火電廠煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范 海水脫硫法(征求意見稿)編制說明_第1頁
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文檔簡介

火電廠煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范海水脫硫法

(征求意見稿)

編制說明

《火電廠煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范-海水脫硫法》編制說明

1任務(wù)來源

2010年,環(huán)境保護(hù)部下達(dá)了“關(guān)于開展2010年度國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)制修訂項(xiàng)目工作的通

知”(環(huán)辦函[2010]486號(hào)),其中提出了制定《火電廠煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范-海水法》(項(xiàng)目

編號(hào)1453.16號(hào))行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)。北京龍?jiān)喘h(huán)保工程有限公司承擔(dān)該標(biāo)準(zhǔn)的編制工作,參

編單位有中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)。

2標(biāo)準(zhǔn)制定必要性

鑒于我國的國情、發(fā)展階段和能源結(jié)構(gòu),火電行業(yè)的二氧化硫一直是我國大氣污染治理

的重中之重。繼完成“十一五”二氧化硫減排目標(biāo)總量控制降低10%后,我國“十二五”規(guī)

劃將進(jìn)一步減排二氧化硫8%。這給電力環(huán)保脫硫行業(yè)帶來了持續(xù)的發(fā)展動(dòng)力。當(dāng)前,國內(nèi)

市場上應(yīng)用的火電廠煙氣脫硫技術(shù)主要有石灰石/石灰-石膏法、煙氣循環(huán)流化床法、海水法

等,其中,以石灰石/石灰-石膏法煙氣脫硫技術(shù)為主,占90%以上。而作為有益補(bǔ)充、尤其

適宜在海濱電廠應(yīng)用的海水脫硫技術(shù)近些年也取得了長足發(fā)展,并越來越受到海濱電廠的青

睞。

煙氣海水脫硫的基本原理是:海濱電廠用于機(jī)組冷卻的海水是一種天然堿資源,將其用

于煙氣脫硫取代對石灰石的消耗,既保護(hù)環(huán)境、減少資源浪費(fèi),又降低了能耗,是符合循環(huán)

經(jīng)濟(jì)理念、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的先進(jìn)技術(shù)。該工藝在世界上已有40多年的發(fā)展應(yīng)用歷史,僅裝機(jī)

容量最大的阿爾斯通公司目前投運(yùn)的海水脫硫機(jī)組容量已超過100套機(jī)組,容量38000MW,

連續(xù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和監(jiān)測表明,該技術(shù)工藝簡單、技術(shù)成熟、環(huán)境友好。

我國擁有較長的海岸線,沿?;痣姀S數(shù)量可觀,而沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),人口稠密,環(huán)境

保護(hù)要求嚴(yán)格,大多數(shù)地區(qū)列在酸雨控制區(qū)和二氧化硫控制區(qū)內(nèi)、同時(shí)淡水資源嚴(yán)重不足,

這給適宜在海濱電廠應(yīng)用的海水脫硫工藝提供了良好的發(fā)展空間與機(jī)遇。自1999年我國首個(gè)

海水脫硫工程——深圳媽灣發(fā)電總廠#4機(jī)組(300MW)海水煙氣脫硫工程達(dá)標(biāo)投運(yùn)以來,

國內(nèi)已有越來越多海水脫硫項(xiàng)目的陸續(xù)投產(chǎn),至2012年10月,國內(nèi)海水脫硫工程已投運(yùn)總機(jī)

組容量共計(jì)21404MW,46套裝置。實(shí)際運(yùn)行表明:該工藝符合國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能降耗的

產(chǎn)業(yè)政策。特別是2004年由電力規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)提出并歸口,由國家發(fā)改委頒布

的《火力發(fā)電廠煙氣脫硫設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(DL/T5196—2004)中對海水脫硫技術(shù)的應(yīng)用作出

了明確的規(guī)定,認(rèn)為該技術(shù)成熟可靠,環(huán)評(píng)及技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的前提下適宜在海濱電廠應(yīng)用。

然而,當(dāng)前國內(nèi)外均未頒布針對火電廠海水煙氣脫硫的相應(yīng)技術(shù)規(guī)范,各工程項(xiàng)目的設(shè)

計(jì)建設(shè)均是參照技術(shù)供應(yīng)商的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn),技術(shù)工藝水平、建設(shè)質(zhì)量水平差異較大,甚至出現(xiàn)

了極個(gè)別不能達(dá)標(biāo)排放的工程。因此,編制《火電廠煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范——海水法》對

于規(guī)范我國海水煙氣脫硫項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)等環(huán)節(jié),確保其工藝水平與工程

