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基本设计说明

XXX电厂二期2X300MW火电机组烟气脱硫工程

（检索号：

G-LS010-1C-A01）

基本设计

基本设计说明书

XXXXX公司

XXX年X月XXX

第一章总的部分

1.1概述

1.2主要设计原则

1.3现有电厂概况

1.4厂址地质及气象环境条件

1.5环境保护

1.6节约和合理利用能源

1.7劳动安全和工业卫生

1.8生产组织与人员编制

1.9装置性能数据表

第二章工艺部分

2.1设计内容及设计范围

2.2装置设计基础参数和脱硫辅助介质

2.3设计接口

2.4石灰石-石膏湿法脱硫工艺原理

2.5系统拟定及设备选择

2.6系统说明

2.7物料平衡

2.8设备布置和检修起吊设施

2.9设备防腐和保温油漆

第三章热工自动化部分

3.1热工自动化设计范围

3.2控制方式和控制室布置

3.3热工自动化水平和控制系统结构

3.4热工自动化功能

3.5热工自动化设备选型

3.6电源和气源

3.7热工防护

3.8热工自动化试验室

3.9火灾报警系统

第一章总的部分

1.1概述

1.1.1设计依据

XX发电厂位于某省XX市代市镇东北约1km，位于国家规定的酸雨控制区内。

根据环保要求和国家有关文件的规定，XX电厂二期工程必须配套建设烟气脱硫装置。

通过招投标，XXXX公司（以下简称“XXXX”）与某XX发电有限责任公司（以下简称“业主”）于2002年9月签定了XX电厂二期2X300MW火电机组烟气脱硫工程设计和供货合同。

根据合同要求，于2002年11月在某XX召开了二期烟气脱硫工程第一次设计联络会。

本设计的设计依据如下：

∙XXXX与业主签定的“XX发电厂二期2×300MW火电机组烟气脱硫工程烟气脱硫装置合同”及其合同附件

∙XX电厂一、二期烟气脱硫工程第一次设计联络会会议纪要

∙《火力发电厂初步设计文件内容深度规定》（DLGJ9-92）

1.1.2　设计内容及设计范围

本次基本设计仅包括脱硫岛整体规划、工艺和仪表控制部分的设计，同时提供由业主负责的其他专业基本设计需要的与工艺和仪表控制有关的技术资料。

1.1.3设备及材料供货范围

　　根据XXXX与业主签定的合同及技术附件，本工程供货范围如下：

∙烟气挡板，包括：

旁路烟气挡板、FGD进口原烟气挡扳及FGD出口净烟气挡扳，升压风机出口挡板，增压风机入口联络烟道挡板和全套密封空气系统管道及设备

∙吸收塔，包括壳体、内部件、基础埋件，检修维护平台以及相关接口等

∙吸收塔扰动泵

∙吸收塔浆液循环泵

∙离心式氧化风机

∙石膏浆液旋流站

∙事故浆池搅拌器

∙浆液阀门

∙部分进口热控仪表

1.2主要设计原则

1.2.1工艺部分

1）脱硫装置采用石灰石－石膏湿法脱硫工艺，装置设计按两台机组合用一座吸收塔考虑。

装置设计处理烟气量为2208000Nm3/h，为2台锅炉设计煤种BMCR工况下的烟气排放量，同时满足校核煤种BMCR工况下烟气量2232000Nm3/h时的脱硫要求。

