#阿克苏脱硝总的部分说明书.docx
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#阿克苏脱硝总的部分说明书
YX/AKSC-Z
徐矿集团新疆阿克苏热电有限公司2×200MW机组烟气脱硝及锅炉低氮燃烧器改造项目
初步设计文件
第1卷
总的部分
宇星科技发展<深圳)有限公司
2018年01月
审定:
审核:
校核:
设计:
YX/AKSC-Z-01
徐矿集团新疆阿克苏热电有限公司2×200MW机组烟气脱硝及锅炉低氮燃烧器改造项目
初步设计文件
第1卷
总的部分说明书
宇星科技发展<深圳)有限公司
2018年01月
徐矿集团新疆阿克苏热电有限公司2×200MW机组
烟气脱硝及锅炉低氮燃烧器改造项目
初步设计总目录
卷号
名称
图号或检索号
第1卷
总的部分
YX/AKSC-Z
第2卷
工艺部分
YX/AKSC-J
第3卷
电气部分
YX/AKSC-D
第4卷
热控部分
YX/AKSC-K
第5卷
建筑结构部分
YX/AKSC-T
第6卷
暖通部分
YX/AKSC-N
第7卷
给排水和消防部分
YX/AKSC-X
1概述1
1.1项目简况1
1.2设计依据3
1.3设计范围3
1.4主要设计原则4
1.5脱硝项目容量及规模4
1.6脱硝项目的建设条件5
2基本设计条件7
2.1脱硝反应器入口烟气参数7
2.2液氨8
2.3水、电、汽、气条件8
3主要设计原则8
3.1项目设计中贯彻的方针政策8
3.2工艺系统9
3.3电气9
3.4仪表和控制9
3.5土建结构及建筑10
4脱硝SCR系统的技术方案10
4.1脱硝岛总平面布置10
4.2工艺部分11
4.3电气16
4.4热工自动化16
4.5建筑结构17
4.6采暖通风及空气调节18
4.7给排水及消防18
4.8环境保护18
4.9劳动安全与工业卫生19
5锅炉低氮燃烧改造的技术方案22
1概述
1.1项目简况
本项目为徐矿集团新疆阿克苏热电有限公司2×200MW机组脱硝技术改造项目提供锅炉低氮燃烧器改造、烟气选择性催化还原 本项目采用锅炉低氮燃烧器改造+选择性催化还原烟气脱硝系统,用液氨制备SCR脱硝还原剂,单锅炉设双SCR反应器,反应器布置在省煤器与空气预热器之间的高含尘区域,在炉后除尘器烟道的上方。 不设省煤器调温旁路和脱硝旁路烟道。 脱硝系统共用一个氨站。 氨站为电厂2台锅炉公用,安装本期2台锅炉制氨所需的设备,同时氨区范围内预留二期2×660MW机组氨站的位置。 脱硝装置处理100%烟气量,锅炉烟气中NOx含量650mg/Nm3,经低氮燃烧器改造后,SCR入口烟气NOx含量350mg/Nm3,SCR脱硝装置安装两层催化剂情况下,全烟气脱硝效率不小于80%。 建设规模: 本项目建设2×200MW超高压燃煤发电机组配套烟气脱硝<含低氮燃烧器)及现有设施及设备改造。 1.1.1厂址条件 徐矿集团新疆阿克苏发电厂厂址位于阿克苏市西部的重化工工业园区,位于工业园武汉路、沈阳路、昆明路、和苏州路之间区域,距阿克苏市中心11千M,地处: 东径86°9.8′,北纬41°4.7′。 厂址地势平坦开阔,东北高西南低,地面自然坡度约1%,厂址地面高程1115千M。 厂址北面为兵团农一师西大桥水电站、西湖水库和农一师电厂,东南2千M为南疆G314国道,三角地火车站位于厂址东南约3千M。 南面为开阔平坦的戈壁荒滩,西面为依加塔拉山丘。 电厂厂区规划按2×200MW+2×660MW一次规划、分期建设。 