电厂脱硝设计的部分资料.docx
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电厂脱硝设计的部分资料
第1卷
总的部份
埃迪欧环保技术
目录
1总述1
2总的设计原则1
3设计依据3
4设计范围和内容3
5脱硝工艺系统简述4
6设备供货原则和供货范围7
7基本设计条件7
8设计标准和规范11
9其它15
1总述
某省某热电厂2×330MW供热机组工程地址位于某省。
本公司按照某省某热电厂2×330MW供热机组脱硝装置技术协议和SCR反应器本体区域(以下简称:
脱硝区)建设工程设计合同(TFEN-E0804-XS01)的相关规定,对本项目脱硝区域(除土建专业外)进行设计,并提供现场相关设计服务。
本脱硝工程采用选择性催化还原法(SCR)脱硝装置,按锅炉最大连续出力工况(BMCR)设计,处理100%烟气量、2层催化剂条件下脱硝效率不小于80%,氨的逃逸率不大于3ppm,SO2/SO3转化率小于1%。
在保证上述质量目标的同时,保证脱硝系统能在310℃~430℃连续运行。
本工程设计范围为脱硝区且能满足2×330MW机组脱硝系统正常运行所必需具备的系统设计(除土建专业外),具体包括工艺部分、电气部分、热控部分和暖通部分的施工图和竣工图阶段的设计,并提供现场技术服务。
2总的设计原则
2.1基本原则
·建设过程,投产运行其间满足国家及地方环保政策法规;
·采用可靠、成熟、先进的技术,造价要经济、合理,便于运行维护;
·所有的设备和材料应是新的和完整的;
·高的可利用率;
·运行费用最少;
·观察、监视、维护简单;
·运行人员数量最少;
·确保人员和设备安全;
·节省能源、水和原材料
·脱硝装置在闭合状态,密封装置泄漏率为0,无烟气泄漏到大气中
·脱硝装置的调试、启/停和运行不影响主机的正常工作且其进度应服从主机系统的进度要求。
脱硝装置应能快速启动投入,在负荷调整时有良好的适应性,在运行条件下能可靠和稳定地连续运行。
应具有下列运行特性:
·能适应锅炉的启动、停机及负荷变动;
·检修时间间隔应与机组的要求一致,不增加机组的维护和检修时间。
机组检修时间为:
小修每年1次,大修每6年一次;
·在设计上要留有足够的通道,包括施工、检修需要的吊装及运输通道;
2.2脱硝性能保证原则
脱硝系统装置性能保证值由卖方保证,主要如下(以下NOx含量均为标准状态,6%含氧量,干基状态下的数值):
脱硝装置在附加层催化剂投运前,NOx脱除率不小于80%(含80%),氨的逃逸率不大于3ppm,SO2/SO3转化率小于1%。
●压力损失
a)从脱硝系统入口到出口之间的系统压力损失在性能考核试验时不大于850Pa(设计煤种,100%BMCR工况,不考虑附加催化剂层投运后增加的阻力);
b)从脱硝系统入口到出口之间的系统压力损失不大于1050Pa(设计煤种,100%BMCR工况,并考虑附加催化剂层投运后增加的阻力)。
c)化学寿命期内,对于SCR反应器内的每一层催化剂,压力损失应保证增幅不超过25%。
●脱硝装置可用率
从首次注氨开始直到最后的性能验收为止的质保期内,脱硝整套装置的可用率在最终验收前不低于95%。
脱硝装置的可用率定义:
A:
发电机组每年的总运行时间(小时)。
B:
每年因脱硝装置故障导致的停运时间(小时)。
●催化剂寿命
催化剂化学寿命是指催化剂活性能够满足系统脱硝效率不低于80%,且氨的逃逸率不高于3ppm且SO2向SO3的转换率小于1%时的寿命,化学寿命从催化剂第一次通烟气开始计算,暴露在烟气中的累计时间。
催化剂的化学寿命不低于16000小时。
催化剂的机械寿命不少于10年。
●系统连续运行温度
在满足NOx脱除率、氨的逃逸率及SO2/SO3转化率的性能保证条件下,供方保证SCR系统具有正常运行能力。
最低连续运行烟温_310_°C
最高连续运行烟温_430_°C
●氨耗量
在BMCR负荷时,且原烟气中NOx含量为400mg/m3(标准状态,湿基,实际含氧量)时,氨耗量保证值不大于145kg/h。
●其它消耗
供方保证在BMCR工况,含尘量14.5g/Nm3(标准状态,湿基,实际含氧量)时,单台机组以下消耗品的值不高于以下数据,此消耗值应为性能考核期间48小时的平均值。
