年4月19日煤矸石綜合利用發電機組煙氣超凈排放項目研究報告文檔僅供參考中煤朔州市格瑞特實業有限公司煤矸石綜合利用發電機組煙氣超凈排放項目可行性研究報告中煤西安設計工程有限責任公司二O一四年九月中煤朔州市格瑞特實業有限公司煤矸石綜合利用發電機組煙氣超凈排放項目可行性研究報告工程規模:2x480t/h工程編號:K5328(J)總經理:朱杰利總工程師:宮守才項目負責人:馬杰中煤西安設計工程有限責任公司二O一四年九月參加編寫的主要技術人員專業姓名職責職稱備注總圖閆海瑞設計高級工程師于躍校核高級工程師工藝馬杰設計工程師王歡校核工程師土建李鵬設計高級工程師李治校核高級工程師電氣李靈枝設計高級工程師李向陽校核高級工程師水工王斌設計高級工程師田小偉校核高級工程師熱控王增科設計高級工程師孟凡勇校核高級工程師經濟王加設計工程師張立功校核高級工程師項目負責人馬杰工程師目錄第一章概述 -8-1.1、項目概況 -8-1.2、研究范圍 -8-1.3、編制依據 -9-1.4、項目建設的必要性 -9-第二章工程概況 -11-2.1、鍋爐燃料 -11-2.2、煙氣數據 -12-第三章脫硫、脫硝、除塵效率確定 -14-第四章廠址條件 -15-4.1、廠址位置 -15-4.2、工程地質 -15-4.3、水源 -15-4.4、交通運輸 -15-4.5、氣象條件 -16-第五章、脫硫、脫硝、除塵方式選擇 -17-5.1、脫硫方式選擇 -17-5.2、脫硝方式選擇 -18-5.3、除塵改造方式選擇 -20-第六章工程設想 -21-6.1、脫硫部分 -21-6.2、脫硝部分 -38-6.3、除塵改造部分 -45-第七章環境保護 -57-7.1、環境保護執行標準 -57-7.2、建設項目和生產對環境的影響分析 -57-7.3、環境污染防治措施 -58-7.4、環境管理機構 -59-第八章勞動安全和工業衛生 -60-8.1、防火防爆設計原則及措施 -60-8.2、防電傷設計原則 -60-8.3、防機械損傷與防墜落措施 -61-8.4、防塵傷害措施 -61-8.5、防噪聲,防振動措施 -61-8.6、防暑,防寒及防潮措施 -62-第九章節水、節能、節約用地 -63-9.1、節水 -63-9.2、節能 -63-9.3、節約用地 -63-第十章施工組織及勞動定員 -64-10.1、施工組織 -64-10.2、勞動定員 -64-第十一章投資估算 -65-11.1、定額套用 -65-11.2、工程量計算依據 -65-11.3、其它費用 -65-11.4、基本預備費 -65-11.5、附表 -65-第十二章主要技術經濟指標 -70-12.1、增加運行成本經濟分析 -70-12.2、經濟分析 -71-12.3、環保綜合治理效果分析 -71-第十三章結論及建議 -72-13.1、主要結論 -72-13.2、建議 -72-附件:附件一:設計委托書附件二:<關于推進全省燃煤發電機組超低排放的實施意見>山西省人民政府文件晉政辦發[]62號附件三:<關于上報省調燃煤發電機組超低排放或關停淘汰實施計劃的通知>山西省經濟和信息化委員會晉經信電力函[]229號附圖目錄序號圖紙名稱圖號1廠區總平面圖一K5328(J)—Z—012廠區總平面圖二K5328(J)—Z—013石灰石-石膏法脫硫系統圖K5328(J)—TL—014脫硝系統流程圖K5328(J)—TX—015濕式除塵器布置圖K5328(J)—CC—01第一章概述1.1、項目概況中煤朔州市格瑞特實業有限公司2×135MW煤矸石綜合利用發電項目坐落在山西省朔州市朔城區下團堡鄉境內,距朔州市朔城區直線距離12km,占地面積262畝。格瑞特公司成立于8月20日,是中國中煤能源股份有限公司全資子公司。公司當前擁有二臺13.5萬千瓦煤矸石發電機組,項目于2月經國家發改委核準,一號機組4月1日投產,二號機組9月2日投產,采用直接空冷機組,配置2×480t/h超高壓循環流化床鍋爐,總投資140889萬元,每年可實現產值49000萬元。

格瑞特電廠是一座節能、環保型發電廠,燃料主要是消耗山西中煤東坡煤業有限公司、朔州中煤平朔能源有限公司及周邊中煤集團旗下煤礦、選煤廠生產的劣質煤和洗煤過程中產生的煤矸石、煤泥,充分利用劣質能源,變廢為寶,徹底解決了矸石常年堆放占用大量土地和自燃產生的煙塵污染環境問題,有效改進了當地的空氣環境質量;循環硫化床鍋爐采用爐內燃燒脫硫技術,脫硫效率可達80%以上;采用低氧燃燒技術,極大地降低了NOx的生成;采取了高效布袋除塵器,除塵效率≥99.93%以上;汽輪機采用直接空冷技術,與常規濕冷發電機組相比能夠節約水量70%以上;化學水系統采用全膜法取代了傳統的水處理工藝,制水過程不需要酸、堿,減少了化學藥品對環境的污染;生產過程產生的廢水按其性質,采用不同的工藝流程進行處理,處理后水質達到<污水綜合排放標準>二級標準的要求,處理合格后的廢水回收重復利用,實現廢水零排放,有效保護了水環境。本次除塵、脫硫、脫硝改造是為了響應山西省人民政府文件<關于推進全省燃煤發電機組超低排放的實施意見>。文件中對于300MW以上機組要求在2020年前強制執行超凈排放,格瑞特電廠雖然當前不在強制執行的范圍內,但為了以后的持續發展,按照超凈排放的標準來執行。”超凈排放標準”:煙塵≤5mg/Nm3,SO2≤35mg/Nm3,NOX≤50mg/Nm3。”使燃煤鍋爐的煙氣排放達到燃氣排放標準。本報告設計基礎數據按單爐煙氣NOX排放濃度為90mg/Nm3,;SO2排放初始濃度小于3534.9mg/Nm3(經過爐內噴鈣脫硫后,效率按70%計算),煙塵排放濃度為50mg/Nm3(原有布袋除塵器出口)計。1.2、研究范圍本報告主要論證中煤朔州市格瑞特實業有限公司2臺480噸超高壓中間再熱循環流化床鍋爐煙氣脫硫、脫硝、除塵等項目建設的必要性以及在技術、經濟上的可行性、可靠性和合理性;提出原則性工藝方案,對項目建設進行投資估算,初步安排項目建設的施工進度。1.3、編制依據1、<中煤朔州市格瑞特實業有限公司煤矸石綜合利用發電機組煙氣超凈排放>設計委托書。2、山西省人民政府文件<關于推進全省燃煤發電機組超低排放的實施意見>3、山西省經濟和信息化委員會<關于上報省調燃煤發電機組超低排放或關停淘汰實施計劃的通知>4、國家產業政策、環保政策、現行國家規范、行業標準。5、基礎資料:1)年利用小時數:5500h2)廠區地震烈度為:7度。3)脫硫劑采用石灰石,石灰石粉價格:200元/噸。4)脫硝劑采用尿素,尿素價格:元/噸。5)電價:0.3元/度6)水費:2.5元/m37)項目資金由企業自籌。1.4、項目建設的必要性1.4.1、執行國家區域大氣污染防治”十二五”規劃政策的需要當前中國大氣環境形勢十分嚴峻,嚴重制約社會經濟的可持續發展,威脅人民群眾身體健康。中國主要大氣污染物排放量巨大,二氧化硫、氮氧化物排放總量分別為2267.8萬噸、2273.6萬噸,位居世界第一,煙塵排放量為1446.1萬噸,均遠超出環境承載能力。國家區域大氣污染防治”十二五”規劃中明確指出要求深化火電行業二氧化硫治理,燃煤機組全部安裝脫硫設施。