（环境工程专业论文）牡丹江二电厂2×300mw机组烟气污染控制的研究.pdf

华北电力入学工程硕士学位论文摘要 摘要 在参考国内外大量烟气污染控制文献的基础上，本文结合华电能源牡丹江 第二发电厂实际情况，对华电能源牡丹江第二发电厂四期“以大代小工程2 3 0 0 m w 亚临界锅炉机组采取的烟气污染控制方案进行了分析和研究。通过对目 前采用的除尘技术和脱硫工艺进行比较，制定了烟气污染控制系统方案，并结 合方案对此控制系统进行总体设计，主要包括高效静电除尘器本体和电源装置 的选型和脱硫f g d 工艺系统( 石灰石浆液制备系统、烟气系统、s 0 ：吸收系统、 吸收塔排空系统、石膏浆液输送和脱水系统、工艺水系统、废水收集系统等) 设计原则、系统概述和主要技术参数。为华电能源牡丹江第二发电厂烟气粉尘、 硫氧化物和氮氧化物的控制提供理论依据和技术支持，为项目的可行性研究报 告作铺垫。 关键词：粉尘，硫氧化物，氮氧化物，烟气污染控制 a bs t r a c t b a s e do nal o to fi n t e m a la n de x t e m a lr e p o r t so ff l u eg a sd i s p o s a lt e c h n o l o g i e sa n d m ef a c t so fm es e c o n dp o w e rp l a n ti nm ud a n j i 觚go fh u ad i a n ，is t l j d i e d 觚d d e s i g n e dt h ep r o j e c tt h a tf i tf o rt h ed e m a l l do ft h en e w3 0 0 m w u n i t st oc o n t r o l t h e f l u eg a sp o n u t i o nb yc o m p a r i n gs o m ed u s tr 锄o v a lt e c h n i q u e s 锄dd e s u l m r i z a t i o n p r o c e s s e s t h eg e n e r a ll a ) ，o u to ft h ef l u eg 懿p o l l u t i o nc o n t r o ls y s t e mm a i n l y i n c l u d e sh i g l lp e r f 0 咖a n c ee l e c t r o s t a t i cp r e c i p i t a t o ru n i t ，t h ei n s t a l l a t i o nl e c t o t y p e o fp o w e rs o u r c e ，t h es y s t e mo fd e s u l 如r i z a t i o ni s l a n df g dt e c h n i q u e sa n dt h e p r i n c i p l eo fd e s i g n ，s y s t e mo u t l i n ea n dp r i n c i p a lt ec _ h n i q u ep a r 锄e t e r s t h ea n i c l e 百v e ss o m et l l e o r ya n dt e c l u l i q u ea d v i c ea b o u tt h ec o n t r o lo fn u eg a sa n d d u s t ，s u l f - 0 x i d ea n dn i t r o g e no x i d e s i na d d i t i o nt o ，i tv e r i f i e st h ef e a s i b i l i t yo ft h e s t u d yi t e m k o n gl i n gm i n g ( t h ee n g i n e e r i n go fe n v i r o i l i i l e n t ) d i r e c t e db yp r o f h um a ny i n k e yw o r d s ：d u s t ，s u l f o x i d e ， n i t r o g e no x i d e s ， 1 f i u eg a sp o l l u t i o nc o n t r o i 华北电力人学工程硕士学位论文摘要 摘要 在参考国内外大量烟气污染控制文献的基础上，本文结合华电能源牡丹江 第二发电厂实际情况，对华电能源牡丹江第二发电厂四期“以大代小工程2 3 0 0 m w 亚临界锅炉机组采取的烟气污染控制方案进行了分析和研究。