毕业设计(论文)-火电厂SO2污染排放控制方法探讨.doc
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1、论文火电厂SO2污染排放控制方法探讨申请人:学科(专业):热能与动力工程指导教师:XXX 2011年9月27XXXX学院毕 业 设 计 (论 文) 任 务 书专业班级热能与动力工程层次本科姓名张X学号 123456789 一、毕业设计(论文)题目 火电厂SO2污染排放控制方法探讨二、毕业设计(论文)工作自2011年07月10日至2011年10月1日止三、毕业设计(论文)基本要求: 必须有高度的责任感,努力学习,刻苦钻研,独立思考,高质量地完成毕业设计任务。要虚心向指导教师学习,接受指导。要独立完成毕业设计任务,不得弄虚作假,不得抄袭别人,否则按不及格处理。遵守纪律,服从管理,严格遵守仪器设备的
2、操作规程和规章制度,注意节约,保持工作环境的清洁整齐。 指导教师: XXX 网络教育学院毕业设计(论文)考核评议书指导教师评语:论文针对火电厂SO2污染排放控制方法进行探讨,提出电力工业可持续发展的SO2控制对策和环境经济政策建议。论文内容较为丰富,有一定的创新见解,论据较为充足,材料较为丰富,有一定的数据,行文比较流畅,层次分明。建议成绩: 良好 指导教师签名: XXX 年 月 日答辩小组意见:负责人签名 年 月 日答辩小组成员 毕业设计(论文)答辩委员会意见: 负责人签名: 年 月 日摘要论文题目:火电厂SO2污染排放控制方法探讨学科(专业):热能与动力工程申请人:张XX指导教师:XXX摘
3、要电力工业是国家的基础工业,随着国民经济的发展,电力工业必将迅速发展。另一方面,火电工业是我国燃煤最多的行业,随着燃煤电厂的大量建设,它所面临的环境保护形势将更为严峻。面临这样的形势,人们迫切需要对火电工业SO2 排放的环境影响做出科学评估,正确认识和评估我国现行的环境经济政策,同时研究和借鉴国外的经验,提出电力工业可持续发展的SO2控制对策和环境经济政策建议。关 键 词:SO2、控制、政策论文类型:理论研究、研究报告 目录目 录1 绪论11.1 选题意义11.2 应用背景11.3 研究现状21.4 主要研究内容22 火力发电概况52.1 火力发电历程52.2 我国的电源结构53 火电SO2排
4、放状况73.1 电力工业发展与SO2排放总量74 SO2控制现状94.1 国内现状94.2 国外现状95 SO2控制主要措施及影响115.1 SO2控制主要措施115.2 火电厂单筒烟囱存在的问题与建议115.2.1 湿法脱硫对烟囱的影响145.2.2 常规单筒烟囱脱硫改造后存在的问题155.2.3 单筒烟囱脱硫改造后的建议165.3 控制型政策在火电SO2 控制中的应用175.3.1 强化环境管理体系175.3.2 完善环保法规政策175.3.3 适宜的排放标准175.3.4 经济手段在SO2控制中的应用186 结果比较196.1 政策干预比较196.2 单筒烟囱改造比较197 结论与展望2
5、17.1 结论217.2 展望21致 谢23参考文献25西安交通大学网络教育学院论文1 绪论1.1 选题意义理论意义:贯彻中华人民共和国环境保护法和中华人民共和国大气污染防治法,防治火电厂排放造成的污染,保护生活环境和生态环境,改善环境质量,促进火力发电行业的技术进步和可持续发展。实际意义:我国城市大气污染状况十分严重。2002年,在国家监测的343个城市中,达到或优于国家空气质量二级标准、达到三级标准和劣于三级标准的城市约各占13。SO2平均浓度未达到国家空气质量二级标准的城市约占22 ,其中,超过国家空气质量三级标准的城市约占8%;南方地区酸雨污染较重,酸雨控制区内90 以上的城市出现了酸