大力推進火電行業氮氧化物控制,深化火電行業煙塵治理。1.4.2、大力推進全省污染減排工作,充分執行國家政策的需要山西省單機30萬千瓦及以上燃煤發電機組實施煙氣超低排放,是推動能源生產和消費革命的具體行動,是實現山西省電力建設健康、快速、可持續發展的必由之路,是落實大氣污染防治行動計劃的重要抓手,是深化改革建設山西國家資源型經濟轉型綜合配套改革試驗區的重要舉措,對山西省和周邊地區實現大氣污染防治和環境保護具有重要的意義。1.4.3、全面建設美麗朔州的需要朔州市格瑞特實業有限公司自成立以來,為朔州市的經濟發展和環境改進做出了積極貢獻。為超前執行煙塵≤5mg/Nm3,SO2≤35mg/Nm3,NOX≤50mg/Nm3的超凈排放標準,使燃煤鍋爐的煙氣排放逼近燃氣排放標準要求,對公司生產系統全面進行升級改造,提高煙氣脫硫、脫硝、除塵水平,是刻不容緩的一項重要工作,也是推動治污減霾實施超凈排放工作,全面建設美麗朔州的重要舉措。本次除塵、脫硫、脫硝改造項目的實施能夠使兩臺鍋爐煙氣每年減少SO2排放量19980噸,NOX排放量228.4噸,含塵排放量256.8噸,將對朔州市的環境改進、提高人們的生活質量做出重要的貢獻。1.4.4、企業提高自身清潔生產水平,提升企業市場競爭力的需要。朔州市格瑞特實業有限公司為了解決本地區的工業生產和居民生活、采暖用熱、保護環境、節約能源、保證地區安全用電,為區域經濟發展做出了一定貢獻,但隨著人們生活水平的不斷提高,對環境質量有了較高的要求,從而對企業的潔凈生產也提出很高要求,因此,為了企業生存和提高市場競爭力,本次環保綜合治理是必須的。第二章工程概況本項目主要針對中煤朔州市格瑞特實業有限公司2×135MW煤矸石綜合利用電廠進行除塵,脫硫、脫硝系統改造以及相關電氣控制系統改造等。2.1、鍋爐燃料2.1.1、鍋爐參數鍋爐為上海鍋爐廠2臺480t/h鍋爐,參數如下:型號:SG-480-13.7-M超高壓中間再熱循環流化床鍋爐鍋爐最大連續蒸發量:480t/h過熱蒸汽壓力:13.7MPa過熱蒸汽溫度:540℃再熱蒸汽流量430t/h再熱蒸汽出口壓力:3.5MPa再熱蒸汽出口溫度:540℃給水溫度:245℃排煙溫度:144℃鍋爐效率:≥90.5%2.1.2、煤質情況電廠當前燃用的燃料為中煤平朔能源公司混煤。煤質分析如下表:表2-1煤質分析表項目符號單位設計煤種校核煤種碳Car%36.5130.72氫Har%2.922.65氧Oar%10.9511.18氮Nar%0.680.60硫分St.ar%2.42.5灰分Aar%42.8448.85水分Mt%3.73.5揮發分Vdaf%40.3241.74發熱量Qnet.arKJ/kg1419012030可磨性系數HGI57542.1.3、燃料消耗量:燃料消耗量見下表:表2-2燃料耗量表設計煤種校核煤種單爐小時耗量(t)102.5122.31全廠小時耗量(t)205244.62全廠日耗量(t)41004892.4全廠年耗量(萬t)112.75134.54注:日耗量按20小時計算,年按5500小時計算。2.2、煙氣數據2.2.1、鍋爐大氣污染源排放現狀:表2-3大氣污染物排放量表項目兩臺爐排放量排放濃度mg/Nm3t/ht/aSO23.660.73534.9煙塵0.05285.450NOX0.09513.8902.2.2、鍋爐運行技術參數及目標數據:為保證鍋爐實際運行過程中燃燒煤質發生變化而不引起污染源排放超標,本次設計均按照可能出現的最大值設計,單爐煙氣NOX排放濃度為90mg/Nm3,SO2排放濃度約為3534.9mg/Nm3(SO2原始排放濃度為11783.2mg/Nm3,爐內脫硫效率按70%計算),煙塵排放濃度為50mg/Nm3計。見下表:表2-4鍋爐運行技術參數及目標數據序號項目名稱單位參數1鍋爐形式流化床鍋爐2鍋爐數量臺23鍋爐額定蒸發量t/h4804燃煤量(單臺爐)t/h102.5(設計煤種)122.31(校核煤種)5煙氣量(單臺爐)Nm3/h5190006濕法脫硫入口SO2濃度mg/Nm33534.97濕法脫硫后出口SO2濃度mg/Nm3≤358脫硝前煙氣NOX排放值mg/Nm3909脫硝后出口NOX濃度mg/Nm3≤5010系統氨逃逸率Ppm<311SO2/SO3轉化率％<112當前煙塵排放值mg/Nm35013改造后煙塵濃度mg/Nm3≤5第三章脫硫、脫硝、除塵效率確定根據現有鍋爐排放煙氣量及燃煤含硫量、脫硫前煙氣當前實際SO2排放值、脫硝前煙氣NOX排放值、當前煙塵排放值和目標數據進行計算,要達到排放標準的脫硫、脫硝、除塵效率如下表:表3-1鍋爐運行效率計算表序號項目名稱單位參數1鍋爐形式流化床鍋爐2鍋爐數量臺23鍋爐額定蒸發量t/h4804額定負荷單臺鍋爐燃煤量t/h122.315單臺爐煙氣量Nm3/h5190006煙氣脫硫前入口SO2濃度mg/Nm33534.97達到SO2濃度≤35mg/Nm3脫硫效率％>998脫硝前煙氣NOX排放值mg/Nm3909達到NOX濃度≤50mg/Nm3脫硝效率％>55.510當前煙塵排放值mg/Nm35011達到煙塵濃度≤5mg/Nm3除塵效率％90根據上表能夠看出,如果兩臺鍋爐運行,達到環保要求,煙氣脫硫效率需達到99%以上,脫硝效率需達到45%以上,除塵效率需達到90%以上。經過對當前市場存在脫硫工藝的了解,濕法脫硫效率最高,一般在經濟脫硫效率95%~98%,在當前燃煤的含硫量偏高,對于煙氣脫硫的效率要求較高,運行成本大。因此建議在采用最高脫硫效率的濕法脫硫工藝前提下,鍋爐燃料采用含硫量較低的煤種,根據下表能夠看出燃煤硫含量保證在1%以下最高脫硫效率下能夠達標排放。表3-2達到超凈排放值燃煤含硫量對應煙氣脫硫效率表序號燃煤硫含量入口排放濃度(mg/Nm3)達到限值所需脫硫效率備注12.5%3534.999.0%燃煤的熱值不變22%2827.998.8%31.5%2120.998.3%41%1414.097.5%50.5%707.095.0%如果燃煤的硫份高于1%,維持濕法脫硫的經濟脫硫效率98%,則需要提高爐內脫硫的效率達到80%以上,依然能夠滿足超凈排放的要求。第四章廠址條件4.1、廠址位置格瑞特2x135MW煤矸石發電廠位于朔州市朔城區北西約11km,劉家口集運站北邊1km,中煤平朔能源有限公司洗煤廠東北約800m,低山丘陵山坡之上。脫硫工程位于電廠廠址內。廠址自然標高1184~1120m。廠址內為第四系黃土堆積,西高東低,場地開闊,坡度不大。廠址內有五條侵蝕沖溝教發育,其中四條呈東西向,另一條靠近廠址內偏東,呈近南北向,溝谷均呈V字形,溝深15~20m,溝底部寬約6m,頂部寬約20m,沖溝兩側黃土狀粘土柱狀節理發育,常形成陡坡。在廠址外東邊約200m處有七里河由北向南徑流。4.2、工程地質朔州自然地理環境復雜多樣,整體地表為黃土覆蓋的山地高原,地形以山地、丘陵為主,占到總面積的60%以上。境內海拔在1600m以上的山峰就有140多座。河流分布較廣,六縣區都有,但多為季節性河流。全市主要河流共29條,基本分屬海河流域和黃河流域。