通过对目 前采用的除尘技术和脱硫工艺进行比较，制定了烟气污染控制系统方案，并结 合方案对此控制系统进行总体设计，主要包括高效静电除尘器本体和电源装置 的选型和脱硫f g d 工艺系统( 石灰石浆液制备系统、烟气系统、s o ：吸收系统、 吸收塔排空系统、石膏浆液输送和脱水系统、工艺水系统、废水收集系统等) 设计原则、系统概述和主要技术参数。为华电能源牡丹江第二发电厂烟气粉尘、 硫氧化物和氮氧化物的控制提供理论依据和技术支持，为项目的可行性研究报 告作铺垫。 关键词：粉尘，硫氧化物，氮氧化物，烟气污染控制 a bs t r a c t b a s e do nal o to fi n t e m a la n de x t e r n a lr e p o r t so ff l u eg a sd i s p o s a lt e c h n o l o 百e sa n d t h ef a c t so fm es e c o n dp o w e rp l a n ti nm ud a n j i 觚go fh u ad i a n ，is t l j d i e d 觚d d e s i 萨e dt h ep r o j e c tm a t1 f i tf o rt h ed e m a i l do ft h en e w3 0 0 m w u n i t st oc o n t r o lt h e n u eg a sp o n u t i o nb yc o m p a r i n gs o m ed u s tf 锄o v a lt e c h n i q u e s 锄dd e s u l m r i z a t i o n p r o c e s s e s t h eg e n e r a ll ，0 u to ft h ef l u eg 翘p o l l u t i o nc o n t r o ls y s t e mm a i n l y i n c l u d e sh i g l lp e r f o 咖a n c ee l e c t r o s t a t i cp r e c i p i t a t o ru n i t ，t h ei n s t a l l a t i o nl e c t o t y p e o fp o w e rs o u r c e ，t h es y s t e mo fd e s u l 如r i z a t i o ni s l a n df g dt e c h n i q u e sa n dt h c p r i n c i p l eo fd e s i g n ，s y s t e mo u t “n ea n dp r i n c i p a lt e c h n i q u ep a r 锄e t e r s t h ea r t i c l e 百v e ss o m em e o r ya n dt e c t m i q u ea d v i c ea b o u tt h ec o n t r o lo fn u eg a sa n d d u s t ，s u l f - 0 x i d ea n dn i t r o g e no x i d e s i na d d i t i o nt o ，i tv e r i f i e st h ef e a s i b i l i t yo ft h e s t u d yi t e m k o n gl i n gm i n g ( t h ee n g i n e e r i n go fe n v i r o n m e n t ) d i r e c t e db yp r o f h um a ny i n k e yw o r d s ：d u s t ，s u l f o x i d e ， i t r o g e no x i d e s ， 1 f i u eg a sp o l l u t i o nc o n t r o i 声明尸明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文牡丹江二电厂2 3 0 0 m w 机组烟气污 染控制的研究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究 工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在 论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：垫皇亟1 日期：型! ：! ! 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播 学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名：呈尘竺塑导师签名： 日 期：! ! ! ：! !日期： 华北电力大学工程硕士学位论文 第一章绪论 1 1 火电厂烟气污染控制的必要性、重要性以及采取的措施 1 1 1 烟气污染控制的必要性、重要性1 1 我国是以燃煤为主的能源结构的国家，煤炭占一次能源消费总量的7 5 。