间接空冷烟塔合一方案环境保护专题报告.pdf

60-TB422-03-A02-51 山西古城电厂(2×1000MW)新建工程 勘察设计投标阶段 第 3卷 第 2分卷 第51册 间接空冷烟塔合一方案 环境保护专题报告 中国电力工程顾问集团西北电力设计院 2007 年7 月 西安 山西古城电厂(2×1000MW)新建工程 勘察设计投标阶段 投标文件总目录 第1卷 投标书及附录 60-TB422-01 第2卷 勘测设计费报价及计算书 60-TB422-02 第3卷 投标技术文件 60-TB422-03 第1分卷 工程技术方案说明 60-TB422-03-A01 第2分卷 专题报告 60-TB422-03-A02 第3分卷 概 算 书 60-TB422-03-A03 第4分卷 投标图纸 60-TB422-03-A04 第4卷 工程进度和设计工期计划 60-TB422-04 第5卷 其它投标文件及资料 60-TB422-05 山西古城电厂(2×1000MW)新建工程 勘察设计投标阶段 第3卷 投标技术文件目录 卷 号 分卷/册 卷、分卷、册 名 称 卷检索号/说明书 第3卷 投标技术文件 60-TB422-03 第1分卷 工程技术方案说明 60-TB422-03-A01 第2分卷 专题报告 60-TB422-03-A02 第1册 全厂总体规划及厂区总平面布置方案优化专题报告 60-TB422-03-A02-01第2册 厂区竖向优化布置方案专题报告 60-TB422-03-A02-02第 3册 厂区主要管沟布置方案专题报告 60-TB422-03-A02-03第 4册 厂区用地和土石方平衡专题报告 60-TB422-03-A02-04第 5册 主厂房布置优化专题报告 60-TB422-03-A02-05第 6册 主机选型专题报告 60-TB422-03-A02-06第7册 热力系统优化专题报告 60-TB422-03-A02-07第 8册 高温高压管道专题报告 60-TB422-03-A02-08第 9册 高压加热器配置专题报告 60-TB422-03-A02-09第10册 凝结水泵配置专题报告 60-TB422-03-A02-10第11册 汽轮机旁路系统专题报告 60-TB422-03-A02-11第12册 制粉系统及磨煤机配置专题报告 60-TB422-03-A02-12第13册 烟风系统及辅助设备型式专题报告 60-TB422-03-A02-13第14册 节油点火专题报告 60-TB422-03-A02-14第15册 烟气脱硝系统论证专题报告 60-TB422-03-A02-15第16册 输煤系统方案优化及主要设备选择专题报告 60-TB422-03-A02-16第17册 除渣系统方案选择专题报告 60-TB422-03-A02-17 山西古城电厂(2×1000MW)新建工程 勘察设计投标阶段 第3卷 投标技术文件目录 卷 号 分卷/册 卷、分卷、册 名 称 卷检索号/说明书 第18册 锅炉补给水处理系统方案选择专题报告 60-TB422-03-A02-18第19册 间冷机组水化学工况及凝结水精处理方案选择专题报告 60-TB422-03-A02-19第20册 间接空冷系统优化专题报告 60-TB422-03-A02-20第21册 直接空冷系统优化专题报告 60-TB422-03-A02-21第22册 主冷却系统选择专题报告 60-TB422-03-A02-22第23册 电厂水务管理及节水措施专题报告 60-TB422-03-A02-23第24册 辅机冷却方式选择专题报告 60-TB422-03-A02-24第25册 烟塔合一间冷塔结构及地基处理专题报告 60-TB422-03-A02-25第26册 主厂房通风方案论证专题报告 60-TB422-03-A02-26第27册 运煤系统除尘设备的优化选择专题报告 60-TB422-03-A02-27第28册 屋顶式空调机在电厂集控室空调中的应用专题报告 60-TB422-03-A02-28第29册 电气主接线优化专题报告 60-TB422-03-A02-29第30册 1000MW机组主变选型专题报告 60-TB422-03-A02-30第31册 封闭母线选型专题报告 60-TB422-03-A02-31第32册 500KV电气设备布置专题报告 60-TB422-03-A02-32第33册 厂用高压电压等级选择专题报告 60-TB422-03-A02-33第34册 全厂实施节能环保节电措施专题报告 60-TB422-03-A02-34第35册 保护及CT、PT选型优化专题报告 