电厂脱硝改造可行性研究报告.docx
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电厂脱硝改造可行性研究报告
XX自备电厂脱硝改造工程可行性研究设计阶段
附件目录
附件1
XX关于“编制XX自备电厂脱硝改造可行性研究报告”的委托传真………………………
53
附件2
XX与X省环境保护厅签订的《X省“十二五”火电行业主要污染物总量削减目标责任书》……………………………………………………
1.0概述
1.1项目概况
XX（以下简称：
中铝X）自备电厂位于X省兰州市红古区平安镇岗子村，东距兰州市约63km，西距海石湾约52km，G109国道（北京—拉萨）自厂址西南约600m处东西方向通过，北侧为兰州--西宁高速公路。
该厂址位于中铝X老电解铝厂西北方向约1.5km处，南侧与公司新电解铝厂相邻。
中铝X电解铝厂的自备电厂，其与新老电解铝厂形成统一整体。
中铝X自备电厂系新建电厂。
全厂容量3×300MW，#1机组2007年11月投产，2008年2月和6月#2、#3机组陆续投产。
锅炉为亚临界、中间再热、固态排渣、自然循环汽包炉。
锅炉为紧身封闭。
汽轮机为亚临界、高中压合缸、中间一次再热、双缸、双排汽、单轴、直接空冷凝汽式。
发电机为水氢氢冷却、自并激静态励磁。
同期建设石灰石－石膏湿法烟气脱硫设施。
机组年利用小时6000h。
按照中铝X与X省环境保护厅签订的《X省“十二五”火电行业主要污染物总量削减目标责任书》，中铝X自备电厂#1、#2、#3机组脱硝改造工程2012年投运。
1.2简要工作过程及参加人员
1.2.1简要工作过程
2012年1月9日，中铝X向西北电力设计院发出编制3×300MW机组脱硝改造工程可行性研究报告的委托传真。
2012年1月20日-2月9日，我院就本次脱硝改造的原则问题与中铝X进行了沟通讨论。
2012年2月10日～3月3日，西北电力设计院开展可行性研究报告编制工作，并完成可行性研究报告初稿。
2012年3月，西北电力设计院根据项目单位对可研报告初稿的内审意见，开展可行性研究报告修改工作，并于3月31日完成送审稿。
1.2.2主要参加人员
序号
姓名
单位
职务/职称
1
肖伟峰
中铝X
副总经理
2
徐文胜
中铝X
总经理助理
3
马建文
中铝X自备电厂
厂长
4
孟肇晟
中铝X自备电厂
副厂长
5
陈文红
中铝X自备电厂
副厂长
6
乔云刚
中铝X自备电厂
主管工程师
7
于敏
中铝X生产运行部
环保主管
8
张大军
中铝X装备能源部
设备主管
9
姚凤霞
中铝X综合计划管理部
项目结算管理主管
10
张希仓
中铝X自备电厂
锅炉专工
11
董鹏
中铝X自备电厂
硫灰专工
12
刘明秋
西北电力设计院
主管总工
13
姜德库
西北电力设计院
设总
14
张伏叶
西北电力设计院
热机主设人
15
朱为超
西北电力设计院
电气主设人
16
李峰
西北电力设计院
热控主设人
17
李芳
西北电力设计院
土建主设人
18
秦华
西北电力设计院
总交主设人
19
李峰
西北电力设计院
化水主设人
20
赵栓荣
西北电力设计院
供水主设人
21
马嘎佳
西北电力设计院
除灰主设人
22
张萍
西北电力设计院
环保主设人
23
曾宪宁
西北电力设计院
技经主设人
1.3研究范围及原则
根据火力发电厂可行性研究内容深度的规定和委托合同的约定，本工程可行性研究工作由西北电力设计院总体牵头、协调，并具体负责总的部分、投资估算和经济评价
1.3.1可研阶段研究范围与内容
1）脱硝改造项目条件；
2）总体布置与规划；
3）脱硝改造项目现有工艺条件；
4）脱硝改造项目环境保护影响及措施；
5）脱硝改造项目工程设想，与脱硝有关的全套生产设施的工程方案；