6、雨。笔者所在的XX火电厂位于为湘黔交界处,地处XX省XX南州XX县XX镇XX村,西距XX县城约46km,东距岑巩新县城约8km。XX县东面与玉屏侗族自治县和湖南省新晃侗族自治县毗邻,南面与三穗县、剑河县为邻,西面与施秉县相连,北面与石阡县、岑巩县接壤。厂址西侧靠近320国道和正在建设中的玉三(上瑞)高速公路,玉三高速公路与320国道在厂址北面约0.8km处设有互通出入口;厂址北面约0.4km处为XX220kV变电站,东面和南面为山地。湘黔铁路从厂址西面约3.0km处经过,附近设有羊坪站和XX站。该项目符合国家西电东送、促进中部崛起的发展战略,可实现湘黔两省优势互补,促进少数民族地区经济发展;煤
7、电联营、“水火打捆”,符合国家优化发展火电的要求。可见,随着社会经济的发展,这个火电厂SO2排放大户,必须要采取相应的控制措施才可以保护环境,适应现在的资源节约型社会的要求。1.2 应用背景 我国燃煤带来的大气污染,特别是SO2污染,造成了巨大的经济损失,严重影响了国民经济的发展和人民群众的正常生活。理论上任何方式都有好有坏,必须对其有充分的认识才可以取其长处克其短处。近几年,我国经济快速增长,各项建设取得巨大成就,但也付出了很大的资源和环境代价。工业特别是高耗能、高污染行业增长过快,占全国工业能耗和二氧化硫排放近70%的电力、钢铁、有色、建材、石油加工、化工等6大行业的增长加速,我国经济社会
8、发展面临的资源约束矛盾和环境污染问题日益突出。伴随工业生产持续发展而产生的环境污染问题,引起政府高度重视。中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要提出,十一五期间单位国内生产总值能耗要降低20%左右,主要污染物排放总量要减少10%。为确保十一五期间节能减排目标的实现,近年来国务院又相继作出了一系列加强节能减排工作的决定,制定下发了一系列与节能减排相配套的政策措施。可以说,节能减排已经成为全党、全国的一项紧迫而重大的政治经济任务。1.3 研究现状 国内对燃煤电厂大气污染物控制现状显示,2007年,全国SO2排放较上年下降4.66,SO2排放得到有效控制。这也是近年来全国SO2排放总量
9、首次出现下降。2007年,作为SO2排放重点的电力二氧化硫排放控制取得显著成效。环境保护部发布的信息表明,2007年电力二氧化硫年排放量同比下降9.1。在SO2治理方面,2007年,全国脱硫机组投运规模进一步加大。截至2007年底,全国已投运烟气脱硫机组总容量比上年增加约70;烟气脱硫机组容量占全国煤电机组总容量的50左右。与2000年相比,全国燃煤电厂烟气脱硫机组指容量增加了53倍以上。可见力度是很大的大,方法也是多种多样。国外对二氧化硫控制技术研究较早,大量工业化应用在7080年代,应用的技术种类包括湿法、干法、半干法,如石灰石/石灰-石膏法、海水法、氨法、镁法、NID法、GSA法、CFB
10、法、RCFB法、LIFCA法等方法。其中石灰石/石灰-石膏法、海水法、CFB法、RCFB法比较成熟,占有脱硫市场的95%以上,是常用的主流技术。中国在20世纪90年代开始脱硫,在2002年开始大规模的开展工业化应用。国外的脱硫技术在中国都有应用,中国主要是引进技术进行消化和改进。经过几年的应用实践,中国的脱硫技术已经达到了国际先进水平。笔者所在的XX火电厂一期2600MW机组脱硫系统在2006年4月由福建龙净环保股份有限公司承接新建,2009年1月正式投入运行。该脱硫工程引进德国LEE技术,由福建龙净环保有限公司设计制造,采用石灰石-石膏就地强制氧化脱硫工艺。脱硫剂为石灰石(CaCO3)与水配
11、制的悬浮浆液。在吸收塔内烟气中的SO2与石灰石反应后生成亚硫酸钙,并就地强制氧化为石膏,石膏经二级脱水处理后外运。XX电厂脱硫装置采用一炉一塔系统配置,共两套脱硫系统,石灰石制浆和二级石膏脱水系统公用。全烟气脱硫效率为95。但正式投入运行以来,随着煤炭市场的紧张,燃煤品质发生了明显变化,含硫量大幅上升,平均含硫4%(收到基),脱硫系统入口的SO2浓度已经由原设计值的3995mg/Nm3(6%氧、干态、标态)增加至8626mg/Nm3(6%氧、干态、标态)。入口SO2浓度的大幅上升导致脱硫效率的下降、SO2排放浓度超标、氧化、石灰石供应以及石膏排放系统出力不足,系统难以连续稳定运行。1.4 主要
