1、神華國能寶清煤電化有限公司2x600MW超臨界濕冷機(jī)組脫硫工程煙氣超低排放脫硫系統(tǒng)改造方案工程設(shè)計(jì)證書甲級(jí)A137010481號(hào)工程咨詢資格證書工咨甲號(hào)2014年12月 濟(jì) 南批 準(zhǔn)：審 核：校 核：編 寫：1 概況1.1 背景概述為解決日益突出的大氣污染問題，改善環(huán)境空氣質(zhì)量，保障公眾環(huán)境權(quán)益，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，神華集團(tuán)承諾旗下所有燃煤發(fā)電機(jī)組大氣污染物排放濃度均達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值（即在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50mg/Nm3）。由于山東院僅負(fù)責(zé)本工程的脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其余系統(tǒng)均由東北院進(jìn)行設(shè)計(jì)，本文僅說明SO2排放限值變化對脫硫

2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響，并簡略提及脫硫系統(tǒng)中可降低煙塵排放的改造方案。1.2 排放指標(biāo)值神華國能寶清煤電化有限公司2x600MW超臨界濕冷機(jī)組脫硫工程已于2013年5月完成初步設(shè)計(jì)的收口工作，其中煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13223-2011）。隨著國內(nèi)大氣污染的日益嚴(yán)重，結(jié)合國內(nèi)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨苛刻，神華公司確定了煙氣超低排放指標(biāo)值均達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值的目標(biāo)，具體見表1.2-1。表1.2-1 本工程執(zhí)行環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)及超低排放指標(biāo)值項(xiàng)目單位煙塵SO2（GB13223-2011）限值（環(huán)評(píng)批復(fù)）mg/Nm330100超低排放指標(biāo)值mg/Nm310351.3 超低排放的工程措施

3、及投資增加匯總考慮到本工程部門設(shè)備已招標(biāo)訂貨的現(xiàn)狀，且初步設(shè)計(jì)中所采用的設(shè)計(jì)煤種含硫量（St,ar=0.57%）比工程燃用設(shè)計(jì)/校核煤種實(shí)際含硫量（St,ar=0.12%/0.38%），本文擬按下述兩種設(shè)計(jì)思路進(jìn)行脫硫系統(tǒng)和設(shè)計(jì)復(fù)核和改造方案確定。（1）根據(jù)已招標(biāo)訂貨設(shè)備參數(shù)，推算在給定設(shè)計(jì)/校核煤種基礎(chǔ)上滿足排放要求的最高設(shè)計(jì)含硫量值；（2）按給定設(shè)計(jì)/校核煤種下設(shè)計(jì)含硫量為St,ar=0.57%時(shí)，核算脫硫系統(tǒng)改造方案及主要設(shè)備參數(shù)。按以上設(shè)計(jì)思路，本工程實(shí)現(xiàn)煙氣污染物的超低排放的主要工程措施見表1.3-1。表1.3-1 超低排放的工程措施及投資增加匯總項(xiàng)目超低排放所額外的工程措施投資增加

4、（萬元）方案一根據(jù)已招標(biāo)訂貨設(shè)備推算脫硫系統(tǒng)最高設(shè)計(jì)含硫量：在給定設(shè)計(jì)/校核煤種下，脫硫系統(tǒng)最高設(shè)計(jì)含硫量為0.38%； /選項(xiàng)：收塔除霧器型式改為1層管式+3層屋脊式，提高系統(tǒng)煙塵的去除率，降低煙塵排放濃度。脫硫系統(tǒng)增加阻力約為80Pa。200方案二按St,ar=0.57%設(shè)計(jì)，增加噴淋層設(shè)計(jì)。脫硫系統(tǒng)阻力增加約為380Pa。800選項(xiàng)：收塔除霧器型式改為1層管式+3層屋脊式，提高系統(tǒng)煙塵的去除率，降低煙塵排放濃度。脫硫系統(tǒng)增加阻力約為80Pa。200方案三按St,ar=0.57%設(shè)計(jì)，采用AEE PLUS提效構(gòu)件。脫硫系統(tǒng)增加阻力約為50Pa。500選項(xiàng)：收塔除霧器型式改為1層管式+3層屋