6）脱硝改造及炉后改造项目工程估算。
1.3.2可研阶段研究指导原则
1）尽量利用电厂现有条件、力争做到不拆或少拆原有设备及建构筑物；
2）机组年利用小时数：
6000小时；
3）与本可研有关的《环境影响评价报告》、《劳动安全预评价报告》将由建设单位另行委托完成。
1.4可研阶段成品文件组成
本工程可研阶段成品组成如下：
序号
图号
文件名
成品所属阶段
1
F4331E2K－A01－01
可行性研究报告
可研阶段
2
F4331E2K－A01－02
总平面布置图
可研阶段
3
F4331E2K－A01－03（1/2）
还原剂贮存设备布置图
可研阶段
4
F4331E2K－A01－03（2/2）
还原剂贮存设备布置图
可研阶段
5
F4331E2K－A01－04（1/3）
脱硝系统工艺流程图
可研阶段
6
F4331E2K－A01－04（2/3）
脱硝系统工艺流程图
可研阶段
7
F4331E2K－A01－04（3/3）
脱硝系统工艺流程图
可研阶段
8
F4331E2K－A01－05
炉后平剖面布置图
可研阶段
9
F4331E2K－A01－06
控制系统图
可研阶段
2.0项目必要性分析
2.1环评新标准的要求
《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）已正式颁布，并于2012年1月1日起实施。
新标准要求自2014年7月1日起，现有火力发电锅炉氮氧化物排放浓度限值为100mg/m3，而中铝X自备电厂1#-3#炉目前NOx平均排放浓度为450mg/m3，因此应实施脱硝改造。
2.2氮氧化物减排的需要
2011年9月7日，国务院以国发[2011]26号文下发了《国务院关于印发“十二五”节能减排综合性工作方案的通知》，明确要求“单机容量30万千瓦及以上燃煤机组全部加装脱硝设施。
”2011年9月26日，X省环境保护厅在兰州召开了全省火电行业座谈及“十二五”主要污染物总量削减目标责任书签订会。
为确保完成国家下达的“十二五”及2011年全省污染减排任务，全省火电行业“十二五”期间要认真贯彻省委、省政府关于“十二五”污染减排的工作部署，按照火电行业“十二五”主要污染物总量削减目标要求，层层分解目标任务，建立健全目标责任考核，抓好工作落实。
要加大资金投入，加快减排工程建设，确保按省政府要求的期限完成减排任务。
一是全省10家企业的27台单机30万千瓦以上共1012.5万千瓦现役燃煤机组要按期完成脱硝工程建设任务；二是加强已建成脱硫、脱硝和低氮燃烧设施的运行管理，对未采用低氮燃烧技术或低氮燃烧效率差的现役燃煤机组实施低氮燃烧改造；三是对剩余的部分燃煤机组实施脱硫工程；四是认真落实上大压小措施和关停小火电任务。
会议期间，省环保厅与中铝X自备电厂签订了《“十二五”主要污染物总量削减目标责任书》（附件1，以下简称“责任书”），按责任书要求，中铝X自备电厂到2012年，1#-3#锅炉脱硝效率不低于72%。
2.3企业发展的需要
脱硝改造工程的实施有利于提高企业社会形象，在履行社会责任方面起到一定的模范作用，对促进地区的社会稳定和经济发展起到积极的作用。
2.4小结
从环评新标准的要求、X省对氮氧化物减排的需要、企业发展的需要三个方面综合考虑，进行脱硝改造工作不仅必须而且紧迫，项目应尽快开展。
3.0设计依据
2012年1月9日西北电力设计院受中铝X自备电厂委托，着手开展中铝X自备电厂脱硝改造工程的可行性研究设计工作。
我院进行本项目设计工作的主要依据如下：
（1）可行性研究设计阶段《委托书》；
（2）按照中铝X与X省环境保护厅签订的《X省“十二五”火电行业主要污染物总量削减目标责任书》；
（3）火力发电厂勘测设计技术规程及各专业有关技术规程规定；
