某电厂机组脱硫工程可行性研究报告.docx
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某电厂机组脱硫工程可行性研究报告
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jslig电力有限公司一期2×350MW机组
脱硫工程可行性研究报告
guod环境保护研究所
2005年07月
批准：
审定：
审核：
项目经理：
报告编写：
参加人员：
第一章概述
1.1项目概况
jslig电力有限公司目前装机容量为1400MW，一期工程2×350MW机组和二期工程2×350MW机组分别于1993年5月和1998年8月竣工投产；现计划扩建三期工程2×600MW机组和四期工程2×600MW机组，建成后总装机容量达到3800MW。
lig电力有限公司所属区域是我国的酸雨控制区，三、四期工程为扩建项目，根据s环函[2002]23号文“技改和扩建项目必须实行‘以新带老’削减全厂二氧化硫的排放量。
具体要求是在2000年达标排放的基础上，‘两控区’内的企业必须实现全厂总量削减20%，其它区域削减16.6%”。
lig电力有限公司2000年二氧化硫允许排放总量为2.8981万吨，实际排放量为2.46万吨。
到2005年，lig电力有限公司二氧化硫排放总量将削减至2.3185万吨。
一期2×350MW机组SO2排放量为1.814万吨/年，二、三期安装脱硫装置后SO2排放量为0.241万吨/年，四期工程投运后增加SO2排放量0.150万吨/年，全厂排放总量为2.205万吨/年。
略低于SO2允许排放量。
若机组年运行时间增加至6000小时，则全厂SO2排放量增至2.544万吨/年，将超过目前SO2允许排放量（2.3185万吨/年）。
为保证全厂二氧化硫排放总量满足环保要求，需对一期2×350MW机组进行烟气脱硫改造。
此外，根据国家环保总局要求，lig电力有限公司现有机组的脱硫情况将是四期工程环评审批的重要条件以及今后工程三同时验收项目之一。
目前，二期2×350MW机组烟气脱硫改造工作正在进行，一期2×350MW机组的脱硫项目的能否实施和实施进度直接影响到四期工程项目的审批和工程的三同时验收。
同时，jyin市人民政府《关于提高环保准入门槛、治理污染企业和关停污染项目的若干意见（c政发[2004]103号）》和jyin市环保局《关于进一步加强我市大气污染防治工作的通知（c环控[2004]21号）》也要求现有火电机组在2007年底完成脱硫工作。
基于以上原因，jslig电力有限公司决定对一期工程进行脱硫改造，并于2005年6月委托guod环境保护研究所对该厂一期2×350MW机组进行烟气脱硫工程的可行性研究。
1.2研究范围
本研究属lig电力有限公司1号、2号炉脱硫工程的前期工作。
参照《火力发电厂可行性研究报告内容深度规定烟气脱硫部分暂行规定（DLGJ138-1997）》的要求，同时结合lig电力有限公司脱硫工程的特点，本可行性研究的范围主要包括以下内容：
⑴脱硫工程的建设条件；
⑵烟气脱硫工艺方案的比较和选择；
⑶脱硫工程吸收剂的来源和供应；
⑷脱硫副产物的利用和处置方式；
⑸脱硫工程投资估算和运行成本分析。
1.3主要技术原则
⑴推荐先进、成熟的脱硫技术，脱硫系统的投运不影响机组正常安全运行。
⑵脱硫系统的设计脱硫效率应满足当前国家排放标准和地方环保局的要求，并考虑满足今后5-10年内不断趋于严格的SO2排放标准。
⑶各机组的脱硫系统相对独立，一台机组脱硫系统的停运或故障不影响其它机组脱硫系统的正常运行。
⑷脱硫工程应结合主体工程的设计，使流程和布置紧凑、合理。
⑸尽可能不单独设吸收剂制备供应系统和脱水系统，根据三期公用系统的出力进行物料衡算，提出可行性方案。