电厂一期已建成2×200MW超高压燃煤发电机组,同步建成烟气脱硫装置并预留脱硝空间;绝大部分公用设施集中布置,考虑在一期建设时完成。 二期预留2×660MW等级的扩建场地,不堵死再扩建的可能性。 1.1.2运输 电厂的对外交通状况良好,周边现有陆路、铁路交通方便快捷。 本项目脱硝用还原剂的运输拟选择公路运输或铁路运输。 1)公路 本项目厂址依托道路为217国道、314国道、306省道,电厂紧临国道高速出口。 2)铁路 阿克苏市交通十分便利。 南疆铁路由东向西南横穿阿克苏市,厂址所在区域有阿克苏火车站、三角地火车站。 电厂铁路专用线由厂区南侧引入进厂,厂内站建成2股道铁路作业线。 1.1.3气象条件 以下为阿克苏气象站近30年主要气象参数如下: 年平均气温: 10.5℃ 年极端最高气温: 39.6℃<1997年7月31日和200年7月17日) 年极端最低气温: -25.2℃<1997年1月30日) 年平均降水量: 76.9mm 最大一日降水量: 31.7mm 年平均蒸发量: 1861.0mm 年平均气压: 891.4hpa 年平均相对湿度: 58% 最大冻土厚度: 80cm<1996年2月出现过两天) 年平均风速: 1.5m/s 年主导风向: 北 十分钟平均最大风速: 26.0m/s(WNW> 年平均雷暴日数: 27.5天 年平均雾日数: 1.0天 年平均大风日数: 7.3天 年最大积雪厚度: 20cm(2003年3月5日> 海拔高度: 1115M 1.1.4项目地质条件 1)厂区项目地质 项目厂址所在区域在勘探深度35m范围内的岩土地层主要以全新统 土类型为中硬场地土建筑场地类别为II类。 2)场地地震效 根据中国地震动峰值加速度区划图,厂址所在区域的地震动峰值加速度为0.2,相对的地震基本烈度为VIII度。 3)地下水 地下水深埋大于20m。 场地土对混凝土结构具有弱~中等腐蚀性,对钢筋混凝土的钢筋具有弱~中等腐蚀性。 4)不良地质现象及其防治措施 根据本项目《新疆阿克苏电厂建设项目地质灾害危险性评估报告》,本项目厂区建设场地引发地质灾害可能性小,遭受地质灾害危险性小,适宜项目建设。 1.2设计依据 1)徐矿集团新疆阿克苏热电有限公司2×200MW机脱硝及锅炉低氮燃烧器改造项目EPC总承包技术协议; 2)业主提供的原始资料; 3)现行的国家及部颁行业有关规程、规定和规范。 4)火力发电厂设计技术规程及各专业有关技术规程规定。 1.3设计范围 <1)脱硝装置范围内的全部初步设计。 <2)本脱硝项目的设计接口 1)烟气 烟气入口: 省煤器出口。 烟气出口: 空预器入口。 2)管架 脱硝范围内的所有管架。 3)蒸汽: 蒸汽接口位置由业主指定。 4)压缩空气: 仪用压缩空气管道接口位置由业主指定。 5)工业水: 氨区工业水接口位置由业主指定。 6)消防水: 氨区消防水接口位置由业主指定,工作压力<0.8MPa。 7)生活水和采暖水: 氨区生活水和采暖水接口位置由业主指定。 8)废水: 废水接口位置由业主指定。 1.4主要设计原则 1)脱硝工艺采用锅炉低氮燃烧器改造+高灰型选择性催化还原烟气脱硝 2)采用蜂窝式催化剂,按“2+1”模式布置,备用层在最下层。 3)脱硝系统不设省煤器调温旁路和脱硝旁路烟道。 4)脱硝SCR反应器布置在锅炉省煤器和空预器之间。 SCR脱硝反应器布置在锅炉炉后的空预器上方,在空预器支撑钢柱向上延伸出来的钢柱内。 原锅炉钢架已预留SCR脱硝系统的荷载。 SCR烟道、导流、整流及支撑钢梁等采取防积灰措施,并配置耙式半伸缩蒸汽吹灰器。 