（4）强制性规程、规定，如GB18218《重大危险源识别》、GB50016《建设设计放火规范》等；
（5）业主提供的原始资料及其它与本项目相关的文件。
4.0脱硝改造现有条件
4.1工艺条件
本工程原设计已预留脱硝空间，预留脱硝空间为除尘器进口烟道支架上部。
但与之相关的锅炉钢结构基础及上部结构未考虑脱硝进出烟道的荷载，增加脱硝装置后，需锅炉厂根据脱硝装置增加的具体荷载，进行计算及设计有关的锅炉钢架及其基础；除尘器进口烟道支架及其基础也未考虑了脱硝载荷；引风机及电机未考虑脱硝阻力，引风机及电机基础未考虑加装脱硝装置后改造引风机及电机的基础；炉膛设计压力为±5.8kpa，瞬间可承受压力按照±8.7kpa设计；除尘器设计压力为±5.8kpa，短期可承受压力按照±8.7kpa设计。
具体煤质、油质、主要设备等资料如下：
4.1.1煤质资料
按中铝X自备电厂脱销改造项目工程设计提供的种煤质资料。
表4.1.1-1煤质及灰分分析
项目
单位
设计煤种
收到基低位发热值
MJ/kg
18.90
Qnet.var
（kcal/kg）
4514
工业分析
全水份Mt
%
16.80
空气干燥基基水份Mad
%
4.64
收到基灰份Aar
%
26.47
干燥无灰基挥发份daf
%
35
元素分析
收到基碳Car
%
45.54
收到基氢Har
%
2.84
收到基氧Oar
%
10.37
收到基氮Nar
%
0.65
全硫St,ar
%
0.78
灰分析
SiO2
%
51.35
Al2O3
%
19.91
Fe2O3
%
8.91
CaO
%
8.36
MgO
%
2.02
Na2O
%
0.69
K2O
%
1.29
TiO2
%
0.77
SO3
%
6.03
MnO2
%
0.112
灰的比电阻
测试温度
比电阻（Ωcm）
设计煤
温度19℃时
4.80x1011
温度80℃时
1.60x1012
温度100℃时
2.35x1012
温度120℃时
3.20x1012
温度150℃时
4.10x1011
温度180℃时
6.60x1010
4.1.2点火及助燃油
本工程点火及低负荷助燃油采用0号轻柴油，油质特性如下：
运动粘度（20℃时）3.0～8.0厘沲
恩氏粘度（20℃时）1.2～1.6oE
水份痕迹
凝固点不高于0℃
闭口闪点不低于55℃
低位发热值Qnet.ar～41780KJ/kg
硫≤0.2%
4.1.5本工程锅炉及主要辅助设备情况（参考施工的数据）
设备名称
参数名称
单位
参数
锅
炉
型式
亚临界、自然循环、一次中间再热、单炉膛、四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、紧身封闭布置、全钢架结构悬吊燃煤锅炉
过热器出口蒸汽流量（BMCR）
t/h
1065
过热器出口蒸汽压力（BMCR）
MPa（g）
17.45
过热器出口蒸汽温度（BMCR）
℃
540
省煤器出口烟气量
Kg/s
317.70
省煤器出口烟气温度
℃
372
排烟温度（空气预热器出口，修正后）（BMCR）
℃
124（暂定）
锅炉计算效率（BMCR）
%
93.74
锅炉计算耗煤量（BMCR）
t/h
155
空
预
器
数量（每台炉）
台
2
型式
回转式
漏风率（一年内/一年后）
%
6/8
除
尘
器
数量（每台炉）
台
2
型式
双室四电场
除尘效率
%
99.5
引
风
机
型式及配置
2×50%容量静叶可调轴流式
TB点风量
m3/s
2×324.3
TB点全压升
Pa
6483
进口烟温（TB点）
℃
140.5（暂定）
电动机功率
kW
2200
脱
硫
装
置
型式
石灰石—石膏湿法，
是否设置旁路