質(zhì)量、并適應(yīng)我國火電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)等,具有重要的指導(dǎo)意義。

1

3主要工作過程

2010年5月,北京龍?jiān)喘h(huán)保工程有限公司與合作單位中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)召開了《火電廠

煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范——海水法》規(guī)范編制工作啟動(dòng)會(huì),會(huì)議成立了編制組,討論并明確

了規(guī)范編制的工作目標(biāo)、路線和具體任務(wù)分工。

按照《環(huán)境工程技術(shù)規(guī)范制訂技術(shù)導(dǎo)則》的要求,規(guī)范編制組調(diào)研了國內(nèi)外海水脫硫項(xiàng)

目的背景資料和設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行情況,國內(nèi)外火電廠煙氣脫硫相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制訂情況,以及有

關(guān)火電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求等,在此基礎(chǔ)上編撰形成了《火電廠煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范

——海水法》(以下簡稱“規(guī)范”)草稿和開題報(bào)告。

2011年5月9日,環(huán)保部科技標(biāo)準(zhǔn)司在北京主持召開了《火電廠煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范—

—海水法》開題論證會(huì)。與會(huì)專家充分聽取了規(guī)范編制組關(guān)于規(guī)范適用范圍、技術(shù)路線、規(guī)

范初稿等開題內(nèi)容的匯報(bào),經(jīng)質(zhì)詢與討論,形成如下意見:(1)開題資料齊全,內(nèi)容全面,

符合編制工作要求;(2)編制原則、技術(shù)路線、實(shí)施方案合理可行;(3)建議“本規(guī)范的

適用范圍應(yīng)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范相銜接;規(guī)范中對排放海水應(yīng)提出相關(guān)要求”。

編制組在規(guī)范修改完善過程中十分重視開題論證與會(huì)專家的意見,深入研究,并多次對

相關(guān)(新)標(biāo)準(zhǔn)的編制單位和專家進(jìn)行了咨詢和探討。尤其,新標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排

放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)大幅降低了SO2的排放限值,引發(fā)了部分人士“海水脫硫的吸收

效率能否勝任新排放標(biāo)準(zhǔn)”的疑問,規(guī)范編制組對此進(jìn)行了專題討論和充分調(diào)研,調(diào)研工作

基本覆蓋國內(nèi)90%以上海水脫硫工程的燃煤情況、實(shí)際運(yùn)行效率、海水排放指標(biāo)、運(yùn)行可用

率等方面。在近半年的深入調(diào)研、理論與工程數(shù)據(jù)分析探討基礎(chǔ)上,編制組于2012年5月完

成了《火電廠煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范——海水法》(征求意見稿)及編制說明。

4國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究

目前國外具有煙氣海水脫硫業(yè)績的公司主要有挪威阿爾斯通、德國FBE、德國比紹夫、

美國杜康、日本富士化水等企業(yè)。其中挪威阿爾斯通所占市場份額占絕大多數(shù)(80%以上),

其海水脫硫機(jī)組容量已超過100套,容量38000MW,而其他海水脫硫公司所占份額甚少,這

主要是由于挪威阿爾斯通的海水脫硫工藝開發(fā)應(yīng)用較早,尤其在其國內(nèi)的煉鋁等行業(yè)首先得

到了較好的應(yīng)用和發(fā)展,取得了充分的業(yè)績證明,之后才逐漸在世界范圍內(nèi)得到認(rèn)可和廣泛

應(yīng)用。早在1968年,挪威阿爾斯通就已投運(yùn)了世界首套達(dá)270MW規(guī)模的海水脫硫工程,用

于處理煉鋁爐氣;1988年,其海水脫硫技術(shù)首次應(yīng)用于火電廠的煙氣處理——印度TATA電

力公司位于Bombay的Trombay電廠5號(hào)機(jī)組,1×125MW。經(jīng)過40余年的發(fā)展,挪威阿爾斯

通的煙氣海水脫硫技術(shù)已較為成熟,并朝高效、節(jié)能、節(jié)省占地等方向優(yōu)化和發(fā)展。

由于煙氣海水脫硫工藝應(yīng)用條件的限制、各國能源結(jié)構(gòu)不同等復(fù)雜原因,該技術(shù)僅在少

數(shù)國家得到實(shí)質(zhì)開發(fā)并應(yīng)用,且除挪威阿爾斯通之外的幾家海水脫硫企業(yè),其海水脫硫技術(shù)

