张莹华
摘㊀要：鉴于液氨的危险性ꎬ从运输㊁储存到使用以及氨区作为重大危险源ꎬ均存在一定的安全隐患ꎬ为了确保电厂脱硝系统能够长期安全运行ꎬ本项目从技术与经济两个层面论证了将脱硝还原剂由液氨改为尿素的可行性ꎮ
关键词：选择性催化还原法(ＳＣＲ)ꎻ液氨ꎻ尿素
一㊁项目概况
项目位于连云港市海州区ꎬ厂址处于连云港市的西南边缘地区ꎬ公司现有２台３３０ＭＷ机组(＃１５㊁＃１６机组)㊁２台１０００ＭＷ机组(＃１㊁＃２机组)ꎬ４台机组均采用选择性催化还原法(ＳＣＲ)脱硝工艺ꎮＳＣＲ脱硝反应可用氨气作为还原剂ꎬ氨气可直接来源于液氨加热汽化ꎬ也可通过氨水蒸发或者尿素分解间接制备ꎬ典型火电厂ＳＣＲ脱硝系统流程图如图１所示
ꎮ
图１㊀典型火电厂ＳＣＲ脱硝系统流程图
凸轮滚子
二㊁技术可行性分析
液氨制氨工艺在国内普遍应用ꎬ因其初投资及运行费用均较低ꎬ是当前国内ＳＣＲ还原剂制氨的主流工艺ꎬ但液氨是有毒化学品(ＧＢ１２２６８－２０１２规定的危险有毒物品)ꎬ生产场所储存量超过１０吨时ꎬ按«重大危险源辨识»(ＧＢ１８２１８－２０１８)规定属于重大危险源ꎬ氨区的设计需满足«建筑设计防火规范»(ＧＢ５００１６－２０１４)和«石油化工企业设计规范»(ＧＢ５０１６０－２０１８)等相关规范要求ꎬ考虑到安全距离ꎬ液氨氨区占地面积通常较大ꎮ随着国家对安全的日益重视ꎬ以及一系列相关限制措施的出台ꎬ使得电厂使用液氨时在审批㊁占地等诸多方面受到了越来越多的制约ꎬ投运后环保验收的程序烦琐ꎬ脱硝还原剂采用液氨工艺时ꎬ还须进行安全性评价论证ꎮ
尿素不属于危险产品ꎬ便于运输和储存并且使用安全ꎬ受热分解即可制成氨气ꎮ近年来ꎬ随着尿素热解和水解工艺国产化ꎬ投资及运行费用降低ꎬ尿素制氨工艺在国内有数十家电厂脱硝中得到了应用ꎮ尿素热解工艺系统对机组负荷变化的响应较快ꎬ但能耗较高ꎬ尿素热解技术早期热解能量来源于天然气或柴油的燃烧ꎬ目前经技术改进后多家电厂采用一次热风电加热或烟气换热热解工艺ꎮ国内目前主要提供热解技术和产品有上海电气电站工程公司㊁北京富泰克㊁北京洛卡环保公司ꎻ电厂尿素水解主要采用Ｕ２Ａ工艺(气液两相平衡体系的压力约为０.４８ＭＰａ~０.６ＭＰａꎬ温度约１５０ħ~１７０ħ)ꎬ由于加热分解温度低㊁除盐水循环使用ꎬ能耗低于尿素热解工艺ꎬ同时可实现多台机组公用ꎬ在电厂有多台机组或机组容量较大时ꎬ优势更为明显ꎮ国内自武汉青山电厂引进首套尿素水解Ｕ２Ａ工艺以来ꎬ国内已建和在建尿素水解制氨工艺几十套ꎮ２０１２年成都锐思环保公司自主研发的尿素
水解工艺在国电成都金堂电厂得到成功应用ꎮ尿素水解技术在国内已有较多的应用业绩ꎬ实现了水解技术和产品的国
产化ꎬ投资成本明显降低ꎮ业界结合具体工程项目对系统投资和运行费用等方面进行了探讨和分析ꎮ
三㊁经济可行性分析(一)基本经济数据测算
经过技术比较分析ꎬ项目选择尿素水解方案ꎮ其静态投资３９８０万元ꎮ总概算如表１所示ꎮ
表１㊀发电工程总概算表
金额单位：万元
序号工程或费用名称建筑工程费设备购置费安装工程费其他费用合计各项占静
无纺布折叠机态投资比
例(％)单位投资
(元/ｋＷ)
一主辅生产工程２５４
２７１４５７２３５４０８８.９４１３.３１１电气系统
４０
１０６１４６３.６７０.５５２热工控制系统１５４
１３７
２９１７.３１１.０９３
普通再生胶配方尿素站公用系统系统２５４
６４９５７９６０
２４.１２
３.６１
０７１
技术与检测Һ㊀续表
序号工程或费用名称建筑工
程费
设备购
置费
安装工
程费
其他
费用
合计
各项占静
态投资比
例(％)
单位投资
(元/ｋＷ)
４水解系统１３２４１３４１４５８３６.６３５.４８５稀释风系统１００３５１３５３.３９０.５１６喷氨格栅改造３０７５７３６４９.１５１.３７
７废气收集及
处理系统９６２４１２０３.０２０.４５８消防及报警系统３４１７５１１.２８０.１９９ＳＩＳ(安全仪
表)系统１０５１５１.３１０.２０二编制基准期差价７５１２０.３００.０５
三其他费用３０８３０８７.７４１.１６
四基本预备费１２０１２０３.０２０.４５
五特殊项目
单眼3d工程静态投资２６１２７１４５７７４２８３９８０１００１４.９６
各项占静态投
资的比例(％)６.５６６８.１９１４.５０１０.７５１００.００