火力 发电厂因燃烧煤而产生大气污染物的排放量是全部工业排放总量的主要来源之一。 其中，火力发电厂的大气污染物主要有粉尘、硫氧化物、氮氧化物和二氧化碳等。 随着电力企业改革的不断深入，我国电力工业不断跨上新台阶。我国进入了建 国以来的电源建设发展最快的时期。根据有关部门预测，未来1 5 年我国需新增5 亿 k w 以上的发电装机才能满足全面建设小康社会的需要。随之而来的是燃煤造成的粉 尘、硫氧化物、氮氧化物的排放总量将大幅增加，引起严重的环境问题，其中最主 要的问题之一就是“环境酸化刀。“环境酸化 与大气污染物中的硫氧化物、氮氧 化物有着密切的关系，他们以两种方式进入地面： 湿沉降大气中的s o ：、n 0 。被雨水洗落到地面； 干沉降大气中的s 0 ：、n 0 。直接落到植物和潮湿的地表面； 根据1 9 9 8 年中国环境状况公报：“我国的大气环境污染仍然以煤烟型为主，主 要污染物是烟尘和二氧化硫，酸雨问题依然严重。 提高环境质量，控制二氧化硫 排放已成为社会和经济可持续发展的迫切要求，势在必行为此，自1 9 9 8 年以来， 仅国家级层面上已有3 0 多个与火电厂二氧化硫排放控制相关的法规、政策、规划和 文件。 5 1 0 1 2 q c m )国外商 除尘技术 左右粉尘的收尘问题；能有效的减少二次扬尘；业化应 适合于旧e s p 的改造，只需将末电场改成移动 用 电极式电场，不需另占场地，一 双区复式 9 9 9 左荷电区和收尘区完全分开，单独供电，采用商业化 电除尘技右较高供电电源供电，分别强化荷电和收尘作 示范 术用，更能适应工况变化，建好防止反电晕现 象 膜电极电 9 9 9 9 9 用纤维薄膜代替金属收尘极，可同时达到收 中试 除尘技术左右尘和烟气净化的目的，重量比钢材减少9 5 ， 安装和运输费也相应减少 透镜式电9 9 9 左特殊结构的板线配置能有效防止二次扬尘 小试 除尘技术 右 三电极电9 9 9 以辅助电极的屏蔽作用，可改善电流密度分布 商业化 除尘技术 上提高高比电阻粉尘的收尘效果，尺寸较大使应用 其经济性不如常规电除尘 2 2 火电厂烟气硫氧化物控制技术应用现状 2 2 1 湿法烟气脱硫技术嗍 湿法烟气脱硫是指吸收剂为液体或浆液。由于是气液反应，所以反应速度快， 6 华北电力大学工程硕士学位论文 效率高，脱硫剂利用率高。方法如下： ( 1 ) 石灰石石膏法烟气脱硫技术 该技术以石狄石浆液作为脱硫剂，在吸收塔内对烟气进行喷淋洗涤，使烟气中 的s o ：反应生成c a s o 。同时向吸收塔的浆液中鼓人空气，强制使c a s o 。氧化为c a s 0 ；( 石 膏) ，脱硫的副产品为石膏。石灰石石膏法的主要优点是：1 ) 煤种适用范围广； 2 ) 脱硫效率高( 脱硫效率大于9 5 ) ；3 ) 吸收剂利用率高( 可大于9 0 ) ；4 ) 设备运转 率高( 可达9 0 9 6 以上) ；5 ) 工作可靠性高；6 ) 脱硫剂石灰石来源丰富且廉价。但是石 灰石石膏法的缺点也比较明显：1 ) 一次性投资费用较高；2 ) 运行费用较高；3 ) 占 地面积较大；4 ) 系统管理操作复杂；5 ) 烟气带水及腐蚀现象较为严重；6 ) 副产物一 石膏较难处理；7 ) 脱硫废水较难处理。尽管如此，石灰石一石膏湿法脱硫工艺以其 技术成熟的特点在火力发电厂广泛使用，国内外9 0 以上的火电厂脱硫技术均采用 石灰石一石膏法。 石灰石石膏法脱硫装置由8 个系统组成：1 ) 烟气系统2 ) 二氧化硫吸收系统 3 ) 石灰石浆液制备系统4 ) 石膏脱水系统5 ) 废水处理系统6 ) 工艺水系统7 ) 废 水处理系统8 ) 吸收塔紧急系统。 ( 2 ) 氨法烟气脱硫技术 氨法脱硫h 1 的原理是采用氨水作为脱硫吸收剂，氨水与烟气在吸收塔中接触混 合，烟气中的s o ：与氨水反应生成亚硫酸铵，亚硫酸铵经过氧化反应后，生成硫酸铵 溶液，经结晶、脱水、干燥后即可制得硫酸铵( 化学肥料) 。 氨法脱硫工艺的主要技术特点：1 ) 副产品硫酸铵的销路和价格是氨法工艺应用 的先决条件。这是由于氨法所采用的吸收剂氨水价格比石灰石高，如果副产品无销 路或销售价格低，不能抵消吸收剂费用，则不能应用氨法脱硫工艺。2 ) 由于氨水与 s o ：的反应速度要比石灰石( 或石灰) 与s o ：的反应速度快得多，同时氨法不需吸收剂 再循环系统，因而氨法脱硫系统简单，投资费用较低。3 ) 该工艺不存在结垢和堵塞 现象。4 ) 氨水的来源是选择此工艺的必要条件。5 ) 氨法脱硫工艺无废水、废渣排放。 6 ) 在增加一套脱硝装置的情况下就可以同时脱除烟气中的s 0 ：和n 0 。 ( 3 ) 海水烟气脱硫法 海水脱硫法的原理是用海水作为脱硫剂，在吸收塔内对烟气进行逆向喷淋洗 涤，烟气中的s o ：被海水吸收成为液态s o ：，液态的s 0 ：在洗涤液中发生水解和氧化作 用，洗涤液被引人曝气池，采用提高p h 值抑制s o ：气体的溢出，鼓人空气使曝气池中 的水溶性s o ：被氧化成为s 0 。