100%烟气旁路
是否设置增压风机
设置
是否设置GGH
设置
烟囱
高度
m
210
材质
钢内筒
直径
m
5．5
4.2电厂区域交通概况
4.2.1铁路
中铝X3×300MW自备电厂工程输煤系统按3×300MW设计。
按设计煤种3×300MW机组年需煤量约197.51x104t，按校核煤种1约220x104t。
由窑街煤电有限公司、宁煤集团配煤中心、靖远煤业魏家地矿有限公司供应。
铁路运输按全厂锅炉耗煤量的100%考虑，另外再考虑80x104t/a的汽车来煤。
煤源为窑街煤、靖远煤和宁夏煤，其中窑街煤30x104t/a为公路运输，运距约110km，其余为铁路运输，路线为：
矿区专用线→兰青线→张家祠车站→电厂专用线→电厂，运距约110km；靖远煤采用公路运输，运距约160km。
宁夏煤全部为铁路运输。
电厂铁路专用线从张家祠车站接轨，从扩建端进入厂区，专用线长约3.6km。
4.2.1.1区域铁路概况
兰青铁路从厂址的南侧通过，兰青铁路从兰新线的河口南车站接轨，经海石湾站、民和站、至青海省西宁西站。
厂址附近有张家祠车站和河湾车站。
兰青铁路主要技术标准：
铁路等级：
Ⅰ级铁路
正线数目：
单线
限制坡度：
6‰
机车类型：
内燃机车
机车型号：
DF4
最小曲线半径：
300m
牵引定数：
2500t/2300t
闭塞方式：
继电半自动闭塞
到发线有效长度：
850m，部分650m
4.2.1.2铁路专用线
中铝X自备电厂和电解铝工程已建成共用的铁路专用线。
此铁路专用线由兰州铁路局勘测设计院负责设计。
铁路专用线主要技术标准如下：
铁路等级：
工业企业Ⅰ级
正线数目：
单线
限制坡度：
6‰
最小曲线半径：
一般350m，困难300m
牵引种类：
内燃机车DF4
牵引定数：
近期2500t，远期3000t
装卸线有效长：
750m
闭塞类型：
场间联系电路
铁路专用线从厂址西侧3km的张家祠车站接轨，张家祠车站为兰青线的四等中间站，全站有正线1股，到发线2股（有效长850m），本站目前无货运作业，站坪纵坡向兰州方向为2.5‰下坡。
信号设备为电气集中联锁，区间闭塞类型为自动站间闭塞。
铁路专用线从张家祠车站东咽喉接轨，上跨109国道，向东行，经过仁和村北边，继续向东，跨过大沟河及天然气管道后，进入自备电厂，专用线长约3.6km。
电厂站内根据整列车进厂考虑，设5股线，其中2股重车线，2股空车线，有效长不小于750m，另设1股机车走行线。
接轨站至电厂站的运输组织由国铁担当。
国铁采用调车方式，负责向电厂站进行送重取空作业，厂内调车作业由厂方自备机车担当。
4.2.2公路
兰州市红古区境内交通发达，区内西兰、甘青公路东西横贯全境。
厂址南侧有G109通过，北侧为兰海高速。
区内各镇、乡均通有公路与国道和省道相接，交通十分方便。
4.2.2.1进厂道路
进厂道路从厂区东大门处引出后转向南，跨改造后的湟惠渠和天然气管线后，沿铝厂的东侧接至G109国道，长0.964km，汽-20级城市型混凝土路面，宽9m。
4.2.2.2运灰道路
运灰道路从厂区的扩建端侧向西引出，再转向北接至灰场，宽7m，混凝土路面。
4.2.2.3综合利用外运及运煤道路
综合利用外运及运煤道路从厂区西南侧引出，跨改线后的湟惠渠、天然气管线至新铝厂处，长469.39m，路面宽9m，采用汽-20重郊区型混凝土路面。
4.2.3脱硝剂运输
本工程脱硝剂拟采用汽车运输。
4.3电气现有条件
本次脱硝改造工程电气部分主要内容为提供新增设备的动力电源，以下对全厂厂用电系统概况进行介绍。
厂用电接线
本工程厂用电设6kV及0.4kV两种电压等级。
4.3.16kV厂用电系统
6KV高压厂用工作电源由发电机回路支接的一台50/31.5-31.5MVA高压厂用工作变压器供给，变压器为分裂绕组变压器。