的開發(fā)時(shí)間并不長,主要是在所在國以外,例如東南亞、中東、非洲等地?fù)碛袀€(gè)別業(yè)績。截

至2012年,國外未見有專門針對火電廠煙氣海水脫硫的設(shè)計(jì)規(guī)范出臺(tái)。

2

5同類工程現(xiàn)狀調(diào)研

同類工程現(xiàn)狀調(diào)研主要集中在國內(nèi)已投運(yùn)和在建火電廠煙氣海水脫硫工程。并對國外部

分海水脫硫工程情況進(jìn)行了了解。

根據(jù)規(guī)范開題會(huì)專家組提出的意見和建議,著重對國內(nèi)火電廠煙氣海水脫硫工程的使用

燃煤情況、脫硫效率、和海水排放水質(zhì)情況進(jìn)行了匯總和研究。

截至2012年10月,國內(nèi)電廠海水脫硫工程已投運(yùn)總機(jī)組容量共計(jì)21404MW,46套裝置。

詳見表5-1。

3

表5-1國內(nèi)海水脫硫已投運(yùn)工程清單

燃煤排放海水

項(xiàng)目容量/MW投運(yùn)時(shí)間設(shè)計(jì)脫硫率吸收塔類型工程實(shí)施方

含硫量(%)水質(zhì)類別要求

1#/2007年11月

2#/2007年10月

深圳媽灣電廠6×3003#/2006年06月0.6390%填料塔三類挪威Alstom

4#/1999年03月

5-6#/2004年08月

1#/2006年04月

2#/2006年06月

青島電廠4×3000.7290%填料塔四類挪威Alstom

3#/2006年09月

4#/2006年12月

1#/1999年11月

2#/2000年06月

3#/2001年09月

福建后石電廠7×6004#/2002年11月0.8990%篩板塔pH≥6.0日本富士化水

5#/2003年12月

6#/2004年07月

7#/2008年09月

1-2#/2006年12月

廈門嵩嶼電廠4×3003#/2006年11月0.6395%噴淋塔三類東方鍋爐

4#/2006年09月

5#/2007年01月

山東黃島電廠2×6600.6495%填料塔四類北京龍?jiān)?/p>

6#/2007年12月

4

燃煤排放海水

項(xiàng)目容量/MW投運(yùn)時(shí)間設(shè)計(jì)脫硫率吸收塔類型工程實(shí)施方

含硫量(%)水質(zhì)類別要求

山東日照電廠一期2×3502007年07月0.8490%

填料塔二類(pH值除外)北京龍?jiān)?/p>

山東日照電廠二期2×6802008年12月0.9590%

1×3004#/2007年12月0.8490%北京龍?jiān)?/p>

秦皇島電廠1-4#1×3003#/2008年12月0.8490%填料塔三類北京龍?jiān)?/p>

2×2001-2#/2009年09月1.590%北京龍?jiān)?/p>

舟山朗熹電廠一期125+1352008年09月0.890%北京龍?jiān)?/p>

填料塔四類

舟山朗熹電廠二期1×3002010年10月1.090%北京龍?jiān)?/p>

華能威海電廠一期2×3002008年11月1.190%

填料塔三類北京龍?jiān)?/p>

華能威海電廠二期2×6602010年12月1.090%

3-4#/2008年11月

華能大連電廠4×3500.992%填料塔三類北京龍?jiān)?/p>

1-2#/2009年11月

2×10361-2#/2009年08月北京龍?jiān)?/p>

華能海門電廠1-4#3#/2010年12月0.9-1.092%填料塔三類北京龍?jiān)?/p>

2×1036

4#/2012年09月北京龍?jiān)?/p>

首鋼京唐鋼鐵有限公1#/2009年09月

2×3000.890%填料塔四類北京龍?jiān)?/p>

司曹妃甸自備電廠2#/2010年05月

5

5.1海水脫硫的脫硫效率

我國沿海電廠的燃煤含硫量一般≤1%,且采用煙氣海水脫硫工藝的電廠中,絕大多數(shù)

為2004年以后新建投運(yùn)的機(jī)組,在《火力發(fā)電廠煙氣脫硫設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(DL/T5196-2004)

中要求:“燃用含硫量<1%煤的海濱電廠,在海域環(huán)境影響評(píng)價(jià)取得國家有關(guān)部門審查通過,

并經(jīng)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理后,可以采用海水法脫硫工藝;脫硫率宜保證在90%以上。”因

此,長期以來國內(nèi)海水脫硫項(xiàng)目的設(shè)計(jì)脫硫效率多定在90%以上。然而,實(shí)際工程運(yùn)行數(shù)

據(jù)表明:

(1)基于上述煤種和規(guī)程要求的設(shè)計(jì)可輕松滿足此前《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》

(GB13223-2003)中第三時(shí)段的排放限值要求400mg/m3,實(shí)際大多項(xiàng)目能夠保證的二氧化

硫排放限值在200mg/m3以下;