水源豐富,河流總徑流量4.9679×108m3,其中泉水徑流量2.57×108m3。地下水資源量多年平均在7.0317×108m3,其中可開采量為4.63×108m3。水資源總量為7.9×108m3。該地區地震烈度為7級。擬建場地周圍無活動斷裂分布,無發生構造地裂、砂土液化的條件,工程地質穩定性較好,地下水對建筑基礎無侵蝕性。4.3、水源本工程用水取自市政給水管網,完全能夠滿足本工程用水需要。4.4、交通運輸朔州境內主要公路有大運和平朔公路,鐵路有北同蒲鐵路經過,交通十分便利。朔州交通發達,北同蒲鐵路電氣化復線、神朔鐵路和大運二級公路、朔黃鐵路、平萬公路、朔萬公路縱橫境內,連接京大高速公路的大運高速公路朔州段已經通車,鐵路線和公路干線綜合交錯,構成了四通八達的交通網絡。4.5、氣象條件朔州市氣候屬溫帶大陸性季風氣候,四季分明,春季干旱多西北風,夏季雨多氣溫高,秋季涼爽短暫,冬季寒冷少雪。多年統計的主要氣象資料如下:最熱月份溫度(8月)21.8℃最冷月份溫度(1月)4.0℃極端最高溫度37.7℃極端最低溫度-32.0℃相對濕度最熱月平均66％相對濕度最冷月平均50％年平均總降水量423.2mm日最大降水量158.1mm夏季平均風速3.4m／s冬季平均風速3.0m／s最大積雪深度20.0cm年雷暴日數27.5d年霧日數19.0d最大凍土深度186.0cm第五章、脫硫、脫硝、除塵方式選擇5.1、脫硫方式選擇當前,燃煤電廠所采用的煙氣脫硫工藝多種多樣,在這些脫硫工藝中,有的技術較為成熟,有的尚處于試驗研究階段。以下就近年在燃煤電廠應用較多、技術成熟的石灰石-石膏法、氨法兩種工藝進行綜合比較分析,以供本工程確定煙氣脫硫最佳工藝方案。兩種濕法脫硫方式對比如下:項目石灰石-石膏濕法脫硫技術氨法脫硫技術運行規模及業績無大規模運用限制;運行業績多。無大規模運用限制;運行業績較石灰石濕法少,但近幾年推廣較快脫硫效率95%98%吸收劑石灰石,成本低。較易獲得。液氨,距離本項目20多公里處有吸收劑。成本較高。場地情況本項目場地緊張,需要占用擴建端本項目場地緊張,需要占用擴建端。但占地較石灰石石膏法小。副產物及利用石膏;以拋棄為主。硫酸銨;能夠綜合利用,但銷路不穩定。廢水產生廢水。基本不產生廢水。系統堵塞及腐蝕有堵塞,有腐蝕。無堵塞,有腐蝕。能耗相當相當水耗(入口按130℃計)相當相當設備穩定性整個過程為濕態,各設備都存在腐蝕嚴重,系統長期運行穩定性差;吸收劑制漿設備結垢、堵塞,檢修維護困難。連續運行時間約為3~5個月.整個過程為濕態,各設備都存在腐蝕嚴重,系統長期運行穩定性差;吸收劑為危險品,儲存上安全隱患大。連續運行時間約為4個月.投資運行費用約5500-6000萬元;估算運行成本約2623萬元/年。投資約6000萬;估算年運行成本2801萬元。但硫酸銨的銷售存在著不穩定的風險。1、兩種濕法脫硫方式均需要占用格瑞特電廠的擴建場地。2、據中煤格瑞特電廠了解,距離本項目20多公里處的平魯工業園區有項目(劣質煤項目)生產液氨,但要到方可投產,而且劣質煤項目生產的液氨僅滿足自身使用,基本沒有富裕,而中煤格瑞特電廠如采用氨法脫硫,每年需要液氨11678噸。當前平朔地區的神頭二電廠采用的氨法脫硝,所需液氨均要從石家莊和內蒙古兩地采購。3、據中煤格瑞特電廠了解,平朔地區硫酸銨銷路不好,電廠脫硫生產的硫酸銨更不好銷售。4、如采用石灰石-石膏濕法脫硫,石膏滯銷,年運行成本為2623萬元;如采用氨法脫硫,硫酸銨滯銷,年運行成本為4127.23萬元。二者相差1504.23萬元。5、就運行可靠性和安全性而言,石灰石-石膏濕法脫硫要比氨法脫硫高。因此,綜合技術和經濟性優勢,建議本項目煙氣脫硫采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝。5.2、脫硝方式選擇5.2.1、鍋爐排放現狀當前兩臺循環流化床鍋爐煙氣NOX排放濃度為90mg/Nm3,已不能滿足”超凈排放”煙氣NOX排放值為50mg/Nm3的要求,因此,為了保證達標排放,必須增加脫硝工藝。5.2.2、脫硝工藝選擇當前主要的脫硝工藝為SCR、SNCR以及SNCR+SCR聯合法,針對本工程,比較如下:脫硝工藝技術比較表項目SCR技術SNCR技術SNCR+SCR技術煙氣NOX排放值90mg/Nm390mg/Nm390mg/Nm3總的脫硝效率80%-95%煤粉爐30～50%流化床鍋爐50～60%50%-85%出口NOX排放〈50mg/Nm3〈50mg/Nm3〈50mg/Nm3反應劑尿素尿素尿素反應溫度300～400℃850～1100℃前段:850~1100℃,后段:300~400℃催化劑V2O5-WO3/TiO2或V2O5-MoO3/TiO2不使用催化劑比SCR少用一些催化劑催化劑體積100m3無52m3催化劑的使用量二層無一層催化劑的壽命三年無三年反應劑噴射位置省煤器與SCR反應器間煙道(高塵布置)爐膛內噴射爐膛內噴射+省煤器與SCR反應器間煙道SO2/SO3氧化SO2氧化,SO3濃度增加2-4倍不會導致SO2氧化,SO3濃度不增加SO2氧化較SCR低,SO3濃度的增加與催化劑體積成正比NH3逃逸3～5ppm10～15ppm3~5ppm對空氣預熱器影響NH3與SO3易形成ABS造成堵塞或腐蝕SO3濃度低,造成堵塞或腐蝕的機率低ABS的產生較SCR低,造成堵塞或腐蝕的機率比SCR略低系統壓力損失因增加脫硝裝置所增加的壓力損失約1000pa沒有壓力損失因增加脫硝裝置所增加的壓力損失約300pa燃料的影響灰份磨耗催化劑,堿金屬氧化物劣化催化劑。AS,S等使催化劑失活。燃料顯著地影響運行費用。基本無影響影響與SCR相同。由于催化劑較少,更換催化劑的總成本較SCR略低鍋爐的影響受省煤器出口煙氣溫度的影響受爐膛內煙氣流速及溫度分布的影響受省煤器出口煙氣溫度的影響,受爐膛內煙氣流速及溫度分布的影響燃料變化的影響對灰份增加和灰份成分變化敏感基本無影響對灰份增加和灰份成分的變化影響中等運行成本催化劑更換量大,運行成本很高不需要更換催化劑,運行成本低催化劑更換量小,運行成本較高經過對三種脫硝工藝技術進行全面的比較,總投資小,系統簡單,運行成本的SNCR法煙氣脫硝工藝更加適合本工程。5.2.3、還原劑選擇煙氣脫硝工藝的還原劑主要有尿素、液氨和氨水,且各有特點,三種不同還原劑的技術比較見下表:脫硝還原劑的技術比較項目液氨氨水尿素反應劑費用便宜(100%)較貴(150%)最貴(180%)生產1kg氨氣需要的原料量1.01kg(99%氨)4kg(25%氨)1.76kg運輸費用便宜貴便宜安全性有毒有害無害存儲條件高壓常壓常壓,干態儲存方式儲罐(液態)儲罐(液態)碼放或料倉(微粒狀)初投資費用便宜貴貴運行費用便宜(需要熱量蒸發液氨)貴(需要高熱量蒸發水和氨)貴(需要空氣或蒸汽霧化)設備安全要求有法律規定需要基本上不需要脫硝還原劑選擇建議還原劑優點缺點建議液氨還原劑消耗量低、運輸和使用成本低、初投資低有安全隱患,需要嚴格的安全和防火措施在危險管理許可條件下,對于大型機組建議采用,以節約成本氨水運輸成本高,如果溢出,其蒸氣的濃度也較大,相對液氨比較安全相對液氨,其還原劑的成本較高,儲存的成本也較高考慮到無水氨的危險性,能夠考慮;對于小型機組,建議采用尿素無毒、無危險;運輸方便、便宜需要解決尿素的吸潮問題,相對液氨成本稍高,更高的蒸發能量消耗和更高的儲存成本;在法律不允許使用氨或場地受限的情況下,推薦使用由表可知,液氨的投資、運輸和使用成本為三者最低,但液氨屬易燃易爆品,必須有嚴格的安全保證和防火措施,其運輸、存儲涉及當地法規和勞動衛生標準;同時本工程為改造工程,場地受限,液氨和氨水的安全距離要求較高,故本工程采用尿素作為還原劑。