60-TB422-03-A02-35第36册 1000MW机组电气系统控制方案专题报告 60-TB422-03-A02-36第37册 厂用电系统控制组网专题报告 60-TB422-03-A02-37第38册 电缆选型及电缆敷设优化专题报告 60-TB422-03-A02-38 山西古城电厂(2×1000MW)新建工程 勘察设计投标阶段 第3卷 投标技术文件目录 卷 号 分卷/册 卷、分卷、册 名 称 卷检索号/说明书 第39册 1000MW机组UPS选型及规划专题报告 60-TB422-03-A02-39第40册 绿色照明在电厂中的应用专题报告 60-TB422-03-A02-40第41册 全厂自动化系统规划专题报告 60-TB422-03-A02-41第42册 脱硫系统监控方案专题报告 60-TB422-03-A02-42第43册 建设期管理信息系统专题报告 60-TB422-03-A02-43第44册 控制系统新技术应用专题报告 60-TB422-03-A02-44第45册 仪控系统技术条件专题报告 60-TB422-03-A02-45第46册 集控室布置及装修专题报告 60-TB422-03-A02-46第47册 汽机房屋面结构方案专题报告 60-TB422-03-A02-47第48册 主要建筑物地基处理方案专题报告 60-TB422-03-A02-48第49册 脱硫系统及布置论证专题报告 60-TB422-03-A02-49第50册 电厂的环保特色专题报告 60-TB422-03-A02-50第51册 间接空冷烟塔合一方案环境保护专题报告 60-TB422-03-A02-51第52册 新技术、新工艺、新材料的应用专题报告 60-TB422-03-A02-52第53册 主要工艺系统及设备选择原则专题报告 60-TB422-03-A02-53第54册 保证施工进度的关键要素专题报告 60-TB422-03-A02-54第55册 工程造价合理性分析及控制造价措施专题报告 60-TB422-03-A02-55第3分卷 概算书 60-TB422-03-03 第4分卷 投标图纸 60-TB422-03-04 第 1册 热机部分投标图纸 60-TB422-03-A04-J01第 2册 运煤部分投标图纸 60-TB422-03-A04-M01 山西古城电厂(2×1000MW)新建工程 勘察设计投标阶段 第3卷 投标技术文件目录 卷 号 分卷/册 卷、分卷、册 名 称 卷检索号/说明书 第 3册 除灰渣部分投标图纸 60-TB422-03-A04-C01第 4册 电厂化学部分投标图纸 60-TB422-03-A04-H01第 5册 供水部分投标图纸 60-TB422-03-A04-S01第 6册 空冷部分投标图纸 60-TB422-03-A04-S02第 7册 烟气脱硫部分投标图纸 60-TB422-03-A04-V01第 8册 采暖通风及空气调节部分投标图纸 60-TB422-03-A04-N01第 9册 消防部分投标图纸 60-TB422-03-A04-S03第10册 电气部分投标图纸 60-TB422-03-A04-D01第11册 热工自动化部分投标图纸(含 MIS) 60-TB422-03-A04-K01第12册 总图部分投标图纸 60-TB422-03-A04-Z01第13册 建筑部分投标图纸 60-TB422-03-A04-T01第14册 土结部分投标图纸 60-TB422-03-A04-T02第15册 水结部分投标图纸 60-TB422-03-A04-S04第16册 施工组织大纲投标图纸 60-TB422-03-A04-Q01 批 准：陈 祖 茂 审 核：严 志 坚 校 核：高 文 丽 编 写：周 光 平 目 录 1. 设计依据.1 2. 工程概况.1 3. 烟气治理措施.1 4. 本期工程环境空气污染物排放情况.3 5. 烟塔合一技术对烟气排放的影响.4 6. 国内外烟塔合一技术发展概述.5 7. 间接空冷技术与直接空冷技术环境保护对比.8 8. 存在问题及建议.9 山西古城电厂(2×1000MW)新建工程 第 3 卷 第 2 分卷 第 51 册 专题报告 勘察设计投标阶段 第 1 页 共 9 页 和你一起成功 本专题报告专题论述间接空冷烟塔合一技术的环境影响分析。 1. 