(2)在燃煤含硫量嚴(yán)格控制在1%以下時(shí),海水脫硫工程的脫硫效率設(shè)計(jì)值還有大幅

提升的潛力。在燃煤含硫量低于設(shè)計(jì)煤種使得吸收塔上塔水量相對增加時(shí),脫硫效率可得到

有效提升,不乏達(dá)到97%、98%以上脫硫效率的運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)例(表5-2-表5-5)。因此,海水

脫硫通過合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)完全可以滿足新《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)

33

的SO2排放限值100mg/m甚至特別排放限值50mg/m的要求。

海水脫硫工藝中,海水是一次性通過吸收塔,其初始pH值約為8.0,且所含有的大量

碳酸根和碳酸氫根使其天然具有較強(qiáng)的吸收SO2和酸堿緩沖能力,經(jīng)過氣液逆流交換逐步吸

收SO2過程后出塔時(shí)海水pH值在2.5-4范圍內(nèi);而石灰石-石膏法中,循環(huán)吸收漿液pH值

必須平衡石膏氧化、鈣吸收劑溶解以及脫硫效率等各方面因素而控制在5.3-5.8范圍內(nèi)。因

此,同等煙氣條件下,海水法脫硫更易將煙氣中的SO2濃度處理到更低的水平(更高脫硫效

率),且石灰石-石膏法所需要的循環(huán)漿液量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于海水脫硫中吸收塔的海水用量。

當(dāng)然,當(dāng)燃用煤種含硫量較高時(shí),雖然海水脫硫工藝的吸收塔通過調(diào)整上塔海水量等相

關(guān)手段亦可實(shí)現(xiàn)所要求的脫硫效率,但限于電廠循環(huán)冷卻海水的總量限制,后續(xù)的海水恢復(fù)

水質(zhì)將可能難以滿足pH≥6.8的要求,此時(shí)需額外補(bǔ)充海水,補(bǔ)充海水的措施應(yīng)經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)