5.3、除塵改造方式選擇5.3.1、除塵改造方式要達到煙氣含塵超凈排放降至5mg/Nm3以下,采用單獨的除塵方式比較困難,多采用聯合除塵的方式,主要有以下幾種工藝路線:包括采用低低溫靜電除塵器+濕式電除塵技術;高頻電除塵器+旋轉極板+濕式除塵器;布袋除塵器+濕式電除塵技術等。由于電廠原有除塵方式為布袋除塵器,考慮到投資、場地布置及施工工期的等因素,重新采用低低溫靜電除塵器或高頻電除塵器等技術需重新購設備,增加投資額及施工工期。因此,結合電廠現有情況,推薦采用大修現有布袋除塵器+脫硫后增加濕式除塵裝置的方案。本工程原設計采用布袋除塵器,布袋除塵器出口粉塵濃度<50mg/Nm3,經過對布袋除塵器進行一次大修,主要是更換布袋、袋籠等輔助設備以及補漏和增加噴吹保護系統,使漏風率降到2%以下。經大修后布袋除塵器排放濃度能達到25~30mg/Nm3,在脫硫吸收塔出口后加裝”濕式除塵裝置”,保證除塵效率85%以上,最終實現排塵濃度在5mg/Nm3以下。第六章工程設想6.1、脫硫部分6.1.0、概述廠區總平面按規模為2臺13.5萬千瓦直接空冷煤矸石發電機組,配置2×480t/h超高壓循環流化床鍋爐布置,已建成并投入使用。本次設計的煙氣脫硫采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝,該脫硫裝置布置在電廠北側擴建端。脫硫裝置設計煙氣參數項目單位數值鍋爐臺數臺2煙氣量(單臺爐)Nm3/h519000鍋爐出口煙氣溫度℃150煤的含硫量Sar%2.5脫硫系統入口SO2濃度mg/Nm33534.9石灰石粉品質325目(90%經過),CaCO3含量90%在水、電、壓縮空氣和石灰石(CaCO3)供應量和品質達到設計要求,同時鍋爐煙氣排放質量符合煙氣處理系統裝置設計參數情況下,煙氣經過本方案濕法脫硫處理后,系統排放的煙氣成份達到以下指標。煙氣排放濃度保證值序號項目單位要求值1SO2脫除效率％≥992SO2排放濃度mg/Nm3≤353吸收塔出口煙氣水汽含量mg/Nm3≤754脫硫系統煙氣阻力Pa≤15006.1.2、脫硫工藝部分6.1.2.1、工藝概述本工程濕法脫硫工藝系統由以下幾個主要系統組成:煙氣系統、石灰石漿液制備和供應系統、SO2吸收系統、石膏脫水系統、排放系統、工藝水系統、壓縮空氣系統及輔助設施等。煙氣自引風機出口煙道引入吸收塔脫硫除塵,凈煙氣經過吸收塔進入濕電除塵器,然后經過頂部煙囪排放。石灰石漿液制備和供應系統采用石灰石粉作為吸收劑原料,制成濃度25~30％的成品石灰石漿液供吸收塔使用。吸收塔的石膏漿液到達一定濃度后用石膏排出泵送至脫硫綜合樓的石膏旋流站,經一、二級脫水,可得到含水率不大于10％的石膏。石膏儲存在石膏庫中,經過鏟車裝載至運輸車上運出廠外。6.1.2.2、石灰石漿液制備和供應系統本脫硫工程設置一套石灰石漿液制備和供應系統,供應量按工況下石灰石耗量的100%設計。脫硫劑為外購石灰石粉,粒徑要求325目以下,90%過篩率。成品粉經過氣力輸送至FGD區域內的石灰石粉倉儲存備用。粉倉上部為鋼結構,出口為鋼制錐斗,并配有倉頂袋式收塵器和倉底流化空氣系統。設計條件下,粉倉有效容量滿足系統最少3天所需的石灰石粉儲存量。石灰石粉倉配有2個出料口,出料口設有流化防堵裝置,并設有2套150%容量的下料系統,包括2只手動插板閥、及2臺石灰石粉變頻給料機。石灰石粉經下料系統后進入石灰石漿液箱,與來自工藝水系統的工藝水或濾液水混合配置成25~30%含固量的石灰石漿液。石灰石漿液箱的容量按100%工況下系統3小時的耗量設計。石灰石漿液箱備有1只頂入式攪拌器。石灰石漿液經過石灰石漿液泵送入吸收塔內,作為脫硫吸收劑。石灰石漿液流量根據FGD運行負荷經過吸收塔底部的塔池內的pH值來自動控制。石灰石漿液制備和供應系統包括的設備有:1座石灰石粉倉(包括倉頂除塵器、錐斗流化系統、手動插板閥、變頻給料機),1座石灰石漿液箱(包括攪拌器),4臺石灰石漿液泵(2用2備)等。6.1.2.3、煙氣系統鍋爐原煙氣自水平煙道引出,進入吸收塔脫硫除塵,凈煙氣再入濕電除塵器除塵后經豎向鋼煙囪排放。吸收塔入口及吸收塔后凈煙道、煙囪需采用防腐處理。6.1.2.4、SO2吸收系統吸收塔系統是整個FGD的核心部分。SO2、SO3、HF和HCl將在吸收塔內被脫除,石膏也將在吸收塔內結晶和生成。吸收塔系統主要設備包括吸收塔、吸收塔再循環泵、氧化風機和石膏排出泵等。原煙氣經煙道導入吸收塔后,在由五層噴淋層組成的吸收段與經噴淋霧化的漿液在整個吸收塔截面均勻地接觸,并充分傳質,煙氣中的SO2、SO3、HF和HCl等酸性氣體被有效地吸收,而且煙氣中的飛灰也得到有效的洗滌,與此同時煙氣溫度也降到飽和。離開吸收段的煙氣再連續流經兩層鋸齒形除霧器而除去所含漿液水滴。穿過兩級除霧器后,經洗滌和凈化的煙氣經過出口錐筒流出吸收塔。而SO2在吸收區被吸收后,在吸收塔底部的儲液區(吸收塔漿池)與吸收劑進行氧化和中和反應,并最終形成石膏漿液。吸收塔漿池內達到濃度要求的石膏漿液由石膏排出泵打到石膏脫水系統進行脫水。在吸收塔內發生的主要反應過程如下: SO2+CaCO3→CaSO3+CO2↑ SO3+CaCO3→CaSO4+CO2↑上述反應在吸收塔內經過許多中間反應來完成。石灰石在溶液中形成鈣離子。 CaCO3(s)→CaCO3(aq) CaCO3(aq)+H2O→Ca2++HCO3－+OH－在吸收塔內的氣/液界面形成SO3－負離子。 SO2(g)→SO2(aq) SO2(aq)+H2O→H2SO3→HSO3－+H+ HSO3－→H++SO32-在強制氧化環境中產生了主要的析出物——石膏。 SO3－+1/2O2→SO42- Ca2++SO42-+2H2O→CaSO42H2O↓吸收塔不但除去煙氣中含有的SO2,同時還能夠除去氯化氫和氟化氫。碳酸鈣將以如下方式中和這些酸性煙氣: 2HCl+CaCO3→CaCl2+H2O+CO2 2HF+CaCO3→CaF2+H2O+CO2吸收塔配有五臺吸收塔再循環泵,各自對應吸收塔的五組噴淋層。噴淋層上部的除霧器設有在線自動化沖洗系統,水源從除霧器沖洗水泵母管接出來。吸收塔漿液和噴淋到吸收塔中的除霧器沖洗水收集在吸收塔漿液池內。經過吸收塔漿池中的側入式攪拌器攪拌,使漿液池中的固體顆粒保持懸浮狀態。該系統還包括由4臺(2運2備)的氧化風機組成的氧化空氣系統,提供把脫硫反應中生成的亞硫酸鈣(CaSO3.1/2H2O)氧化為硫酸鈣(CaSO4.2H2O)所需的氧化空氣。