扣。此法适用于燃煤含硫量不高并以海水作为循环冷却水 的海滨电厂。 7 华北电力大学工程硕士学位论文 海水脱硫技术的主要特点：1 ) 工艺简单，无需制备脱硫剂，系统可用率高。2 ) 脱硫效率高，可达9 0 以上。3 ) 与其他湿法工艺相比，投资低，运行费用低。4 ) 此 法只适用于海滨电厂，有一定的地域限制，且只能适用于燃煤含硫量小于1 5 的 中、低硫煤。 2 2 2 干法、半干法烟气脱硫 干法、半干法烟气脱硫是指脱硫的最终产物是干态的。主要有旋转喷雾干燥法、 炉内喷钙尾部增湿活化法、循环流化床法、电子束照射法等。 ( 1 ) 旋转喷雾干燥法( 半干法) 旋转喷雾干燥法与湿法烟气脱硫工艺相比，具有设备简单、投资和行费用低、 占地面积小等特点，而且烟气脱硫率达7 5 9 0 。此种脱硫工艺在我国很有应用 前景。旋转喷雾干燥法烟气脱硫技术是利用喷雾干燥的原理，将吸收剂浆液雾化喷 人吸收塔。在吸收塔内，吸收剂在与烟气中的s 0 ：发生化学反应的同时，吸收烟气中 的热量使吸收剂中的水分蒸发干燥，完成脱硫反应后的废渣以干态形式排出。旋转 喷雾干燥法烟气脱硫工艺一般用生石灰( c a 0 ) 作吸收剂。其烟气脱硫反应过程包含4 个步骤：1 ) 吸收剂制备；2 ) 吸收剂浆液雾化；3 ) 雾粒与烟气混合、吸收s 0 。并被干燥； 4 ) 脱硫废渣排出。我国山东黄岛电厂引进了此种脱硫工艺，目前脱硫设施运行情况 良好。 ( 2 )炉内喷钙尾部增湿活化法( l i f a c 法) 此种工艺是在炉内喷钙工艺的基础上发展起来的。l i f a c 法在空气预热器和除 尘器间加装一个活化反应器喷水增湿，促进脱硫反应，脱硫效率可达7 0 7 5 。 我国南京下关电厂1 2 5 姗机组已引进了这种脱硫技术，目前脱硫设备运行情况良 好。 ( 3 ) 循环流化床脱硫技术 2 0 世纪7 0 年代开发的循环流化床脱硫技术。原理是在循环流化床中加入脱硫剂 石灰石以达到脱硫的目的。该技术适用于高硫煤，在c a s 为1 1 5 时，脱硫效率 可达到9 0 9 7 。循环流化床脱硫工艺的主要优点是：1 ) 与湿法相比，结构简单、 造价低，约为湿法投资的5 蹁；2 ) 采用c a ( o h ) 。作脱硫剂时有很高的钙利用率和脱硫 效率，特别适合于高硫煤；3 ) 运行可靠。由于此法采用干式运行，产生的最终固态 产物易于处理。 ( 4 ) 电子束照射法脱硫技术幅1 这是一种较新的脱硫工艺，其原理为在烟气进入反应器之前先加入氨气，然后 华北电力大学工程硕士学位论文 在反应器中用电子加速器产生的电子束辐照烟气，使水蒸汽与氧等分子激发产生氧 化能力很强的自由基，这些自由基可以使烟气中的s 0 ：和n 0 。很快氧化。产生硫酸与 硝酸，再和氨气反应形成硫酸铵和销酸铵。经过脱硫后的烟气温度高于露点，不需 再热系统，可直接排放。 电子束照射法订1 脱硫工艺的主要特点：1 ) 它是一种干法处理过程，不产生废水、 废渣；2 ) 可同时脱硫、脱硝，具有9 0 以上的脱硫率和8 0 以上的脱硝率：3 ) 系统 简单，操作方便，过程易于控制；4 ) 对硫分和烟气量的变化有较好地适应性和负荷 跟踪性；4 ) 副产品硫酸铵和硝酸铵混合物可作化肥；5 ) 脱硫成本低。 2 3 火电厂烟气氮氧化物控制技术应用现状 目前，国内对烟气脱硝的研究和实践还处于起步阶段，自烟气中氮氧化物排放 纳入排放费征收之列起，就引起业内人士的极大关注。按照烟气流程划分，烟气脱 硝也可分为炉内处理和尾气处理两类。其中，采用低n o ，燃烧技术可以有效的控制氮 氧化物的排放量，可控制在4 0 0 m g m 3 以下，此法技术成熟，在国内火电厂普遍采用。 另外，烟气脱硫脱硝主要采用的是“湿式烟气脱硫( w e t f g d ) 和n h 。选择性催化 还原( s c r ) 技术脱硝 。经过这些年国外电厂的运行情况来看，广泛使用的w e t f g d + s c r 组合脱硫脱硝工艺不能使人满意，投资和运行费用对发展中国家更是一大 负担。寻找更经济、更有效、符合我国国情的脱硫脱硝技术成为当前重中之重，现 对近年脱硫脱硝一体化的新技术和工艺进行概述。 2 3 1 电子束照射法( 印a 法) e b a 法是脱硫脱硝方法中第二代最有发展潜力的方法之一。其过程是烟气经静电 除尘后，进入喷雾冷却塔，从塔顶喷射出的冷却水在落到塔底部前全部蒸发汽化， 将烟气冷却到接近其饱和温度( 6 0 7 0 ) ，然后烟气进入反应器，接受由电子束加 速器产生的高能电子( 8 0 1 0 叫5 1 2 8 1 0 。1 5 j ) 照射，电子束的大部分能量被烟气 中的氧、氮、水蒸气等吸收，产生大量的离子、自由基、原子、电子和各种激发态 的原子、分子等活性物质，它们将s 0 ：和n o 。氧化成硫酸和硝酸。硫酸和硝酸与先加 入反应器的化学计量的氨( 液态氨，雾状) 发生反应，生成硫酸铵或硝酸铵的粉状粒 子。