高压厂用母线为单母线，主厂房每台机设A、B两段母线，分别接在高压厂用工作变压器的二个低压分裂绕组上，机炉的双套辅机分别接在两段母线上。
本工程的公用负荷分摊到#1、#2机的6kV工作段上。
脱硫负荷为每台机组各供给两回6kV电源,在脱硫区域设6kV段,供给脱硫负荷电源。
输煤负荷为#1、#2机组的6kV工作B段各供给一回6kV电源,在输煤区域设6kV段,供给输煤负荷电源。
从本厂35kV配电装置引接一回电源作为一台容量为50/31.5-31.5MVA的高压起动/备用变压器的电源，变压器为高压侧带有载调压分接头的分裂绕组变压器。
4.3.2380V厂用电系统
低压厂用变压器按成对配置、互为备用的原则设置。
4.3.2.1主厂房380/220V厂用电系统
主厂房380/220V厂用电采用中性点直接接地系统，每台机或炉分别设由两台低压厂用变压器供电的两个低压段（即动力中心），下设机或炉控制中心。
#1、#2机组设置二台低压公用变压器及相应的二段400V公用PC段。
每台机组分别设置一台低压照明变压器及相应的一段400V照明PC段。
4.3.2.2
空冷岛区设置380/220V配电装置，对空冷岛区用电设备供电。
4.3.2.3电除尘系统
每台炉电除尘由两台低压厂用变压器供电，两台变压器互为备用，主要向电除尘器除灰空压机房供电。
4.3.2.4输煤系统
根据输煤系统低压负荷分布的情况，在输煤控制楼和翻车机区域设输煤、翻车机380/220V配电装置，主要向各个转运站、碎煤机室，输煤控制楼、翻车机室等用电负荷供电。
4.3.2.5供水、化水系统
供水系统区域设置380/220V配电装置，供给该区域内的综合水泵房、辅机冷却水泵房等低压负荷用电
化水系统区域设置380/220V配电装置，供给该区域内的锅炉补给水车间、工业废水间、污水泵房、制氢站、行政生产办公楼等低压负荷用电。
4.3.2.6除灰系统
在灰库区域设置380/220V配电装置，供给该区域内的除灰低压负荷用电。
4.4水源条件及现有供水系统
4.4.1水源
中铝X自备电厂3×300MW空冷机组年平均用水量约为437m3/h，夏季最大时用水量约为496m3/h，年用水量为305.9m3万。
电厂取用湟水河地表水作为全厂水源。
湟水河水系属于黄河流域，大通河属于湟水河一级支流，源出青海省天峻县东南部，从永登县河桥镇苏家庄进入红古区，由北向南汇入湟水河。
大通河河流全长560.7km，主河道平均坡降4.52‰，流域面积151230km²，亨堂水文站年平均流量为89.7m³/s，径流量为28.2亿m³，自然落差2793m。
湟水河属于黄河一级支流，发源于青海省海晏县东北部、大通山西北麓，经海晏县城南至湟源县境内称为西川河，南流经湟源县城中，在西川市先后接纳北川河、南川河后，称为湟水河。
南流经互助土族自治县南部、平安县北部、乐都、民和县城中，在海石湾附近进入红古区，由西向东横穿全区，在八盘峡水库上游注入黄河。
河流全长374km，流域面积32863km²，民和水文站年平均流量为52.0m³/s，径流量为16.3亿m³，自然落差2635m。
电厂取用湟水河地表水作为全厂水源，取水河段距湟水河入黄河口约4km，入河口上游13km处有盐锅峡水电站，下游4km处有八盘峡水电站，该河段为天然河段，无任何水利设施，且目前尚未治理规划。
根据兰铝电厂初步设计确定的湟水河取水口，取水泵房设置于湟水河福川桥下游约210m处。
湟水河河段水质PH值为7.5～8.3，总硬度为180～380mg/L，氯化物为57～135mg/L，硅酸盐为115～255mg/L，属III类水质。
