铝业公司自备电厂脱硝改造可行性研究报告

中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第1页中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究设计阶段可行性研究报告中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第2页目录10概述111项目概况112简要工作过程及参加人员113研究范围及原则214可研阶段成品文件组成220项目必要性分析321环评新标准的要求322氮氧化物减排的需要323企业发展的需要324小结330设计依据440脱硝改造现有条件441工艺条件442电厂区域交通概况843电气现有条件944水源条件及现有供水系统1045地质条件1746气象条件1950脱硝工艺方案选择2051脱硝效率20中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第3页52脱硝方案选择2053反应过程2154系统描述2155设备描述2256设备选择2257还原剂用量2358炉后脱硝区域脱硝岛主要接口2459还原剂来源及运输2460脱硝改造工程设想2561总平面布置2562还原剂储存制备系统2663热机部分2864电气部分3065电气部分3066自动化部分3167供水系统3168消防部分3169废水处理部分32610建筑布置结构及地基处理32611脱硝工程招标书编制原则3270炉后改造工程设想3371概述33中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第4页72热机部分3373电气部分3374建筑布置结构及地基处理3480环境及生态保护3481环境现状分析及项目建设的环境影响预测3482项目建设的防治措施原则3783环境治理措施3890劳动安全3891项目生产过程中主要危险因素分析3892防火措施3993防爆措施4094电气安全措施4095防机械伤害措施4196制定事故应急预案4197劳动安全机构、设施4210职业卫生42101职业卫生特征42102主要职业病危害因素42103主要职业卫生防护措施43104当地流行病和自然疫源区调查结果44105职业卫生机构设置44110经济与社会影响分析44中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第5页111经济影响分析44112社会影响分析44120改造工程轮廓进度44130投资估算及经济效益分析45131编制原则45132投资估算48133经济效益分析50140主要结论及建议51141主要结论51142建议51附件目录中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第6页附件1中国铝业股份有限公司兰州分公司关于“编制中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造可行性研究报告”的委托传真53附件2中国铝业股份有限公司兰州分公司与甘肃省环境保护厅签订的甘肃省“十二五”火电行业主要污染物总量削减目标责任书10概述11项目概况中国铝业股份有限公司兰州分公司（以下简称中铝兰州分公司）自备电厂位于甘肃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。中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第7页该厂址位于中铝兰州分公司老电解铝厂西北方向约15KM处，南侧与公司新电解铝厂相邻。中铝兰州分公司电解铝厂的自备电厂，其与新老电解铝厂形成统一整体。中铝兰州分公司自备电厂系新建电厂。全厂容量3300MW，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。按照中铝兰州分公司与甘肃省环境保护厅签订的甘肃省“十二五”火电行业主要污染物总量削减目标责任书，中铝兰州分公司自备电厂1、2、3机组脱硝改造工程2012年投运。12简要工作过程及参加人员121简要工作过程2012年1月9日，中铝兰州分公司向西北电力设计院发出编制3300MW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兰州分公司进行了沟通讨论。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。122主要参加人员序号姓名单位职务/职称1肖伟峰中铝兰州分公司副总经理2徐文胜中铝兰州分公司总经理助理3马建文中铝兰州分公司自备电厂厂长4孟肇晟中铝兰州分公司自备电厂副厂长5陈文红中铝兰州分公司自备电厂副厂长6乔云刚中铝兰州分公司自备电厂主管工程师7于敏中铝兰州分公司生产运行部环保主管中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第8页序号姓名单位职务/职称8张大军中铝兰州分公司装备能源部设备主管9姚凤霞中铝兰州分公司综合计划管理部项目结算管理主管10张希仓中铝兰州分公司自备电厂锅炉专工11董鹏中铝兰州分公司自备电厂硫灰专工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13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131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。132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；中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第9页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。14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1F4331E2KA0101可行性研究报告可研阶段2F4331E2KA0102总平面布置图可研阶段3F4331E2KA0103（1/2）还原剂贮存设备布置图可研阶段4F4331E2KA0103（2/2）还原剂贮存设备布置图可研阶段5F4331E2KA0104（1/3）脱硝系统工艺流程图可研阶段6F4331E2KA0104（2/3）脱硝系统工艺流程图可研阶段7F4331E2KA0104（3/3）脱硝系统工艺流程图可研阶段8F4331E2KA0105炉后平剖面布置图可研阶段9F4331E2KA0106控制系统图可研阶段20项目必要性分析21环评新标准的要求火电厂大气污染物排放标准（GB132232011）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，而中铝兰州分公司自备电厂13炉目前NOX平均排放浓度为450MG/M3，因此应实施脱硝改造。22氮氧化物减排的需要2011年9月7日，国务院以国发201126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，甘肃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。一是中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第10页全省10家企业的27台单机30万千瓦以上共10125万千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，省环保厅与中铝兰州分公司自备电厂签订了“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，中铝兰州分公司自备电厂到2012年，13锅炉脱硝效率不低于72。