5)对烟道、氨喷射系统、导流、混合及整流装置等作为一个整体进行优化设计,保证脱硝系统各截面的烟气流场分布均匀性。 6)吸收剂为液氨。 采用液氨作为脱硝还原剂,一期2台机组共用一个液氨储存、制备与供应系统。 本期安装一期2台锅炉所需的制氨设备。 氨区范围内预留二期2×660MW机组氨站的位置。 7)脱硝装置可用率不小于98%。 8)装置整体服务寿命为30年。 1.5脱硝项目容量及规模 烟气脱硝装置采用SCR烟气脱硝系统,本期按两台锅炉配套,采用一炉两个反应器配置,全烟气脱硝效率按两层催化剂不小于80%设计。 脱硝剂为液氨,共用一套脱硝剂供应系统,脱硝系统共用一个氨站。 氨站为电厂一期2台锅炉公用,本期安装一期2台锅炉制氨所需的设备。 氨区范围内预留二期2×660MW机组氨站的位置。 反应产物为氮气和水,对环境不造成二次污染。 脱硝系统处理烟气考虑100%燃煤的锅炉负荷工况,具体烟气量和污染物浓度见2.1节。 脱硝效率按两层催化剂不小于80%设计,脱硝装置的可利用率为不低于98%。 1.6脱硝项目的建设条件 1.6.1锅炉 锅炉为华西能源工业集团有限责任公司制造的HX670/13.7-II型超高压、自然循环、一次中间再热、∏型布置、中速磨正压直吹式制粉系统、直流燃烧器四角切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、全钢构架、紧身封闭。 锅炉采用浓淡燃烧器,目前满负荷工况、燃用设计煤种时的NOx排放为≤650mg/Nm3。 锅炉主要设计参数如下: 锅炉出力 过热器出口蒸汽压力 过热器出口蒸汽温度 再热器出口蒸汽量 再热器进口压力 再热器出口压力 再热器进口温度 再热器出口温度 锅炉排烟温度 1.6.2空预器 锅炉空气预热器采用管箱式空气预热器,一、二次风空气预热器分开布置。 尾部烟道在空预器前分为前后两部分,尾部前烟道中布置二次风,尾部后烟道中布置一次风。 为了分配流经一、二次风管箱的烟气量,在一次风下级管箱的出口装有烟气调节挡板。 烟气调节挡板: 烟气调节挡板处在约365℃的烟温区,挡板在再热器与过热器侧与过热器侧沿炉宽方向各分为两组,再热器每组有7片叶片,过热器侧每组有7片叶片,叶片材质为09CuPCrNi-A,转动轴与侧墙垂直,每组中叶片由连杆带动作同步转动,转动范围在0-90°之间。 每组挡板配置一台电动执行机构,执行机构的力矩为5500N.m。 1.6.3煤质 本期项目设计煤种为徐矿集团天山公司煤<俄霍布拉克煤矿煤样一),校核煤种为俄霍布拉克煤矿煤样二;结合新疆当地煤质普遍特点分析,本项目煤质为高挥发份、常灰份、常水份的烟煤,具有易燃尽、易着火、高结渣性等特性。 1.6.1燃煤成分与特性表 名称 符号 单位 设计煤质 校核煤质1 收到基碳份 Car % 64.46 58.8 收到基氢份 Har % 4.37 3.76 收到基氧份 Oar % 7.94 8.23 收到基氮份 Nar % 0.88 0.82 收到基硫份 St,ar % 0.62 0.55 干燥无灰基挥发份 Vdaf % 41.58 42.76 收到基灰份 Aar % 13.63 18.74 收到基水份 Mar % 8.1 9.1 空气干燥基水份 Mad % 3.29 3.10 收到基低位发热量 Qnet,ar MJ/kg 24.96 22.51 可磨性系数 HGI — 48 62 冲刷磨损指数 Ke 2.2 2.8 灰变形温度 DT ℃ 1200 1230 灰软化温度 ST ℃ 1230 1250 灰流动温度 FT ℃ 1250 1270 二氧化硅 