本工程脱硝系统改造主要有空预器冲洗用水，为间断临时用水，不增加电厂现状总用水量及耗水指标。
4.4.2厂外现有主要供水系统
电厂取水口取水量按“自备电厂3×300MW空冷机组＋新建铝厂＋现有铝厂的用水量之和”设计。
中铝X自备电厂3×300MW空冷机组年平均用水量约为437m3/h，夏季最大时用水量约为496m3/h。
新建铝厂日用水量为12501m3/d，年平均用水量为521m3/h，最大时用水量约为573m3/h。
现有铝厂平均日用水量为6500m3/d，最大用水量为7000m3/d，年平均用水量为271m3/h，最大时用水量为292m3/h。
取水口平均取水量（原水，原水按净水的1.15倍计）为1464m3/h，最大取水量（原水，原水按净水的1.2倍计）为1693m3/h（0.447m3/s），考虑取水量留有一定的富裕，以及在湟水河含沙量较大时，处理构筑物排泥水量较大，取水设施按2000m3/h（0.556m3/s）设计。
本工程设岸边取水泵房一座，内设4台取水泵，3台运行1台备用，取水泵的流量为1300m3/h，杨程41.5m。
本工程在厂外新建一座净化站，净化站最大处理能力为2000m3/h（0.556m3/s）。
湟水河地表水经澄清过滤净化处理后，可满足电厂的辅机冷却水补充水、工业用水、锅炉补给水和消防用水的水质要求及新建、现有铝厂的水质要求。
本工程设避沙峰水池，其容积3.0万m3，该水池布置在厂外净化站内。
从厂外净化站到厂区的补给水管道包括：
至电厂2XDN350的补给水管，至新铝厂2XDN300的补给水管，均为焊接钢管。
从净化站至电厂的补给水管线长约1.9km。
4.4.3厂内现有的供水设施
4.4.3.1蓄水池
蓄水池分别贮存并调节满足水质要求的工业用水、消防系统用水、生水和生活用水。
本工程设工业、消防蓄水池2座，每座2000m3，生活水蓄水池1座，容积400m3。
蓄水池为地下式布置。
4.4.3.2综合水泵房
各系统水泵从各自相应的蓄水池中取水，经升压后分别送往各用水管网，综合水泵房按无人值班，定期巡视设计。
泵房为半地下式结构。
泵房内共安装有生活水泵、工业水泵、生水泵、消防水泵、消防稳压装置和排水泵等设施。
泵房内水泵为一列式布置，各设备主要技术规范如下：
（1）工业水泵
台数：
4台
型号：
DFSS80-270（I）
流量：
180m3/h
扬程：
67m
配电动机主要技术规范
型号：
Y250M-2
功率：
55kw
电压：
380V
转速：
2970r.p.m
（2）消防水泵
a.消火栓系统消防水泵
台数：
2台
型号：
NPS250-590A
流量：
324m3/h
扬程：
115m
配套电动机/柴油机
型号：
Y315L1-2/G128ZLD
功率：
160kW/187kw
电压：
380V
b.消火栓系统稳压装置
稳压装置1套，含稳压泵2台及气压罐1台。
调节容积V=450L
稳压泵
单台流量：
18m3/h，
扬程：
115m
c.自动喷水系统消防水泵
台数：
2台
型号：
NPS250-590C
流量：
420m3/h
扬程：
90m
配套电动机/柴油机
型号：
Y315L1-2/G128ZLD
功率：
160kW/187kw
电压：
380V
d.自动喷水稳压装置
稳压装置1套，含稳压泵2台及气压罐1台。
调节容积V=450L
稳压泵
单台流量：
3.6m3/h，
扬程：
90m
（3）生水泵
台数：
3台
型号：
DFSS80-370
流量：
120m3/h
扬程：
40m
配电动机主要技术规范：
型号：
Y180L-4
功率：
22kw
电压：
380V
转速：
1470r
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