12、研究内容 火电发展历程火电现状火电SO2排放及环境影响火力发电厂单筒烟囱脱硫后的腐蚀状况,分析现有单筒烟囱脱硫改造的优缺点,提出单筒烟囱改造的新思路,确保烟囱结构安全,保证电厂的安全运行。火电SO2 污染的控制政策与方法研究2 火力发电概况2.1 火力发电历程 1949 年我国的装机容量和发电量分别为185万kW和43亿kWh,居世界第25位和21 位,到1978年增加至5712万kW 和2566亿kWh,装机容量和发电量分别跃居世界第8位和第7位。至1987年装机容量达1亿kW,1988 年以来连续12 年每年新增大中型发电机组,装机容量在1000万kW以上。1995年全国发电装机容量突破2
13、 亿kW,1999年底全国装机容量达2.99亿kW,发电量达12 331 亿kWh。自1996 年以来,我国发电装机容量和发电量一直位居世界第2位。2.2 我国的电源结构 虽然我国火电、水电装机容量每年都在增长,但是1985 年以后火电增长的速度明显加快,多在8%以上,最快的1988 年为13.9%。火电发电量增长与装机容量增长基本匹配。例如,笔者所在的XX电厂位于XX省XX南州XX县XX镇,毗邻湖南,旁有湘黔铁路、320国道、上瑞高速公路通过。电厂规划装机容量为4600MW,分两期建设。一期建设规模为2600MW,工程动态投资约45亿元。电厂主机设备分别为东方电机厂、东方汽机厂、东方锅炉厂生
14、产供应,燃用XX六盘水地区的发耳矿区格木底片区的无烟煤和低挥发分贫煤,年需燃煤量约260万吨,来自XX省内,全部采用火车运输。电厂以点对网形式接入华中电网,两回500kV线路朝东北出线约110km,接入湖南湘西500kV开关站,一期电量主送湖南电网。2008年9月和2009年1月1、#2机组分别一次性通过168小时试运考核,机组投产后各项性能指标优良。该项目符合国家西电东送、促进中部崛起的发展战略,可实现湘黔两省优势互补,促进少数民族地区经济发展;煤电联营、“水火打捆”,符合国家优化发展火电的要求。2.2.1 煤电在电力发展中的地位 长期以来,我国一次能源结构中煤炭占主要地位,煤炭消耗量占一次
15、能源总消耗量的75%左右,预计今后相当长的时期内,以煤炭为主要能源的格局不会改变。在煤炭消费总量中,2000 年50%以上煤炭用于发电,这一指标远远落后于世界上某些发达国家的水平(据统计,目前美国将90%的煤炭转换成电能,其它以煤炭为主要能源的发达国家煤转换成电能的比例一般在80%左右)。提高煤炭转换成电能的比例和电力在终端能源中的比例是一项长期而重要的任务。3 火电SO2排放状况3.1 电力工业发展与SO2排放总量 自改革开放以来,我国的电力工业得到迅速发展,特别是1988 年以来,每年新增发电机组容量都在1 000 万kW 以上,与此同时,由于我国的发电机组中以火电机组为主,因此,电力工业
16、SO2 排放量也呈上升趋势。全国火电SO2排放量在各省分布的状况是,1995 年火电SO2 排放量在90 万t 以上的只有山东省,SO2 排放量在70 万90 万t 的省份有四川(含重庆)、江苏,SO2 排放量在50 万70 万t 的省份有河北、山西,上述五个省份中有四个省份(山东、四川、河北、山西)的SO2 排放总量也在前五位之列(参见图3.3)。火电SO2 排放前五位省份的排放量之和占全国火电SO2 排放量45%。其中江苏、四川是酸雨控制区。1999 年全国火电SO2 排放量已没有排放90 万t 以上的省份,排放70 万t 以上省份只有山东。仍位于全国火电SO2排放之首。3.1.1 火电S
17、O2排放占全国份额 1995 年全国SO2 排放量达2370 万t,居世界首位。1995 年工业SO2 排放量(含乡镇企业)约为1 884 万t,全国火电SO2 排放量约为824 万t,分别占全国SO2 排放总量的79.5%、34.8%。基本情况见表1。表3-1 1995 年、1999 年SO2 排放状况表全国工业(含乡镇企业)火 电排放量(万t)排放量(万t)占全国(%)排放量(万t) 占全国(%) 占工业(%)1995 年2370188479.5824 34.8 43.71999 年1858146078.5810 43.6 55.04 SO2控制现状4.1 国内现状 1995年以来由于国家