a)稀释风加热用蒸汽230Kg/h(PN1.0,300℃)
b)催化剂声波清灰器吹扫用压缩空气
1)吹扫的单位时间内的压缩空气耗量3.3Nm3/min
2)每次吹扫期间的压缩空气耗用总量33Nm3
3)压缩空气品质要求6bar(仪表用气品质)
4)吹扫频率6次每小时
3设计依据
·某省某热电厂2×330MW供热机组工程脱硝装置技术协议
··某省某热电厂2×330MW供热机组脱硝工程每次的设计联络会会议纪要
·关于某省某热电厂2×330MW供热机组脱硝工程的其它往来函件
·锅炉厂、电力设计院及业主方提供的相关脱硝资料等
4设计范围和内容
4.1设计范围
负责脱硝系统内氨气稀释风系统、吹灰及压缩空气系统、氨喷射系统、烟道及反应器系统、及其各系统设备的连接管道和相应的仪表及控制、电气、暖通、保温及油漆等专业的全部设计(包括初步设计、施工图设计和竣工图设计),负责对脱硝区土建钢结构提出要求和荷载提资,对脱硝区设计提供性能保证。
氨的制备及输送不在脱硝区设计范围内,氨区输送来的氨气接口原则上在脱硝区外1米。
烟道及反应器支撑钢框架不在脱硝区设计范围内,我方提供设计要求,包括荷载、柱距、高度、扶梯及平台的布置位置等相关参数。
4.2设计内容
脱硝区部分初步设计
4.2.1总图部分
·SCR总平面布置图
4.2.2工艺部分
·工艺流程、各子系统的PID图
·脱硝区脱硝烟道、设备平面布置图
·脱硝区脱硝烟道、SCR反应器断面布置图(含起吊设施布置)
·脱硝区脱硝烟道、SCR反应器钢框架平、断面规划图
·设备材料清单
4.2.3电气部分
·脱硝SCR区电气供配电系统图
·UPS系统原理图
·SCR区电气设备平面布置图
·SCR区MCC段配置图
·SCR区照明/检修MCC段配置图
4.2.4仪控部分
·仪表电源系统图
·火灾报警控制系统配置图
·SCR电动门配电盘
·吹灰蒸汽压力控制框图
·氨气流量控制框图
4.2.5土建部分
·本脱硝项目工程土建部分不在本次设计范围内。
5脱硝工艺系统简述
5.1烟道
烟道根据可能发生的最差运行条件进行设计。
烟道设计能够承受如下负荷:
烟道自重、风雪荷载、地震荷载、灰尘积累、内衬和保温的重量等。
烟道最小壁厚按6mm设计,烟道内烟气流速不超过15m/s。
催化剂区域内空塔流速范围4~6m/s。
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)的维修和检查以及清除积灰。
另外,人孔门应与烟道壁分开保温,以便于开启。
烟道部分的保温装置设计参照《工业设备及管道绝热工程质量检验评定标准》GB50185—93。
在外削角急转弯头和变截面收缩急转弯头处等,以及其他根据烟气流动模型研究结果要求的地方,合理设置导流板。
为了使与烟道连接的设备的受力在允许范围内,考虑烟道系统的热膨胀,热膨胀应通过膨胀节(采用非金属膨胀节方式)进行补偿。
烟道在适当位置配有足够数量测试孔,测点位置满足环保机构监测要求。
SCR烟道的设计压力和瞬时不变形承载压力取值与炉膛设计参数相同。
(锅炉燃烧室的设计压力为±5.87kPa。
炉膛瞬间承压能力为±9.8kPa。
此时,炉墙及支撑件不产生永久变形。
)
反应器入口烟道结构合理按以下要求设计:
入口烟气流速偏差<±15%(均方根偏差率);
入口烟气流向<±10°;
入口烟气温度偏差<±10℃。
NH3/NOx摩尔比绝对偏差<5%
由供方供货范围内的烟道进出口的烟气温度降不得大于2℃。
5.2SCR反应器
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。
反应器应设计成烟气竖直向下流动,反应器入口设置气流均布装置,反应器入口及出口段设置导流板,对于反应器内部易于磨损的部位采取必要的防磨措施。
反应器内部各类加强板、支架设计成不易积灰的型式,同时考虑热膨胀的补偿措施。
单个反应器尺寸为10000×10000×12300mm(长×宽×高)(本体尺寸,不包含进出口罩)。
反应器设置足够大小和数量的人孔门。
反应器设计考虑内部催化剂维修及更换所必须的起吊装置。
