DB14 T 2725-2023 锅炉污染物减排优化方法及能效评价.pdf
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1、ICS27.060.30CCS J 9814山西省地方标准DB 14/T 27252023锅炉污染物减排优化方法及能效评价2023-03-21 发布2023-06-21 实施山西省市场监督管理局发 布DB 14/T 27252023I目次前言.II1范围.12规范性引用文件.13术语和定义.14符号和单位.25总则.65.1评价方式.65.2NOx 炉内控制与炉外治理协同评价.65.3SO2炉内控制和炉外治理协同评价.65.4颗粒物控制与治理技术.65.5高温烟气余热与低温烟气余热回收协同.75.6综合评价.75.7数据来源.76评价流程.76.1一般原则.76.2评价流程图.87耦合脱硫过程
2、的能效评价.117.1炉内脱硫.117.2湿法脱硫.137.3半干法脱硫.168耦合脱硝过程的能效评价.188.1炉内脱硝(SNCR).188.2SCR 脱硝.219耦合除尘过程的能效评价.239.1布袋除尘器.249.2电袋除尘器.259.3湿电除尘器.2610余热回收评价.2610.1高温烟气余热回收.2710.2低温烟气余热回收(脱硫余热回收).27DB 14/T 27252023II前言本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由山西省市场监督管理局提出、组织实施和监督检查。山西省市场监督管理局对标准的组织实施情况进行监督检查
3、。本文件由山西省特种设备安全标准化技术委员会归口。本文件起草单位:大同市综合检验检测中心(原大同市特种设备监督检验所、大同市质量技术监督检验测试所)、中特检验集团有限公司、中国特种设备检测研究院、山东大学、哈尔滨工业大学、大同市新信环保热能有限责任公司、哈尔滨电气股份有限公司。本文件主要起草人:张松松、刘建敏、董勇、高建民、齐国利、朱小文、王守信、董鹤鸣、谢敏、杜谦、崔琳、管立江、杨涛、温廷东、王凡、郝国华、辛耀武、王日有、张昊、杨旭、周必云、李一兵、颜冬。DB 14/T 272520231锅炉污染物减排优化方法及能效评价1范围本文件规定了锅炉污染物减排方法的能效评价流程、钙硫摩尔比计算要求、
4、脱硫成本计算、脱硝成本计算和其他费用等要求。本文件适用于层燃锅炉、循环流化床锅炉、煤粉锅炉、液体燃料锅炉、气体燃料锅炉污染物减排优化及能效评价,其他类型锅炉可参照执行。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 2589 综合能耗计算通则GB 2900.48 电工名词术语锅炉GB/T 10180 工业锅炉热工性能试验规程GB/T 10184 电站锅炉性能试验规程GB 13223 火电厂大气污染物排放标准GB 13271 锅炉大气污
5、染物排放标准NB/T 47034 工业锅炉技术条件TSG 11 锅炉安全技术规程TSG 91 锅炉节能环保技术规程3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1钙硫摩尔比入炉钙基脱硫剂与燃料中含硫量的摩尔比。按下式计算:=脱硫剂数量Ca 的含量/40.1燃料消耗量S 的含量/323.2运行小时锅炉机组处于运行状态的小时数。3.3炉内脱硫燃料和脱硫剂同时送入燃烧室,燃烧室内脱硫剂裂解成氧化物,氧化物和二氧化硫结合成硫酸盐,脱除SO2的过程。DB 14/T 2725202323.4湿法脱硫用含有吸收剂的溶液或浆液,在湿状态下脱硫和处理脱硫产物。3.5半干法脱硫脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生