18、对SO2等主要污染物的排放实施总量控制和经济结构调整,污染物排放总量己有所减少。2002年全国SO2排放总量为1927万t,比1995年减少了443万t。据专家测算,我国大气中SO2浓度达到国家空气质量二级标准时的环境容量为1200万ta,2002年SO2的实际排放量超过环境容量的60%。SO2污染已使我国近13国土面积再现酸雨,成为世界三大酸雨区之一。我国燃煤带来的大气污染,特别是SO2污染,造成了巨大的经济损失,严重影响了国民经济的发展和人民群众的正常生活。笔者所在的XX电厂脱离工程实施后,将有效降低本工程烟气中SO2、粉尘及其它污染物的排放量,并达到国家环保标准电厂大气污染物排放标准(G
19、B13223-2003)的排放要求。4.2 国外现状 更换燃料或降低燃煤含硫量是减少SO2排放最简单可靠的办法。一般来说,燃烧天然气排放SO2 的量很少,几乎可以忽略不计,而在相同含硫量的情况下,燃油产生的SO2大约仅有燃煤的1/3,适当发展天然气发电机组和燃油发电机组对于降低电力SO2 排放是十分有利的。以英国等发达国家为例,分析国外控制SO2 排放的燃料对策。(1)英国燃料更换是英国控制 SO2 排放的最重要的对策。从19701994 年,英国经济虽然取得了很大的发展,但一次能源的消耗量变化很小,这主要是由于:不同一次能源的使用量发生了很大的变化,特别是天然气的用量大幅度升高,煤的用量大幅
20、度下降;提高了能源利用效率(2)美国1990 年美国国会通过了对清洁大气法的再次修订。1990 年的清洁大气法修正案引入了酸雨控制计划,主要控制火电厂的SO2 排放,并提出了具体的减排目标。该法案鼓励电厂以各种方式减少大气污染,包括更换燃料或燃用低硫煤、安装烟气脱硫(FGD)装置、退役老机组,调整锅炉出力等措施,且可进行排污权交易获得额外排放份额。从实施结果来看,有52%的机组采取了更换燃料或燃用低硫煤的办法。由表可见,1995年同1985 年相比,SO2 削减的排放量有59%是通过这种办法实现的。通过对上面两个发达国家的控制SO2的措施分析,不难得出,他们都是通过:1、制定政策、更换燃料、安
21、装FGD等措施使本国SO2得到很好的控制。5 SO2控制主要措施及影响2011年9月1日,国家电监会发布2010年度发电业务情况通报,其中指出,截至2010年年底,全国已投运烟气脱硫机组超过5.6亿千瓦,约占全国煤电机组容量86%。通报指出,在5.6亿千瓦总装机规模中,五大发电集团投运烟气脱硫机组共计3.4亿千瓦,约占全国已投运烟气脱硫机组容量的60.7%。据了解,五大发电集团燃煤机组占全国燃煤机组的57%。“十一五”期间全国新增燃煤机组脱硫装置逾5亿千瓦,占燃煤机组的比例较2005年提高72个百分点。而在全国已投运的烟气脱硫机组中,石灰石-石膏湿法仍是主要脱硫方法,占92%。其余脱硫方法中,
22、海水法占3%,烟气循环流化床法占2%,氨法占2%,其他占1%。5.1 SO2控制主要措施火电脱硫是“十一五”期间火电行业节能减排的重中之重,脱硫装机占比近9成,表明“十一五”期间全国火电行业控制二氧化硫排放取得实质成效。本文主要探讨湿法脱硫后单筒烟囱存在的问题,另外简要探讨目前脱硫控制型政策。根据国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要的要求,在“十一五”期间,大批电厂进行了脱硫改造。石灰石湿法脱硫工艺具有适用的煤种范围广、脱硫效率高(脱硫效率大于90%)、吸收剂利用率高(可大于90%)、设备运转率高(可达90%以上)、工作的可靠性高(目前最成熟的烟气脱硫工艺)、脱硫剂石灰石来源丰富且廉价等特点
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