设计依据 （ 1 ） 《中华人民共和国环境保护法》 （1989年12月26日） ； （ 2 ） 《中华人民共和国环境影响评价法》 （2002年10月） ； （ 3 ） 《火力发电厂环境保护设计规定》 （试行） （DLGJ102-91） ； （ 4 ） 《火电厂大气污染物排放标准》 （GB13223-2003）第3时段标准； （5） 《环境空气质量标准》 （GB3095-1996） 和国家环保总局环发[2000]1 号《关于发布〈环境空气质量标准〉 （GB3095—1996）修改单的通知》的规 定，执行二级标准； （ 5 ） 《火电厂环境监测技术规范》 （DL/T414-2004） ； （6）本工程勘测设计招标书。 2. 工程概况 山西古城电厂位于太原市东偏南约173 km处，隶属长治市屯留县。 山西古城电厂规划容量4×1000MW，分两期建设。本期工程建设容量为 2×1000MW。采用超超临界燃煤机组，汽机为凝汽式，机组冷却推荐采用间 接空冷方式，并采用烟塔合一技术——烟气与冷却塔羽烟混合排放。 本工程《环境影响评价报告》编制工作正在进行中。 建厂地区不属于国函[1998] 5 号《国务院关于酸雨控制区和二氧化硫 污染控制区有关问题的批复》中划定的“两控区”。 3. 烟气治理措施 本期工程烟气污染防治设施及有关参数概述如下： 山西古城电厂(2×1000MW)新建工程 第 3 卷 第 2 分卷 第 51 册 专题报告 勘察设计投标阶段 第 2 页 共 9 页 和你一起成功 (1)按《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2003)中的第3 时段标 准计算，本工程配置高效静电除尘器，除尘效率≥99.76%，附加脱硫系统 除尘效率 50%，综合除尘效率≥99.88%，使烟囱入口烟尘排放浓度≤ 50mg/Nm 3 。 (2)本期工程采取石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺，脱硫效率≥95%。 (3)锅炉采用低氮燃烧技术，并每台锅炉配置一套选择性催化还原法 （SCR）脱硝装置，采用2+1（2层催化剂+预留1层）的方案，脱硝效率≥ 70%，使NO x 排放浓度≤200mg/Nm 3 。 (4)本工程推荐采用烟塔合一方案，即：烟气与冷却塔羽烟混合排放。 本工程推荐一炉配 1座180m的间接空冷塔。 图1： 烟塔合一电厂外景图 山西古城电厂(2×1000MW)新建工程 第 3 卷 第 2 分卷 第 51 册 专题报告 勘察设计投标阶段 第 3 页 共 9 页 和你一起成功 图2： 烟气在冷却塔内排放实景图 本专题报告即对间接空冷方式结合烟塔合一技术对环境的影响进行专 题论述。为避免繁琐，本专题论证仅按设计煤种，锅炉容量3110 t/h时的 情况进行论述。 4. 本期工程环境空气污染物排放情况 本工程推荐采用烟塔合一方案，即：烟气与冷却塔羽烟混合排放。推 荐一炉配 1座180m的间接空冷塔。 本工程采用间冷方案时，环境空气污染物排放情况及《火电厂大气污 染物排放标准》 （GB13223-2003）允许排放限值见表4-1。 山西古城电厂(2×1000MW)新建工程 第 3 卷 第 2 分卷 第 51 册 专题报告 勘察设计投标阶段 第 4 页 共 9 页 和你一起成功 表4-1 本期工程间冷方案环境空气污染物排放情况 项目 单位 设计煤 SO2实际排放速率 kg/h 512 SO2允许排放速率 kg/h 30749 SO2实际排放浓度 mg/Nm 381.99 SO2允许排放浓度 mg/Nm 34 0 0 烟尘实际排放浓度 mg/Nm 340.37 烟尘允许排放浓度 mg/Nm 350 NOx 实际排放浓度 mg/Nm 3＜200 NOx 允许排放浓度 mg/Nm 36 5 0 注： （1）本工程除尘效率按 99.76%，排放浓度为折算到α=1.4 时的浓度值； （2）SO2允许排放速率参照直冷方案数值； （3）脱硫装置的附带除尘效率按 50%计。 从表4-1可以看出，本期工程SO 2 实际排放速率均远低于允许值，SO 2 、 烟尘及 NOx 实际排放浓度均低于允许排放浓度，说明本工程采用脱硫效率 为 95%的烟气脱硫装置和除尘效率为 99.76%的静电除尘器后，环境空气污 染物排放能满足火电厂大气污染物排放标准要求。 5. 烟塔合一技术对烟气排放的影响 烟气与冷却塔羽烟混合排放的概念由来已久，早在 1967 年 10 月，德 国Balcke公司就申请了烟气排放专利，其中提到“烟道最好为 10～15m高 的柱状，布置在冷却设备中间。”、“采用此种方法，减少了对环境的危 害”。使用烟塔合一技术通过冷却塔排放烟气的前提条件是烟气经过脱硫, 脱硝和除尘等净化技术后排放的烟气，同时在正常情况下冷却塔排放烟团 的抬升要高于通过烟囱排放烟缕的抬升高度。 