6、,或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的烟气脱硫技术。3.6烟气脱硫系统用吸收剂脱除燃烧所生成的烟气中二氧化硫的设备系统。3.7选择性催化还原脱硝系统在催化剂作用下,氨基还原剂与烟气中的NOx发生化学反应生成氮气和水的一种脱硝系统。3.8选择性非催化还原脱硝系统在一定温度范围内,氨基还原剂与烟气中的NOx发生化学反应,生成氮气和水的一种脱硝系统。4符号和单位表1中所列符号及单位适用于本文件。表 1符号和单位序号符号名称单位1石灰石纯度/2生石灰纯度/3b尿素溶液浓度%4添加石灰石脱硫后的计算或实测燃料t/h5未添加石灰石脱硫后的计算或实测燃料量t/h6Bfl湿法脱硫废水处理量t72湿法脱
7、硫系统耗水量t82半干法脱硫系统耗水量t/h9锅炉燃料消耗量t/h103液氨消耗量t/h11Bns尿素消耗量t/h12炉内石灰石粉耗量t/h132炉内脱硫后 SO2 剩余量t14C满足环保要求的 SO2 实际排放浓度mg/Nm315CNOxSNCR 入口 NOx 含量mg/Nm3162湿法脱硫入口(或炉内脱硫出口)SO2 浓度mg/Nm317低温余热烟气比热容kJ/(kgK)18锅炉蒸发量t/h191布袋除尘器引风机增加的功率能耗折标kgce202布袋除尘器压缩空气系统能耗折标kgce213布袋除尘器运行能耗折标kgce22高温烟气余热回收产生的经济效益万元231高温烟气余热显热回收kJ/m3
8、241低温余热节水增益万元252高温烟气余热潜热回收kJ/m3262低温余热经济效益(余热)万元DB 14/T 272520233序号符号名称单位271炉内脱硫石灰石制粉运行能耗折标kgce281脱硫热损失的能耗折标kgce292湿法脱硫运行电耗折标kgce302湿法脱硫耗电折标kgce313半干法脱硫系统耗电折标kgce323半干法脱硫系统耗水折标kgce334SNCR 脱硝运行耗水折标kgce344SNCR 运行耗电折标kgce355SCR 运行耗电折标kgce365SCR 吹灰及加热还原剂蒸汽耗量折标kgce376温余热耗电折标kgce386低温余热回收水增益折标kgce39F装置静态总
9、投资费用万元40hSCR 催化剂使用周期h41热网水循环水泵水阻mH2O42疏水水泵压头mH2O43吸收式热泵驱动蒸汽疏水焓值kJ/kg44溢流水泵压头mH2O45余热水循环水泵压头mH2O46吸收式热泵驱动蒸汽焓值kJ/kg47锅炉运行小时h48SNCR 尿素与 NO 反应的反应热kJ/mol492SNCR 尿素与 NO2 反应的反应热kJ/mol501SNCR 还原剂喷射温度焓值kJ/kg512SNCR 还原剂蒸发温度(100)焓值kJ/kg524SNCR 还原剂(气态)排烟温度下焓值kJ/kg533SNCR 还原剂(气态)蒸发温度下焓值kJ/kg54固体燃料中硫燃烧后生成 SO2 的份额
10、/55钙硫摩尔比/56湿法脱硫炉外钙硫摩尔比/57半干法脱硫炉外钙硫摩尔比/58低温余热烟气回收水量t/h59节能塔入口烟气中含水蒸气的量t/h60节能塔出口烟气中含水蒸气的量t/h61脱硫系统出口对应单位体积烟气中的饱和蒸汽量g/Nm362节水塔系统出口对应饱和蒸汽含水g/Nm3632低温余热烟气中 SO2 总量kg/h642,低温余热氧化 SO2 量kg/h6524低温余热 H2SO4 总量kg/h66+低温余热 H+物质的量mol/h6723Na2CO3 消耗量kg/h68n设备使用年数万元69布袋除尘器进出口压差Pa70脱硫系统出口(ta 温度)水蒸气饱和压力MPa711压缩空气马达全