5、脊式，提高系統(tǒng)煙塵的去除率，降低煙塵排放濃度。脫硫系統(tǒng)增加阻力約為80Pa。2002 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)2.1 燃煤煤質(zhì)本工程2×600MW機(jī)組燃用配套的寶清朝陽露天煤礦的褐煤。燃煤煤質(zhì)見表2.1-1。表2.1-1 燃煤煤質(zhì)資料項(xiàng) 目符 號(hào)單 位設(shè)計(jì)煤種校核煤種收到基碳份Car%31.1629.6收到基氫份Har%2.922.81收到基氧份Oar%9.878.19收到基氮份Nar%0.270.22收到基硫份Sar%0.120.38收到基灰份Aar%15.9616.40收到基水份Mar%39.742.4空氣干燥基水份Mad%16.2617.46干燥無灰基揮發(fā)份Vdaf%66.1761.36低

6、位發(fā)熱量Qnet,ar(MJ/kg)11.4110.882.2 FGD入口煙氣參數(shù)下表中按脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)含硫量St,ar=0.57%開列。項(xiàng) 目單 位設(shè)計(jì)煤種校核煤種備 注煙氣成分（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，濕基，實(shí)際O2）N2Vol%67.0711 66.5653 CO2Vol%11.0592 10.7679 SO2Vol%0.0160 0.0519 O2Vol%4.9596 4.9284 H2OVol%16.8941 17.6865 煙氣成分（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，干基，實(shí)際O2）N2Vol%80.705680.8680CO2Vol%13.307413.0816SO2Vol%0.01920.0630O2Vol%5.96

7、785.9874煙 氣 參 數(shù)脫硫裝置入口煙氣量m3/h39611924294631實(shí)際氧，濕基Nm3/h26443832795767標(biāo)態(tài)，濕基，實(shí)際氧Nm3/h21976372301295標(biāo)態(tài)，干基，實(shí)際氧脫硫裝置入口煙氣溫度105105設(shè)計(jì)溫度脫硫裝置入口煙氣壓力Pa21072129額定工況FGD入口SO2濃度mg/Nm3，干基，6%O222632297煙塵濃度（引風(fēng)機(jī)出口）mg/Nm36060說明：根據(jù)業(yè)主要求，脫硫系統(tǒng)前增設(shè)低溫省煤器，故脫硫裝置入口煙氣溫度按105進(jìn)行設(shè)計(jì)。3 SO2超低排放設(shè)計(jì)復(fù)核及改造方案3.1 方案一：推算最高設(shè)計(jì)含硫量已招標(biāo)訂貨主要設(shè)備：序號(hào)設(shè)備名稱已簽協(xié)議中

8、參數(shù)備注1濕式球磨機(jī)制漿系統(tǒng)16t/h2漿液循環(huán)泵8687m3/h，24.42m/26.48m/28.54m/30.6m2×4臺(tái)協(xié)議參數(shù)3氧化風(fēng)機(jī)8950Nm3/h，92kPa，4臺(tái)補(bǔ)充協(xié)議參數(shù)4石灰石轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)振動(dòng)給料機(jī)：90t/h；斗式提升機(jī)：100t/h；埋刮板輸送機(jī)：100t/h；稱重式皮帶給料機(jī)：32t/h初設(shè)收口參數(shù)5吸收塔噴淋層四層，180個(gè)噴嘴/層協(xié)議參數(shù)6吸收塔除霧器1層管式+2層屋脊式協(xié)議參數(shù)7吸收塔側(cè)進(jìn)式攪拌器5臺(tái)/塔，55kW協(xié)議參數(shù)3.1.2 反算結(jié)果考慮造價(jià)高設(shè)備的參數(shù)盡量保持不變，按已訂貨設(shè)備中漿液循環(huán)泵進(jìn)行反算，在給定設(shè)計(jì)/校核煤種下，脫硫系統(tǒng)最高設(shè)計(jì)含