保证在设计煤种条件下，装置脱硫率不低于95.8%，装置负荷适应范围为20%~100%。

2）脱硫系统设置100%烟气旁路，以保证脱硫装置在任何情况下不影响发电机组的安全运行。

3）吸收剂制浆方式采用厂外来石灰石块，在电厂脱硫岛内设置一、二期公用的石灰石制浆车间将石灰石块制成浆液。

4）脱硫副产品石膏以浆液的形式全部抛弃至灰场，预留石膏脱水装置的建设位置，并且充分考虑以后安装石膏脱水装置的设计接口和设计条件。

5）脱硫设备年利用小时数按6000h计。

1.2.2仪表控制部分

1）采用一套分散控制系统对全厂FGD装置进行控制。

2）全厂FGD装置合用一个集中控制室，设置在一期FGD电控楼三楼。

1.3现有电厂概况

1.3.1装机规模

XX电厂一、二期规划容量为1200MW，留有再扩建的余地。

二期工程安装两台300MW国产凝汽式汽轮发电机组和两台1025t/h煤粉锅炉。

于2002年10月开工建设，计划2004年投产一台，2005年2月投产一台。

1.3.2煤质资料

煤质资料表

项目

单位

设计煤种

校核煤种

收到基碳Car

%

50.8

49.07

收到基氢Har

％

3.02

2.82

收到基氧Oar

％

3.53

1.18

收到基氮Nar

％

0.78

0.78

收到基硫Sar

％

2.37

2.80

收到基灰分Aar

％

32.0

35.20

收到基水份Mar

％

7.50

8.15

干燥无灰基挥发份Vdaf

％

25.30

20.48

收到基低位发热量Qnet.ar

MJ/kg

20.02

19.49

1.3.3电厂主要设备参数

主要设备参数表

设备名称

参数名称

单位

参数

锅炉

型式

亚临界中间再热自然循环汽包炉

最大连续蒸发量

t/h

1025

过热器出口蒸汽压力

Mpa

17.4（g）

过热器出口蒸汽温度

℃

540

排烟温度

℃

140

锅炉计算耗煤量（BMCR）

t/h

139.8（设计煤种）

144.6（校核煤种）

锅炉实际耗煤量（BMCR）

t/h

141.2（设计煤种）

147.6（校核煤种）

除尘器

型式及配置

每炉两台双室四电场静电除尘器

除尘效率

％

99.6

引风机

型式及配置

每炉两台静叶可调轴流式风机

风量

M3/h

855720（暂定）

风压

Pa

3506（暂定）

电动机功率

KW

烟囱

高度

M

240（两炉公用）

材质

钢筋混凝土

1.3.4灰渣处理

电厂二期工程的两台锅炉为固态排渣炉，采用厂内灰渣分除，厂外灰渣混除，水力输灰至灰场的方式。

除尘器为双室四电场电除尘器，每电场4个落灰斗，每台炉共16个灰斗；每台炉省煤器有4个排灰斗，空预器有8个排灰斗。

三、四号炉电除尘器灰斗采用干除灰。

每年每炉灰渣总量为28.3万吨，2台炉共56.6万吨。

（年利用小时数为6000小时）。

锅炉除渣系统采用埋刮板输送机——斗式提升机输渣方案。

炉渣经水冷却、粒化和碎渣机破碎后，由刮板输送机和斗式提升机送至渣仓，渣仓设有析水元件，湿渣经脱水后由汽车外运供综合利用。

当渣不综合利用时，刮扳捞渣机的排渣可切换至渣沟，自流到灰渣浆池，通过灰渣浆泵输送至灰场。