接着用干式静电除尘器捕集这些副产品微粒，净化后的烟气由烟囱排入大气阳1 。 电子束照射法不产生废水、废渣，脱硫效率可达到9 0 以上，脱硝率也可达到 8 0 ，副产物可作为农肥使用。缺点是需要产生高能电子( 8 0 1 0 1 5 1 2 8 1 0 叫5 j ) 的电子束加速器，需要大功率长期连续稳定工作的电子枪，电子加速器昂贵且 电能消耗高处理，严格的庞大的放射线防护设置大大增加了维护工作量凹1 。 9 华北电力火学工程硕士学位论文 2 3 2 脉冲电晕等离子体法( p p c p ) 脉冲电晕法就是将高压脉冲电源加到放电电极( 电晕极) 上，电晕极对接地极发 生脉冲电晕放电，使迁移率高的电子在自由程中受到突发强电场的加速而获得足够 的能量。利用前沿陡峭、窄脉宽( 纳秒级) 的高压脉冲电晕放电，使容器中烟气分子 突然获得“爆炸 式的巨大能量，从而在常温下获得非平衡等离子体，即产生大量 的高能电子和o ，o h 等活性子( 8 1 0 叫9 3 2 l o 叫9j ) ，对工业废气中的气体分子进 行氧化、降解等反应，使污染物转化。再向其中注入n h 。气体，氨除与之产生硫铵、 硝铵及其复盐的微粒外，氨与脉冲电晕的协同效应能显著地提高s o ：脱除率。该方法 具有显著的脱硫脱硝效果，其去除率均可达到8 0 以上，且除尘效果优于直流电晕 方式的传统静电除尘技术。 2 3 3c u o al ：o 。吸收法 用球型y a 1 ：o ：作为载体，浸渍硫酸铜后用还原性气体将硫酸铜还原为铜。当 烟气通过吸附剂时，烟气中的氧把铜氧化成氧化铜，二氧化硫与氧化铜在氧化性气 氛中反应生成硫酸铜。接着向硫酸盐化( 简称硫化) 的脱硫剂中通入还原性气体如氢 气、甲烷或一氧化碳等，硫酸铜被还原成单质铜，脱硫剂得到初步再生；然后，脱 硫剂返回反应床，再生单质铜被烟气中的氧气迅速氧化成氧化铜，此时脱硫剂完全 再生，再加入脱硫反应行列。脱硫的同时，向烟气中鼓入适量的氨气。在残留氧化 铜和硫酸盐生成物的催化下，氨与氮氧化物发生反应，氮氧化物转化成无害氮气后 排向大气n 们。 c u 0 a 1 ：o 。法的优点：1 ) 可同时脱硫脱硝，不产生固态或液态二次污染物。2 ) 可产出硫或硫酸副产品。3 ) 脱硫后烟气无需再热。4 ) 脱硫剂可再生循环利用。5 ) 可降低锅炉排烟温度等1 。 2 3 4 活性( 焦) 炭法 活性( 焦) 炭法n 幻原理是将锅炉排放的含s o ：的烟气经过除尘、降温、调湿，使烟 气具有一定的湿度、合适的温度和氧气，然后进入载有活性炭的吸收塔，烟气中的 s 0 。被吸附在活性炭表面，在炭表面上的含氧络合物基团有力的催化氧化作用下， 发生一系列的化学变化，二氧化硫被氧化成三氧化硫，三氧化硫和水蒸汽反应形成 硫酸。n o 。是在加氨的条件下，经活性炭的催化作用生成水和氮气再排人大气。此法 烟气脱硫率 9 5 ，脱硝率 8 0 。 活性焦( 炭) 法的优点：1 ) 具有很高( 9 8 ) 的脱硫率n3 1 ，能除去湿法难以除去 的s 0 ：。2 ) 能除去废气中的h c l 、h f 、砷、硒、汞，兼具脱尘功能，是深度处理的技 术。3 ) 在低温下( 1 0 0 2 0 0 ) 能得到高的脱硝率( 8 0 ) 。活性焦( 炭) 法存在的主 1 0 华北电力大学工程硕士学位论文 要问题是在反应器内必须采取较低的气流速度；活性炭易被氧化而失效，必须再生。 2 3 5p a him a n 烟气脱硫脱硝工艺 美国明尼阿波利斯的e n v i r o s c r u h 技术公司开发了一种新工艺一p a h l m a n 工艺 引，它采用一种以锰氧化物为基础的一步法干式洗涤，可脱除烟气中9 9 以上的硫 氧化物，并可选择性地或同时除去9 9 的氮氧化物。它还可除尘除汞，是一种多污 染物脱除技术。该工艺的副产物硝酸盐和硫酸盐可以回收利用。与两种传统的脱硫 脱硝工艺相比，该工艺可节约投资2 0 5 0 ，操作和维修费用节约2 5 4 0 。 2 3 6 催化光解分解法 光催化氧化还原法5 1 是近1 0 年来发展起来的一种节能型高效净化污染物处理工 艺。常用的催化剂有t i 0 ：和c d s 等。t i 0 ：是性能良好的半导体催化剂，在波长相当于 或小于3 8 0n m 时，能被激发活化，起催化降解作用。光氧化法的原理都是基于在光 的照射下，光敏半导体上的价带电子发生带间跃迁，激发出光电子和空穴，它们可 以与吸附于表面的氧、硫等发生作用，从而发生一系列的氧化一还原反应。在半导 体催化剂作用下产生的活性自由基能使二氧化硫、氮氧化物分解。 2 3 7s 0 ：与n 0 ，氧化还原法催化氧化法n 们 利用烟气中较高浓度的o ：先在低温( 1 0 0 1 5 0 ) 下对n o 进行催化氧化，然后用 液相n h 。吸收n o 。和s o ：，生成羟胺和硫酸铵等化工产品，既达到同时脱硫脱硝的 目的，又能产生经济效益。 