天津北疆发电厂一期工程#1机组烟气污染物超低排放改造工程可行性研究报告.docx

1、天津北疆发电厂一期工程#1机组烟气污染物超低排放改造工程可行性研究报告1 总 论1.1 项目概况天津北疆发电厂厂址位于天津市滨海新区东北部的汉沽区双桥子，处于沿海地区和京津唐电网负荷中心，距离天津市外环线56公里。电厂规划容量为41000MW机组、40104t/d海水淡化装置，并留有扩建的余地。北疆发电厂一期工程是国家循环经济试点项目，建设21000MW超超临界燃煤机组，并同步建设日产20万吨淡水的海水淡化工程。北疆发电厂一期工程的1、2号机组已分别于2009年9月24日和11月30日通过168试运行投产发电。北疆发电厂二期扩建工程建设21000MW超超临界燃煤机组，并同步建设日产30万吨淡水

2、的海水淡化工程，目前该项目已经取得国家发改委对项目核准的批复意见。自2013年年初以来，我国中东部地区出现持续雾霾天气，其中京津冀地区尤为严重，给人民群众的生产生活和身体健康都造成了严重影响，火电厂烟气污染物排放等污染源的治理也更加引起了国家发展改革委、环保部等国家部委的高度重视。保护环境是我国发展的基本国策。为了保证北疆电厂既能推动当地社会经济发展，又能最大限度减少对环境的污染，投资方拟进一步增加环保投入，根据天津国投津能发电有限公司的要求，北疆发电厂一期工程#1机组大气污染物排放拟参照火电厂大气污染物排放标准（GB 13223-2011）中燃气发电厂排放标准部分，进行脱硝脱硫及除尘系统改造

3、。经过与燃气轮机组的实际烟气量、含氧量、污染物排放标准进行对比，改造后1号炉的烟气污染物排放拟控制在：烟尘排放浓度5mg/Nm3，二氧化硫排放浓度35mg/Nm3，氮氧化物排放浓度50mg/Nm3。1.2 编制依据1.2.1 天津国投津能发电有限公司设计委托传真；1.2.2 天津北疆发电厂一期工程施工图设计资料；1.2.3 相关设备厂家提供资料；1.2.3 电力建设工程概算定额（2006年版）；1.2.4 电力建设工程预算定额（2006年版）；1.2.5 大中型火力发电厂设计规范（GB50660-2011）；1.2.6 火力发电厂可行性研究报告内容深度规定DL/T5375-2008；1.3 设

4、计标准及规范火电厂大气污染物排放标准 GB 13223-2011大中型火力发电厂设计规范 GB 50660-2011火力发电厂设计技术规程 DL5000-2000火力发电厂初步设计文件内容深度规定 DL/T5427-2009电力工程制图标准 DL5028-93火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程 DL/T5121-2000设备及管道保温技术通则 GB4272-92火力发电厂保温材料技术条件 DL/T776-2001火力发电厂保温油漆设计规程 DL/T5072-2007工业金属管道工程质量检验评定标准 GB50184-93工业设备及管道绝热工程质量检验评定标准 GB50185-93火力发电厂钢制平

5、台扶梯设计技术规定 DLGJ158-2001固定式压力容器安全技术监察规程 TSG R0004-2009压力容器 GBl50-20111.4 研究范围与分工1.4.1 改造项目主体设计单位为中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司(以下简称我公司)，负责可行性研究报告的编制。主要包括；#1炉脱硫改造、脱硝改造、除尘系统改造、炉后改造区域布置等改造；烟风系统的设备核算及烟道改造；为适应烟气污染物超低排放改造所需要新加或拆除和加固原有结构部分的设计；相应增加自动控制设备、配电设备等；投资估算及经济效益分析；1.4.2 投资估算范围：#1炉脱硫、脱硝及除尘改造工程。1.5 工作简要过程及主要参

6、加人员1.5.1 工作简要过程2013年9月，天津国投津能发电有限公司安生部对#1炉脱硫增容、烟尘改造及烟气余热利用改造技术方案进行了初步的明确。2013年9月11月，天津国投津能发电有限公司多次组织召开了环保设施综合改造技术交流会。2013年11月6日，天津国投津能发电有限公司正式委托我公司进行机组除尘、脱硫设施技术改造可行性研究。2013年11月18日，在我公司组织召开了环保设施综合改造技术交流会，明确了改造内容、目标及存在问题。2014年02月10日，在我公司对环保综合改造方案向天津国投津能发电有限公司领导进行了汇报，进一步明确了改造的原则。1.5.2人员组成1.5.2.1 工程管理人员