氧化風機送出的氧化空氣經噴水增濕后經過矛狀管被送入吸收塔漿池。每根矛狀管的出口都非常靠近攪拌器,這樣,空氣被送至高度紊流的漿液區,從而使得空氣和漿液得以充分混合,實現高氧化率。吸收塔漿液的pH值大小是漿池內石灰石反應活性和鈣硫摩爾比的綜合反映,是由吸收塔中新制備的石灰石漿液的增加量決定。加入吸收塔的新制備石灰石漿液量的大小取決于預計的負荷、SO2含量以及實際的吸收塔漿液的pH值。吸收塔漿液的pH值由兩個在線pH值探頭進行測量。吸收塔設有溢流管,為吸收塔提供液位保護。吸收塔系統設備包括:(1)吸收塔攪拌器在吸收塔收集池的下部徑向布置了側入式攪拌器,其作用是使漿液成懸浮物狀態并使其進行擴散,即將固體維持在懸浮狀態下,同時均勻分布氧化空氣。攪拌器的型式為側入式,軸的密封形式為機械密封。設置人工沖洗設施。每座吸收塔配置4臺攪拌器。(2)噴淋層及噴嘴噴淋系統能使漿液在吸收塔內均勻分布,流經每個噴淋層的流量相等。對噴嘴進行優化布置,以使吸收塔斷面上幾乎完全均勻地進行噴淋。吸收塔噴淋系統采用五層噴淋層,每層噴淋層由一根母管、若干支管和規則分布在支管上的噴嘴組成,分別對應1臺吸收塔循環泵。各部分材料選擇如下:噴淋系統管道:FRP噴嘴:SiC(碳化硅),特別耐磨,且抗化學腐蝕性極佳。(3)除霧器除霧器用來在吸收塔所有運行狀態下收集夾帶的水滴,由安裝在下部的一級除霧器和安裝在上部的二級除霧器組成。彼此平行的除霧器為波狀外形擋板,煙氣流經除霧器時,液滴由于慣性作用留在擋板上,從而起到除霧的作用。由于被滯留的液滴也含有固態物,主要是石膏,因此就有在擋板上結垢的危險,因此設置了定期運行的清洗設備,包括除霧器沖洗母管及噴嘴系統。沖洗介質是工藝水,工藝水還用于調節吸收塔中的液位。除霧器形式:平板式除霧器各部分材料選擇如下:除霧器:聚丙烯管道:PP管噴嘴:PP(4)漿液循環泵吸收塔均配有5臺再循環泵,各自對應吸收塔的五組噴淋層。再循環系統的設計要求是使噴淋層的布置達到所要求的噴淋漿液覆蓋率,使吸收漿液與煙氣充分接觸,從而保證在適當的液氣比下可靠地達到所要求的脫硫效率。吸收塔再循環泵采用單流單級離心泵。(5)氧化風機強制氧化系統為吸收塔提供氧化空氣,把脫硫反應中生成的亞硫酸鈣(CaSO3.1/2H2O)氧化為硫酸鈣(CaSO4.2H2O)。每座吸收塔系統包括兩臺100％容量的氧化風機(1運1備),氧化風機送出的氧化空氣經噴水增濕后經過矛狀管被送入吸收塔漿池。每根矛狀管的出口都非常靠近攪拌器,這樣,空氣被送至高度沸騰的漿液區,從而使得空氣和漿液得以充分混合,實現高氧化率。(6)石膏排出泵每座吸收塔系統均設2臺石膏排出泵,1運1備。石膏排出泵連續運轉,當吸收塔漿液的濃度達到高設定值時,石膏排出泵將漿液排至石膏旋流站。同時亦作吸收塔檢修或事故時塔內漿液的排空設備。6.1.2.5、石膏脫水系統石膏脫水系統由兩套石膏旋流站、兩套真空皮帶脫水機系統和一座濾液水池系統等組成。石膏漿液經石膏排出泵打入石膏旋流站進行第一級脫水。石膏旋流站的底流濃縮液(懸浮物固體重量含量約為40～60%)依靠重力自流至真空皮帶脫水機進行第二級脫水。系統配備一套真空皮帶脫水機用于石膏脫水,出力為兩臺鍋爐燃用設計煤種BMCR工況運行時75%的石膏產量。石膏旋流站的溢流液大部分依靠重力自流至濾液池。真空皮帶脫水機排出的濾水也進入濾液水池。濾液水池中的濾液可用于石灰石漿液的制備,或打回吸收塔重復利用;在吸收塔檢修或系統停運時候將濾液水打至事故漿液箱。經過脫水后的石膏餅含水量不大于10%(wt),真空皮帶脫水機脫水后的石膏經卸料管落入石膏庫內,卸至石膏庫中的石膏用鏟車裝車運出。(1)石膏旋流站本系統設兩套石膏旋流站,出力為機組燃用設計煤種BMCR工況運行時150%的石膏產量。石膏旋流站的主要性能參數:給料含固量: 18~20%溢流含固量: ≤4.5%底流含固量: ≥50%(2)真空皮帶脫水機及輔助設備為保證脫水性能,脫水機上的石膏層厚度為一定值,皮帶轉速能夠經過變頻驅動電機進行調速,過濾層經過石膏餅沖洗水及真空泵的真空進行沖洗和脫水,濾下的水流收集到濾液水池。為了保證副產品的質量,采用石膏餅沖洗水來沖洗石膏餅,從而降低石膏副產品中的Cl-和其它鹽分的含量。真空皮帶脫水機還配有真空系統、石膏餅沖洗系統和濾布沖洗系統等輔助系統。(3)石膏庫本工程石膏庫位于工藝樓底層,貯存量為機組100%BMCR工況下不小于3天的石膏產量計。6.1.2.6、漿液排放系統本期工程漿液排放系統設有2座吸收塔區域地坑及2臺地坑泵和1座事故漿液箱及事故漿液返回泵。漿液排空系統按功能劃分,能夠分為事故排放和正常疏排。當吸收塔需要排空檢修時,塔內的漿液主要由石膏排出泵排至事故漿液箱。當液位降至泵的入口水平時,漿液依靠重力作用自吸收塔排放孔流入塔區地坑,再由地坑泵打入事故漿液箱。事故漿液返回泵的作用是將儲存的漿液打回吸收塔。正常運行時吸收塔區、石膏脫水區的漿液箱及漿液管沖洗水自流至區域坑池,再由泵打回吸收塔系統重復利用。6.1.2.7、工藝水及冷卻水系統本期工程工藝水及冷卻水系統設有1座工藝水箱及2臺工藝水泵、2臺除霧器沖洗水泵。脫硫島工藝水(含除霧器沖洗水)由電廠水泵提供。工藝水系統的主要用戶有:－除霧器沖洗水－石灰石漿液制備用水－FGD系統漿液泵、管道停運時的沖洗水－氧化空氣增濕水－真空泵密封水及石膏餅沖洗水另外脫硫區域內氧化風機等設備需要冷卻水,這部分水由電廠工業冷卻水提供。6.1.2.8、壓縮空氣系統脫硫島設置1個空壓罐,為全島提供壓縮空氣(含流化風及儀用空氣),壓縮空氣供熱系統現有空氣管接入脫硫島空壓罐,壓縮空氣為無油無塵,露點為－20℃。6.1.2.9、輔助設施(1)檢修起吊設施FGD系統內設置的檢修起吊設施如下表所示:設備名稱數量型式容量起吊高度循環泵檢修電動葫蘆2電動行走電動提升3噸/6米真空皮帶脫水機檢修電動葫蘆1電動行走電動提升3噸/15米(2)保溫油漆及隔音需要設計保溫的區域的標準為:①外表面高于50℃需要減少散熱損失的。②要求防凍、防結露、防冷凝設備管道。③工藝生產中不需保溫,但外表面溫度超過60℃,需要防燙傷的區域。脫硫系統需要保溫的有:煙道、吸收塔煙氣進口段、氧化風管防燙傷區域等部位。本工程保溫材料采用巖棉,保溫層外的保護層采用0.5mm厚的彩鋼板。需要設計油漆的區域為:①鋼結構和平臺欄桿油漆。②煙道、風道。③一般管道、設備及其附件(包括支吊架)。管道將設色環,介質名稱及介質流向箭頭,一般地埋敷設管道按普通防腐標準設計,油漆顏色的選用由業主確定。如果設備噪音水平超出標準,將配備隔音措施。計算按中國現行標準進行。(3)防腐材料脫硫系統內與含酸及Cl-接觸的設備及管道將進行防腐處理,采用的防腐材料主要有鱗片樹脂、橡膠、不銹鋼或合金鋼等。不同防腐材料的使用部位如下表所列:防腐材料使用部位鱗片樹脂濾液水池、事故漿液箱、部分漿液溝等鱗片樹脂、FRP增強吸收塔、石灰石漿液箱內襯(襯塑)石灰石漿液管道、石膏漿液管道、濾液水管道等FRP管石膏脫水系統、氧化空氣管6.1.3公用系統6.1.3.1、脫硫電氣系統脫硫電氣系統工作范圍包括:供配電系統、電氣控制與保護、照明、檢修系統、防雷接地系統、電纜及其敷設和電纜構筑物、電氣設備布置等。