发电一厂烟气脱硝工程可研Word格式.docx

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附件1：

关于加快脱硝实施建设的督办通知，新环办函[2014]60号

附图1：

氨水卸料储存及供应系统流程图

附图2：

SCR反应区布置图（方案一）

1总论

1.1编制依据

（1）《中国石化西北油田分公司关于落实加快脱硝设施建设情况的报告》，西北油田分公司，2014年2月11日。

（2）《西北油田分公司发电一厂烟气脱硝工程》可行性研究委托书，西北油田分公司电管中心，2014年12月17日。

（3）《油田电管中心发电一厂烟气监测结果汇报》，西北油田分公司环境监测站，2014年2月24日。

（4）《关于对加快脱硝实施建设的督办通知》，新疆维吾尔自治区环境保护厅，新环办函[2014]60号。

（5）大力神130燃气发电机组升级改造工程项目建议书，索拉透平（北京）国际贸易公司。

（6）新疆塔河油田发电一厂燃机烟气脱硝工程设计说明书，北京龙源环保工程有限公司，2014年6月。

1.2项目背景及建设必要性

1.2.1项目背景

国家“十二五”发展规划明确指出加大环境保护力度，促进生态保护和修复，加强资源节约和管理，提倡绿色发展，建设资源节约型、环境友好型社会;

同时国家将生态文明建设作为一项基本国策。

中石化作为能源化工企业，确定了建设世界一流能源化工企业的发展目标，同时将绿色低碳战略作为企业发展六大战略之一。

发电一厂于1999年后分期建成投产的，到目前共安装了3台13MW美国索拉公司生产的大力神130燃气发电机组（其中发电机是美国ABB公司生产的AMS900LE型无刷励磁同步发电机），总安装容量为39MW。

正常情况下，两台电机组运行，一台处于热备状态。

在现场工况下，单台索拉机组发电能力约为9MW。

由于燃气排烟中含氮氧化物（NOx）较高，年初实测数据达到217mg/m3，超过国家环保排放标准50mg/m3的指标，根据自治区环境保护厅《关于加快脱硝实施建设的督办通知》（新环办函[2014]60号）的精神（附件1），决定开展烟气脱硝工程可行性研究。

1.2.2建设必要性

（1）满足环境保护，节能减排的需要

目前发电一厂承担着全油田50%以上的用电任务，正常发电量每天消耗天然气40万方/天，燃烧排放大量的烟气，其中氮氧化物对人类及环境污染危害较大。

通常所说的氮氧化物（NOx）主要包括NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等几种。

这些氮氧化物的危害主要包括：

①NOX对人体及动物的致毒作用；

②对植物的损害作用；

③NOX是形成酸雨、酸雾的主要原因之一；

④NOX与碳氢化合物形成光化学烟雾；

⑤NOX亦参与臭氧层的破坏等等。

（2）实现塔河油田绿色低碳发展的需要

西北油田分公司是中国石化上游特大型油气企业。

在环境保护，绿色低碳方面积极响应国家政策要求，对提升企业形象，树立负责任的国企是有重要意义的。

1.3研究范围

即西北油田分公司发电一厂3台大力神130燃气发电机组烟气脱硝的技术方案，以及配套工程和投资估算。

1.4编制原则

（1）严格遵循国家、行业有关法律、法规、现行标准、规范和规定要求。

（2）分析对比采用先进、适用和工艺技术，在满足生产前提下，充分利用站内已建设施及站内剩余空间，最大限度降低工程投资，降低运行成本。

（3）在工艺设备的选型上，考虑工艺设备的可靠性，满足可靠性运行；

在装置及设施上对抗震要求设防。

1.5遵循的标准规范

（1）《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2011

（2）《往复式内燃燃气电站设计规范第3部分燃气发电机组》

NB/T42029.3-2014

（3）《往复式内燃燃气发电机组气体燃料分类、组分及处理技术要求》

NB/T42011-2013

（4）《往复式内燃燃气发电机组功率和燃料消耗换算方法》

NB/T42017-2013

（5）《往复式内燃燃气发电机组安全要求》NB/T42009-2013

（6）《火电站烟气脱硝技术导则》DL/T296-2011

（7）《火电站烟气脱硝工程技术规范选择性催化还原法》HJ562-2010

（8）《火电站烟气脱硝（SCR）运行技术规范》DL/T335-2010

（9）《建筑设计防火规范》GB50016—2006

（10）《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008

（11）《低压配电设计规范》GB50054-2010

（12）《自动化仪表选型设计规定》HG/T20507-2000

（13）《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》GB50493-2009

（14）《石油化工自动化仪表选型设计规范》SH3005-1999

（15）《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003

1.6研究结论

通过对低氮预混燃烧工艺（soloNOx），选择性催化还原工艺（SCR）从技术、经济性、安全环保风险、改造方式等方面进行综合分析对比，推荐发电一厂三套燃机烟气脱硝改造采用低氮预混燃烧工艺。

改造方式采用燃机返厂大修时或机组交换大修方式进行，工程总投资3150万元。

2自然条件

2.1地理位置

西北油田分公司发电一厂位于塔河油田采油一厂中部。

而采油一厂位于新疆维吾尔自治区轮台县境内，行政归属于轮台县轮南镇。

距轮台县城西南方向70km。

通过油田主干公路和沙漠公路、西环路可直达轮台县城；

通过油田主干公路到达雅克拉-大涝坝气田，经314国道进入库车县。

南疆铁路从轮台及库车县城经过。

交通十分便利。

发电一厂区域位置见图2.1-1所示。

图2.1-1：

发电一厂地理位置图

2.2地形地貌

塔河油田位于天山南麓，塔克拉玛干沙漠北部边缘，距塔里木河北约15km，为塔里木河冲积平原，地势较为平坦。

地表为小草丘地和波状沙丘，海拔高度930~940m左右，地表上覆有20多米厚的松散沉积层，下卧有巨厚的第三纪泥岩、粉砂岩和细砂岩，地下水位为自然地面以下3~5m。

