燃煤机组烟气污染物超低排放改造工程咨询报告

五沙热电2×300MW燃煤机组超低排放改造工程项目咨询报告佛山市顺德五沙热电有限公司2×300MW燃煤机组超低排放改造工程项目咨询报告2014年1月佛山市顺德五沙热电有限公司2×300MW燃煤机组超低排放改造工程项目咨询报告审核：校核：编写：II五沙热电2×300MW燃煤机组烟气污染物超低排放改造工程项目咨询报告目录摘要VII1.概述11.1项目名称11.2工程概况11.3项目建设的必要性11.4研究范围21.5主要设计原则32工程实施条件52.1电厂机组平面布置概况52.2气象资料52.3工程地质62.3.1总体评价62.3.2岩土地层构成及特性62.4电厂水源82.5交通运输92.6锅炉和煤种102.6.1锅炉102.6.2煤种与煤质102.7机组污染物排放现状112.8小结123方案一：燃煤锅炉改燃气锅炉方案133.1总体技术133.2外部情况133.3锅炉改造方案153.3.1校核计算153.3.2燃气锅炉热力计算163.3.3锅炉改造方案173.3.4计算所得的锅炉效率和燃料耗量203.3.5发电成本核算213.3.6天然气来源及其可靠性调研223.4燃气蒸汽联合循环发电方案253.5结论264方案二：燃煤锅炉烟气污染物超低排放方案284.1总体技术方案简介284.2脱硝系统提效284.2.1低氮燃烧器改造方案284.2.2原有SCR脱硝系统简介294.2.3脱硝系统实际运行情况简介304.2.4浙江大学SCR技术储备介绍314.2.5清洁排放目标374.2.6脱硝系统提效技术方案384.2.7脱硝系统提效技术方案的比选434.2.8脱硝系统提效方案小结444.3脱硫系统提效444.3.1原有脱硫系统简介444.3.2清洁排放目标444.3.3脱硫系统提效技术简介454.3.4浙江大学湿法高效脱硫技术464.3.5管式GGH技术介绍494.3.6脱硫系统提效技术方案504.3.7脱硫系统提效方案小结534.4除尘系统提效534.4.1原有除尘系统情况简介534.4.2清洁排放目标534.4.3除尘系统提效技术简介534.4.4浙江大学湿式静电除尘器技术储备介绍564.4.5除尘系统提效技术方案584.4.6除尘系统提效改造方案小结604.5活性分子污染物深度脱除604.5.1清洁排放目标604.5.2浙江大学活性分子多种污染物协同控制技术储备介绍614.5.3广州瑞明电厂5000 Nm3/h中试试验654.5.4活性分子实现深度脱除技术方案664.5.5副产物提取方案684.5.6活性分子污染物深度脱除方案小结694.6引风机核算694.6.1现有风机参数694.6.2提效改造后引风机参数694.6.3小结704.7改造设想704.7.1工程构成704.7.2工艺部分704.7.3工艺部分工程量清单714.8小结765投资及运行成本及污染物减排估算785.1编制原则及依据785.2技术经济指标785.2.1方案一：燃煤锅炉改燃气锅炉方案785.2.2方案二：燃煤锅炉烟气污染物超低排放方案795.2.3初步运行成本测算815.3污染物减排估算815.4改造方案对比826结论及建议8488报告附图图号图名J01超低排放改造总平面布置图J02超低排放改造剖视图J03管式GGH工艺流程图J04湿式静电总图摘要中国大范围雾霾等大气环境污染物问题已引起政府、人民的广泛重视，燃煤电厂是PM2.5及其前驱物（SO2，NOx）等污染物的重要来源，随着标准的日益严格及人民群众对空气环境质量要求的提高，如何进一步消减大气污染物已成为一个重要问题。