1、遵循的標準<電力工程制圖標準>DL502<繼電保護和安全自動裝置技術規程>DL400<火力發電廠廠用電設計技術規定>DL/T5153<火力發電廠、變電所二次接線設計技術規程>DL/T5136<發電廠、變電所電纜選擇與敷設設計規程>SDJ26<火力發電廠和變電所照明設計技術規定>DLGJ56<交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合>DL/T620<交流電氣裝置的接地>DL/T621<電測量及電能計量裝置設計技術規程>DL/T5137<電力工程電纜設計規范>GB50217<火力發電廠廠內通信設計技術規定>DL/T5041<建筑物防雷設計規范>GB50057<火力發電廠、變電所直流系統設計技術規定>DL/T5044<低壓配電設計規范>GB50054<爆炸火災危險環境電力裝置設計規范>GB500582、設計原則設計并提供一套完整的脫硫系統區域內的電氣系統和電氣設備。電氣系統和電氣設備的設計主要基于如下的考慮:運行和檢修人員的安全以及設備的安全。可操作性和可靠性。易于運行和檢修。相同(或相同等級)的設備和部件的互換性;系統內所有元件應恰當地配合。比如絕緣水平、開斷能力、短路電流耐受能力、繼電保護和機械強度等。環境條件保護,如對腐蝕性氣體和(或)蒸汽、機械震動、振動和水等的防護。3、脫硫供配電系統所有控制回路設備及進出線端子安裝在脫硫開關柜前柜,便于設備維護,電氣設備應在使用環境條件下,帶額定負荷連續運行。為滿足熱工自動化裝置對交流電源的特殊要求,本期工程脫硫島設置一套交流不停電電源系統(UPS),交流不停電電源系統由整流器、逆變器、旁路隔離變壓器、調壓器、靜態轉換開關、手動旁路開關、閉鎖二極管、蓄電池組、主配電屏、分配電屏等組成。交流不停電電源系統電源引自脫硫低壓工作段,當整流電源消失時,由自帶蓄電池供給。4、控制與保護1)控制方式脫硫系統的電氣設備納入機組DCS系統,不設常規控制屏,所有設備的控制電壓采用220VAC。2)信號與測量脫硫系統電子設備間不設常規音響及光字牌,所有開關狀態信號、電氣事故信號及預告信號均送入脫硫DCS或遠程I/O。脫硫系統不設常規測量表計,采用4～20mA變送器(變送器裝于相關開關柜)輸出送入脫硫DCS或遠程I/O。測量點按<電測量及電能計量裝置設計技術規程>配置。3)繼電保護380V廠用系統及電動機由空氣開關脫扣器實現保護,電動機熱繼電器進行保護,繼電保護配置按<火力發電廠廠用電設計技術規定>配置。5、照明及檢修系統1)照明系統本次脫硫設置設備照明。照明系統采用380/220V,三相四線,中性點直接接地系統。設備照明電源由脫硫MCC段供電。2)主要場所的照明方式、燈具選型及照度照明方式、燈具型式和照度均符合<火力發電廠和變電所照明設計技術規定>的要求。照明燈具選用效率高的節能型燈具(選型與主廠保持一致)。3)照明系統的控制CEMS間照明采用照明開關控制。脫硫區戶外照明配電箱,采用手控方式。4)照明電纜敷設整個脫硫區域照明及插座線路采用穿鍍鋅水煤氣管明敷方式,采用密閉型接線盒。各場所照明及插座線路均采用BV-500V型導線。5)檢修電源根據檢修需要,在脫硫區域設置檢修電源箱,檢修電源取自MCC配電柜。檢修回路裝設漏電保護。在需要從人孔進入才能進行維修的設備附近,設置12V檢修照明插座箱。6、防雷、接地系統1)防雷系統在脫硫區域內設計必要的防雷保護系統。該系統的布置、尺寸和結構設計符合<建筑物防雷設計規范>。2)接地系統脫硫系統的電氣接地系統設計符合相關GB、DL及IEC標準的要求,為最大程度保護原有的接地網免遭破壞,本次脫硫區域接地盡量利用原有的接地網,施工過程中若原有接地網被破壞則須及時補好,并測試其接地電阻不大于1歐姆。7、電纜和電纜敷設脫硫系統的電纜包括動力電纜、測量和控制電纜及儀用變壓器變送器電纜等,電纜選擇及電纜敷設滿足<電力工程電纜設計規范>0.4kV動力電纜:采用ZRC-YJV-0.6/1kV型,電纜最小截面為2.5mm2。0.4kV動力電纜沒有中間接頭。截面大于25mm2的0.4kV動力電纜的終端接頭采用熱縮終端接頭。按相關標準和規范的要求在區域內規劃架空電纜橋架。在脫硫區根據需要設置橋架并在合適位置處設垂直橋架與電廠原有電纜橋架連接。8、電氣設備布置脫硫配電柜布置在通風的室內,且留有足夠的操作、檢修空間,柜體尺寸為600×1000×2200mm(W×D×H)。本工程將采用下列電壓等級:380/220V±5％、50Hz、三相四線制直接接地系統用于容量小于200kW的電動機、小動力負荷、特殊設備的不間斷電源以及照明和室內插座的源。·12V±10％,50Hz±10%用于密閉金屬容器中6.1.3.2、脫硫儀控系統脫硫控制系統采用成熟、可靠、完善的控制方案,實現系統主要的工藝參數、設備狀態的監控,可在少量操作人員的操作下安全、穩定的運行。從而提高效率,減輕工人勞動強度。當系統發生異常或事故時,經過保護、聯鎖或人工干預,使系統能在安全工況下運行或停機。儀表和控制設備具有較高的可用性、可靠性、可控性和可維修性,所有部件能在規定的條件下安全的運行。自動化系統的投入率達到100％,可利用率不低于99.9％,保護系統投入率達到100％。所供的控制和監測設備將有良好的性能以便于整個裝置安全無故障運行和監視。1、遵循的標準<火力發電廠熱工自動化設計技術規定DL/T5175<發電廠、變電所電纜選擇與敷設設計技術規程>SDJ26<電力工程電纜設計規范>GB50217<電力建設施工及驗收規范>熱工儀表及控制裝置篇DL/T5190.5<火力發電廠分散控制系統在線驗收測試規程>>DL/T659<火力發電廠順序控制系統在線驗收測試規程>>DL/T658<火力發電廠模擬量控制系統在線驗收測試規程>>DL/T657<過程檢測和控制系統用文字代號和圖形符號>>HG/T20505<爆炸和火災危險環境電力設計規范>>GB50058<自動化儀表選型規定>>HG/T20507<儀表供電設計規定>>HG/T205092、系統控制策略脫硫控制系統的控制參數主要包括吸收塔的壓降、煙氣溫度等參數的測量和控制。測量信號(除溫度用Pt100外)經變送器轉換為4-20mA的標準信號后送至DCS;再經特定的控制算法運算后,輸出4-20mA標準信號或開關信號,控制相應的閥門開關、電機轉速等,從而實現被控參數的調節。3、控制系統工程技術要求根據工藝的要求,本工程實施后,儀表自動控制系統可實現對廠方鍋爐煙氣脫硫,系統各運行工況、各工藝參數進行實時監測及控制的基本要求:(1)對各工藝檢測(監控)參數進行計算機實時處理,根據不同的工藝條件,自動調整各工藝參數于正常范圍之內,以保證煙氣脫硫系統工藝的正常運轉。(2)實時顯示煙氣脫硫系統的整個運行工況、各分系統的運行工況和各工藝點的工藝參數,并進行統計歸檔,以曲線、參數匯總、報表等形式供管理人員參閱,同時對各工況及各工藝點的異常情況進行故障報警等。