除灰系统厂内为气力输送系统，厂外为水力灰浆输送系统。

电除尘器灰斗下的细灰由压缩空气输送至灰库储存。

灰库下设有干灰排放口，干灰经给料机、汽车散装机装车外运供综合利用。

当干灰不综合利用时，灰库内的干灰由双轴搅拌机制成灰浆后排入灰沟，自流入灰渣浆池内，由灰渣浆泵经管道输送至灰场。

已有灰场可满足电厂一、二期机组堆放灰渣和脱硫石膏10年以上。

1.4厂址地质及气象环境条件

1.4.1工程地质条件

电厂位于某盆地腹地中心区域，厂区地形主要为低缓丘陵带，整体地势呈北高南低，地貌类型属浅丘剥蚀夷平面。

厂区地层主要为第四系松散堆积物与其下伏的侏罗系上沙溪庙组的泥岩夹砂岩。

地层划分为：

1－1层填土。

①层粉质粘土：

湿，可塑～硬塑，该层主要为侏罗系泥岩和砂岩风化物形成的坡积、残积层或冲洪积层，土质不均，无水平层理，细微裂隙较发育，普遍分布于厂区，厚度0.5～5.0米之间。

②层粉土：

很湿，软塑～流塑状态，本层为静水或池塘沼泽相沉积的淤泥层和坡、残积层的软化层，可见微层理，常夹于①层中或伏于①层之下，厚度0.5～2.0米之间。

主要分布于低凹地带。

③－1～⑤层基岩，分布于整个厂区。

岩性为侏罗系上沙溪庙组的河流相泥岩类及砂岩类。

泥岩和砂岩呈不等状互层，岩层厚度变化很大。

厂区地震基本烈度为6度，厂区建筑场地类别为Ⅱ类。

厂区地下水分三种类型：

第四系上层滞水，土层和基岩面之间的层间水及基岩中的裂隙水，地下水对混凝土无腐蚀性，地下水位埋藏较浅

1.4.2气象环境条件

历年平均气压

978hpa

历年平均气温

17.4℃

平均最高气温

21.3℃

平均最低气温

14.5℃

极端最高气温

41.5℃

极端最低气温

－3.7℃

平均相对湿度

83%

最小相对湿度

14%

年平均降水量

1067.2m

一日最大降水量

132.6m

平均风速

1.2m/s

最大风速

18.0m/s

基本风压

0.30kN/m2

日照时数

1195.9hr

日照百分率

27％

1.5环境保护

1.5.1本期脱硫装置建成投产后，烟囱排放的烟气中粉尘浓度≤50mg/Nm3，SO2、HCl、HF等污染物浓度均满足环保要求。

1.5.2装置设有吸收塔区域排水坑，以收集吸收塔区域及其附近设备、浆液管道冲洗水和停机排放浆液，通过回收系统回收利用，降低浆液管道浆液排放带来的二次污染。

1.6节约和合理利用能源

1.6.1节约用水系统设备冷却水及浆液管道冲洗水尽量回收利用作为装置工艺补充水或循环使用，减少水耗。

1.6.2合理利用能源

1）对脱硫装置系统、设备、管道进行优化配置，降低能耗。

2）选择效率高的风机、泵类。

3）国内供货的电机选用安全、高效电机。

4）选择质轻、高效的保温材料，控制表面温度，优化保温设计，以减小热损失。

1.7劳动安全和工业卫生

1.7.1防火、防爆

（1）与二期烟气脱硫工程相关的各建（构）筑物的防火安全间距及防火等级，按其生产过程中的火灾危险性，满足《建筑设计防火规范》及《火力发电厂设计技术规程》的规定。

（2）二期烟气脱硫工程各建（构）筑物均考虑安全通道和安全出口。

（3）要求电气电缆和热控电缆采用阻燃电缆防火。

（4）局部电缆沟、段、分支处设置防火隔墙，电缆竖井采用耐火隔板，涂防火涂料等措施，盘、柜小孔洞封用防火材料封堵。