SCR脱硝装置能够在入口烟气粉尘和NOx浓度为最小值和最大值之间任何点运行。
SCR反应器的设计压力和瞬时不变形承载压力取值与炉膛设计参数相同(锅炉燃烧室的设计压力为±5.87kPa。
炉膛瞬间承压能力为±9.8kPa)。
SCR反应器的设计使顶层催化剂上面的烟气温度、入射角度、速度分布、及NH3/NO摩尔比达到一定指标。
5.3催化剂
催化剂按2+1层设计,即2运1备。
本工程采用蜂窝式催化剂:
a.催化剂采用模块化设计,减少更换催化剂的时间和工作量。
b.蜂窝式催化剂孔径大于7.0mm。
c.蜂窝式催化剂壁厚一般大于0.7mm
催化剂模块设计有效防止烟气短路的密封系统,密封装置的寿命不低于催化剂的寿命。
在加装新的催化剂之前,催化剂体积满足性能保证中关于脱硝效率和氨的逃逸率等的要求。
同时,供方考虑预留加装催化剂的空间。
催化剂模块采用钢结构框架,并便于运输、安装、起吊。
SCR反应器内催化剂应当能承受运行温度420℃(每次不低于5小时)的考验,而不产生任何损坏。
在反应器内,烟气经过喷氨器之后设有烟气整流器,使烟气流速稳定,且分布均匀,达到与还原剂充分混合的目的,以提高脱硝效率。
催化剂烟气流速范围为4~6m/s。
每层催化剂(包括备用层)均应设置吹灰器,吹灰系统运行参数设定详见5.6。
5.4氨喷射系统
每个SCR反应器内配备1套氨喷射系统,保证氨气和烟气混合均匀。
喷射系统设置流量调节阀,能根据烟气不同的工况进行调节。
喷射系统具有良好的热膨胀性、抗热变形性和抗振性。
设计的停止喷氨的最低温度为320℃。
5.5脱硝装置灰斗
脱硝装置进口不设灰斗,锅炉厂设置省煤器灰斗。
5.6吹灰及控制系统
SCR反应器采用“声波吹灰”吹灰模式,每台反应器安装一套声波吹灰系统。
每一层催化剂都设置声波吹灰器。
声波吹灰是一种预防性措施,通常每隔10分钟吹灰10-15秒,就能有效防止飞灰在催化剂上面的积累。
5.7还原剂存储、制备、供应系统
还原剂的存储,制备,供应不在供方设计范围内。
6设备供货原则和供货范围
6.1设备供货原则
脱硝区的设备采用技术先进、成熟,性能可靠,满足系统安全长期运行的要求。
6.2供货范围
供方按照与买方签定的工程技术协议,工程合同和补充合同中确定的供货内容,提供脱硝系统内所有设备和材料。
7基本设计条件
7.1本脱硝工程的以下设计基础数据均来源于《某省某热电厂2×330MW供热机组工程脱硝装置技术协议》,如买方向设计方提出了书面更正,则以更正后的数据为设计依据。
如因买方提供数据不实或有误造成我公司设计不符合买方要求,则由买方自行承担相应责任。
7.2厂址气象条件
多年平均相对湿度54%
多年极端最高气温40.3℃
多年极端最低气温-33.9℃
多年平均降水量434mm
多年平均大气压力981.4hpa
最大风速27.5m/s
最大冻土深度245cm
最大积雪深度26cm
厂房零米海拔高度(黄海高程)280m
7.3燃料成份分析
7.3.1煤质资料
根据需方提供的煤质资料,本工程燃用宝日希勒和霍林河的褐煤,宝日希勒的煤作为设计煤种,霍林河的煤作为校核煤种
煤质分析资料如下:
煤质分析
收到基低位发热值Qnet.v.ar
kJ/kg
15960
14520
工业分析
收到基全水份Mt
%
32.00
27.64
收到基灰份Aar
%
9.36
16.22
干燥无灰基挥发份Vdaf
%
43.05
40.50
空气干燥基水份Mad
%
17.44
13.40
元素分析
收到基碳Car
%
44.62
41.54
收到基氢Har
%
2.77
2.15
收到基氧Oar
%
10.49
11.24
收到基氮Nar
%
0.59
0.93
收到基硫Star
%
0.17
0.28
哈氏可磨性系数HGI
—
80
63
磨损指数Ke
游离二氧化硅
灰变形温度DT(t1)
℃
1140
1180
灰软化温度ST(t2)
℃
1190
1200
灰熔化温度FT(t3)
℃
1230
1330
7.3.2灰分析
二氧化硅SiO2
%
50.29
54.00
三氧化二铝Al2O3
%
16.37
14.37
三氧化二铁Fe2O3
%
9.59
14.60
氧化钙CaO
%
12.61
8.40