(數據保存一年以上,包括數據有:控制參數曲線、機組負荷(或煙氣流量)、爐膛溫度、脫硫設施運行時間、入口溫度、入口及出口SO2濃度等。)(3)可打印鍋爐煙氣脫硫系統所需要的日報、月報、年報等各種統計報表。4、脫硫系統接地DCS系統接地電纜接入信號接地網,接地電阻符合DCS供貨商要求及國家標準。5、脫硫熱工自動化設備選擇根據有關熱工自動化技術規程、規定,結合本工程和中國技術經濟發展情況,選用性能高、質量好、安全可靠、成熟、經濟的產品,設備的選型盡可能與主體工程的設備選型相統一。本工程的主要設備的選型將按照以下原則進行。1)DCS系統采用與本廠鍋爐房相同的DCS系統,進行擴展。2)就地安裝的壓力計將選用不銹鋼壓力表。3)溫度測量采用鉑熱電阻。4)變送器采用智能型變送器。5)液(料)位儀表選用智能液位變送器或超聲波、雷達液位計。6)執行機構采用一體化電動裝置。6、脫硫系統主要控制系統的配置DCS機柜(包含工程師及操作員站):1套6.1.3.3土建部分1、主要建構筑物本工程脫硫建(構)筑物主要包括脫硫綜合樓,吸收塔、吸收塔地坑,石灰石漿液箱、循環泵、氧化風機等設備基礎,煙道支架,CEMS間等。1)脫硫綜合樓脫水車間、脫硫配電室、電子設備間均布置在脫硫綜合樓內,濾液池也布置在脫硫綜合樓內0米層。脫硫綜合樓長21.5米,寬11米,共四層,分別為0米層、7.5米層、13米層、20米層。2)結構型式脫硫綜合樓采用現澆鋼筋混凝土框架結構,樓(屋)面采用現澆鋼筋混凝土主次梁樓(屋)蓋,基礎為鋼筋混凝土十字交叉條形基礎。濾液池地下鋼筋混凝土箱型結構。3)建筑消防根據建(構)筑物的火災危險性分類劃分,脫硫綜合樓屬于丁類建筑,耐火等級為二級。綜合樓設有封閉樓梯和室外疏散鋼梯各一部,以滿足消防疏散要求。4)煙道支架結構煙道支架采用鋼筋混凝土框架結構。5)吸收塔、石灰石漿液箱等設備基礎吸收塔基礎、石灰石漿液箱及其它設備基礎均采用鋼筋混凝土大塊式基礎,吸收塔地坑2座,地下鋼筋混凝土箱型結構。2、采暖通風及空氣調節1)室內設計參數本工程通風和空調系統的室內設計參數詳見下表:通風和空調系統室內設計參數表房間名稱系統型式室內設計參數換氣次數(次/小時)夏季溫度(°C)夏季相對濕度(%)冬季溫度(°C)冬季相對濕度(%)石膏庫自然通風————配電室通風、空調35———≮12電子設備間空調26—20——真空皮帶機層通風————≮12CEMS間空調26—20——2)空調設計配電室配置壁掛式空調1臺,電子設備間配置壁掛式空調1臺,CEMS間空調1臺。3)通風配電間:采用自然進風、機械排風裝置。換氣次數按不少于12次/h計算。夏季室內溫度不高于35℃。事故排可兼做夏季通風系統,當配電間發生火災時,通風機自動切斷電源。排風采用外墻軸流風機,進風經過百葉窗(帶鋁網過濾器)。6、消防本脫硫工程消防設計遵循”預防為主,防消結合”的消防工作方針,按有關規范、規程及規定的要求進行脫硫區域的消防系統設計。設計中考慮了相應的防火措施及必要的滅火設施,以保障人身和設備安全,確保脫硫裝置安全運行。同時,消防系統的設計力求技術先進,性能可靠,使用方便、經濟合理。本工程消防設計主要包括下列內容:消火栓給水系統、移動式滅火器配置。6.1.4主要設備清單脫硫設備清單序號名稱規格型號單位數量1SO2吸收系統1.1吸收塔Φ9/13m,總高32m。塔頂煙囪。塔體材質:碳鋼襯玻璃鱗片。座2噴淋層FRP套101.2吸收塔噴嘴單個流量40m3/hSiC,3"個11201.3吸收塔除霧器平板式層41.4吸收塔攪拌器側進式,N=22kW臺81.5氧化噴槍套81.6漿液循環泵Q=4400m3/h,H=18.8/20.6/22.4/24.2/26m,N=400/400/450/450/560kW臺101.7氧化風機Q=7200Nm3/h,P=92kpa,N=250kW臺41.8石膏排出泵Q=50t/h,H=40mH2O,N=22kW臺42石灰石漿液制備和供應系統2.1石灰石粉倉圓柱形鋼制貯倉;尺寸:D8000×H16000;容量:600m3座12.2倉頂除塵器DMC18,過濾面積13.5m2,離心風機N=1.5w臺12.3手動插板閥DN400個22.4變頻給料機出力0～12t/h,N=1.5Kw臺22.5倉錐斗流化裝置套12.6石灰石漿液箱Φ6.2×5m;有效容積V=140m3座12.7石灰石漿液箱攪拌器頂進式,11kW臺12.8石灰石漿液泵Q=30m3/h,H=40m,N=18.5kW臺43工藝水系統3.1工藝水箱Φ4.5m×6.0m;有效容積V=81m3座13.2工藝水泵Q=120m3/h,H=65m,N=37kW臺23.3除霧器沖洗水泵Q=100m3/h,H=70m,N=37kW臺24石膏脫水系統4.1石膏旋流器處理量50t/h,wt15%臺24.2真空皮帶機處理石膏14t/h,過濾面積15m2臺24.3真空泵Q=6000Nm3/h,P=-50000Pa,N=90kW套24.4濾布濾餅沖洗水箱及泵套24.5濾液池攪拌器頂進式,N=5kW臺14.6濾液泵Q=40m3/h,H=40m,N=22kW臺25排放系統5.1事故漿液箱有效容積1550m3,規格:Φ12.5×14m座15.2事故漿液箱攪拌器頂進式,37kW臺15.3事故漿液返回泵Q=100m3/hH=35m,N=37kW臺15.4地坑攪拌器頂進式,5kW臺25.5地坑泵Q=50m3/h,H=35m,N=22kW臺26煙氣系統6.1增壓風機Q=985000m3/h,全壓3000Pa,N=800kW臺26.2原煙道擋板門臺26.3旁路擋板門臺26.4煙道套26.5非金屬補償器套67輔助系統7.1空壓罐5m3臺17.2管道襯膠管、不銹鋼、FRP管道套17.3閥門套17.4循環泵檢修葫蘆起吊高度15m起重3t臺17.5真空皮帶機檢修葫蘆起吊高度15m起重3t臺17.6爬梯、平臺、支吊架等套17.7防腐玻璃鱗片套17.8油漆設備及管道油漆套17.9保溫煙道保溫δ100套18電氣系統8.1變壓器SCB10-1250kVA面28.210kV開關柜KYN28中置柜面148.3低壓開關柜GCS柜面88.4低壓變頻器啟動柜面68.5UPS系統套18.6照明、檢修系統套18.7電纜及鋼管套18.8電纜溝及防火封堵套18.9電氣安裝材料套18.10橋架套18.11防雷接地套19儀控系統9.1DCS控制系統2臺操作員站、1臺工程師站、2臺打印機套19.2儀表套9.2.1耐震隔膜壓力表只209.2.2普通壓力表只59.2.3熱電阻支29.2.4壓力變送器只59.2.5差壓變送器只29.2.6液位變送器只149.2.7電磁流量計臺69.2.8渦街流量計臺19.2.9超聲波液位計臺39.2.10雷達波料位計臺19.2.11料位開關個29.2.12pH分析儀臺29.3脫硫進口CEMS煙氣測量參數SO2、O2、NOX、流量、煙塵、壓力、溫度、濕度套29.4脫硫出口CEMS煙氣測量參數SO2、O2、NOX、流量、煙塵、壓力、溫度、濕度套29.5熱控電源柜面29.6控制電纜套19.7儀表安裝材料套19.8火災報警系統套19.9工業電視系統套16.1.5、原材料消耗原材料消耗及副產物指標如下:項目單位數量工藝水耗量(自來水)t/h60CaCO3耗量(90%)t/h6.6電耗KW7130壓縮空氣耗量Nm3/min5石膏產量t/h10.16.2、脫硝部分6.2.1、概述當前NOx的排放濃度90mg/Nm3,按照超凈排放的要求NOx排放濃度低于50mg/Nm3,脫硝效率≥45%。