1.7.2防尘、防毒、防化学伤害

（1）严格控制室内工作点空气中的含尘量，空气中的含尘量不得超过国家有关标准。

（2）石膏浆液呈弱酸性，为防腐蚀及腐蚀泄露，输送石灰石浆液的管道采用衬胶碳钢管或耐腐蚀合金钢管。

1.7.3防电伤、防机械伤害及其它伤害

（1）各种机器的转动部件装设联轴器防护罩。

（2）所有楼梯、钢梯、平台、走道边缘设置栏杆，并考虑防滑措施，保证运行人员安全。

（3）钢制平台扶梯踏步设计平、缓，上下方便。

钢梯坡度不大于45°，并采用花纹钢板踏步防滑。

1.7.4防噪声、防振动

（1）对系统主要转动设备的噪声水平进行控制，并要求供货商保证，以便从根本上根治。

（2）对个别噪声大的设备，如湿式磨机等，设置必要的警示牌，防止设备运行时非运行人员的出入。

（3）主要设备及辅助设备的基础及平台的防振处理，符合《作业场所局部振动卫生标准》和《动力机器基础设计规范》。

（4）对工艺水、浆液管道易产生振动的地方，采用加固、防振措施。

1.8生产组织与人员编制

XX发电厂烟气脱硫装置建成后，需有专人负责烟气脱硫装置的运行、维护和管理工作。

除尘脱硫装置大修、维修、化验人员，后勤行政事务均由全厂统一管理。

具体的人员配置由业主根据《火力发电厂劳动定员标准》（国劳人字[1998]94号），并考虑到电厂现有定员的实际情况进行配置。

1.9装置性能数据表

序号

名称

单位

数值

备注

一

装置设计参数

1

装置处理烟气量

Nm3/h

2,208,000

2

装置进口粉尘浓度

mg/Nm3

≤200

3

装置进口烟气温度

℃

134

通流能力按144℃考虑

4

装置进口SO2浓度

mg/Nm3

≤6,680

当量浓度

二

装置性能数据

1

脱硫效率

%

≥95.8

设计煤种

2

装置出口SO2浓度

mg/Nm3

≤284

设计煤种

≤400

校核煤种

装置出口HCl浓度

mg/Nm3

≤3

设计煤种

装置出口HF浓度

mg/Nm3

≤3

设计煤种

装置出口粉尘浓度

mg/Nm3

≤50

设计煤种

3

Ca/S摩尔比

1.03

设计煤种

4

装置烟气出口温度

℃

≥80

设计条件

5

吸收塔出口烟气水滴含量

mg/Nm3

≤75

6

工艺水耗量（含二期工程制浆用水）

t/h

≤170

设计条件

7

装置电耗

Kw.h/h

9108

平均值

8

烟道旁路挡板最大动作时间

s

≤25

9

装置可用率

%

≥96

10

装置负荷适应范围

%

20~100

11

装置使用寿命

年

30

第二章工艺部分

2.1设计内容及设计范围

2.1.1设计内容

·基本设计说明（包括系统说明）

·工艺系统PD图

·脱硫岛总平面布置图

·脱硫装置及各车间平断面布置图，包括平台扶梯及检修起吊设施布置。

·烟道及管道布置总图（平面和断面）。

·设备及材料清册。

·提供土建、电气等专业基本设计所需的工艺资料

2.1.2设计范围

根据XXXX与业主签定的“XX发电厂二期2×300MW火电机组烟气脱硫工程烟气脱硫装置合同”及其合同附件和XX电厂一、二期烟气脱硫工程第一次设计联络会会议纪要，本工程基本设计中工艺部分的设计范围如下：