各项静态单位
投资(元/ｋＷ)０.９８１０.２０２.１７１.６１１４.９６
㊀㊀项目经济效益分析基础数据的选取ꎮ还原剂改造工程的运行成本主要包括变动成本㊁固定成本㊁财务费用等ꎬ其中ꎬ变动成本包括还原剂㊁厂用电㊁蒸汽㊁除盐水等ꎮ固定成本包括资产折旧㊁运行管理人员工资㊁设备检修预备费等ꎮ主要基础数据说明如下:①机组年利用时间这里按５５００小时计ꎻ②年运行维护及材料费按照设备费用的２.０％计算ꎻ③增加定员：本改造工程利用现有ＳＣＲ氨站工作人员ꎬ不增加定员ꎻ④耗品价格：尿素２３００元/吨㊁上网电价０.２９５７元/ｋＷ ｈ㊁低压蒸汽２００元/吨ꎻ⑤资产折旧年限为１５年ꎬ残值率５％ꎬ采用等额直线折旧法计算ꎻ⑥５年以上银行贷款利率为４.９０％ꎮ根据以上主要计算参数ꎬ测算出尿素水解脱硝系统的年运行成本如表２所示ꎮ
表２㊀尿素水解脱硝系统的年运行成本
序号内容单位测算费用１项目总投资万元３９８０２变动成本万元３４０９
还原剂－尿素万元２７７８
电耗(煤耗)万元１７
蒸汽万元６１４
除盐水万元０
３固定成本万元３３２折旧费(１５年折旧ꎬ残余５％)万元２５２
设备修理费(设备费的２％)万元８０
人工万元０
４财务费用万元９７
贷款利息(年平均)万元９７
续表
序号内容单位测算费用５系统年运行总成本万元３８３８６单位运行成本元/ｋＷ ｈ０.００２６
㊀㊀(二)尿素与液氨作为脱硝还原剂的经济性对比根据江苏省国信集团有限公司能源部«关于下达２０２０年技经指标指导意见的通知»有关要求ꎬ项目２０２０年２Ｘ１０００ＭＷ机组自发电量９５.４亿千瓦时ꎬ两台机组总自发电利用小时数按９５４０小时计算ꎬ每台机组液氨使用量按４００ｋｇ/ｈ计算ꎬ单价３３９０元/吨ꎻ项目２０２０年２Ｘ３３０ＭＷ机组自发电量４亿千瓦ꎬ两台机组总自发电利用小时数按１２１２小时计算ꎬ每台机组液氨使用量按１２０ｋｇ/ｈ计算ꎬ单价３３９０元/吨ꎮ
１.尿素作还原剂与液氨作还原剂原料消耗对比如表３所示ꎮ
表３㊀原料消耗对比一览表
序号名称尿素为还原剂液氨为还原剂１还原剂耗量(ｋｇ/ｈ)２１９６１０４０
２电耗(ｋＷｈ)１０３１４５.７
３辅助蒸汽(ｔ/ｈ)５.５８０.８４
４除盐水(ｋｇ/ｈ)００
㊀㊀２.尿素作还原剂与液氨作还原剂费用对比如表４所示ʌ按项目２０２０年２Ｘ１０００ＭＷ机组自发电量９５.４亿千瓦时ꎬ项目２Ｘ３３０ＭＷ机组自发电量４亿千瓦考虑ɔꎮ
表４㊀两个方案运行费用测算一览表
序号名称尿素为还原剂液氨为还原剂１还原剂费用(万元/年)１８６９１３４３
２电耗(万元/年)１１２１
３辅助蒸汽(万元/年)４１３６２
４除盐水(万元/年)００
５合计(万元)２２９３１４２６㊀㊀按照机组２０２０年自发电量计划ꎬ两台１０００ＭＷ机组预计发电利用小时数９５４０ｈꎬ两台３３０ＭＷ机组预计发电利用小时数１２１２ｈꎮ本次脱硝还原剂液氨改尿素工程ꎬ增加江苏新海发电有限公司每年生产变动成本８６７万元ꎮ此外项目实施后每年增加固定成本３３２万元及财务费用９７万元ꎬ故每年共增加成本１２９６万元ꎮ考虑到液氨制氨工艺的主要危险有害因素是火灾㊁爆炸㊁中毒㊁灼烫ꎮ另外液氨在运输上也存在危险性ꎬ液氨泄漏后可能造成重大影响或事故ꎮ氨站当前布置位置不合规且存在安全隐患ꎮ综合考虑以上因素可能引发的安全事故以及由此引发的社会影响及环境破坏ꎮ在相
１７１
较于经济体量较大项目来说ꎬ增加不多改造费用的前提下ꎬ
企业应该选择尿素水解方案ꎮ
四㊁总结
根据现场踏勘及资料收集ꎬ对某ＳＣＲ脱硝还原剂液氨改尿素改造项目进行了综合分析ꎬ就可行的改造方案进行了论证与设计ꎬ并对工程投资和运行费用进行估算ꎬ得出以下
结论:
(１)根据日趋严格的安全环保形势要求及从电厂安全生产风险防控的实际需求出发ꎬ脱硝系统还原剂供应由液氨改为尿素工艺是必要的ꎮ
(２)通过对尿素制氨气各种技术方案的论证ꎬ发现尿素水解制氨技术工艺运行状态稳定ꎬ还原剂能耗以及运行成本相对较低ꎮ该方案是可行的ꎮ
参考文献:
[１]苗常海ꎬ白中华ꎬ王雯ꎬ等.典型蓄热式电采暖项目经济性对比分析[Ｊ].电力需求侧管理ꎬ２０１８ꎬ２０(６):３６－３９. [２]祝艺丹.相变蓄热电采暖经济性分析[Ｊ].中国资源综合利用ꎬ２０１８ꎬ３６(１１):１４０－１４１.