烟气经由冷却塔排放的原理，首先在德国 Volkingen 实验电站实践，山西古城电厂(2×1000MW)新建工程 第 3 卷 第 2 分卷 第 51 册 专题报告 勘察设计投标阶段 第 5 页 共 9 页 和你一起成功 其施工是由德国国家研究技术部资助。 Volkingen 实验电站所进行的试验目的就是对冷却塔排放脱硫后烟气 的理论论述进行检验。其中一个主要特征是横流式冷却塔中的脱硫系统， 电厂无烟囱、无旁路。FGD装置位于塔中心，尺寸约31×18m，脱硫后烟气 温度约为 50～55℃，由四个直径 3m 的烟气处理管排入 100m 高的冷却塔内 与冷却塔羽烟混合排放，管端标高为 40m。 经测试表明：冷却塔排放的烟气与烟囱排放出烟缕相比，其烟团具有 显著的热含量。代表排放口动力和热力关系的运动学相似数Froude数对冷 却塔排放和烟囱排放而言有一个大的量级上的区别。热力引起的动力抬升 作用冷却塔大约是烟囱排放的10倍。由于热力引起的动力抬升作用大约是 烟囱排放的10倍， 由此形成在弱风情况下冷却塔排放的烟气有明显的抬升， 羽雾能进入大气层平流层并能达到较高的位置。冷却塔与烟囱对落地浓度 的比较表明，冷却塔的羽雾可使扩散保持更长时间，羽雾扩散范围更大， 弱风情况下可充分利用大气自身扩散稀释能力，减小污染物的落地浓度。 污染比从烟囱排放低。 在大风状况时，冷却塔排放烟气抬升高度可能低于烟囱排放烟气抬升。 但此时总背景适宜于污染物扩散，因而总体来说烟气通过冷却塔排放是一 种很好的选择。 6. 国内外烟塔合一技术发展概述 目前，国外已建成 20座以上的冷却塔采用冷却塔排烟技术，单机容量 已达到了 1000MW。我国在消化吸收这一技术的试验研究成果和运行经验的 基础上，把冷却塔排烟技术应用于我国的电力建设工程。从去年以来国内山西古城电厂(2×1000MW)新建工程 第 3 卷 第 2 分卷 第 51 册 专题报告 勘察设计投标阶段 第 6 页 共 9 页 和你一起成功 有个别新建和扩建热电项目使用烟塔合一技术已完成环境可行性研究并通 过审批。 河北国华三河电力有限公司二期工程使用烟塔合一技术，环境影响报 告书结论表明，120 米冷却塔对地面造成的 SO 2 和PM 10 落地年均浓度总体好 于 210 米烟囱对地面造成的落地浓度结果，SO 2 年均浓度最大值约为 0.50μg/m 3 ，约占空气质量二级标准的0.83%，最大值位于电厂以西偏南约 5km处（燕郊镇） 。P M 10 年均浓度贡献最大值为 0.04μg/m 3 ，占标准值的0.04 ％，可见对PM 10 浓度的影响很小。作为与120米高冷却塔对比计算，用210 米高烟筒排放相同的烟气量形成的地面浓度，SO 2 年均浓度最大值，由 0.5μg/m 3 增到 0.56μg/m 3 ，最大值位置与冷却塔排放一致。NO 2 与SO 2 分布 趋势基本一致。 从以上比较可见，相同的烟气量条件下，通过烟塔合一技术（120米冷 却塔）排放的烟气抬升和所造成地面浓度，均优于 210 米高烟囱排放。模 拟整个评价区域，整体而言相差不多。 经中国环境科学院测算，通过120m高的湿式冷却塔排烟，对地面造成 的SO 2 和PM 10 、NO X 年均落地浓度总体低于 240m 高烟囱排烟的落地浓度。本 工程的冷却塔高度将达到180m，将更有利于环境保护。 空冷塔空气流量和流速比湿冷塔大，更有利于排烟。古城电厂所在地 区年平均风速较小，仅2.2m/s，平均大风日数 3.3天，因此可以初步判定， 采用冷却塔排烟技术相比常规烟囱排放而言烟气抬升高，地面浓度低。针 对我国西北某工程（2×660MW，间接空冷加烟塔合一） ，匈牙利 EGI公司进 行了对比计算，结果见图3、图4。 图中蓝色线条代表烟塔合一（塔高 145 米）的数值；红色代表常规烟山西古城电厂(2×1000MW)新建工程 第 3 卷 第 2 分卷 第 51 册 专题报告 勘察设计投标阶段 第 7 页 共 9 页 和你一起成功 囱排放（烟囱高250米） 。 