·满足装置运行需要的所有工艺系统，包括：

石灰石浆液喷入系统

烟气系统

挡板密封风系统

吸收塔浆液循环系统

吸收塔浆液扰动系统

氧化空气系统

吸收塔浆液排出系统

石膏浆液输送系统

工艺水系统

·设备检修起吊设施

·防腐及保温

2.2装置设计基础参数和脱硫辅助介质

2.2.1设计基础参数

装置入口烟气参数

项目

单位

数据

备注

烟气成分（标准状态，湿基，实际O2）

设计煤种

校核煤种

CO2

Vol%

12.00

11.87

O2

Vol%

5.88

5.89

N2

Vol%

74.96

75.09

SO2

Vol%

0.21

0.25

H2O

Vol%

6.95

6.90

烟气成分（标准状态，干基，实际O2）

设计煤种

校核煤种

CO2

Vol%

12.89

12.74

O2

Vol%

6.32

6.32

N2

Vol%

80.56

80.67

SO2

Vol%

0.23

0.27

烟气参数

设计煤种

校核煤种

FGD入口烟气量

两炉一塔

Nm3/h

2×1027000

2×1039000

标态，干基

实际含氧量

两炉一塔

Nm3/h

2×1104000

2×1116000

标态，湿基

实际含氧量

两炉一塔

Nm3/h

2×1006000

2×1017000

标态，干基

6％O2

引风机出口烟气温度

℃

134

正常值

144

烟气通流能力设计温度

170

最高（可连续运行）

200

故障烟温（要求保护提前动作,不损坏设备及材料）

引风机出口烟气压力

Pa

200

BMCR工况

FGD入口砖烟道处烟气压力

Pa

0

BMCR工况

FGD出口砖烟道处烟气压力

Pa

200

BMCR工况

烟气中污染物成分（标准状态，干基，6%O2）

SO2

mg/Nm3

6600

最大8000（校核煤种）

SO3

mg/Nm3

100

Cl（HCl）

mg/Nm3

50

F（HF）

mg/Nm3

25

粉尘浓度（引风机出口）

mg/Nm3

≤200

装置出口烟气参数

项目

单位

数据

备注

SO2

mg/Nm3

<284

设计条件，标态，

干基，6%O2

烟尘

mg/Nm3

<50

ClasHCl

mg/Nm3

<3

FasHF

mg/Nm3

<3

装置烟气出口温度

℃

≥80

2.2.2脱硫辅助介质

1）吸收剂-石灰石

XX电厂二期烟气脱硫工程采用石灰石浆液作为脱硫吸收剂，其石灰石品质及耗量如下：

石灰石成分分析

项目

单位

数据

备注

CaCO3

Wt－%

≥90

SiO2

Wt－%

1.98~2.5

Al2O3

Wt－%

0.42~0.6

Fe2O3

Wt－%

0.44~0.7

MgCO3

Wt－%

1.07~2.5

F－

µg/g

210

Cl－

µg/g

92

Cd

µg/g

≤1

Cr2O3

µg/g

≤35

设计煤种BMCR工况两台锅炉运行石灰石浆液品质及耗量表

名称

单位

数值

固型物粒度

Mm

90%<63μm

固型物重量浓度

％

25

浆液固型物浓度

g/l

300

体积流量

m3/h

73.63

质量流量

kg/h

87620.73

小时石灰石耗量

t/h

22.089

日石灰石耗量

t/d

441.78

年石灰石耗量

t/a

2650680

校核煤种BMCR工况两台锅炉运行石灰石浆液品质及耗量表

名称

单位

数值

固型物粒度

Mm

90%<63μm

固型物重量浓度

％

25

浆液固型物浓度

g/l

300

体积流量

m3/h

79.73

质量流量

kg/h

10609

小时石灰石耗量

t/h

26.876

日石灰石耗量

t/d

537.52

年石灰石耗量

t/a

3225120

注：

日耗量按每天20h计，年耗量按每年6000h计。

2）工艺水

工艺水分析资料

项目

含量

项目

含量

K+

4.00mg/L

S2-

≤0.05mg/L

Na+

12.00mg/L

Al3+

0.043mg/L

Ca2+

68.00mg/L

NH4+

0.134mg/L

Mg2+

11.25mg/L

HCO3-

3.33mg/L

Fe2+

0.028mg/L

CO32-

0.1698mg/L

Fe3+