9、硫量為0.38%，脫硫效率為97.9%，脫硫系統(tǒng)出口SO2濃度分別為32.7mg/Nm3、34mg/Nm3。即：按照已訂貨設(shè)備參數(shù)，本工程設(shè)計(jì)/校核煤種實(shí)際含硫量（St,ar=0.12%/0.38%）下，均能滿足SO2排放濃度35mg/Nm3的要求。應(yīng)注意的是，上述計(jì)算結(jié)果是漿液循環(huán)泵流量考慮10%余量前提下計(jì)算而得。若不考慮10%余量，則實(shí)際可能達(dá)到的SO2排放濃度為24.1 mg/Nm3、26.6mg/Nm3，遠(yuǎn)低于SO2排放濃度35mg/Nm3的要求。3.1.3 吸收塔除霧器型式調(diào)整建議根據(jù)業(yè)主在大港電廠考察收資情況，若將吸收塔除霧器型式改為1層管式+3層屋脊式，可顯著提高系統(tǒng)煙塵的去除

10、率，降低煙塵排放濃度，在除塵器效果良好的前提下，甚至能達(dá)到煙塵實(shí)際排放濃度10mg/Nm3的效果，并有提高脫硫系統(tǒng)脫硫效率的趨勢，但由于沒有理論支持，無法給定具體的脫硫效率提高率。建議：修改吸收塔設(shè)備技術(shù)協(xié)議，將吸收塔除霧器型式改為1層管式+3層屋脊式，以提高脫硫系統(tǒng)的實(shí)際脫硫效率和煙塵去除率。經(jīng)估算，此單項(xiàng)改造費(fèi)用約為200萬（包括除霧器造價(jià)增加、吸收塔高度增加引起的用鋼量、防腐量及土建費(fèi)用增加）。3.1.4 脫硫系統(tǒng)改造對機(jī)組的影響若吸收塔除霧器型式調(diào)整，脫硫系統(tǒng)增加阻力約為80Pa，應(yīng)考慮由此引起的引風(fēng)機(jī)改造費(fèi)用。由于脫硫系統(tǒng)入口煙氣溫度降低，脫硫系統(tǒng)總的耗水量降低至少2×10

11、t/h。3.2 方案二：按St,ar=0.57%設(shè)計(jì)，增加噴淋層設(shè)計(jì)3.2.1 計(jì)算結(jié)果在給定設(shè)計(jì)/校核煤種下，按脫硫系統(tǒng)入口St,ar=0.57%進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)核算，如確保脫硫系統(tǒng)出口SO2濃度35mg/Nm3，脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率至少為98.6%。此時(shí)，在設(shè)計(jì)/校核煤種下，脫硫系統(tǒng)出口SO2排放濃度為32.6mg/Nm3、33.86mg/Nm3。應(yīng)注意的是，上述計(jì)算結(jié)果是漿液循環(huán)泵流量考慮10%余量前提下計(jì)算而得。若不考慮10%余量，則實(shí)際可能達(dá)到的SO2排放濃度為22.6 mg/Nm3、25.1mg/Nm3，遠(yuǎn)低于SO2排放濃度35mg/Nm3的要求。脫硫系統(tǒng)主要設(shè)備選型變化為：漿液循環(huán)泵：Q

12、=9360m3/h，H=23.8m/25.7m/27.7m/29.7m/31.7m，2×5臺(tái)；氧化風(fēng)機(jī)：Q=9800Nm3/h，P=98kPa；每座吸收塔增加一層吸收塔噴淋層；吸收塔漿池高度增加，每座吸收塔增加一臺(tái)側(cè)進(jìn)式攪拌器以保證吸收塔漿池內(nèi)攪拌效果；濕式球磨機(jī)：17t/h（按設(shè)計(jì)煤種下2×100%選型）。其它未訂貨設(shè)備選型變化未開列。經(jīng)估算，上述改造引起的費(fèi)用增加約為：800萬（包括：漿液循環(huán)泵合同變化，氧化風(fēng)機(jī)合同變化，增加噴淋層及流量變化、噴嘴數(shù)量變化、側(cè)進(jìn)式攪拌器數(shù)量增加等引起的吸收塔塔內(nèi)設(shè)備合同變化，吸收塔高度增加引起的用鋼量、防腐量及土建工程量變化，濕式球磨機(jī)