7、序号姓 名职 务1詹 扬主管总工程师2靳朝晖项目经理3尹元豹计划管理工程师1.5.2.2 项目人员组成序号专业主设人主 工1热机刘 闯彭红文2结构王勇强吴 冰3电气曹 建杜小军4二次王 惠贾江涛5水工工艺王惠芸张燕生6热控孔祥正马欣欣7化学孙育文周 军8总图夏妍萍高 青9施工组织王文臣王庆贤10建筑刘韫颖孟 凌11暖通张 萍12技经赵旭红李 雅13环保孟宪彬付 铁2 厂址简述2.1厂址地理位置及地形条件天津北疆发电厂厂址位于天津市汉沽东北部沿渤海区域。电厂西北距汉沽城区约9km，南距海滨大道约0.50km。本工程为改造工程，改造场地位于电厂一期工程的东侧炉后及烟囱区域，改造场地为一期施工用地，

8、已进行回填，回填标高3.0m4.0m。厂区竖向布置采取平坡式布置，室内外地坪标高差为0.30m。场地排水坡度一般为0.5，困难情况下不小于0.3。2.2气象条件本厂址位于汉沽地区。汉沽位于渤海西部，受季风环流控制，气候属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明；春旱多风，冷暖多变；夏热湿大，雨水集中；秋高气爽；冬寒少雪。项 目单位统计值多年年平均气温11.9极端最高气温39.7极端最低气温-20.7最冷月(1月)平均气温-4.7最热(7月)月平均气温26多年多年平均气压hPa1016.6多年年平均蒸发量mm1590.6多年年最大平均蒸发量2012.4多年年最小平均蒸发量1304.4多年年平均降水量

9、mm556.7年最大降水量896.5年最小降水量296.0多年1d最大降水量321.1多年1h最大降水量95多年10min最大降水量33.2最大1次降水量及历时369.4多年平均相对湿度%65最小相对湿度1多年平均绝对湿度11.7多年平均风速m/s3.6多年最大瞬时风速31多年最长结冰日数d173多年最大积雪厚度cm31多年最大冻土深度cm57最长1次大风日数d5最长1次沙尘暴持续时间h3厂址处五十年一遇基本风压为0.55kN/m2，相应的五十年一遇10m高、10分钟平均最大风速为29.7m/s。2.3岩土工程条件根据岩土工程勘测报告，厂区地层为第四系陆相、海相、海陆交互相沉积层，本次勘测钻探

10、最大深度70m。根据土层的沉积成因、物理力学性质，将本次勘测所揭露的土层自上而下分为五大层，各土层性质分述如下：表层(层号0)：素填土，新近回填，以黄褐色粉质粘土、粉土为主，局部地段含有砖块和植物根。该层底部局部地段为灰黑色淤泥。回填土厚度为3.003.60m。第一大层(层号)，本层为陆相沉积物，以黄褐色粉质粘土为主，在该层的顶部分布有素填土或淤泥。素填土，黄褐色，湿很湿，由粉质粘土组成，松散稍密，属高压缩性土。一般厚度为0.501.50m，平均厚度为1.00m。该层分布于盐池的池堤地段，为晒盐及养虾池挖掘堆积形成。淤泥，黑色、黑灰色，流塑，很湿，含腐植质和植物根，有腥臭味，属高压缩性土。一般

11、厚度为0.200.50m。在晒盐及养虾的过程中，局部地段人工挖掘了沟槽，因此该段淤泥沉积厚度相对较大，约为0.80m1.20m。淤泥分布于盐池的池底，主要由养殖过程中形成。粉质粘土，黄褐色，很湿，软塑，局部为流塑，稍有光泽，干强度中等，韧性中等。含氧化铁、少量碎贝壳。局部土质不均匀，夹粉土薄层。属高压缩性土。一般厚度在0.802.90m，平均厚度为1.80m。该层在厂区内均有分布。第二大层(层号)，本层为海相沉积物，以灰色粉质粘土为主，夹有粉土、粘土、淤泥质粉质粘土和粉细砂层。按岩性特征及物理力学性质分为三个亚层：1层：粉质粘土，灰色，以软塑状态为主，局部呈流塑状态，湿很湿。稍有光泽，干强度中