綜合比較合理后確定。

另一方面,當(dāng)燃用煤種含硫量較低時(shí),可不必追求過高脫硫效率即可滿足當(dāng)?shù)匾蟮奈?/p>

染物排放標(biāo)準(zhǔn),節(jié)能經(jīng)濟(jì)。

6

表5-2舟山朗熹電廠二期#3機(jī)組2011年3月15日監(jiān)控日報(bào)表

進(jìn)口出口進(jìn)口出口脫硫

進(jìn)口出口脫硫

項(xiàng)目煙氣煙氣煙氣煙氣旁路

SO濃度SO濃度效率

22含氧量含氧量流量流量開度

單位mg/Nm3%km3/h%%

1:001136.1723.067.587.561170.101612.58-0.6798.06

2:001242.7225.627.487.391064.00824.71-0.6698.12

3:001256.8428.547.277.351057.90803.66-0.6798.06

4:001249.0929.627.587.661064.60791.30-0.6598.14

5:001233.5629.517.637.581045.70841.07-0.6798.14

6:001313.8121.707.627.68648.101134.62-0.6598.05

7:001305.6318.197.147.131139.20930.64-0.6897.83

8:001209.5823.546.476.471535.001044.24-0.6797.54

9:001198.3023.995.895.891495.001052.59-0.6797.51

10:001227.3725.666.216.211525.501067.01-0.6697.51

11:001200.4425.075.855.89341.801203.72-0.6897.51

12:001192.3026.225.895.921469.201037.38-0.6997.50

13:001302.4230.495.725.631468.40951.69-0.6797.51

14:001380.1632.885.645.631439.90958.56-0.6797.53

15:001342.3633.475.495.561438.00953.87-0.6897.62

16:001256.6130.315.765.801194.401062.55-0.6597.78

17:001148.8430.455.795.761459.40993.68-0.6897.91

18:001148.8430.455.795.761459.40993.68-0.6897.91

19:001153.3830.735.985.921483.001025.97-0.6697.86

20:001093.0631.285.935.981458.401017.02-0.6697.86

21:001043.9629.865.815.751471.501055.11-0.6897.86

22:001111.5526.495.795.89522.201031.54-0.6797.82

23:001117.6919.765.995.781520.00973.77-0.6697.78

24:001037.4319.975.925.871479.50951.69-0.6797.74

日平均1201.6926.576.416.411236.401010.51-0.6797.80

最大值1380.1633.477.637.681536.001612.58-0.6598.14

最小值1037.4318.195.495.56341.80791.30-0.6997.50

3

舟山朗熹電廠二期#3機(jī)組原煙氣SO2濃度1037-1380mg/Nm時(shí),排放凈煙氣SO2濃度

可控制在18-33mg/Nm3。脫硫效率最小值為97.5%。

7

表5-3華能威海電廠#3機(jī)組2011年5月13日運(yùn)行日志

進(jìn)口出口出口

進(jìn)口出口

項(xiàng)目煙氣煙氣煙氣脫硫效率

SO濃度SO濃度

22含氧量含氧量流量

單位mg/Nm3%km3/h%

2:0010214.97.56.9131999.5

3:0010024.97.26.9132699.5

4:009515.57.16.9142099.4

5:009485.57.27.0134499.4

6:009624.97.27.1133199.4

7:009939.86.56.3132999.0

8:00946167.57.1138398.3

9:0094667.37.0117599.4

10:00901127.57.1134198.7

11:00890227.16.7150897.5

12:0010096.17.26.7124599.3

13:001693316.96.1136198.2

14:001683317.06.4135098.2

15:001658285.96.0120098.3

16:001627326.56.1118498.0

17:001658296.76.4122698.3

18:001582236.97.5136498.5

19:001478307.46.3139698.0

20:001540346.15.9122097.8

21:001320186.76.5135698.6

22:001258187.67.2132698.6

23:001365257.78.1136198.2

24:0011098.98.88.5133699.2

1:0011007.98.98.5133999.3

3

華能威海電廠#3機(jī)組,原煙氣SO2濃度小于1000mg/Nm時(shí),凈煙氣SO2濃度可控制

333

在小于10mg/Nm。原煙氣SO2濃度1500-1700mg/Nm時(shí),凈煙氣SO2濃度在30mg/Nm

左右,脫硫效率均大于97%。

8

表5-4華能威海電廠#4機(jī)組2011年5月12日運(yùn)行日志

進(jìn)口出口出口

進(jìn)口出口

項(xiàng)目煙氣煙氣煙氣脫硫效率

SO濃度SO濃度

22含氧量含氧量流量

單位mg/Nm3%km3/h%

2:002107586.16.3102297.2

3:002209506.16.2101997.7

4:002109476.06.4100797.8

5:002019636.36.5101196.9

6:002038576.26.4101297.2

7:002087586.26.4101397.2

8:002079606.16.3103597.1

9:002069596.56.5104897.1

10:001999506.66.7105197.5

11:001943596.06.2108097.0

12:001842427.07.2106797.7

13:001767407.07.2100297.7

14:002006445.85.9101297.8

15:001819505.96.4101997.3

16:001732406.76.7101997.7

17:001437337.07.1102297.7

18:001250247.07.2101598.1

19:001068207.37.5101998.1

20:001344285.45.7101997.9

21:001115396.76.7102296.5

22:001267377.57.4101997.1

23:001028196.86.9102298.2

24:001026196.87.0102398.1

1:001080196.26.4102298.2

3

華能威海電廠#4機(jī)組,原煙氣SO2濃度2000-2200mg/Nm時(shí),凈煙氣SO2濃度可控制

33

在40-60mg/Nm。原煙氣SO2濃度1000-1200mg/Nm時(shí),凈煙氣SO2濃度可控制在20-40

mg/Nm3,脫硫率均大于95%,平均值可達(dá)97%。

9

表5-5秦皇島發(fā)發(fā)電有限責(zé)任公司1、2號(hào)機(jī)組2011年1月份煙氣排放月報(bào)表

FGD入口煙囪入口

日流量折流量脫硫率

溫度SO2溫度SO2

O2SO2O2SO2

期×100003算×100003折算%

℃%mg/Nm3℃%mg/Nm3

Nm3/hmg/NmNm3/hmg/Nm

1-3日----------停運(yùn)