氧化镁MgO
%
2.98
1.81
氧化钾K2O
%
0.88
0.78
氧化钠Na2O
%
0.64
0.40
氧化硫SO3
%
4.24
0.54
二氧化钛TiO2
%
0.58
0.36
二氧化锰MnO2
%
0.26
--
五氧化二磷P2O5
%
--
0.39
其它
%
1.56
4.35
7.3.3点火及助燃油
本工程锅炉点火及助燃油采用0~-20号轻柴油,燃料油经汽车运至电厂卸在储油罐内。
点火及助燃用油:
油种轻柴油
恩氏粘度(20℃时)1.15~1.67°E
灰份Ay≤0.025%
凝固点0~-20℃
闭口闪点55℃
低位发热值Qnet.41840kJ/kg
锅炉设计时还考虑了加装等离子或小油枪点火装置的条件。
7.4热电厂水源
机组使用处理后的城市中水作为电厂的补充水。
辅机冷却采用开式循环冷却水(中水)和闭式循环冷却水(除盐水)两种水源。
7.5系统入口烟气参数
某省某热电厂脱硝系统入口烟气参数
项目
单位
数据(湿基)
省煤器出口烟气成分(过量空气系数为1.2)
CO2
Wt%
21.14
O2
Wt%
3.38
N2
Wt%
67.21
SO2
Wt%
0.04
H2O
Wt%
8.23
锅炉不同负荷时的省煤器出口烟气量和温度
项目
BMCR
TRL
燃煤量
203.858
194.953
省煤器出口烟气含氧量
3.38
3.38
省煤器出口湿烟气量(t/h)
1564.844
1496.491
省煤器出口烟气温度
(设计煤种)℃
416
412
锅炉BMCR工况脱硝系统入口烟气中污染物成分(标准状态,湿基,实际含氧量)
项目
单位
数据
烟尘浓度
g/Nm3
14.5
NOx(以NO2计)
mg/Nm3
400
Cl(HCl)
mg/Nm3
F(HF)
mg/Nm3
SO2
mg/Nm3
540
SO3
mg/Nm3
7
7.6液氨分析资料
脱硝系统用的反应剂为纯氨,其品质符合国家标准GB536-88《液体无水氨》技术指标的要求。
液氨品质见下表,详细设计阶段以需方确认的液氨品质为准。
液氨品质参数
指标名称
单位
合格品
备注
氨含量
%
99.6
残留物含量
%
0.4
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
0.5
25℃时
压力
MPa
1.6
沸点
℃
标准大气压
7.7辅助蒸汽参数
辅助蒸汽参数为:
0.583~1.28MPa,温度为250℃~300℃。
8设计标准和规范
8.1本初步设计符合中国国家标准及部颁标准、DL规程规定;脱硝装置的设计、制造、土建施工、安装、调试、试验及检查、试运行、考核、最终交付等符合相关的中国法律及规范、以及最新版的ISO和IEC标准。
8.2本初步设计所遵守的标准和规范
●与安全、环保、健康、消防等相关的事项必须执行中国国家及地方有关法规、标准;
●设备和材料执行设备和材料制造商所在国标准;
●建筑、结构执行中国电力行业标准或中国相应的行业标准。
执行的标准主要如下,但不限于此:
DL5000—2000《火力发电厂设计技术规程》
DL5028—93《电力工程制图标准》
SDGJ34—83《电力勘测设计制图统一规定:
综合部分(试行)》
DL/T5121—2000《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》
GB4272—92《设备及管道保温技术通则》
DL/T776—2001《火力发电厂保温材料技术条件》
DL/T5072—1997《火力发电厂保温油漆设计规程》
GB50184—93《工业金属管道工程质量检验评定标准》
GB50185—93《工业设备及管道绝热工程质量检验评定标准》
DLGJ158—2001《火力发电厂钢制平台扶梯设计技术规定》
DL/T5054—96《火力发电厂汽水管道设计技术规定》
SDGJ6—90《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定》
YB9070—92《压力容器技术管理规定》
GBl50—98《钢制压力容器》
GBZ2—2002《作业环境空气中有害物职业接触标准》