2 3 8 烟气干法脱硫脱硝新技术 济南某化纤新材料有限公司与中国科学院山西煤炭化学研究所联合承担的国家 “8 6 3 项目燃煤烟气干法同时脱硫、脱硝与硫资源化新技术n 课题，日前在北京 通过鉴定。该技术针对不同排烟温度的燃煤锅炉，在一个反应器中同时脱除s o ：和 n o 。，并实现用氨气对催化剂的同温再生以及再生过程中硫的资源化利用，形成高效 廉价的烟气净化集成工艺。截至目前已开发出金属炭、金属铝两个系列的烟气 干法同时脱硫脱硝催化剂，n h 。再生和硫资源化技术以及脱硫脱硝反应工艺。 2 4 烟气污染控制方案制定 2 4 1 工程相关参数如下： 华电能源牡丹江第二发电厂新建2 3 0 0 m w 机组锅炉型式为亚临界参数、一次中 间再热、单炉膛、平衡通风、自然循环汽包锅炉。 华北电力大学工程硕士学位论文 电厂机组主要设备参数( 设计值) 设备名称参数名称 单位 参数 型式亚临界自然循环汽包炉 过热器蒸发量( b m c r ) t h 1 0 2 5t h 过热器出口蒸汽压力( b m c r ) m p a 1 7 5 过热器出口蒸汽温度( b m c r ) 5 4 0 再热器蒸发量( b m c r )t h 8 4 2 锅炉 再热器进口压力( b m c r ) m p a3 7 9 再热器出口压力( b m c r ) m p a3 5 9 4 省煤器入口给水温度( b m c r ) 2 8 0 再热器出口温度( b m c r ) 5 4 0 锅炉排烟温度( b m c r ) 1 6 1 7 锅炉计算耗煤量( b m c r ) t h 1 6 5 5 高度 m2 1 0 出口直径 m7 0 烟囱 钢筋混凝土( 两炉公用 材质 一座) 锅炉燃煤煤质分析 煤质分析表( 鸡西、七台河混煤) 项目符号 单位 燃煤煤种 收到基碳份 c a r4 4 4 0 收到基氢份 h a r2 3 7 收到基氧份 o a r 4 1 l 收到基氮份 n a ro 6 2 收到基硫份 s a r o 9 0 收到基灰份 a a r4 0 3 2 收到基水份 m a r7 2 8 可燃基挥发份 v d a f 3 0 5 5 收到低位发热量 q n e t ， a r k j k g 1 7 3 3 0 哈氏可磨性系数 h g i 7 0 华北电力大学工程硕士学位论文 灰成分分析 灰成份分析表 名称符号单位校核煤种 二氧化硅 s i 0 2 6 8 2 4 三氧化二铝 a l2 0 32 3 4 9 8 三氧化二铁 f e 2 0 33 9 8 6 氧化钙 c a 0o 6 6 8 三氧化硫 s 0 。 氧化镁m g o o 7 6 5 氧化钾k 2 0 3 4 8 氧化钠 n a 2 0 o 6 2 2 二氧化钛t i 0 2 0 8 4 9 五氧化二磷 p 2 0 5 o 0 6 9 2 4 2 烟气污染物控制系统方案 牡丹江第二发电厂的锅炉燃用煤的发热量较低、收到基灰份偏高、收到基硫份 偏低，须采用高效除尘器才能满足国家烟气粉尘捧放小于5 0 m g n m 3 环保要求，这里 选择高效静电除尘器，除尘效率9 9 8 4 。通过几种脱硫和脱硝工艺的比较， 确定采用石灰石一石膏湿法脱硫工艺技术，保证脱硫效率9 5 。另外，采用 低n 0 。燃烧技术，使n 0 ；的排放浓度低于4 0 0 m g m 3 ，并且预留脱除氮氧化物装置的空间。 综上，确定高效静电除尘器配合石灰石一石膏湿法脱硫工艺技术、低n o ，燃烧技术且 预留脱除氮氧化物装置的空间为华电能源牡丹江第二发电厂2 x 3 0 0 m w 新建机组烟气 污染物控制系统的方案。同时，安装烟气连续自动监测系统。 1 3 华北电力大学：【程硕士学位论文 第三章火电厂烟气污染控制设计标准和条件 3 1 采用的标准和规范 序号文件名称编号 1 中华人民共和国大气污染防治法 2 火电厂大气污染物排放标准 g b13 2 2 3 2 0 0 3 3 污水综合排放标准 g b 8 9 7 8 19 9 6 4 建设工程质量管理条例国务院令2 7 9 号 5火力发电厂设计技术规程 d l5 0 0 0 一2 0 0 0 6 火力发电厂厂用电设计技术规定 d l t 5l5 3 2 0 0 2 7 火电厂烟气排放连续监测技术规范h j t 7 5 2 0 01 8 火力发电厂分散控制系统在线验收测试规 d l t 6 5 9 一1 9 9 8 程 9 火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程 d l 5 1 2 1 2 0 0 0 1 0 火力发电厂保温油漆设计规程 d l t 5 0 7 2 l1 火力发电厂化学设计技术规程 d l t 5 0 6 8 1 2 工业循环冷却水处理设计规范 g b 5 0 0 5 0 1 3 火力发电厂金属技术监督规程 d l t 4 3 8 1 4建筑地基基础工程施工质量验收规范g b 5 0 2 0 2 2 0 0 2 1 5工业建筑防腐蚀设计规范 g b 5 0 