23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。24小结从环评新标准的要求、甘肃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。30设计依据2012年1月9日西北电力设计院受中铝兰州分公司自备电厂委托，着手开展中铝兰州分公司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）按照中铝兰州分公司与甘肃省环境保护厅签订的甘肃省“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。40脱硝改造现有条件41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；除尘器中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第11页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58KPA，瞬间可承受压力按照87KPA设计；除尘器设计压力为58KPA，短期可承受压力按照87KPA设计。具体煤质、油质、主要设备等资料如下411煤质资料按中铝兰州分公司自备电厂脱销改造项目工程设计提供的种煤质资料。表4111煤质及灰分分析项目单位设计煤种收到基低位发热值MJ/KG1890QNETVARKCAL/KG4514工业分析全水份MT1680空气干燥基基水份MAD464收到基灰份AAR2647干燥无灰基挥发份DAF35元素分析收到基碳CAR4554收到基氢HAR284收到基氧OAR1037收到基氮NAR065全硫ST,AR078灰分析SIO25135AL2O31991FE2O3891CAO836MGO202NA2O069K2O129TIO2077SO3603中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第12页项目单位设计煤种MNO20112灰的比电阻比电阻（CM）测试温度设计煤温度19时480X1011温度80时160X1012温度100时235X1012温度120时320X1012温度150时410X1011温度180时660X1010412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）3080厘沲恩氏粘度（20时）1216OE水份痕迹凝固点不高于0闭口闪点不低于55低位发热值QNETAR41780KJ/KG硫02415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、平衡中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第13页通风、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BMCRT/H1065过热器出口蒸汽压力BMCRMPAG1745过热器出口蒸汽温度BMCR540省煤器出口烟气量KG/S31770省煤器出口烟气温度372排烟温度（空气预热器出口，修正后）BMCR124（暂定）锅炉计算效率（BMCR）9374锅炉计算耗煤量BMCRT/H155数量（每台炉）台2型式回转式空预器漏风率（一年内/一年后）6/8数量（每台炉）台2型式双室四电场除尘器除尘效率995型式及配置250容量静叶可调轴流式TB点风量M3/S23243TB点全压升PA6483进口烟温（TB点）1405（暂定）引风机电动机功率KW2200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脱硫装置是否设置GGH设置高度M210材质钢内筒烟囱直径M5542电厂区域交通概况421铁路中铝兰州分公司3300MW自备电厂工程输煤系统按3300MW设计。按设计煤种3300MW机组年需煤量约19751X104T，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。中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第14页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36KM。4211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650M4212铁路专用线中铝兰州分公司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中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第15页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25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36KM。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。422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。4221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0964KM，汽20级城市型混凝土路面，宽9M。4222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。4223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46939M，路面宽9M，采用汽20重郊区型混凝土路面。423脱硝剂运输本工程脱硝剂拟采用汽车运输。43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04KV两种电压等级。中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第16页4316KV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50/315315MVA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50/315315MVA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。432380V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。4321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。4322空冷岛区设置380/220V配电装置，对空冷岛区用电设备供电。4323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。4324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。