0.051mg/L

SO42-

47.1mg/L

AS

≤0.01mg/L

OH-

0.059mg/L

Cu

0.18mg/L

BOD5

1.00mg/L

Pb

0.05mg/L

矿物油

0.17mg/L

Zn

0.007mg/L

总磷

0.59mg/L

Cd

0.24mg/L

总铬

≤0.06mg/L

Cl－

62.5mg/L

溶解性固体

466mg/L

NO3－

10.2mg/L

悬浮性固体

2.7mg/L

NO2－

0.10mg/L

总固体

468.7mg/L

F－

0.61mg/L

高锰酸盐指数

3.15mg/L

总硬度

3.7mmol/L

甲基酸碱度

0.4mmol/L

碳酸盐硬度

3.01mmol/L

电导率（25℃）

349us/cm

非碳酸盐硬度

0.69mmol/L

PH

9.58

总碱度

3.01mmol/L

样品外观

透明无嗅

酚酞碱度

2.61mmol/L

3）压缩空气

压缩空气由一、二期脱硫工程公用部分的压缩空气系统供给，系统提供的压缩空气压力为0.7Mpa（g）。

2.3设计接口

二期烟气脱硫工程与公用系统工程部分和电厂主体工程的设计接口如下：

序号

管道名称

接口坐标

接口标高（m）

备注

A（m）

B（m）

1

石灰石浆液输送管道

1135.2

879.5

9.5

公用系统

2

石灰石浆液再循环管道

1135.2

879.5

8.5

公用系统

3

吸收塔浆液排出泵至抛弃浆液缓冲箱管道

1135.2

880.7

9.5

公用系统

4

吸收塔坑泵至抛弃浆液缓冲箱管道

1135.2

879.9

8.5

公用系统

5

石膏浆液泵至抛弃浆液缓冲箱管道

1135.2

879.9

8.5

公用系统

6

杂用压缩空气管道

1131.52

830.2

7.1

公用系统

7

仪表用压缩空气管道

1131.52

830.6

7.1

公用系统

8

脱硫烟道进口接口

1165.2

855

27.78

主体工程

9

脱硫烟道出口接口

1165.2

865

52.5

主体工程

10

工艺水管道接口

1139.7

793

5.81

主体工程

注:

上表中A,B方位与西南电力设计院编制的初步设计文件中土建总交部分脱硫区总平面布置图一致,即二期工程烟囱中心坐标为A:

1165.20m，B：

779.5m，标高以烟囱区域平场标高为±0.00m计。

2.4石灰石-石膏湿法脱硫工艺原理

本期工程配备一套两炉共用的烟气脱硫装置，采用石灰石－石膏湿法烟气脱硫方法，按照德国比晓夫公司脱硫工艺技术进行设计。

经核算，脱硫装置的脱硫率为95.8%。

本工艺以石灰石作为吸收剂，与烟气中的二氧化硫发生化学反应，脱硫副产物以石膏为主。

其化学反应过程以及反应原理方程式如下：

1）石灰石溶解：

CaCO3+CO2+H2O→Ca（HCO3）2

2）与SO2反应：

Ca（HCO3）2+2SO2→Ca（HSO3）2+2CO2

3）氧化：

Ca（HSO3）2+O2+CaCO3→2CaSO4+CO2+H2O

4）石膏的形成：

CaSO4+2H2O→2CaSO4X2H2O

吸收塔是脱硫化学反应发生的核心区域，其结构设计和内部功能区域的划分以及设备管道的布置都是按照保证脱硫效率和FGD装置的整体经济运行的要求设置的。

在本期工程脱硫装置的设计中，结合本期工程的具体特点和大量的工程实践经验，认真核算，反复比较，确定了合理的技术方案。

具体的技术特点和运行方式见系统说明。

2.5系统拟定及设备选择

2.5.1系统拟定

系统拟定根据石灰石-石膏湿法脱硫工艺特点，并遵循系统简单、安全可靠、维护方便的原则。

由下述分系统组成：

石灰石浆液喷入系统，烟气系统，挡板密封风系统，吸收塔浆液循环系统，吸收塔浆液扰动系统，氧化空气系统，吸收塔浆液排出系统，石膏浆液输送系统，工艺水系统，压缩空气吹扫系统等。

1）石灰石浆液喷入系统

由于在石灰石-石膏湿法脱硫工艺中，脱硫吸收塔浆液PH受石灰石浆液喷入量的影响，为调节进入吸收塔的石灰石浆液量，设置石灰石浆液调节阀对喷入的石灰石浆液量进行调节。

调节阀调节范围满足装置负荷变化范围。

2）烟气系统

为保证烟气系统增压风机性能适应锅炉负荷的变化，在系统中设置两台轴流式增压风机（每台风机对应一台锅炉的烟气量）。

为保证增压风机并联运行的安全性和可靠性，在两台增压风机进口挡板门前的烟道上设置联络烟道，以平衡不同锅炉负荷情况下增压风