0 4 6 9 5 1 6建筑地面工程施工质量验收规范g b 5 0 2 0 9 2 0 0 2 1 7 混凝土结构设计规范 g b 5 0 0l0 2 0 0 2 1 8 建筑地基基础设计规范 g b 5 0 0 0 7 2 0 0 2 1 9 建筑结构荷载规范 g b 5 0 0 0 9 2 0 01 2 0混凝土结构工程施工质量验收规范g b 5 0 2 0 4 2 0 0 2 2 l 砌体结构设计规范 g b 5 0 0 0 3 2 0 01 2 2 地下防水工程质量验收规范 g b 5 0 2 0 8 2 0 0 2 2 3 地下工程防水技术规范 g b 5 0 1 0 8 2 0 0 1 2 4 高层建筑混凝土结构技术规程 j 1 8 6 2 0 0 2 1 4 华北电力大学工程硕士学位论文 序号文件名称 7 编号 2 5 建筑抗震设计规范 g b 5 0 0 1l 一2 0 0 1 2 6 火力发电厂与变电所设计防火规范 g b5 0 2 2 9 9 6 2 7 火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术 d l t5 0 3 5 2 0 0 4 规程 2 8 电气装置安装工程电缆线路施工及验收规 g b 5 0 1 6 8 9 2 范 2 9 电力建设施工及验收技术规范( 焊接篇)d j5 0 0 7 9 2 3 0 电力建设施工及验收技术规范( 管道篇) d l5 0 3 1 9 4 3 l 电力建设施工及验收技术规范( 锅炉篇) d l t5 0 4 7 9 5 3 2 电力建设施工及验收技术规范( 化学篇) d l t 5 8 8 l 3 3 电力建设施工及验收技术规范( 热工自动s d j 27 9 9 2 化篇) 3 4 火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收 电建 1 9 9 6 1 5 9 号 规程 3 5 火力发电厂烟气脱硫设计技术规程 d l t5 19 6 2 0 0 4 3 6 火力发电厂烟气脱硫工程技术规范石灰石 h j t17 9 2 0 0 5 石灰一石膏法 3 7 铆钉技术条件 g b11 6 3 8 紧固件铆钉用通孔 g b1 5 2 1 3 9 高压输变电设备的绝缘配合g b3 11 1 4 0 钢结构设计规范 g b j1 7 4 l 电气装置安装工程施工及验收规范g b j2 3 2 4 2 高压静电除尘用整流设备z b k4 60 0 8 1 3 2 基本设计条件 3 2 1 厂址地理位置 牡丹江市地处黑龙江省东南部，属牡丹江流域中游地区。地貌特征为四面环山， 中部低平，呈盆地形状，市区海拔在3 0 0 m 一8 0 0 m 之间。本期工程厂址定于牡二电厂 北侧扩建端的场地上，电厂地处牡丹江市中心约1 0 k m ，牡丹江市与桦林镇之间。厂 址西依群山，图佳铁路由厂区西侧的山脚下通过；厂区东侧有牡丹江和桦林公路由 南向北通过。 1 5 华北电力大学工程硕士学位论文 3 2 2 厂址的自然条件 3 2 2 1 水文气象 牡丹江地区处寒温带，属大陆性气候，受太平洋季风的变动和西伯利亚高气压 所控制，夏季炎热多雨；冬季严寒干燥，天气晴朗。根据牡丹江气象站1 9 5 1 年一2 0 0 0 年实测气象资料，各气象特征统计如下： 多年平均气温3 9 ： 极端最高气温 3 8 4 ： 平均最高气温1 0 5 ： 极端最低气温一3 8 3 ： 平均最低气温 一1 8 ： 平均气压 9 8 5 8k p a ： 平均相对湿度 6 7 ： 平均年降水量5 4 8 6 姗： 日最大降水量1 2 9 2 咖： 年最大降水量7 4 7 6 m m ： 最大积雪深度3 9 c m ： 最大冻土深度 1 9 lc m ： 实测最大风速2 4 m s ： 多年平均风速2 5 m s ； 平均雷暴日数2 4 3 d ： 平均日照时数2 3 1 9 6 h ： 风向频率，春、秋、冬、全年s w ，夏s w 、s s w ； 3 2 2 2 地形、地貌 厂址西侧为连绵的群山，东侧为牡丹江。拟建厂址区域为一片荒地，自然地面 高程约2 3 5 0 m ，估算厂址一带百年一遇洪水位为海拔标高2 3 3 8 m ，厂址不受洪水影 响。 3 2 2 3 水文地质 厂址区域地层中的中、粗砂及园砾层透水性能好，系含水层。在黏土层中深 2 0 m 一3 5 m 有一层上层滞水，地下水位埋深2 8 5 8 4 米。标高为2 2 8 1 3 2 2 9 8 3 米。 地下水自西向东补给牡丹江。 3 2 2 4 工程地质 厂址区域所在地段的第四纪地层由牡丹江冲积而成，构成地层的沉积物有一定 1 6 华北电力大学工程硕士学位论文 的规律性，即上部为细颗粒地层，下部为粗颗粒地层，地表至6 米深左右为细颗粒 地层，包括软弱的淤泥土、泥炭土在内的亚黏土，承载力较低。 