12、等，韧性中等。夹有粉土、粉砂薄层，呈互层状，局部层位相变为淤泥质粉质粘土。该层土大部分层位含少量贝壳碎片，局部贝壳碎片较富集呈薄层状。在钻探过程中该层土存在缩径现象。该层土属高压缩性土。该层土底板埋深为16.025.0m，平均埋深为18.4m，层厚为10.822.8m，平均厚度为14.9m。该层在厂区内均有分布。2层：粉土，灰色，中密密实，湿，摇震反应中等，局部层位稍有光泽，干强度中等，韧性低。含少量贝壳碎片和氧化铁。夹有粉质粘土和粉砂薄层，呈互层状。本层整体厚度较小，主要以夹层形式存在，层厚为0.65.2m，平均厚度为2.0m。该层土属中等压缩性土。3层：粉细砂，灰色，中密密实，饱和，含少量

13、贝壳碎片，夹有粘性土薄层。本层位于第二大层的底部，该层土顶板埋深为17.622.0m，平均埋深为18.4m，底板埋深为20.229.5m，平均埋深为23.4m，层厚为1.88.1m，平均厚度为4.5m。该层在厂区的大部分地段均有分布，仅煤场以西地段缺失。该层土属中等低压缩性土。第三大层(层号)，本层为陆相沉积物，以黄褐色粉质粘土为主，局部夹有粘土、粉土或粉砂层。在厂区的东部本层顶部普遍分布一层厚0.10.2m的泥炭或腐木层。本层下部砂性增大，大部分地段至底部出现粉土或粉砂层。按岩性特征及物理力学性质分为三个亚层：1层：粉质粘土，褐黄色、灰黄色，以可塑状态为主，局部为软塑，稍湿湿，稍有光泽，干强

14、度中等，韧性中等。夹有粉土薄层，呈互层状，含云母、少量螺壳和少量姜石，见氧化铁条纹。该层土属中等压缩性土。该层土底板埋深一般为22.530.2m，平均为26.7m，层厚一般为0.610.6m，平均厚度为4.8m。该层在厂区内均有分布。2层：粉土，褐黄色、灰黄色，中密密实，稍湿湿，摇震反应中等，无光泽，干强度中等，韧性低。夹有粉质粘土和粉砂薄层，呈互层状，含少量贝壳碎片和姜石，见氧化铁条纹。该层土属中等压缩性土。该层土底板埋深一般为24.533.4m，平均为29.8m，层厚一般为1.03.5m，平均厚度为2.6m。该层分布于厂区内大部分地段。3层：粉砂，褐黄色、灰黄色，中密密实，饱和，摇震反应迅

15、速，无光泽，干强度低，韧性低。夹有粉质粘土和粉土薄层，呈互层状，含少量贝壳碎片。该层土底板埋深为26.635.5m，平均埋深为31.6m，层厚为1.57.8m，平均厚度为3.7m。该层分布于厂区内大部分地段。第四大层(层号)，本层以海陆交互相沉积的粉质粘土层为主，夹粘土、粉土和粉细砂层。粘土、粉土和粉细砂层的分布和厚度在水平向变化较大，无明显的规律性。粉质粘土：灰褐色、灰黄色，可塑，局部为硬塑，湿很湿，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，含少量贝壳碎片及其薄层，含姜石，见氧化铁条纹，土质不均匀，夹粉土薄层。粘土：灰褐色、灰黄色，可塑，局部为硬塑，湿很湿，切面有光泽，干强度高，韧性高，见氧化铁条纹，

16、含少量贝壳碎片及其薄层。粉土：灰褐色、灰黄色，密实，湿很湿，切面无光泽，干强度中等，韧性低，见氧化铁条纹，含少量贝壳碎片及其薄层，含姜石。土质不均匀，夹粉质粘土薄层。粉细砂：灰褐色、灰黄色，密实，饱和，成分以石英、长石为主。该层土底板埋深为43.054.0m，平均埋深为47.6m，层厚为9.920.0m，平均厚度为14.9m。该层在整个厂区内均有分布。第五层，(层号)，本层由陆相沉积的黄褐色粉细砂、粉质粘土、粉土互层组成，局部有粘土层。按岩性特征及物理力学性质分为两个亚层：1层：粉细砂，褐黄色、褐灰色，饱和，密实，以石英、长石为主，含云母，大部分层位砂质均匀，局部层位夹粉土薄层。2层：粉质粘土