⑹脱硫工程应尽可能减少噪音对环境的影响；脱硫副产物尽可能综合利用，其处理应符合环境保护的长远要求，避免脱硫副产物的二次污染。
⑺脱硫系统控制采用DCS系统，设独立的集中控制室，且主机控制室也可进行操作。
⑻采用烟气在线自动监测系统，对烟气脱硫前后的含硫量及脱硫效率进行连续实时监控。
⑼脱硫工艺尽可能节约能源和水源，尽可能降低脱硫系统的投资与运行费用。
⑽运行时间按5200小时考虑，脱硫系统可利用率95％以上。
⑾脱硫系统设计寿命与对应的主机寿命一致。
1.4工作简要过程
2005年5月，lig电力有限公司与guod环境保护研究所就lig电力有限公司的烟气脱硫工程可研的初步设想交换了意见；
2005年6月，lig电力有限公司委托guod环境保护研究所承担lig电力有限公司现有1、2号350MW机组烟气脱硫工程的可行性研究。
2002年6月-8月，编写可行性研究报告。
第二章电厂概况
2.1电厂位置及交通状况
lig电力有限公司位于js省jyin市lig镇，北邻长江，在jyin市区以西约18公里，距cz市约20公里，距wx市55公里，对岸为jj市。
厂区地形平坦。
一、二期主厂房距长江大堤约三、四百米。
电厂对外的交通运输条件较好，其总的运输原则是以水路（上煤码头、大件码头、散装石子码头）为主，公路运输为辅，铁路运输可在临近的cz和zj站卸货后经公路中转。
2.2电厂机组状况
电厂规划装机总容量为3800MW（一期2×350MW；二期2×350MW；三期2×600MW；四期2×600MW）。
厂区已按规划容量3800MW征地（含脱硫系统用地）。
一、二期4×350MW燃煤火力发电机组已建成投产。
2.3现有环保设施及主要污染物排放状况
现有的环保设施及污染物排放情况列于表2.1。
表2.1现有环保设施及主要污染物排放状况
分类
主要环保设施
主要污染物排放情况
工业废水
工业废水处理系统，用于储存和处理锅炉酸洗、排污、煤场冲洗、化学再生等各项工业废水。
pH、ss、氟化物、CODCr、As、挥发酚、硫化物
生活污水
生活污水处理系统，用于收集和处理全厂生活污水，处理能力40t/h
pH、ss、BOD5r、CODCr、总磷、氨氮
含油废水
含油废水处理系统，用于收集和处理燃油罐区和油泵房含油废水，处理能力20t/h
pH、石油类
煤场排水
ss、硫化物
温排水
锅炉烟气
1、2、3、4号炉均配置2台电除尘器，共8台。
设计除尘效率99.3%，1、2和3、4号炉分别共用两座高240米烟囱排放烟气
SO2、烟尘、NO×
固体废物
除灰渣系统，用于处理和输送锅炉燃烧产生的灰渣，将灰渣输送至灰渣场储存或综合利用
干灰输送系统，将中转灰库的灰送至干灰库
灰渣
噪音
隔音室、吸音墙、吸音平顶、消声器等
噪音
2.4燃煤成分
lig电力有限公司设计煤种主要为晋北煤和雁北煤，其设计煤种和校核煤种的元素分析数据见表2.2。
表2.2lig电力有限公司设计煤种和校核煤种的元素分析
序号
项目
单位
一期
设计煤种
校核煤种
1
燃煤量
t/h
143.30
156.16
2
低位发热量
kJ/kg
22287
20193
3
收到基碳
%
57.65
45.73
4
收到基氢
%
3.60
3.66
5
收到基硫
%
0.70
1.00
6
收到基氧
%
8.04
7.78
7
收到基氮
%
0.96
0.84
8
收到基水
%
8.85
14.00
9
收到基灰
%
20.20
27.00
一、二期工程投运以来，实际燃煤含硫量的平均值低于设计值，约为0.6%。
2.5水源
电厂水源取自长江水，水量充沛，水质比较稳定。
lig段长江水水质（设计值）见表2.3。