4日4959137.27.61306334115263.2765.17.68475298.5

5日4949138.47.39384242345281.9666.27.47687498.3

6日4815139.77.32456850185199.0865.97.42788698.3

7日4995141.87.17469650975294.9068.27.2210010897.9

8日4830144.47.21472151385192.5770.37.2810010997.9

9日4862140.97.22492653644943.8269.77.319510498.1

10日4964122.27.23454449514984.5468.67.31818898.2

11日5004123.27.25494654025094.6772.97.3413014197.4

12日5224115.37.27343937695135.9169.67.31505598.5

13日4977137.07.19404143835154.7870.27.18849097.9

14日4598139.07.52386643024863.8072.17.76445098.8

15日4392142.97.57394244094751.0174.58.05414798.9

16日4321134.87.54415046264612.2370.97.61505598.8

17日4304137.28.52321538334637.9972.67.88273199.2

18日4418135.27.62266529894694.1271.87.59192199.3

19日4271132.57.81201923004527.0770.87.81101299.5

20日4624137.17.60193321664818.3872.87.60111299.4

21日4615130.08.02324237465251.7368.28.08394598.8

22日4808128.58.21367243174993.8967.58.29445298.8

23日4884137.18.27378944875132.4372.68.30516198.6

24日4783142.28.09389545255156.7376.08.10606898.5

25日4745144.77.94323037155116.3577.57.94333899.0

26日4689144.77.85332237875092.2378.27.85434898.7

27日4880144.87.94359541415096.7978.97.95455298.7

28日5226143.57.84383843775199.1678.87.85637298.4

29日5023143.57.98383244135135.4678.18.04617098.4

30日5040140.78.23385545305103.4177.08.33596998.5

31日5098133.98.12269031395096.1973.18.12252999.1

平均4796136.97.7036984163.24850.2876.17.7555.662.198.5

最大5226144.88.52494654025294.9078.98.3313014197.4

最小4271115.37.17193321664527.0765.17.18111299.4

秦皇島發(fā)電有限責(zé)任公司#1-2機(jī)組(兩爐一塔),原煙氣SO2均值為3503(1129-4946)

mg/Nm3時(shí),平均脫硫率為98.5%。

10

5.2吸收塔選型情況

我國已建海水脫硫項(xiàng)目除嵩嶼電廠采用噴淋空塔型式、后石電廠采用篩板塔型外,其余

均為填料塔型。實(shí)際調(diào)研中也發(fā)現(xiàn),由于無結(jié)垢性堵塞問題,海水脫硫采用填料塔型具有一

定優(yōu)勢:

首先,填料塔所采用填料具有較高的比表面積,并可充分利用海水自然下落的勢能在其

表面進(jìn)行液膜分布,便于氣液間的高效傳質(zhì)交換,因而,(1)同等工況下所需氣液交換的塔

空間相對較小,因而噴淋層高度較低,(2)吸收塔需水量相對較小,(3)布水不需要太高的

動(dòng)壓頭。故而此其海水升壓泵能耗可顯著降低;

其次,填料塔僅需設(shè)置一層噴淋,不像噴淋空塔需要多層噴淋,也無須篩板塔似的篩板

布置,所以其塔高最低,可進(jìn)一步降低海水升壓泵能耗。

以300MW級(jí)的嵩嶼項(xiàng)目為例,其吸收塔采用石灰石-石膏脫硫常用的噴淋空塔,設(shè)置了

五層噴淋層(2+2+1),僅海水升壓泵電耗就高達(dá)2200kW。同比各方面參數(shù)接近的媽灣項(xiàng)

目(300MW機(jī)組),填料吸收塔的入塔水量及揚(yáng)程均較低,海水升壓泵電耗僅500kW;而

黃島電廠項(xiàng)目(660MW機(jī)組),海水升壓泵電耗為1420kW,青島電廠項(xiàng)目(300kW,含硫

率為嵩嶼2倍),海水升壓泵電耗為1120kW。

在國際上,也有采用噴淋塔設(shè)計(jì)的案例,例如德國FBE和比紹夫等公司,由于其前身

具有開發(fā)石灰石-石膏濕法脫硫噴淋塔的經(jīng)驗(yàn),因此把噴淋吸收塔型應(yīng)用到海水脫硫上可以

節(jié)省一部分開發(fā)時(shí)間和成本。而從工藝區(qū)別上看,海水脫硫由于不存在石灰石-石膏法中漿

液pH控制、結(jié)垢、堵塞等問題,給填料塔的應(yīng)用提供了充分的可行性和優(yōu)越性。

另外,基于海水脫硫工藝機(jī)理上的研究,由于脫硫后海水中亞硫酸根在低pH值條件下

氧化速率低,石灰石-石膏濕法工藝常用的吸收塔內(nèi)強(qiáng)制氧化方法并不能給海水脫硫中低pH

值的出塔海水帶來很好的氧化效率,徒然損失電耗。

5.3海水恢復(fù)系統(tǒng)

目前,海水脫硫裝置所包含的海水恢復(fù)系統(tǒng)主要是用來處理調(diào)控排放海水的pH、DO

和COD值。從國內(nèi)投運(yùn)的絕大多數(shù)海水脫硫項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行情況看,設(shè)計(jì)工況下、燃煤含硫

量小于1%時(shí),均能保證處理后的排放海水達(dá)到所在海域相應(yīng)的水質(zhì)要求(《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》