13、處理變化等，未包括其它未訂貨設(shè)備材料的變化費(fèi)用）。3.2.2 吸收塔除霧器型式調(diào)整建議根據(jù)業(yè)主在大港電廠考察收資情況，若將吸收塔除霧器型式改為1層管式+3層屋脊式，可顯著提高系統(tǒng)煙塵的去除率，降低煙塵排放濃度，在除塵器效果良好的前提下，甚至能達(dá)到煙塵實(shí)際排放濃度10mg/Nm3的效果，并有提高脫硫系統(tǒng)脫硫效率的趨勢，但由于沒有理論支持，無法給定具體的脫硫效率提高率。建議：修改吸收塔設(shè)備技術(shù)協(xié)議，將吸收塔除霧器型式改為1層管式+3層屋脊式，以提高脫硫系統(tǒng)的實(shí)際脫硫效率和煙塵去除率。經(jīng)估算，此單項(xiàng)改造費(fèi)用約為200萬（包括除霧器造價(jià)增加、吸收塔高度增加引起的用鋼量、防腐量及土建費(fèi)用增加）。3.2.

14、3 脫硫系統(tǒng)改造對機(jī)組的影響項(xiàng)中系統(tǒng)設(shè)備變化引起的脫硫系統(tǒng)阻力增加約為380Pa，應(yīng)考慮由此引起的引風(fēng)機(jī)改造費(fèi)用。若吸收塔除霧器型式調(diào)整，脫硫系統(tǒng)增加阻力約為80Pa，應(yīng)考慮由此引起的引風(fēng)機(jī)改造費(fèi)用。由于脫硫系統(tǒng)入口煙氣溫度降低，脫硫系統(tǒng)總的耗水量降低至少2×10t/h。3.3 方案三：按St,ar=0.57%設(shè)計(jì)，增加AEE PLUS構(gòu)件提高脫硫效率3.3.1 增加AEE PLUS構(gòu)件根據(jù)業(yè)主咨詢上海AEE公司，該公司擁有一項(xiàng)在盡量不改變原有脫硫系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)前提下，在吸收塔內(nèi)噴淋層間增加AEE PLUS構(gòu)件即可大幅提高脫硫系統(tǒng)脫硫效率的技術(shù)。業(yè)主可進(jìn)一步與上海AEE公司進(jìn)行聯(lián)系溝通

15、，敦促該公司針對本工程排放要求提出切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案，以確保達(dá)到神華集團(tuán)要求的SO2排放濃度限值要求。據(jù)初步估算，增加該構(gòu)件可能引起的費(fèi)用增加約為500萬。（包括AEE PLUS構(gòu)件造價(jià)、吸收塔改造費(fèi)用以及氧化風(fēng)機(jī)合同變化引起的費(fèi)用增加）應(yīng)注意的是，由于AEE PLUS構(gòu)件技術(shù)是近幾年發(fā)展的提高脫硫效率的技術(shù)，業(yè)主應(yīng)廣泛收集其用戶的使用效果反饋等資料，以確定其應(yīng)用的效果及可行性。3.3.2 吸收塔除霧器型式調(diào)整建議根據(jù)業(yè)主在大港電廠考察收資情況，若將吸收塔除霧器型式改為1層管式+3層屋脊式，可顯著提高系統(tǒng)煙塵的去除率，降低煙塵排放濃度，在除塵器效果良好的前提下，甚至能達(dá)到煙塵實(shí)際排放濃度10mg/Nm3的效果，并有提高脫硫系統(tǒng)脫硫效率的趨勢，但由于沒有理論支持，無法給定具體的脫硫效率提高率。建議：修改吸收塔設(shè)備技術(shù)協(xié)議，將吸收塔除霧器型式改為1層管式+3層屋脊式，以提高脫硫系統(tǒng)的實(shí)際脫硫效率和煙塵去除率。經(jīng)估算，此單項(xiàng)改造費(fèi)用約為200萬（包括除霧器造價(jià)增加、吸收塔高度增加引起的用鋼量、防腐量及土建費(fèi)用增加）。3.3.3 脫硫系統(tǒng)改造對機(jī)組的影響