鑒于本項目脫硝效率要求不高,同時考慮節省投資成本和改造的簡易程度,采用選擇性非催化還原(SNCR)脫硝技術方案。即經過在鍋爐爐膛燃燒區域上部850~1100℃區域向煙氣中噴射過量的尿素,其和NOx結合從而實現SNCR反應。6.2.2、工藝部分SNCR技術就是利用機械式噴槍將氨基還原劑(如氨氣、氨水、尿素)溶液霧化成液滴噴入爐膛,熱解生成氣態NH3,在850～1100℃溫度區域(一般為鍋爐對流換熱區)和沒有催化劑條件下,NH3與NOX進行選擇性非催化還原反應,將NOX還原成N2與H2O。噴入爐膛的氣態NH3同時參與還原和氧化兩個競爭反應:溫度超過1100℃時,NH3被氧化成NOX,氧化反應起主導;低于1100℃時,NH3與NOX的還原反應為主,但反應速率降低。4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O4NH3+5O2→4NO+6H2OSNCR整體工藝簡潔,具有如下特點:(1)現代SNCR技術能夠控制NOX排放濃度降低20～60%,脫硝效率隨機組容量增加,爐膛尺寸大,機組負荷變化范圍擴大,增加了SNCR反應溫度窗口與還原劑均勻混合的控制難度,致使脫硝效率下降。對于300MW以下小容量機組,效率在40%-60%左右。(2)SNCR裝置不增加煙氣系統阻力,也不產生新的SO3,氨逃逸濃度一般控制在5～10μL/L以內(SCR是3μL/L);(3)合適的反應溫度窗口狹窄,為適應鍋爐負荷的波動、提高氨在反應區的混合程度和利用率,一般在爐膛出口過熱器下方設置多層噴槍。(4)霧化液滴蒸發與熱解過程中需要吸收熱量,這會造成鍋爐效率降低約0.1～0.3個百分點。(5)還原劑霧化液滴在大于1100℃溫度下分解時,部分被氧化成NOX,增加了NOX原始控制難度,導致還原劑的有效利用率降低。脫硝效率為30～40%時,還原劑利用率僅為20～30%。SNCR脫硝裝置的NOX去除效果受到有效停留時間、投送窗口、NH3/NOx摩爾比等多個因素的影響:有效停留時間:是指還原劑在爐內完成與煙氣的混合、液滴蒸發、熱解析出NH3、NH3轉化成游離基NH2、還原反應等全部過程所需要的時間。一般要求停留時間超過1s,在900～1100℃對流區間的停留時間不小于0.5s,以使NH3與NOX充分擴散與反應,最大限度減少氨逃逸。投送窗口:在SNCR中,還原劑的噴入位置的選擇不但受溫度的影響,而且還會受還原劑分布的影響,分布不均會導致氨氣逸出量增加。氨氣逸出量的測量能夠經過在出口煙道安裝一個能夠連續測量氨的裝置實現。還原劑噴入系統必須能將還原劑噴入到鍋爐內最有效的部位,因為受燃燒工況的影響,NOx的分布在爐膛對流斷面上是經常變化的,如果噴入控制點太少或噴到鍋爐中整個斷面上的氨不均勻,則一定會出現分布率較差和較高的氨逸出量。在較大的燃煤鍋爐中,還原劑的分布則更困難,因為較長的噴入距離需要覆蓋相當大的爐內截面。多層投料同單層投料一樣在每個噴入的水平切面上一般都要遵循鍋爐負荷改變引起溫度變化的原則。然而,由于這些噴入量和區域是非常復雜的,因此要做到很好的調節也是很困難的。為保證脫硝反應能充分地進行,以最少的噴入NH3量達到最好的還原效果,必須設法使噴入的NH3與煙氣良好地混合。若噴入的NH3不充分反應,則泄漏的NH3不但會使煙氣中的飛灰容易沉積在鍋爐尾部的受熱面上,而且煙氣中NH3遇到SO3會生成(NH4)2SO4,易造成空氣預熱器堵塞,并有腐蝕的危險。6.2.2.1、工藝系統本工程SNCR脫硝系統的工藝部分主要包括尿素溶液制備系統、尿素溶液儲存供應系統、計量分配系統、噴射系統等。尿素固體顆粒加入到尿素溶解罐,溶解制備成質量濃度50％的尿素溶液,由循環泵輸送至尿素溶液儲罐儲存。尿素溶液自尿素溶液儲罐經供應泵輸送至混合器,與稀釋水按一定比例混合后,稀釋為合適濃度的尿素溶液。在噴入鍋爐高溫煙道之前,合適濃度的尿素溶液經過計量分配裝置的精確計量分配至每個運行噴射器,噴入鍋爐高溫煙道,進行脫硝反應。SNCR系統工藝流程圖見附圖。(1)尿素溶液制備系統固體尿素由汽車袋裝運至尿素儲存制備車間儲存,當需要制備尿素溶液時,經過電動葫蘆送至尿素溶解罐頂部。尿素固體顆粒加入到尿素溶解罐,與業主廠區提供的工業水(電廠除鹽水或冷凝水)攪拌混合成均勻的50%尿素溶液。為了保證尿素固體顆粒溶解充分并混合均勻,在混合前由輔汽聯箱引來的蒸汽將水溫加熱至80℃左右,然后開啟攪拌裝置并慢慢加入尿素固體顆粒,進行攪拌混合。混合完成后由循環泵將尿素溶液打循環以便充分溶解并過濾雜質。本工程尿素溶液制備系統包括:尿素溶解罐、攪拌器以及循環泵等。為了便于設備的檢修維護,本工程兩臺機組共設置一套尿素溶液制備系統,為兩套脫硝系統提供合格的尿素溶液。(2)尿素溶液儲存供應系統尿素溶液制備系統制備完成的50%尿素溶液經過循環泵分別打入兩臺尿素溶液儲罐儲存。為了避免尿素溶液過飽和,在運行中根據系統溫度參數對儲罐溶液通入適量蒸汽,以保證尿素溶液溫度不低于結晶溫度。當系統需用尿素溶液信號來,尿素溶液儲罐儲存的尿素溶液經供應泵輸送至混合器,與稀釋水按比例混合后噴入高溫煙道進行脫硝反應。本工程尿素溶液儲存供應系統包括:尿素溶液儲罐、攪拌器以及供應泵等。本工程共設置兩套尿素溶液儲存供應系統,分別供應兩臺機組脫硝反應,總容積滿足兩臺機組7天用量。(3)計量分配系統尿素溶液儲罐內的尿素溶液經過供應泵輸送至混合器。業主廠區提供工業水(電廠除鹽水或冷凝水)在混合器內將尿素溶液稀釋至適當濃度。稀釋比例和噴射量調整根據噴入點煙氣參數由控制系統完成,在確保高脫硝效率的前提下盡可能的減少噴水量。計量模塊用于精確計量和獨立控制到鍋爐每個噴射區的尿素溶液流量。該模塊采用獨立的流量控制系統,經過控制閥與DCS控制器結合,為復雜的應用情況提供所需的高水平控制。經過計量分配系統,能夠實現流量自動控制。系統啟動前先根據CFD模擬數據預設每個噴射器流量,調試時在現場根據測試結果進一步優化調整,系統投運后,用調試數據修正自控參數以確保高脫硝效率和低氨逃逸量。本工程計量分配系統包括:混合器、流量傳感器以及減壓裝置等。(4)噴射系統本工程每臺機組設置16只噴射器,分別布置在分離器的出入口煙道上。每臺分離器出入口煙道上各布置4只噴射器。每個噴射器有三個進口,分別為尿素溶液、霧化吹掃風、夾套冷卻風。6.2.3、儀控專業6.2.3.1、系統概述脫硝控制系統采用成熟、可靠、完善的控制方案,實現系統主要的工藝參數、設備狀態的監控,可在少量操作人員的操作下安全、穩定的運行。從而提高效率,減輕工人勞動強度。當系統發生異常或事故時,經過保護、聯鎖或人工干預,使系統能在安全工況下運行或停機。儀表和控制設備具有較高的可用性、可靠性、可控性和可維修性,所有部件能在規定的條件下安全的運行。