17、，褐黄色、灰褐色，可塑硬塑，稍湿湿，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，含氧化铁条纹和少量姜石，土质不均匀，夹粉土薄层，呈互层状。该大层钻孔揭露的厚度大于20m，未揭穿，在厂区内均有分布。各层地基土主要物理力学性质指标值见表2.3-1，各层地基土的桩基参数值见表2.3-2。表2.3-1 各层地基土主要物理力学性质指标值表地层编号地基土名 称重力密度(kN/m3)压缩模量抗剪强度(固结快剪)承载力特征值fak(kPa)Es1-.2(MPa)Es2-4(MPa)Es4-6(MPa)Es6-8(MPa)粘聚力C(kPa)内摩擦角()粉质粘土18.02.04.015880素填土18.04.06.01015

18、901粉质粘土18.03.04.56.5128752粉土18.55.08.011.015201603粉细砂19.015.025.030.0302501粉质粘土18.06.010.014.017.020.017.01902粉土18.58.012.018.024.020.025.02003粉砂19.010.015.022.030.025220粉质粘土19.07.011.015.019.04015220粉土19.510.016.023.026.030241粉细砂20.020.025.030.040.0353002粉质粘土19.59.013.017.020.04514280表2.3-2 各地基土桩基参

19、数推荐值表地层编号地基土名称灌注桩预制桩桩极限侧阻力标准值qsik(kPa)桩极限端阻力标准值qpk(kPa)桩极限侧阻力标准值qsik(kPa)桩极限端阻力标准值qpk(kPa)素填土2020粉质粘土15151粉质粘土30250362粉土40450553粉细砂809008035001粉质粘土505505527002粉土60653粉砂701100653200粉质粘土50粉土601粉细砂8015002粉质粘土601300(3) 地下水条件厂区原为晒盐池兼作养虾池，在本次勘测之前池水已抽干。由于组成池堤的粉质粘土渗透性很低，盐池中池水抽干后短时间内地下水位下降，在本次勘测期间，大部分地段地下水位埋

20、深约为0.50.7m，相应标高为0.20.7m。地下水类型为潜水。厂区四周现为晒盐池兼作养虾池，水面标高约1.601.80m，且有可能长期保持不变。考虑到厂区回填到标高4.00m后，场地内的地下水位会有一定程度的升高，其标高约为1.802.00m。厂区场地整平标高为4.0m，长期来看地下水位标高约为1.802.00m。按照岩土工程勘察规范(GB50021-2001)的有关规定，勘测场地环境类型为类，当建(构)筑物基础埋深标高低于1.802.00m时，建(构)筑物基础就处于长期浸水状态，由水样化验结果判定地下水对混凝土结构具强腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有弱腐蚀性，对钢结构具中等腐蚀性。当

21、建(构)筑物基础埋深标高高于1.802.00m时，基础就处于干湿交替状态，地下水对混凝土结构具强腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有强腐蚀性，对钢结构具中等腐蚀性。(4) 场地地层岩性钻孔的剪切波速测试结果，20m深度内土层等3个等效剪切波速为115.3、117.3和120.9m/s，场地覆盖层厚度大于80m。根据建筑抗震设计规范(GB50011-2010)，判定建筑场地类别为类。根据中国地震动参数区划图(GB18306-2001)，厂址所在区域地震动峰值加速度为0.20g，地震基本烈度为8度。根据中国地震局地震工程研究中心所完成的天津北疆发电厂工程场地地震安全性评价报告，50年超越概率为10

22、%的场地设计地震动峰值加速度为0.195g，对应地震烈度为8度。综合判定场地地基土不液化。(5) 标准冻结深度根据建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)，厂区土壤标准冻结深度为0.60m。2.4交通运输2.4.1 公路运输目前，汉沽境内拥有干线公路2条、区级公路5条、高速公路1条。各级道路纵横交错，构成了汉沽公路运输网，交通运输极为便利。其中干线公路包括芦汉公路和津汉公路，区级公路包括汉(沽)北(塘)公路、汉榆公路、汉南公路、芦堂公路、塘汉公路和海滨大道。2.4.2 铁路运输津山铁路横贯全区，在本境段为复线运行，双程计长为29km。汉(沽)南(堡)铁路，始建于1958年，由京山铁路汉