11、载功率kW722布袋除尘器配套设备电机运行功率kW73节水塔系统出口水蒸气饱和压力MPa74石灰粉空压机额定功率kW75SCR 系统固定连续运行设备功率kW76低温余热溢流水流量m3/h77吸收式热泵功率kW78热网水循环水泵增加功率kW79疏水水泵功率kWDB 14/T 272520234序号符号名称单位80电机总额定功率kW81引风机增加功率kW82溢流水泵功率kW83余热回收设备总功率kW84余热水循环水泵功率kW851湿法脱硫系统总耗电功率kW861半干法脱硫系统总耗电功率kW872SCR 脱硝系统耗电功率kW88布袋除尘器的进口风量m3/s89燃料收到基发热量kJ/kg90低温余热烟
12、气降温的显热MW91吸收式热泵总制热量MW92低温余热回收的实际余热量MW93冷凝出的蒸汽潜热MW940低温余热回收的理论余热量MW95SNCR 还原剂溶液由喷射温度加热至蒸发温度的吸热量占锅炉入炉燃料的比例%96SNCR 还原剂蒸发过程吸热量占锅炉入炉燃料热值的比例%97SNCR 还原剂蒸发相变后升至排烟温度时吸热量占锅炉入炉燃料热值的比例%98SNCR 还原剂溶液质量流量t/h99吸收式热泵热网水流量m3/h100吸收式热泵疏水流量m3/h101喷淋水循环水量m3/h1021SNCR 还原剂蒸发吸热全过程总吸热量占锅炉入炉燃料热值的比例%1032SNCR 尿素与 NOx 反应放热量占锅炉入
13、炉燃料热值的比例;%104马达全载运转时间比%105马达空载运转时间比%106SNCR 还原剂气化潜热kJ/kg107sSCR 蒸汽耗量t/h108燃料收到基硫分%109低温余热烟气温降110脱硫塔出口烟温111填料塔出口烟温112低温余热喷淋水入口温度113热网回水温度114吸收式热泵热网水出口温度115引风机处烟温1161炉内用石灰石单价元/t1171炉外用石灰石单价元/t1181干法脱硫生石灰单价元/t1192石灰石粉制备运行电价元/kWh1202湿法脱硫系统运行电价元/kWh1212半干法脱硫运行电价元/kWh1223湿法脱硫系统用水单价元/t1233半干法脱硫用水单价元/t1244湿
14、法脱硫石膏售价元/t1255湿法脱硫废水处理价格元/t1266低温余热运行电价元/kWh1276Na2CO3 价格元/t1286低温余热装置节水单价元/t129VSCR 催化剂更换体积m3130脱硫塔出口烟气流量Nm3/h131节能塔入口的烟气中干烟气总量Nm3/hDB 14/T 272520235序号符号名称单位132低温余热单价(余热)元/GJ133节能塔出口烟气总量Nm3/h134高温烟气余热回收高温烟气量m3/h135VySNCR 入口烟气量Nm3/h1361炉内脱硫石灰石费用万元1371湿法脱硫炉外石灰石费用万元1381半干法脱硫炉外石灰石费用万元1392炉内脱硫石灰石制粉费用万元1
15、402湿法脱硫系统炉外运行耗电费用万元1412半干法脱硫系统耗电费用万元1423湿法脱硫系统用水费用万元1433半干法脱硫系统耗水费用万元1444湿法脱硫石膏收益万元1455湿法脱硫废水处理费用万元1466低温余热运行耗电费用万元1476低温余热 Na2CO3 费用万元148折旧装置折旧费用万元149维修装置维修费用万元150人工装置运行人工费用万元151财务装置财务费用万元1521引风机电价元/kWh1532压缩空气马达电价元/kWh1543布袋除尘器运行电价元/kWh155高温余热回收热量价格元/kJ156低温余热价格元/Gj157v1尿素单价元/t1581SCR 液氨单价元/t159v2