网络流量监测作者简介:
张莹华ꎬ江苏省徐州医药高等职业学校ꎮ
(上接第１２８页)
门窗位置及尺寸规格的制订ꎬ从而使得门窗符合建筑的用途ꎬ提升门窗的便捷化与合理性ꎬ提升对自然能源的充分利用ꎬ减少能源损耗与浪费ꎮ如图１所示ꎬ阁楼作为小户型ꎬ因为顶部的结构在室内会有倾斜的部分ꎬ窗户的设计要保障阳光可以充分的进入室内ꎬ减少狭小空间造成的压迫感ꎬ窗户采用不同大小且多个窗户组合的方式ꎬ不仅可以增加现代设计的美感ꎬ还大大提升了采光性ꎬ并且窗户采用内外双层玻璃的设计方式ꎬ中间采用真空的处理方式ꎬ增加了窗户的密
闭性ꎬ实现室内能源的高效利用ꎬ减少能源的流失浪费
ꎮ
图１ 阁楼建筑窗户设计图
(四)加强墙体的节能材料应用与设计优化
墙体作为组成建筑工程的重要部分ꎬ需要加强其材料的优化创新ꎬ增强其节能环保效果ꎮ现代建筑外观大多采用玻璃幕墙进行装饰设计ꎬ不仅可以提升建筑外观的设计感ꎬ还能够减少室内光污染ꎬ避免紫外线造成人体皮肤产生病变ꎮ室内墙面可以采用陶瓷板进行装饰设计ꎬ减少灰尘的堆积ꎬ方便清理ꎻ对于电影院及剧院等建筑ꎬ可以采用孔状的环保塑料材质ꎬ提升隔音效果ꎬ避免造成周围环境的噪声影响ꎮ
四㊁总结
节能环保理念在建筑工程设计中的应用是时代发展的必然趋势ꎬ加强工程各环节的综合一体化管理ꎬ在设计阶段进行工程造价控制ꎬ通过信息技术对所需节能材料和环保工序的成本进行计算ꎬ提升数据采集的精准化ꎬ避免造成不必要的成本浪费ꎮ针对当前建筑节能环保设计存在的问题ꎬ加强设计技术的创新ꎬ通过新媒体设备进行数据统计和施工模拟ꎬ在前期融合工程造价对建筑工程进行全面分析ꎬ在设计阶段进行节能环保理念的多元化应用ꎬ综合勘查㊁设计㊁施工㊁监理㊁验收等各阶段ꎬ提升节能环保理念应用的实效性ꎮ在现代建筑设计过程中ꎬ要加强监理工作的完善与落实ꎬ加强施工单位㊁设计部门㊁监理队伍之间的沟通协作ꎬ对设计方案进行科学分析ꎬ综合建筑工程的特殊性进行方案调整ꎬ避免产生较大的设计变更问题ꎬ保障企业根本利益ꎬ提升建筑质量ꎬ体现建筑功能运行的节能环保效果ꎮ
参考文献:
[１]杨庆娜ꎬ王璐.房屋建筑设计中节能环保理念体现思考[Ｊ].建筑工程技术与设计ꎬ２０２０(３).
[２]唐昌兴.试析房屋建筑设计中节能环保理念的应用[Ｊ].建筑工程技术与设计ꎬ２０１９(１１).
[３]吴尧松.房屋建筑设计中节能环保理念的实现对策[Ｊ].工程技术研究ꎬ２０１９(７).
vobu作者简介:
张青玉ꎬ阿克苏四方建筑设计院有限公司ꎮ
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