23、沽车站接轨，延伸至南堡铁路，全长31.80km，境内20.60km。此铁路主要运输汉沽、南堡两场海盐，并兼客运。2.5电厂总体布置2.5.1全厂总体规划天津北疆发电厂项目规划建设规模为：41000MW等级超超临界燃煤发电机组，配套50万吨/日海水淡化。项目分两期实施。一期工程已投产，二期工程处于施工准备阶段。2.5.2一期工程总平面布置一期工程采用四列式布置格局，主厂房固定端朝南，扩建端朝北，汽机房朝西。具体布置方案为：厂区自西向东依次为500kV(GIS)配电装置区、水塔区及海水淡化设施、主厂房及脱硫设施区、贮卸煤设施区。主厂房区自西向东依次布置为汽机间、除氧间、煤仓间、锅炉房(集中控制楼布

24、置在两炉之间)、静电除尘器、引风机、烟囱及烟道、脱硫设施场地。石灰石浆液制备车间、脱硫废水处理车间、石膏脱水车间布置在脱硫区域与贮煤场之间。电厂一期目前共设有四个出入口，其中电厂西路(第二出入口)为人流通道，电厂东路(第三出入口)为物流通道，煤场东路(第四出入口)为运灰渣通道。电厂西路和电厂东路向北与厂区北侧的汉南路相连接；煤场东路与电厂东侧的灰场相连接。厂区南侧的主进厂道路(第一出入口)将在112国道开通后封闭，不再作为人流通道使用。2.6锅炉设备一期工程锅炉采用上海锅炉厂有限公司生产的1000MW锅炉，型号为SG3100/27.56-M54X。锅炉型式为超超临界参数直流炉、一次中间再热、单

25、炉膛平衡通风、型布置、八角双切圆燃烧方式、全钢构架悬吊结构、半露天布置、固态排渣煤粉炉。采用带循环泵的启动系统。不投油最低稳燃负荷不高于锅炉的30%B-MCR。主要技术规范(BMCR工况)：a)锅炉最大连续蒸发量(BMCR)3102t/hb)过热器出口蒸汽压力27.46MPa(g)c)过热器出口蒸汽温度605d)再热蒸汽流量2563t/he)再热器进口蒸汽压力6.31MPa(g)f)再热器出口蒸汽压力6.11MPa(g)g)再热器进口蒸汽温度379h)再热蒸汽出口温度603i)省煤器进口给水温度299.8j)锅炉保证热效率93.86%k)排烟温度(修正后)124l)NOx排放浓度(6%含氧量)

26、300mg/Nm32.7煤质分析及灰成份分析资料本工程改造阶段所用设计煤种及校核煤种的煤质及灰分分析资料见表2.7-1。表2.7-1 煤质分析及灰成份分析资料项 目符号单位设计煤种校核煤种1校核煤种2平朔安太堡煤神府东胜煤山西内蒙混煤全水分Mt%7.31421.6干燥基水分Mad%2.48.499.21收到基灰分Aar%21.3118.70干燥无灰基挥发分Vdaf%37.73738.49收到基低位发热量Qnet，arkJ/kg220002276020320收到基碳Car%57.3760.3354.19收到基氢Har%4.193.623.36收到基氧Oar%7.579.9510.65收到基氮Na

27、r%1.40.690.71收到基硫Sar%0.870.410.79可磨性指数HGI565653灰成分分析二氧化硅SiO2%52.3136.7146.19三氧化二铝Al2O3%33.513.9914.64二氧化钛TiO2%0.70.86三氧化二铁Fe2O3%3.6013.8517.56氧化钙CaO%4.6522.928.06氧化镁MgO%0.811.281.80氧化钾K2O%0.670.721.55氧化钠Na2O%0.491.230.56五氧化二钒V2O5%无三氧化硫SO3%1.679.37.78二氧化锰MnO2%0.020.052其 它%1.58变形温度DT150011301120软化温度ST11601130半球温度HT1140熔融温度FT121011503 脱硫、脱硝及除尘系统现状北疆发电厂一期工程电除尘器于2009年投