DL5033—1996《火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程》
GB8978—1996《污水综合排放标准》
GB13223—2003《火电厂大气污染物排放标准》
GB12348—90《工业企业厂界噪声标准》
GBJ87—85《工业企业噪声控制设计规范》
DL/T5046—95《火力发电厂废水治理设计技术规程》
DL5027—93《电力设备典型消防规程》
GBJ50016-2006《建筑设计防火规范》
GB50229-2006《火力发电厂与变电所设计防火规范》
GB50160—92(1999)《石油化工企业设计防火规范》
GB50116—98《火灾自动报警系统设计规范》
GB12666.5—90《耐火试验(耐高温电缆)》
NDGJ16—89《火力发电厂热工自动化设计技术规定》
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DL/T658—98《火力发电厂顺序控制系统在线验收测试规程》
DL/T659—98《火力发电厂分散控制系统在线验收测试规程》
NDGJ92—89《火力发电厂热工自动化内容深度规定》
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DL/T5182—2004《火力发电厂热工自动化就地设备安装、管路及电缆设计技术规定》
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GA/T75—94《安全防范工程程序与要求》
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GB50062—92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》
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DLGJ56—95《火力发电厂和变电所照明设计技术规定》
GB50034—92《工业企业照明设计标准》
JGJ/T119—98《建筑照明术语标准》
GB9089.4—92《户外严酷条件下电气装置装置要求》
GB7450—87《电子设备雷击保护导则》
GB50057—94《建筑物防雷设计规范》
GB12158—90《防止静电事故通用导则》
GB50052—95《供配电系统设计规范》
GB50054—95《低压配电设计规范》
GB50055—93《通用用电设备配电设计规范》
GB50056—93《电热设备电力装置设计规范》
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GB50191—93《构筑物抗震设计规范》
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GB/T50001—2001《房屋建筑制图统一标准》
GB/T50083—97《建筑结构设计术语和符号标准》
GBJ132—90《工程结构设计基本术语和通用符号》
GBJ68—84《建筑结构设计统一标准》
GBJ101—87《建筑楼梯模数协调标准》
GB/T50104—2001《建筑制图标准》
GB/T50105—2001《建筑结构制图标准》
GB50046-95《工业建筑防腐蚀设计规范》
GB50009-2001《建筑结构荷载规范》(2006版)
GB50017—2003《钢结构设计规范》
GBJ135—90《高耸结构设计规范》
GB50003-2001《砌体结构设计规范》
GB50033—91《工业企业采光设计标准》
GB50037—96《建筑地面设计规范》
GB50040—96《动力机器基础设计规范》
GB50222—95《建筑内部装修技术防火规范》
GB50345-2004《屋面工程技术规范》
JGJ107-2003《钢筋机械连接通用技术规程》
GB/T11263—1998《热轧H型钢和部分T型
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