2.3气象条件

塔河油田属温暖带大陆性干燥气候，降水稀少，夏季炎热，冬季干冷，年温差和日温差较大，光照充足，热量丰富，蒸发强烈，风沙活动频繁。

主要气象资料如下：

年平均气温10.6℃

夏季最高气温40.5℃

冬季最低气温-25.5℃

年平均降水量51.9mm

年平均总蒸发量2070mm

年最多沙暴天数13d

年最多雷暴天数28-31d

主导风向N

瞬间最大风速34m/s

一般冻土深度0.8m

最大冻土深度1.2m

2.4水文地质

塔河油田位于库车县称之为“草湖区”内，距渭干河总龙口约135km，塔里木河在主力油区以南约15km处自西向东流过。

该油田地处渭干河、英大雅河、木日河、恰阳河、库车河及塔里木河等流域内，地势低洼，成为天山南麓河系及克孜尔水库的天然承洪区。

纵贯塔河油田的木日河是该区域生产、生活、生态用水的主要水源。

该区地下水埋藏较浅，深度为自然地面以下3~5m，地下水对普通混凝土及金属有较强腐蚀性。

2.5工程特征

塔河油田地表覆有20多米厚的松散沉积层，下卧有巨厚的第三纪泥岩、粉砂岩和细砂岩，地震基本烈度为6～7度，承载力为110～140kPa左右。

3工程现状及存在问题

3.1发电一厂现状

发电一厂位于塔河油田一号联合站南侧，建成投产于1999年。

经过多次改扩建，到目前共安装了3台13MW索拉大力神130燃气发电机组，总安装容量为39MW，并预留一台13MW索拉发电机组位置。

正常情况下，两台13MW索拉发电机组运行，一台处于热备状态，索拉发电机组为撬装式结构，燃气轮机为单轴轴流式发动机。

索拉大力神130发电机组的性能见表3.1-1。

表3.1-1发电一厂大力神130燃气轮机发电机组的性能表

工作条件

ISO状况

现场状况

环境温度0C

15

40

海拔m

930

进气风道损失毫米/水柱

100

排气烟道损失毫米/水柱

相对湿度%

60

50

发电机终端kW

14264

9561

机组效率%

36.1%

30.33

发电机额定电压kV

10.5

发电机额定功率kW

11000

3.2问题分析

发电一厂烟气氮氧化物（NOx）含量超过国家行业标准要求，造成了一定的环境污染现象。

氮氧化物包括多种化合物，如N2O、、NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等。

除NO2以外，其他氮氧化物均极不稳定，遇光、湿或热变成NO2。

在高温燃烧条件下，NOx主要以NO的形式存在，最初排放的NOx中NO约占95%。

但是，NO在大气中极易与空气中的氧发生反应，生成NO2，故大气中NOx普遍以NO2的形式存在。

空气中的NO和NO2通过光化学反应，相互转化而达到平衡。

在温度较大或有云雾存在时，NO2进一步与水分子作用形成酸雨中的第二重要酸分——硝酸（HNO3）。

在有催化剂存在时，如加上合适的气象条件，N02转变成硝酸的速度加快。

故一般在职业环境中接触的是几种气体混合物常称为硝烟，工程上以脱除这些气体为目的的工艺统称为脱硝。

3.2.1监测结果

2014年2月24日环境监测站对油田供电管理中心发电一厂2号索拉发电机组进行烟气监测。

（1）监测采样点

发电一厂2号索拉发电机组（型号：

PG5361燃气轮机），具体位置见图3.2-1（a/b）。

图3.2-1a：

2号索拉发电机组采样点位置图图3.2-1b：

采样点近图

（2）监测工况频率

发电一厂2号索拉发电机组，设备运转正常，周围工况正常，共进行5次监测。

发电功率分别为：

0Kw,1000kW，4000kW，8000kW,9500kW时，各监测一次。

（3）监测依据及项目

根据中华人民共和国环保部标准《固定源废气监测技术规范》（HJ/T397-2007），确定以下监测指标：

烟气温度、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物。

（4）测试结果

监测结果如表3.2-1所示。

表3.2-1：

发电一厂2#燃机烟气监测结果统计表

0kw

1000kw

4000kw

8000kw

9500kw

11:

00

10

20

30

烟气温度（℃）

235

269

307

384

417

一氧化碳（mg/m3）

209

118

36

215

166

二氧化硫（mg/m3）

285

氮氧化物（mg/m3）

37

63

113

191

217

注：

（1）烟气温度，一氧化碳无标准要求。

（2）随着烟气温度的升高，氮氧化物的含量增大。

3.2.2问题分析

（1）烟气中氮氧化物含量超过国家标准要求

根据国家标准《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）的规定，对于燃气发电厂，排放烟气中氮氧化物含量执行标准如表3.2-2所示。

表3.2-2：

燃气发电烟气污染物排放标准（GB13223）

设施类型

污染物项目

适用条件

限制（单位mg/m3）

以气体为燃料的锅炉或燃气轮机组

二氧化硫

天然气为燃料的锅