(GB3097-1997)中的第三類或第四類海水水質(zhì)),尤其DO和COD值較容易處理達(dá)標(biāo),而

pH值的達(dá)標(biāo)則需要較高的工藝技術(shù)水平,這主要是因?yàn)椋?/p>

(1)可用于海水脫硫的機(jī)組既有冷卻海水總量有限,脫硫酸性海水曝氣前必須與未用

于脫硫的堿性海水適量混合來調(diào)節(jié)至較適宜于亞硫酸根曝氣氧化的pH值,并配合合理的曝

氣工藝才能實(shí)現(xiàn)我國對排放海水較高的pH值要求(pH≥6.8);

2-

(2)曝氣池的設(shè)計(jì)需要處理好“氧化SO3”與“吹脫CO2”二者對pH值不同要求的

矛盾。

例如,后石電廠海水脫硫的脫硫效率、脫硫海水處理恢復(fù)后的亞硫酸根氧化率和DO均

2-

可達(dá)標(biāo),就pH值不能達(dá)標(biāo)。原因是在曝氣前用于混合調(diào)節(jié)pH的海水用量太大,SO3氧化

率雖高,卻由于曝氣pH值偏高吹脫CO2效果差,系統(tǒng)生成的二氧化碳不能及時(shí)有效排出,

而曝氣后又缺乏足夠的堿性海水來再次提升pH值,最終導(dǎo)致排放海水的pH無法達(dá)到6.5

的設(shè)計(jì)。

更有個(gè)別國外企業(yè)設(shè)計(jì)的海水恢復(fù)系統(tǒng)干脆不設(shè)置曝氣,例如德國魯奇·比紹夫有印尼

2臺(tái)660MW、阿拉伯半島1臺(tái)130MW的海水脫硫項(xiàng)目,均未設(shè)置曝氣池,排放海水pH值

11

為6.0,雖然這滿足了其海水排放pH值指標(biāo)要求(pH≥6.0),但因沒有曝氣,海水中的自

有溶解氧消耗殆盡,甚至為零,不能滿足海水排放水質(zhì)對DO的要求。

海水恢復(fù)系統(tǒng)的曝氣風(fēng)機(jī)是耗能大戶,必須充分理解脫硫海水曝氣處理的過程機(jī)理,通

2-

過科學(xué)合理的優(yōu)化其參數(shù)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)配置,才可能實(shí)現(xiàn)高效的“氧化SO3”并“吹脫CO2”,,

從而真正有效的降低曝氣能耗,節(jié)省廠用電率。

5.4海水脫硫水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及其影響

海水脫硫的排放海水經(jīng)處理后應(yīng)滿足所在國相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及其海水功能區(qū)規(guī)劃要求。

就目前海水恢復(fù)系統(tǒng)可調(diào)控的水質(zhì)指標(biāo)pH、DO、COD而言,世界范圍眾多海水脫硫工程

對DO和COD指標(biāo)的要求水平接近,且較容易經(jīng)曝氣處理實(shí)現(xiàn),但對排放海水pH值的要

求則相差較大:國內(nèi)絕大多數(shù)海水脫硫工程遵照《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB3097-1997)中第三

和第四類海水對pH值的規(guī)定,均要求pH≥6.8,而國外眾多海水脫硫工程要求的排放海水

最低pH值基本在5.5-6.0。限于可用于海水脫硫的機(jī)組冷卻海水既有總量的限制,我國對海

水脫硫排放海水較高pH值的要求,無疑會(huì)加大設(shè)計(jì)難度(包括工程造價(jià)及其運(yùn)行電耗的增

加),尤其曝氣池的參數(shù)設(shè)計(jì)需要更高的技術(shù)水平。

就國內(nèi)海水脫硫機(jī)組運(yùn)行情況來看,燃煤含硫量小于1%時(shí),其機(jī)組的冷卻海水總量基

本能夠滿足排放海水pH≥6.8的要求。實(shí)際上,同等海水水質(zhì)條件下,由于南方地區(qū)海水溫

度高,機(jī)組冷卻水量較北方地區(qū)大,對海水恢復(fù)提升pH值有利;而北方地區(qū)海水溫度低,

機(jī)組冷卻水量較南方電廠同類機(jī)組的少,對海水恢復(fù)提升pH值不利。這些特點(diǎn)需要在海水

脫硫工程設(shè)計(jì)中尤為注意。

長期以來,海水脫硫排放海水對海域環(huán)境和生態(tài)的影響一直受到相關(guān)專家人士的關(guān)注,

國內(nèi)外的相關(guān)單位對此進(jìn)行了大量的調(diào)查和研究:

