，推荐采用大修现有布袋除尘器+脱硫后增加湿式除尘装置的方案。本工程原设计采用布袋除尘器，布袋除尘器出口粉尘浓度 DL/T659火力发电厂顺序控制系统在线验收测试规程 DL/T658火力发电厂模拟量控制系统在线验收测试规程 DL/T657过程检测和控制系统用文字代号和图形符号 HG/T20505爆炸和火灾危险环境电力设计规范 GB50058自动化仪表选型规定 HG/T20507仪表供电设计规