实际运行水质中的悬浮物含量低于设计值，大部分时间小于200mg/L。
表2.3长江原水水质
序号
名称
单位
数值
1
全固形物
mg/L
704.80
2
溶解固形物
mg/L
156.00
3
悬浮物
mg/L
548.80
4
总硬度
meq/L
2.43
5
碳酸盐硬度
meq/L
2.04
6
非碳酸盐硬度
meq/L
0.39
7
全碱度
meq/L
2.04
8
酚酞碱度
meq/L
0.00
9
钙离子
mg/L
37.14
10
镁离子
mg/L
6.94
11
钠离子
mg/L
3.00
12
氧化铁+氧化铝
mg/L
0.26
13
铁离子
mg/L
0.02
14
铝离子
mg/L
0.12
15
氯根
mg/L
8.10
16
硫酸根
mg/L
14.62
17
硝酸根
mg/L
2.21
18
重碳酸根
mg/L
124.04
19
全硅
mg/L
8.08
20
二氧化硅（溶硅）
mg/L
1.96
21
胶硅
mg/L
6.12
22
游离二氧化碳
mg/L
10.00
23
耗氧量
mg/L
2.77
24
pH
7.4
电厂工业用水由化学车间对原水进行c清、过滤处理，以去除水中悬浮物，目前化学车间工业用水制水能力尚富裕300-400t/h。
脱硫系统工艺用水采用电厂工业水。
2.6气象
电厂厂区属亚热带海洋性季风气候，全年湿润温和，四季分明。
主导风向为东南风，其次为东北风，电厂处于jyin市区及lig乡镇的下风向。
多年极端最高气温：
38.0℃；
多年极端最低气温：
-14.2℃；
年平均相对湿度：
80%；
多年平均降水量：
1025.60毫米；
多年平均气压：
1016.5mbar；
多年最大积雪深度：
10cm；
离地面高度10m，30年一遇，10min平均最大风速：
26.0m/s。
2.7工程地质和地震烈度
厂址范围内在大地构造部位上是稳定的，未发现活动性断层通过，厂区地震的基本烈度为6度。
厂区地下水埋藏较浅，基坑开挖时需采取降水或其它措施，以防产生流沙、塌方等问题。
电厂地处长江南岸的高漫滩之上，地形平坦，微向长江方向倾斜，地面标高一般在4米左右。
工程地质钻探揭露厂区第四系长江冲积层厚180米，下伏基岩为白垩系红砂岩。
100米钻孔在厂区共揭露土层共15层，自上而下描述如下：
（1a）亚粘土：
黄褐色，湿软塑，含铁锰斑点，一般厚度1.5米。
（1b）淤泥质亚粘土：
深灰色，很湿，流塑～软塑，含有机质夹薄层轻亚粘土，一般厚度2.80米。
2土：
黄褐色，黄灰色，湿，可塑～硬塑，含铁锰结核及少量姜结石，一般厚度3.00米。
3轻亚粘土：
黄褐色，饱和，可塑，夹薄层粉沙，层理清晰，局部水平相变为亚粘土。
向下渐变成粉沙层，厚度一般为3.50米。
4粉砂：
灰黄～黄褐色，饱和，中密。
含少量云母，具微层理，夹薄层可塑亚粘土，一般厚度3.60米。
5细砂：
灰～黄褐色。
饱和，中密～密实，含云母及砂质结核，夹薄层硬塑亚粘土薄层。
一般厚度11.00米。
6轻亚粘土：
灰褐，黄褐色，饱和，可塑，夹薄层粉砂及砂质结核，一般厚度3.00米。
7亚粘土：
青灰，黄褐，暗绿色稍湿，可塑～硬塑，裂隙发育含有少量姜结石，有虫孔状孔隙，一般厚度9.90米。
8轻亚粘土：
黄褐，青灰色，饱和，可塑，具微层理，夹薄层硬塑亚粘土，含砂质结核，一般厚度3.00米。
9细砂：
褐黄色，黄灰色，饱和，中密～密实，夹薄层硬塑亚粘土含砂质结核，一般厚度16.40米。
10粗砂：
褐黄色，饱和，中密～密实，夹薄层细砂，含少量小砾石，一般厚度8.0米。
11中砂：
灰色，饱和，中密～密实，含有机质褐大量云母，夹薄层粉砂。
本层水平相变局部成细砂，一般厚度5.0米。
12粗砂：
灰，灰黄色，饱和，中密，含未完全腐烂木块，夹薄层硬塑亚粘土，一般厚度5.80米。