项目咨询报告对佛山市顺德五沙热电有限公司2×300MW燃煤机组超低排放改造项目进行论证，对燃煤锅炉改燃气锅炉方案与燃煤锅炉超低排放改造方案进行技术、经济、污染物减排对比论证，两种方案均在保证机组安全、经济运行和污染物减排的条件下，为业主提供最优的超低排放改造工程方案，实现五沙热电机组烟气污染物（SO2、NOx及烟（粉）尘）达到燃气轮机组排放标准（SO2<35 mg/Nm3、NOx<50 mg/Nm3及PM<5 mg/Nm3），同时通过相应的先进污染物控制措施，进一步提升污染物的控制水平，实现烟气污染物的近零排放。通过对燃煤锅炉改燃气锅炉改造工程进行验证，与燃煤锅炉烟气污染物超低排放改造工程方案进行对比，提出最优的改造设想。方案一：五沙热电燃煤锅炉改燃气锅炉方案中，在现有锅炉基础上对锅炉本体、受热面、钢结构、基础等进行大范围改造，工程量浩大，建设周期长；目前国内外均无纯燃气的300MW及以上规模机组；燃煤锅炉改燃气后，可以实现污染物的大幅减排（SO2<35 mg/Nm3、NOx<100 mg/Nm3、PM<5 mg/Nm3）；通过热力计算表明燃煤改燃气后，额定负荷锅炉发电效率提高较小，且随着负荷率下降，蒸汽温度下降较燃煤锅炉大得多，低负荷条件下将会导致发电效率下降幅度较大。改造投资成本约为6.22亿元，估算发电成本由0.45元/kWh上升到1.0836元/kWh。改造后电厂年耗气约为55.7万吨(折算约7.76亿Nm3)，相当于2012年广东省用气量的7.32%。按该方案改造完成后具有较好的污染物减排优势，也存在运行成本大幅增加、天然气气源可靠性有待进一步加强问题，且无法满足广东省政府提出的燃气机组发电效率>50%的要求。若重新建设燃气轮机联合循环电站，则工程静态投资达到20亿元以上，投资巨大，且发电成本达到0.8637元/kWh，年运行时间也难以保证。同时天然气天然气作为一种高品味的能源，应用于燃气锅炉发电，能量效率提升不高，节能效果不明显，减排效果有限，能源利用结构不合理；因此不建议五沙热电进行燃煤锅炉改燃气锅炉改造方案。方案二：燃煤锅炉烟气污染物超低排放改造方案。通过低氮燃烧器改造、增加备用层催化剂、改回转式GGH为无泄漏管式GGH、加装湿式静电除尘器等措施，实现燃煤烟气污染物超低排放，实现SO2<30 mg/Nm3、NOx<30 mg/Nm3、PM<4.5 mg/Nm3，满足燃气轮机组排放控制水平（SO2<35 mg/Nm3、NOx<50 mg/Nm3、PM<5 mg/Nm3）；改造投资成本估算约为1.25亿元，运行成本增加0.746分/kWh，发电成本增加1.43分/kWh，运行成本及改造成本增加比例相对较小。同时通过使用脱硫增效添加剂，加装活性分子多种污染物协同控制系统及其辅助设备、二电场湿式静电除尘器后，可实现粉尘排放浓度小于2.5 mg/Nm3，SO2排放小于15 mg/Nm3、NOx排放小于10mg/Nm3，同时实现Hg及其他重金属、VOCs等的高效脱除，实现电厂烟气污染物的近零排放，使系统具备污染物进一步减排的升级调控空间，改造投资成本估算约为1.89亿元，运行成本增加约1.034分/kWh，发电成本增加2.08分/kWh。改造工程实施后，不仅能满足国家和地方污染物排放要求，显著改善区域大气质量，同时投资改造成本及运行成本较低，可以满足未来五沙热电燃煤烟气污染物的排放标准进一步提升的需求，具有很好的环境效益和经济效益。项目咨询报告建议五沙热电采用燃煤锅炉烟气污染物超低排放改造方案，若需满足更高污染物减排需求，可选升级方案燃煤烟气污染物近零排放方案。