SiO2 % 51.07 54.08 三氧化二铝 Al2O3 % 17.91 19.06 三氧化二铁 Fe2O3 % 8.43 8.65 氧化钙 CaO % 12.06 5.24 氧化镁 MgO % 2.14 2.41 氧化钠 Na2O % 1.96 2.29 氧化钾 K2O % 2.40 4.98 二氧化钛 TiO2 % 1.31 1.02 三氧化硫 SO3 % 2.04 1.67 二氧化锰 MnO2 % 0.087 0.015 其它 % 根据上述煤质资料,本项目耗煤量如下: 项目 单位 单台炉 两台炉 单台炉日耗量 单台炉年耗量 耗煤量 设计煤种 t/h 80.19 160.38 1603.8 442100 校核煤种 t/h 88.91 177.82 1778.2 489000 备注: 日利用按20小时计,年利用按5500小时计。 1.6.4点火油及助燃油特性 油种 0号轻柴油 恩氏粘度<20℃时) 1.2~1.670E 运动粘度<20℃时) 3.0~8.0厘沱 灰份 ≤0.025% 水份 无痕迹 硫份 <0.2% 机械杂质 无 10%挥发物残碳 ≤0.4% 凝固点 不高于0℃ 闭口闪点 不低于55℃ 低位发热值 41.031~41.870MJ/kg 2基本设计条件 2.1脱硝反应器入口烟气参数 省煤器出口烟气成分<过量空气系数为1.22) 项目 单位 BMCR<设计煤种) BMCR<校核煤种) 湿基 干基 湿基 干基 CO2 Vol% 13.919 15.177 14.098 15.377 SO2 Vol% 0.050 0.055 0.049 0.054 N2 Vol% 74.192 80.895 73.991 80.705 O2 Vol% 3.553 3.873 3.543 3.864 H2O Vol% 8.286 0 8.319 0 锅炉BMCR工况下的省煤器出口烟气量和温度 项目 单位 设计煤种 校核煤种 湿基 干基 湿基 干基 烟气量 Nm3/s 189.44 173.74 189.21 173.47 烟气温度 ℃ 374.7 371.5 注: 烟气量以现场性能实验中数据进行修正。 锅炉BMCR工况脱硝系统入口烟气中污染物成分<干基,6%O2): 项目 单位 设计煤种 校核煤种 备注 烟尘浓度 g/Nm3 25 25 NOx mg/Nm3 650/350 650/350 锅炉烟气中NOx含量650mg/Nm3,经低氮燃烧器改造后,SCR入口烟气NOx含量350mg/Nm3。 HCl mg/Nm3 HF mg/Nm3 SO2 mg/Nm3 1435 1413 SO3 mg/Nm3 322 402 2.2液氨 脱硝系统用的反剂为纯氨,其品质符合国家标准GB536-88《液体无水氨》技术指标的要求,如下表: 指标名称 单位 合格品 备注 氨含量 % ≥99.5 残留物含量 % ≤0.5 重量法 水分 % — 油含量 mg/kg — 重量法 红外光谱法 铁含量 mg/kg — 密度 kg/L 0.68 25℃时 沸点 ℃ 标准大气压 2.3水、电、汽、气条件 厂区内部已有可用的水、电、汽、气等耗品,脱硝系统所需的水、电、汽、气等耗品由主厂提供,接口位置由业主指定。 3主要设计原则 3.1项目设计中贯彻的方针政策 <1)严格按照《徐矿集团新疆阿克苏热电有限公司2×200MW机脱硝及锅炉低氮燃烧器改造项目EPC总承包技术协议》作为设计依据进行工作,对有关设计进行修改。 <2)严格遵循现行的国家及部颁行业有关规程、规定和规范要求。 <3)脱硝项目设计中的消防、交通及运输等应严格执行中国及当地有关标准。 3.2工艺系统 1)本项目采用锅炉低氮燃烧器改造+选择性催化还原脱硝 锅炉烟气中NOx含量650mg/Nm3,经低氮燃烧器改造后,SCR入口烟气NOx含量350mg/Nm3,SCR脱硝装置安装两层催化剂情况下,全烟气脱硝效率不小于80%。 2)吸收剂为液氨,氨区布置在业主指定位置处。 一期2台机组共用一个液氨储存、制备与供应系统。 本期安装一期2台锅炉所需的制氨设备。 氨区范围内预留二期2×660MW机组氨站的位置。 3)脱硝系统不设省煤器调温旁路和脱硝旁路烟道。 4)烟道设计遵照《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》及其条文说明进行,烟道最小壁厚为6mm,材质为碳钢。 5)SCR烟道接口推力和力矩不传递到锅炉烟道接口。 6)采用蜂窝式催化剂,按“2+1”模式布置,备用层在最下层。 催化剂采用蒸汽吹灰方式。 7)氨站的设计满足国家及地方有关规定,氨储罐的材质为Q345R。 3.3电气 1)脱硝SCR区380/220V负荷接至脱硝SCR区MCC段,布置在SCR区平台配电间;氨区系统在就地设置MCC(电动机控制中心>,布置在氨区配电间内。 2)制氨区储罐部分照明采用防爆灯具。 3)电气负荷按二类负荷考虑。 4)脱硝系统的电气设备监控纳入程序控制或者单元机组的DCS系统,不设常规控制屏。 MCC中配电回路采用塑壳断路器,控制电源采用220VAC。 3.4仪表和控制 1)控制系统的设计满足在锅炉最低负荷<50%)到满负荷<100%BMCR)的范围内,锅炉负荷变化,在以上负荷波动开始时,能够处于稳定的运行状态。 2)在就地人员的巡回检查和少量操作的配合下,在控制室完成制脱硝装置的启停、正常运行、全部监视与调整以及异常与事故工况下的报警与处理。 3)采用协调控制系统,将脱硝装置作为一个整体实现自动调节。 可在机组允许负荷变化范围内协调各模拟量调节系统,克服运行过程中产生的各种扰动,维持脱硝装置主要参数稳定,保证与机组平衡运行,满足电厂对脱硝系统的需求。 3.5土建结构及建筑 建筑设计以安全、适用、经济、美观为基本原则。 建筑设计根据生产工艺流程、使用要求,自然条件、建筑材料、建筑技术等因素,结合工艺设计进行建筑物的平面布置、空间组合及建筑造型设计,并同厂区建筑协调一致。 建筑设计严格执行现行《建筑设计防火规范》 建筑物具备良好的建筑内部交通、良好的防水、保温隔热、隔音防噪、采光、通风性能和必要且方便的生活卫生设施。 结构设计遵循现行国家规范,执行新版《建筑抗震设计规范》GB50011—2018。 4脱硝SCR系统的技术方案 4.1脱硝岛总平面布置 <1)设计原则 本脱硝项目为改造项目,总平面布置力求项目建设对主厂的机组影响最小。 充分利用地形条件,因地制宜,考虑留有施工条件,并满足《火力发电厂总图运输设计技术规程》 SCR装置建构筑物及设备布置必须满足防火、防爆要求。 SCR反应器布置在锅炉省煤器与空预器之间,空预器的上方。 SCR区其他设备,如稀释风机、氨/空气混合器、CEMS间等布置在SCR反应器支撑钢架平台上的合适位置。 SCR反应器的支撑采用钢结构,通过空预器支撑钢柱向上延伸,形成SCR反应器和入口烟道的支撑钢架。 原锅炉钢架已预留SCR脱硝系统的荷载。 氨存储区布置在电厂规划的场地上,设置综合管架,用于氨区送往SCR区域气氨管道的支撑。 氨储存区布置有液氨储罐、液氨蒸发器、氨气缓冲罐、卸氨压缩机、氨气稀释罐和废水池,并布置有遮阳棚。 <2)建<构)筑物防火及其防火间距 氨存储区存储的液氨为乙类物质,对防火有特殊要求。 各建构筑物之间的最小间距均按照《建筑设计防火规范》和《火力发电厂总图运输设计技术规程》(DL/T5032-94>表3.7.2“发电厂各建筑物、构筑物的最小间距”中的规定以及《石油化工企业设计防火规范》 4.2工艺部分 本工艺描述适用于徐矿集团新疆阿克苏热电有限公司2×200MW机组烟气脱硝及锅炉低氮燃烧器改造项目。 本项目脱硝工艺系统采用低氮燃烧+SCR法烟气脱硝工艺,设置两套锅炉低氮燃烧器改造、四套SCR反应器装置及一套共用的还原剂制备系统,为徐矿集团新疆阿克苏热电有限公司2×200MW机组提供完整可运行的脱硝系统。 4.2.1SCR系统的物流流向 根据本项目的特点,确定SCR装置的工艺系统组成主要包括: ·烟气系统; ·氨储存供应系统; ·氨喷射系统; ·吹灰系统; 具体流程见工艺流程图。 在所组成的系统中主要包括烟气流、氨流、氮气流、蒸汽流及水流等主要物料流,其中主要物流流向如下: <1)原烟气 来自锅炉省煤器的未脱硝烟气→SCR反应器入口→喷氨格栅→导流板→整流装置→催化剂层 <2)净烟气 催化剂层→SCR反应器出口→空气预热器入口 <3)氨 液氨罐车→液氨储罐→液氨蒸发器→氨气缓冲罐→氨/空气混合器→喷氨格栅→SCR反应器 氨气排放分别由液氨储罐、液氨蒸发器、氨气缓冲罐至氨气稀释罐。 <4)氮气 对于氮气系统: 由氮气瓶分别到液氨储罐、液氨蒸发器、氨气缓冲罐、氨气稀释罐、氨/空气混合器。 <5)废水 卸氨区→氨气稀释罐→废水池 4.2.2烟气系统 烟气系统是指从锅炉省煤器出口至SCR反应器本体入口、SCR反应器本体出口至空预器入口之间的连接烟道,SCR反应器等并包含的导流板、烟道支吊架、人孔门、膨胀节等所有部件。 烟道根据可能发生的最差运行条件进行设计。 烟道设计保证能够承受如下负荷: 烟道自重、风荷载、地震荷载、灰尘积累、内衬和保温的重量等。 烟道壁厚6mm,烟道内烟气流速通常不超过15m/s<接口处除外)。 所有烟道在适当位置配有足够数量和大小的人孔门和清灰孔,以便于烟道<包括膨胀节和挡板门)的维修和检查以及清除积灰。 另外,人孔门与烟道壁分开保温,以便于开启。 在外削角急转弯头和变截面收缩急转弯头处等,以及根据提供的其他烟气流动模型研究结果要求的地方,设置导流板。 为了使与烟道连接的设备的受力在允许范围内,充分考虑了烟道系统的热膨胀,热膨胀通过非金属膨胀节进行补偿。 烟道在适当位置配有足够数量测试孔。 4.2.3反应器本体 SCR反应器本体内装有蜂窝状催化剂,当混合好的烟气与氨进入反应器本体后在催化剂的催化作用下烟气中的NOx与氨进行氧化还原反应,生成N2和水,达到脱硝的目的。 每台炉配置两台长9.8m,宽6.2m,高13.4m的SCR反应器,SCR反应器本体包括: 配套的法兰;反应器流场优化装置;整流装置及其支撑;催化剂层的支撑<包括预留层);催化剂层的密封装置;催化剂吊装和处理所需的装置;在线分析监测系统等。 催化剂层设置为三层,两用一备。 每个催化剂层布置2台蒸汽吹灰器。 SCR反应器的设计充分考虑与周围设备布置的协调性及美观性。 反应器设计成烟气竖直向下流动,反应器入口设气流均布装置,反应器入口及出口段根据流场模拟设置导流板,对于反应器内部易于磨损的部位设计必要的防磨措施。 反应器内部各类加强板、支架
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