DISCHARGE PATTERN OF CHIMNEY AND CHIMNEY-IN-TOWER COMBINATION AT DIFFERENT WIND SPEEDS 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Distance [m] Tower discharge air rise - Virtual chimney height [m] Chimney-in-tower - 2 m/s Separate chimney - 2 m/s Chimney-in-tower - 4 m/s Separate chimney - 4 m/s Chimney-in-tower - 6 m/s Separate chimney - 6 m/s Tower height: 145 m Exit diam.: 74 m Hot air exit temp.: 35.4 °C Hot air exit velocity: 7.30 m/s Chimney height: 250 m Exit diam.: 7.64 m Flue gas exit temp.: 40 °C Flue gas exit velocity: 20 m/s Calculation according to VDI 3478/2 and TA Luft COOLING TOWER DATA: SEPARATE CHIMNEY DATA:图3 烟塔合一的烟气抬升高度状况图 山西古城电厂(2×1000MW)新建工程 第 3 卷 第 2 分卷 第 51 册 专题报告 勘察设计投标阶段 第 8 页 共 9 页 和你一起成功 EFFECT OF CHIMNEY-IN-TOWER ARRANGEMENT ON GROUND LEVEL SO 2PRECIPITATION 0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Distance [m] SO 2concentration at ground level [mg/m 3 ] Chimney-in-tower - 2 m/s Separate chimney - 2 m/s Chimney-in-tower - 4 m/s Separate chimney - 4 m/s Chimney-in-tower - 6 m/s Separate chimney - 6 m/s Calculation according to VDI 3478/2 and TA Luft Emission flow rate: 528 kg/h Tower height: 145 m Exit diam.: 74 m Hot air exit temp.: 35.4 °C Hot air exit velocity: 7.30 m/s Chimney height: 250 m Exit diam.: 7.64 m Flue gas exit temp.: 40 °C Flue gas exit velocity: 20 m/s COOLING TOWER DATA: SEPARATE CHIMNEY DATA:图4 烟塔合一的 SO 2 落地浓度状况图 7. 间接空冷技术与直接空冷技术环境保护对比 此外，本工程采用的间接空冷技术，较常规的直接空冷技术更节省能 源，更有利于环境保护，叙述如下： 1.节煤1%左右，因而降低烟尘和SO 2 的排放量约1%； 2.此外，由于脱硫后的烟气不需要进行再加热，节约了烟气加热器的 能耗，减少了传统脱硫方式中 GGH 的泄漏，提高了脱硫装置的可靠性和利 用率。 3.直接空冷系统由于采用了大量的风机，风机群运行产生的噪音可能 在电厂厂界部分区域存在噪声超过环保标准的问题。而间接空冷系统噪声 较低，一般能满足环保要求。 山西古城电厂(2×1000MW)新建工程 第 3 卷 第 2 分卷 第 51 册 专题报告 勘察设计投标阶段 第 9 页 共 9 页 和你一起成功 4.据统计，间接空冷耗水指标比直接空冷减少 0.025m 3 /s.GW 左右。 5.初步比较 2×1000MW 容量机组的厂用电负荷及机组的微增出力，表 凝式间接空冷比直接空冷系统年发电量增加约 44GWH， 每度电按照 0.168元 成本电价，可多收益739万元/年。 8. 存在问题及建议 1）本次投标设计阶段未见本工程环境影响评价报告和有关批复文件。 如果环境影响评价报告正在编制中或已报批，而本期工程确定采用烟塔合 一技术，按照《中华人民共和国环境影响评价法》的要求，建设单位应当 补充（或重新报批）本工程环境影响报告书，建议建设单位与国家环保总 局及时进行沟通，按国家环保总局的要求开展下阶段工作。 2) 由于冬季防冻需要调节冷却塔进气流量， 可能会影响烟气抬升高度， 造成抬升高度降低，此问题在西北某 2×660MW 电厂已初步论证,对本工程 1000MW机组,其影响程度可在下阶段进行专题论证。 3) 由于烟气在冷却塔中与空气接触，易凝结带酸气体，考虑到本工程 为空冷塔,应比湿冷塔的腐蚀情况条件好. 烟气防腐蚀问题请见“烟塔合一 间冷塔结构及地基处理专题报告”.