1. 概述1.1 项目名称项目名称：佛山市顺德五沙热电有限公司2×300MW机组超低排放改造工程1.2 工程概况佛山市顺德五沙热电有限公司（简称五沙热电）位于佛山市顺德区，地处珠三角腹地。公司地处珠三角腹地经济发达区的用电负荷中心，面对宽阔的西江支流洪奇沥水道，水量充沛，条件优异。厂区平坦，面临珠江水系洪奇历，距广州市40公里，距顺德大良14公里，五沙热电有限公司为广州三新集团控股公司。现装机容量2×300MW燃煤火力发电机组，两台机组分别于2008年10、12月投产发电，同步投入脱硫脱硝，2013年五沙热电由于原脱硫系统设置两炉一塔，并配置烟气旁路，出口设计浓度不符合新出台污染物排放标准，因此对脱硫系统进行一塔一炉改造工程，目前尚未试运行其新建脱硫系统。本工程对五沙热电2×300MW燃煤机组实施烟气污染物超低排放改造，对现有的除尘、脱硫、脱硝系统进行提效，使机组烟气的主要污染物（烟尘、二氧化硫、氮氧化物）排放浓度达到燃气锅炉机组的排放标准(GB13223-2011)。1.3 项目建设的必要性随着我国经济在“十二五”期间进入工业化中后期，能源消耗增长造成污染物排放的进一步加剧，二氧化硫和氮氧化物转化形成的细颗粒物污染继续加重。统计数据显示，全国工业废气中二氧化硫排放量1911.7万吨，氮氧化物排放量1658.1万吨，烟（粉）尘排放量1029.3万吨；2012年广东省工业废气排放量为27078.16亿立方米。其中二氧化硫排放量为77.15万吨（占全国排放总量4.04%），氮氧化物排放量为80.91万吨（占全国排放总量4.88%），粉尘排放量为26.75万吨（占全国排放总量2.60%）。广东省也面临污染物减排的难题，燃煤电厂历来被视为大气污染物的主要来源，是国家环保监管的重点。最新的火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2011）规定：至2014年7月，燃煤锅炉要达到：烟尘30 mg/Nm3，二氧化硫200(现有机组)/100(新建机组) mg/Nm3，氮氧化物100 mg/Nm3，汞及其化合物0.03 mg/Nm3的排放标准；其中重点地区的排放标准为烟尘20 mg/Nm3、二氧化硫50 mg/Nm3，氮氧化物100 mg/Nm3。五沙热电脱硫、脱硝、除尘系统原设计按火电厂大气污染物排放标准（GB 13223-2003）设计，脱硫系统2013年进行增效改造，采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，将原两炉一塔改造为一塔一炉，设计出口SO2排放浓度50 mg/Nm3，脱硝系统采用低氮燃烧器及选择性催化还原法（SCR）脱硝技术，每台机组装设2台脱硝反应器，布置在省煤器之后、空预器之前的空间内（炉后）。脱硝装置按“2+1”布置，催化剂采用蜂窝式。系统设计SCR入口NOx浓度450 mg/Nm3，出口NOx浓度90 mg/Nm3，脱硝效率为80%；除尘系统采用静电除尘器，设计出口浓度15 mg/Nm3。表1-1 五沙热电污染物排放现状与污染物排放标准对比污染物项目当前排放情况/ mg/Nm3燃煤电厂标准/ mg/Nm3燃气轮机标准/ mg/Nm3烟尘15205二氧化硫505035氮氧化物（以NO2计）9010050汞及其化合物0.032013年9月发布的大气污染防治行动计划要求，到2017年，全国地级及以上城市可吸入颗粒物浓度比2012年下降10%以上，珠三角地区PM2.5减排15%以上，这对珠三角地区的污染物排放控制提出了