16、制备尿素溶液水费元/t1602SCR 运行电价元/kWh1613SNCR 运行电价元/kWh1623SCR 运行蒸汽价格元/t1634SCR 催化剂价格元/m3164W石灰石耗量t1651布袋除尘器阻力增加的引风机功率运行费用万元1662布袋除尘器压缩空气运行费用万元1673布袋除尘器运行电费万元168石灰粉压缩空气产量m3/h169石灰石粉产量t/h1701尿素费用万元1711SCR 液氨费用万元1722制备尿素溶液用水费用万元1732SCR 系统耗电费用万元1743SNCR 脱硝耗电费用万元1753SCR 蒸汽耗量费用万元1764SCR 催化剂运行费用万元1772湿法脱硫石膏含水率%178
17、2脱硫塔出口 SO2 含量mg/Nm3179,脱硫系统出口饱和水蒸气体积分数%180,节水塔系统出口饱和水蒸气体积分数%181理论炉内脱硫效率%182湿法脱硫效率%183填料层对 SO2 脱除率%DB 14/T 272520236序号符号名称单位184炉内脱硝效率%185SO2 氧化率%186y装置运行人工年均工资万元/人187石灰粉压缩空气系数m3/t1881电力折标系数kgce/kWh1892原煤折标系数kgce/kg1903新水折标系数kgce/t1914蒸汽折标系数kgce/kg192氨氮摩尔比/193SCR 氨氮摩尔比/5总则5.1评价方式5.1.1锅炉经济技术评价包括综合使用炉内大
18、气污染物控制、炉外大气污染物治理、以及炉内和炉外的协同控制、高温烟气和低温烟气余热回收的协同。对锅炉经济技术评价采用两种方式,一种是基于单位直接或间接花费的评价方法,一种是基于单位能耗的评价方法。本文件通过综合考虑炉内和炉外大气污染物治理协同、低温和高温余热回收协同,来评价各种技术组合应用。5.1.2炉内大气污染物控制包括 NOx、SO2控制,NOx 控制一般采用低氮燃烧技术、SNCR 等,SO2控制一般采用炉内石灰石脱硫等。5.1.3炉外大气污染物治理包括 NOx、SO2和颗粒物治理,NOx 治理一般采用 SCR 技术、臭氧法等,SO2治理一般采用湿法脱硫、半干法脱硫等,炉外颗粒物治理一般采
19、用布袋除尘、静电除尘以及布袋和静电的组合等高效除尘设备。5.1.4高温烟气余热回收一般采用间壁式换热器,脱硫后的低温烟气余热回收一般采用直接接触式换热器,其它型式换热器可参照执行。5.2NOx 炉内控制与炉外治理协同评价5.2.1优化炉内、炉外 NOx 控制与治理协同的技术路线,协调高效燃烧与低污染物排放之间的关系,分炉型科学设置 NOx 原始排放浓度,通过炉内 NOx 指标的科学合理设置,计算技术经济性或者能耗。5.2.2层燃锅炉炉内控制技术优先采用燃料分布、燃烧气氛组织、烟气再循环、飞灰再循环等,尾部或炉外 NOx 治理技术优先采用 SCR 技术,也可以采用其他技术。5.2.3煤粉锅炉炉内
20、控制优先采用低氮燃烧技术,尾部或炉外 NOx 治理技术优先采用 SCR 技术,也可采用其他技术。5.2.4循环流化床锅炉炉内 NOx 控制技术优先采用低氮燃烧技术与 SNCR 技术相结合的方法,尾部或炉外 NOx 治理技术可以采用 SCR 技术或臭氧氧化技术等。5.3SO2炉内控制和炉外治理协同评价5.3.1按照炉型选择是否需要炉内脱硫技术,炉外脱硫优先选用半干法或湿法脱硫技术,合理布置技术路线。5.3.2层燃锅炉可以采用炉内脱硫等新技术,优先使用炉外半干法或湿法脱硫等。5.3.3煤粉锅炉优先使用炉外半干法或湿法脱硫等。5.3.4循环流化床锅炉优先使用炉内干法脱硫和炉外半干法或湿法脱硫等。5.