(1)早在1981年,美國關(guān)島大學(xué)在環(huán)境署的監(jiān)督下,對關(guān)島電廠建設(shè)的海水煙氣脫硫

中試裝置的曝氣池排水進(jìn)行了為期12個(gè)月的各類海洋生物(如魚類、海藻、浮游生物、蝸

牛等)積累試驗(yàn),結(jié)果表明,沒有一種生物的體內(nèi)從脫硫排水中積累釩和鎳。

(2)挪威培爾根大學(xué)漁業(yè)和海洋生物系在1989年~1994年期間,對StatoiMongstad煉

油廠海水脫硫系統(tǒng)投運(yùn)前后的排水海域進(jìn)行了海洋跟蹤觀測,觀測內(nèi)容包括:排水口海域底

部總金屬積累、海洋生物種群變化等。研究結(jié)果認(rèn)為:排水口啟用之后沒有發(fā)現(xiàn)對海底生物

帶來有害影響,海洋底質(zhì)中的有機(jī)物和重金屬含量均保持在自然濃度范圍內(nèi)。

(3)英國、西班牙、印度等國家也都有運(yùn)行多年的海水煙氣脫硫裝置,并為此進(jìn)行了

長期的跟蹤監(jiān)測,都沒有發(fā)現(xiàn)海水脫硫?qū)ε潘谥苓吅S蛴胸?fù)面影響。位于蘇格蘭中部的國

家與國際生態(tài)保護(hù)區(qū)Torry灣畔的Longannet電廠(4×600MW),在采用海水脫硫工藝前的

環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作中,通過中試試驗(yàn)裝置對脫硫排水中的污染物進(jìn)行了長期的監(jiān)測和模擬擴(kuò)

散試驗(yàn),對排水中pH值、重金屬、溶解氧等進(jìn)行了大范圍的一維數(shù)學(xué)模型和小范圍的三維

數(shù)學(xué)模型計(jì)算,結(jié)果表明,脫硫排水的影響范圍僅局限在電廠排水口附近的小區(qū)域。西班牙

Granadilla電廠2套海水脫硫裝置(2×(2×80MW))為期5年(1996-2001)的連續(xù)跟蹤

監(jiān)測顯示,僅在距離排放口25m范圍有極小的溫升,海域中重金屬的增量極小,未造成生

態(tài)環(huán)境的有害影響。

(4)原國家環(huán)??偩趾蛧译娏緦ι钲趮尀畴姀S4號(hào)機(jī)組采用海水煙氣脫硫工程

時(shí),曾先后要求中國水利水電科學(xué)研究院、深圳環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站對該項(xiàng)目脫硫排水的海域水

質(zhì)影響進(jìn)行了6次跟蹤監(jiān)測,中科院南海海洋研究所對海洋生物質(zhì)及表層沉積物影響進(jìn)行了3

次跟蹤監(jiān)測。其結(jié)論認(rèn)為:多次監(jiān)測結(jié)果表明,運(yùn)轉(zhuǎn)前后排水口附近海域沒有水質(zhì)類別上的

12

變化,對海域水質(zhì)指標(biāo)濃度增量的影響是小的,葉綠素、浮游生物的多樣性指數(shù)和均勻度、

底棲生物的多樣性和均勻度、底棲生物體內(nèi)的重金屬含量的變化和表層沉積物重金屬含量,

均在測量誤差范圍之內(nèi),無明顯增加。

(5)華能日照電廠2×350MW機(jī)組海水煙氣脫硫裝置于2007年建成后的“項(xiàng)目竣工環(huán)

保驗(yàn)收報(bào)告”中測量結(jié)果見表5-7、表5-8和表5-9。表中,海水泵房即原海水本底值,脫硫塔

排水出口即洗滌煙氣后的數(shù)值,曝氣池入口即吸收塔出口海水與海水混合后曝氣前的數(shù)值,

曝氣池出口即曝氣處理后的數(shù)值,入海排放口即經(jīng)過200多米排水溝道后進(jìn)入大海的數(shù)值;

最低檢出限:CODMn為0.8mg/l、砷為0.007mg/l、汞為0.05μg/l、鎘為0.09μg/l、銅為0.6μg/l。

表5-7反映的是pH在各工藝環(huán)節(jié)的變化情況,可見,脫硫后的海水和循環(huán)冷卻水混合,

并經(jīng)海水恢復(fù)系統(tǒng)調(diào)整后,pH值由3.18~3.86恢復(fù)到6.94~7.13,符合脫硫海水混合曝氣后pH

≥6.8入海的可研要求。

表5-7華能日照電廠脫硫海水監(jiān)測結(jié)果1

脫硫塔入海排

凝汽凝汽器入海

排水出放口與

器冷脫硫脫硫脫硫冷卻水排放

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