13细砂：
深灰色，饱和，中密～密实，夹薄层硬塑亚粘土，一般厚度9.35米。
14中粗砂混砾石：
灰色、饱和，中密，砾石直径一般2-5毫米，一般厚度13.80。
15细砂：
灰色，饱和，密实，含少量云母，本层未钻穿。
第三章脱硫工程建设条件
3.1吸收剂供应与制备
lig电力有限公司如采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，其吸收剂为石灰石。
一期2×350MW机组在设计煤种和校核煤种条件下的石灰石用量分别为6.14t/h和9.34t/h；FGD年利用小时按5200小时计算，年石灰石用量约为3.19万吨和4.86万吨。
石灰石-石膏湿法脱硫工艺对石灰石的品质要求为：
CaCO3含量88%以上，MgCO3含量小于2%，对反应活性也有一定要求。
作为吸收剂，在细度上要求达到250目或325目。
因此需要对块状的石灰石进行磨细加工。
3.1.1吸收剂供应
lig电力有限公司二、三、四期脱硫可研中已经对脱硫吸收剂矿源（zj船山矿和yx善卷矿）的进行了调研。
结果表明，石灰石矿的储量、开采量、加工能力、运输条件及理化特性等方面均可满足湿法脱硫吸收剂的要求，其理化特性如下：
⑴石灰石样品的成分分析见表3.1。
两处矿的石灰石纯度都很高，达95%以上。
表3.1石灰石矿成分
项目
CaO
MgO
SiO2
TiO2
AL2O3
Fe2O3
MnO
K2O
Na2O
P2O5
SO3
烧失量
单位
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
善卷矿1
55.10
1.09
0.64
0.005
0.23
0.080
0.001
0.08
0.034
0.004
0.34
42.54
善卷矿2
54.58
1.86
0.53
0.005
0.21
0.066
0.001
0.026
0.033
0.003
0.11
42.61
船山矿
57.16
0.34
0.20
0.002
0.15
0.076
0.001
0.013
0.015
0.003
0.079
41.92
⑵石灰石样品的可磨性试验结果见表3.2。
表3.2石灰石样品易磨性
试样名称
易磨性指数（kWh/h）
易磨性等级
备注
善卷矿白云山1号
8.43
A+（好）
两个样品属同一山体，相距仅30米
善卷矿白云山2号
7.94
A+（好）
zj船山矿
7.78
A+（好）
10-18mm规格
⑶2个矿源的石灰石样品反应活性测定结果见表3.3。
从表3.3和图3.1可以看出，在试验条件下，石灰石溶解率达到90%所需的溶解时间为：
船山矿2153min；善卷矿1号2009min；善卷矿2号977min。
两个矿的石灰石反应活性都能满足脱硫用吸收剂的要求。
善卷矿2号样的反应活性比较好，但善卷矿1、2号样同属白云山山体，相距仅30米，而其反应活性相差较大，可见其矿石反应活性不稳定。
表3.3石灰石样的反应活性试验结果
Ca溶解率
时间
名称
%
10
20
30
40
50
60
70
80
90
善卷矿1
min
195
407
625
849
1076
1306
1538
1773
2009
善卷矿2
min
102
209
316
425
534
644
755
865
977
船山矿
min
169
377
602
841
1089
1346
1609
1878
2153
图3.1石灰石样反应活性
3.1.2吸收剂制备
lig电力有限公司二期、三期和四期机组脱硫已经设置公用的吸收剂制备和供应系统。
石灰石磨制系统设计出力为3×14t/h（间断运行，容量备用）。
二期、三期和四期机组石灰石耗量小于27t/h。