21、4颗粒物控制与治理技术DB 14/T 2725202375.4.1根据排放要求布置不同的颗粒物脱除技术路线,优化配置脱除设备。5.4.2层燃锅炉优先使用布袋除尘和静电除尘或湿式除尘器等组合的方式。5.4.3煤粉锅炉优先使用布袋除尘和静电除尘或湿式除尘器等组合的方式。5.4.4循环流化床锅炉优先使用布袋除尘器和静电除尘或湿式除尘器等组合的方式。5.5高温烟气余热与低温烟气余热回收协同5.5.1高温烟气主要指锅炉空气预热器出口与第一级除尘器入口之间的烟气;低温烟气主要指脱硫塔后的烟气。5.5.2优化高温烟气和低温烟气余热回收组合方式。5.6综合评价5.6.1根据排放要求,综合考虑锅炉燃烧效率、余热
22、回收等,重点在于采用不同的大气污染物控制和治理方式、余热回收方式对锅炉能效的影响,重心在于给出优化的大气污染物减排和余热回收设计方案和运行方法。5.6.2优化技术路线后,计算锅炉及其系统的综合能耗。5.6.3评价结果可以用标准煤或者经济效益指标进行表征,采用多种组合方式时,需分别计算后相加。5.7数据来源5.7.1设计阶段,可以采用设计数据进行评价,设计数据主要包括锅炉热力计算、大气污染物初始排放、烟风阻力计算(或者风机选型)、水动力计算(或者水泵选型)、SNCR 设计数据、SCR 设计数据、炉内脱硫设计数据、炉外脱硫设计数据、除尘设计数据等。5.7.2运行阶段,可以采用实际测试数据进行评价,
23、测试数据主要包括锅炉燃烧效率、锅炉热效率、大气污染物初始排放、SNCR 脱硝反应资源和能源消耗、SCR 脱硝反应资源和能源消耗、炉内脱硫反应资源和能源消耗、炉外脱硫反应资源和能源消耗、除尘资源和能源消耗等。6评价流程6.1一般原则6.1.1设计阶段6.1.2锅炉设计热力计算书、大气污染物初始和最终排放设计值、烟风阻力计算书、水动力计算书、脱硫计算书、脱硝计算书、除尘计算书等。6.1.3锅炉原系统(不包括脱硫、脱硝增加的风机和水泵等)风机、水泵选型数据等。6.1.4优化技术路线,包括炉内与炉外大气污染物控制与脱除的组合方式等,高温烟气和低温烟气余热回收的组合方式等。6.1.5脱硝:炉内低氮燃烧、
24、炉内 SNCR 和尾部 SCR,按炉型分别计算使用低氮燃烧技术、SNCR 技术对锅炉热损失的影响,炉内和炉外优化组合方式。6.1.6脱硫:炉内脱硫和炉外脱硫,按炉型分别计算使用炉内对锅炉热损失的影响,炉内和炉外优化组合方式。6.1.7除尘:布袋除尘、静电除尘和湿式除尘以及其组合方式,分别计算能源消耗或经济指标。6.1.8余热回收:按照预定最终排烟温度目标,分别对高温烟气和脱硫后低温烟气进行优化。6.1.9运行阶段DB 14/T 2725202386.1.10测试锅炉燃烧效率、锅炉热效率、大气污染物初始排放、最终排放、炉内脱硫资源和能源消耗、炉外脱硫资源和能源消耗、炉内 SNCR 资源和能源消耗
25、、SCR 资源和能源消耗、除尘资源和能源消耗。6.1.11测试余热回收资源和能源消耗。6.1.12优化运行方式:炉内脱硫和炉外脱硫脱除比例;炉内 NOx 控制、炉外脱硝或尾部脱硝比例。6.1.13分别计算优化前后的经济性指标与单位折标能耗。6.2评价流程图6.2.1脱硫评价流程图6.2.1.1经济性指标评价流程首先设定钙硫摩尔比,当钙硫摩尔比2.0时,直接计算炉内脱硫成本;当2.0钙硫摩尔比2.5时,建议进行脱硫热损失计算,也可以选择直接计算炉内脱硫成本,通过计算脱硫热损失,获得燃料消耗成本的增加值,再计算炉内脱硫成本;当钙硫摩尔比2.5时,需要计算脱硫热损失,获得燃料消耗成本的增加值,并计算
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