地质构造自上而下为：杂添土( 包括耕植土) 层；亚黏土层；淤泥质亚黏土层： 泥灰层；粉细砂层；中砂层；粗砂层；砾砂层；园砾层；花岗闪长岩层。 3 2 3 交通运输 3 2 3 1 铁路交通 牡二电厂现有铁路专用接轨于图佳铁路八达沟车站，在林口一侧接轨，接轨后 即转向东北引入电厂。八达沟车站属于牡丹江枢纽前方站，其向东北距桦林站约 3 0 k m ，西南距离富江镇车站约5 o k m 。电厂铁路通过八达沟车站与牡丹江、佳木斯 等地区相连，图佳铁路是电厂燃煤运输的重要通道。 3 2 3 2 公路交通 牡丹江二电厂经过三期工程后厂内已经形成完整的道路网，厂内交通十分便 利，厂区在各个方向上均有出入口和城市道路相连，厂区东侧紧邻牡桦公路，该公 路向北通向桦林镇，向南与牡丹江市的城市公路相连，厂外公路交通十分便利。 3 2 4 地震烈度 根据 中国地震动参数区划图 ( g b l 8 3 0 6 2 0 0 1 ) ，牡丹江二发电厂所处位置的 地震加速度为o 0 5 9 ，地震基本烈度为6 度。厂区附近没有大的断裂带，区域稳定， 适宜建厂。 3 2 5 水源及水质 牡丹江二电厂现有机组总容量为1 0 2 0 m w ，其中一、二期工程为4 1 0 0 m w 国产凝 汽式机组，三期扩建工程为2 2 1 0 m w 苏联凝汽式机组，三期续建工程为1 2 1 0 m w 国 产凝汽式机组。一期、二期和三期扩建工程采用一次升压直流供水系统，供水水源 为牡丹江水。三期续建工程采用带自然通风冷却塔的二次循环供水系统，补给水为 一期、二期和三期扩建工程循环水排水。 本期扩建2 3 0 0 m w 亚临界抽汽供热机组，根据电厂附近水源条件，拟采用带自 然通风冷却塔的二次循环供水系统，循环水主水源为牡丹江市污水经深度处理回用 的中水，备用水源和工业水源为一期、二期和三期扩建工程循环水排水。 出水水质分析如下： c o d 5 0 m g l ；b o d s 1 0m g l ；浊度5 度；n h 。一n 5 m g l ； 总溶解固体1 0 0 0 m g 几。 1 7 华北电力大学工程硕士学位论文 第四章电除尘器的设计 4 1 电除尘器设计中注意的问题 电除尘器作为高效除尘设备在控制和减少燃煤电厂烟尘排放中起到了积极的作 用，但有相当部分的电除尘器因为设计参数选择不当而达不到预期的除尘效果，给 用户造成损失。因此，在设计中准确地选择主要参数、气量分配、气流分布和振打 加速度，是电除尘器投人运行后能否高效、稳定、安全运行的最基本保证。 4 1 1 选择设计参数 4 1 1 1 电场烟气流速 从设计来说，电场烟气流速选择过高，在相同电场长度下烟尘的停留时间就短， 振打清灰过程中易引起二次扬尘，且相同烟气量下电除尘器的有效断面就小。这样， 当锅炉燃煤发生变化，很难保证烟尘排放浓度不超标，并且一旦烟尘排放标准提高 会给后续改造带来困难。反之，电场烟气流速选择过低，则会增加电除尘器有效截 面，从而加大成本。因此，确定合理的电场流速是非常重要的，它是保证电除尘器 长期、稳定、高效运行的首要条件。在通常情况下电场烟气流速选择范围见表4 1 ， 具体还应当根据锅炉燃煤的理化特性、烟气条件确定，但最好不要超过所列电场烟 气流速范围的上限。 表4 1 电场烟气流速选择范围 设计效率 9 9 5 电场烟气流速m so 9 1 2 o 9 1 1o 8 1 1o 7 1 o 4 1 1 2 比集尘面积 在锅炉燃烧普通煤种和常规烟气条件下，当设计除尘器效率t l 5 0m 2 ( m 3 s ) ；当i l = 9 9 o 9 9 3 时，f 6 0m 2 ( m 3 s ) ：当r l = 9 9 3 9 9 5 时，f 7 0m 2 ( m 3 s ) ；当t l 9 9 5 时，f 8 0m 2 ( m 3 s ) 。特别值 得注意的是，当灰中a 1 ：0 。 3 0 ，( s i o 。+ c a 0 + a 1 ：0 。) 9 0 ，( n a 。o + k ：o ) 9 9 5 时，f 1 0 0m 2 ( m 3 s ) ，甚至f 1 2 0m 2 ( m 3 s ) 。 4 1 1 3 驱进速度 驱进速度的选择相当复杂，应考虑的因素也相当多，在此，仅给出通常条件下 不同除尘效率与驱进速度的实际取值范围( 表4 2 ) 。电除尘器的除尘效率一般常用 多依奇公式计算： 华北电力大学工程硕士学位论文 1 1 一p 会 一一掣 式中：a 为收尘极板面积，m 2 ： q 为烟气流量，m 3 s ； f 为比集尘面积，m 2 ( m 3 s ) ； ( i ) 为驱进速度，c m s 。 表4 2 不同除尘效率与驱进速度的取值范围 设计效率 9 9 5 驱进速度c m s 1 0 8 5 7 5 9 9 3 以上时更应引 1 9 华北电力大学工程硕士学位论文 起足够的重视。 4 1 2 1 气量分配 电除尘器各室问烟气量的分配：当设计除尘效率，r l 9 9 3 时烟气量允许偏差小于3 0 。也就是 说，设计除尘效率越高，要求烟气量偏差越小。因此，在预热器出口烟