一期脱硫系统按脱硫效率为95%，石灰石纯度（有效成分）按90%计，石灰石耗量见表3.4。
表3.4石灰石耗量表
项目
煤种
1×350MW
2×350MW
小时耗量
（t/h）
设计
3.07
6.14
校核
4.67
9.34
年用量
（t/y）
设计
15964
31928
校核
24284
48568
注：
年运行时间按5200h计。
四期脱硫工程石灰石总耗量约为33t/h，现有磨制系统按出力80％计，系统的出力为33.6t/h。
即现有石灰石磨制系统出力可满足一、二、三、四期机组BMCR工况下脱硫系统同时运行的要求。
另外，脱硫系统是根据设计煤种含硫率为0.7％设计的，一、二期工程投运以来，实际燃煤含硫量的平均值低于设计值，约为0.6%。
按燃煤含硫率0.6%计算，四期机组的脱硫系统同时运行消耗的石灰石量为28t/h。
磨机的设计研磨指数为11，而石灰石主要供应单位船山矿石灰石研磨指数为7.78，所以磨机实际出力将比设计值有所提高。
再考虑到机组低负荷运行的概率，一般情况下，运行两台磨机就完全可以满足四期机组BMCR工况下脱硫系统同时运行的要求。
综上所述，一期脱硫不设吸收剂制备系统，由三期脱硫公用系统供应石灰石浆液是完全可行的。
3.2脱硫副产物的处置及综合利用条件
3.2.1石膏脱水系统
按燃用设计煤种（含硫率为0.7%），脱硫效率为95%，石灰石纯度按90%计，lig电力有限公司一期脱硫系统石膏产量见表3.5。
表3.5一期石膏产量表（二水石膏，含10％水）
项目
煤种条件
1×350MW
2×350MW
小时量（t/h）
设计煤种
5.7
11.4
（石灰石纯度95％时）
5.5
11.0
年产量（t/y）
设计煤种
29640
59280
三期现已设有石膏脱水系统，出力为3×26t/h（二用一备）。
四台机组脱硫系统同时运行产生石膏量约为52t/h，现有的石膏脱水系统能够满足的要求。
考虑机组低负荷运行的可能性，以及机组燃煤含硫量一般为0.6%左右（即四台机组同时运行产生的石膏量约为45t/h），脱水系统仍有一定的裕度。
故一期脱硫无需设石膏脱水系统，将石膏脱水部分纳入三期公用系统一并处理。
如果石膏脱水系统因故停运或石膏阶段性产量过大，可将经一级脱水后的石膏浓浆直接排入水力除灰系统（灰渣前池），经灰渣泵送到灰场。
3.2.2石膏的处置
脱硫副产物石膏一般采用抛弃法处置或进行综合利用。
采用抛弃法，通常先将脱硫石膏浆液经一级浓缩至40%左右，再泵至灰场堆放。
lig电力有限公司开始建厂时规划了A、B、C三个灰场，总面积8.97平方公里，一、二期已建成A灰场投入使用，三期工程将启用B灰场。
由于电厂灰、渣得到综合利用，而脱硫副产物仅为灰渣量的20%左右，故目前灰场容量可暂时满足脱硫石膏堆放场地的要求。
但考虑到将来灰渣综合利用的不确定性，且s南一带石膏综合利用前景较好，所以，lig电力有限公司的脱硫石膏宜进行综合利用，而不是抛弃处理。
脱硫石膏品位可达90％以上，亚硫酸钙含量很低，品质稳定，经一、二级脱水，游离水含量小于10%。
脱硫石膏可用于水泥缓凝剂或生产建筑石膏制品。
⑴水泥缓凝剂
在硅酸盐水泥中必须加入适量的二水石膏用于调节水泥的凝结时间，以达到标准中所规定的要求，如掺入量过多，将影响水泥的强度。
水泥标准规定水泥中SO3的含量不超过3.5%，通常控制在1.5-3%，因此水泥中需加入的石膏量为5%左右。
为确定脱硫石膏作为水泥缓凝剂对水泥质量的影响，中国硅酸盐协会对珞璜脱硫石膏进行了试验，结果表明，脱硫石膏可作为水泥缓凝剂，其效果不低于天然石膏，且由于缓凝剂加入量仅为5%，故脱硫石膏中10%的游离水分不影响其使用。
目前，js的水泥供需量约4000万吨/年，按掺入量按5%计，石膏用量为200万吨/年。
⑵建筑石膏制品
建筑石膏制品主要包括纸面石膏板、石膏矿渣板、充气石膏保温板、粉刷石膏和饰面石膏等。
纸面石膏板的需求量相对较大，主要产地为北京、山东和安徽等地。
js境内只有徐州和邳州2家石膏板厂，年生产能力分别为1000万和600万平方米。
从全国看，目前石膏板需求量约为8000平方米，而实际生产能力已达2亿平方米，明显供大于求。
但我国人均消费较低，不足0.1平方米/人，远低于西方国家5-6平方米/人，因此，随人们生活水平提高，今后石膏板的消耗量将有较大幅度的提高。
芜湖可耐福公司和上海拉法基公司等都可利用脱硫石膏生产建材产品，其对脱硫石膏的主要技术要求见表3.6。
表3.6脱硫石膏品质技术要求
序号
脱硫石膏参数
单位
可耐福标准
拉法基标准
1
颜色
白色或淡象牙色
2
表面水分
%
＜10
＜10
3
粒度
32m筛余＞60%
10m筛余＞95%
100m筛余＜10%
4
二水石膏纯度
%
＞92
＞90
5
半水亚硫酸钙含量
%
＜0.5
＜1
6
氯根
%
＜0.01
＜0.01
7
飞灰
%
＜0.1
＜1
8
碳酸钙（及碳酸镁）
%
＜3
＜4
9
其它杂质
%
＜4
10
pH值
5-8
6-8
脱硫石膏品质是由石灰石品位、脱硫工艺用水水质、烟气飞灰含量及工艺控制参数如钙硫比、脱水石膏清洗情况等决定。
作为水泥缓凝剂，对脱硫石膏的要求不高；但用于制造石膏板，对品位的要求较高，尤其飞灰的含量不能太高。
因此，lig电力有限公司一期工程脱硫石膏的综合利用途径可主要考虑用作水泥缓凝剂；当石膏脱水系统出现事故时，石膏浆经输灰系统临时排入灰场堆放。
3.3脱硫废水的处理
三期现已设有废水处理系统（目前未开始施工），处理能力约为25t/h。
二、三、四期脱硫废水的总量约为25t/h，一期脱硫废水量约为5t/h，缺口为5t/h。
为了便于布置、管理和节省投资，考虑将三期脱硫废水处理系统的能力要增加到30t/h左右，一期脱硫不应另设废水处理系统，。
3.4脱硫建设场地
一期工程2号炉预留有脱硫场地，位于机组北侧，面积约100m×210m，相对比较宽余。
1号炉的脱硫场地相对较紧，可拆除油库区的一个油库及已废弃的一期工程启动锅炉房作为脱硫场地。
如采用两炉一塔方案，可以考虑不拆除油库在二期预留的场地上布置。
3.5脱硫系统的用电、水、气条件
⑴供电
一期厂用段有大约8058kVA的剩余容量，二期有大约13352kVA的剩余容量。
一期公用Ⅰ、Ⅱ段剩余容量为8022kVA左右，二期公用Ⅲ、Ⅳ段剩余容量为27800kW。
其具体负荷统计见表3.6。
一期两台350MW机组脱硫系统（一炉一塔）6kV电机功耗约为5790kW，380电机负荷约为1168kW；以上数据不包含石膏脱水系统和吸收剂制备系统的负荷。
一期工程厂用段和公用Ⅰ、Ⅱ段剩余容量可满足1、2号炉脱硫工程的用电负荷。
由于一期厂用段已无间隔，建议对变电所进行扩建，增补设备，为1-2#机组脱硫系统提供专用的配6KV电气电柜。
脱硫系统设置专门的380V/220V事故保安段，脱硫系统失电后启动柴油发电机。
表3.6一、二期厂用电主要设备负荷统计
母线
设备名称
负载功率KW
负载KVA
电源变压器容量KVA
可用容量KVA
#1机6KVⅠ段
#1低厂变
1250
#1机6KVⅠ段
循环水泵A
1250
1500
#1机6KVⅠ段
磨煤机B
440
528
#1机6KVⅠ段
磨煤机A
440
528
#1机6KVⅠ段
凝结水泵A
750
900
#1机6KVⅠ段
一次风机A
1175
1410
#1机6KVⅠ段
送风机A
1325
1590
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