4325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中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第17页化水系统区域设置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。4326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。44水源条件及现有供水系统441水源中铝兰州分公司自备电厂3300MW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3059M3万。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5607KM，主河道平均坡降452，流域面积151230KM，亨堂水文站年平均流量为897M/S，径流量为282亿M，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32863KM，民和水文站年平均流量为520M/S，径流量为163亿M，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7583，总硬度为180380MG/L，氯化物为57135MG/L，硅酸盐为115255MG/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。442厂外现有主要供水系统电厂取水口取水量按“自备电厂3300MW空冷机组新建铝厂现有铝厂的用水量之和”设计。中铝兰州分公司自备电厂3300MW空冷机组年平均用水量约为437M3/H，夏季中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第18页最大时用水量约为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115倍计）为1464M3/H，最大取水量（原水，原水按净水的12倍计）为1693M3/H（0447M3/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（0556M3/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415M。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（0556M3/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30万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19KM。443厂内现有的供水设施4431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。4432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）工业水泵中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第19页台数4台型号DFSS80270I流量180M3/H扬程67M配电动机主要技术规范型号Y250M2功率55KW电压380V转速2970RPM（2）消防水泵A消火栓系统消防水泵台数2台型号NPS250590A流量324M3/H扬程115M配套电动机/柴油机型号Y315L12/G128ZLD功率160KW/187KW电压380VB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V450L稳压泵单台流量18M3/H，扬程115MC自动喷水系统消防水泵台数2台型号NPS250590C流量420M3/H扬程90M中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第20页配套电动机/柴油机型号Y315L12/G128ZLD功率160KW/187KW电压380VD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V450L稳压泵单台流量36M3/H，扬程90M（3）生水泵台数3台型号DFSS80370流量120M3/H扬程40M配电动机主要技术规范型号Y180L4功率22KW电压380V转速1470RPM（4）生活变频给水泵台数3台设备型号DFG100250B/2/22单泵流量80M3/H扬程60M功率22KW（5）排水泵台数2台流量6M3/H中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第21页扬程10M功率22KW4433消防系统电厂建有2座2000M3的工业、消防蓄水池，水池内设有保证消防水量不被它用的保护措施。水消防系统完成一次消防后，补充水系统可在48小时之内恢复蓄水池中消防水量。消防水泵及稳压泵安装在综合水泵房内。消火栓灭火系统及自动喷水灭火系统分别设置一台100容量的电动消防水泵，一台100容量的柴油机驱动消防水泵及一套稳压装置。1消火栓灭火系统泵组稳压装置1套，含稳压泵2台及气压罐1台。调节容积V450L稳压泵单台流量18M3/H，扬程115M2）自动水消防泵组台数2台型号NPS250590C流量420M3/H扬程90M配套电动机/柴油机型号Y315L12/G128ZLD功率160KW/187KW电压380VD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V450L稳压泵单台流量36M3/H，扬程90M中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第22页45地质条件451岩土工程地质条件根据勘察结果及相关的区域地质资料，厂区地层上部为第四系全新统冲洪积层（），下伏白垩系上白垩统褐红棕红色泥岩（）。PLA4Q21K452厂区黄土湿陷性厂区为自重湿陷性黄土场地，地基湿陷等级为（中等）级，湿陷下限按161M考虑。由于地形有一定起伏，黄土的湿陷量和湿陷深度变化较大，遇水湿陷较为敏感，有条件时建议进行现场试坑浸水试验。453厂区地下水条件厂区地下水受渠水、灌溉水、地层透镜体的影响，条件十分复杂，一般潜水层埋深约1522M，高程159322159572M，受季节影响水位变化较大；上部见有上层滞水分布，规律性差。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弱腐蚀性，对钢结构具中腐蚀性。厂区场地土对混凝土结构具有强腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具中腐蚀性；灰场场地土对混凝土结构具强腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具强腐蚀性。454厂区地震地质厂址区位于青藏高原东北缘陇西黄土高原上，大地构造属于祁连山褶皱系中祁连隆起带的东段。以厂址为中心150KM半径范围内，厂址以北为龙首山、图兰泰山，以南为西倾山，以西为日月山、扎马日根山，以东为六盘山广大地域。分属于中朝地台，祁连山褶皱系及秦岭褶皱系等三个主要大地构造单元。新构造运动主要表现为振荡性抬升，加上大通河、湟水河不断下切，逐渐形成了河流两岸的多级阶地，其中级阶地高出现代河床100130M。河流两岸沟壑密集，河谷下切侵蚀强烈。区域内的断裂带距离厂址较远（一般均大于20KM），对厂址稳定性影响不大。另外，兰州地震工程研究院对场地区进行了专门研究，结论为“工程场地范围内无断层通过”，“探测深度范围内不存在隐伏断层”。因此，可以认为拟选厂址处于区域地质构造相对稳定的地块，适宜建厂。拟建场地50年基准期超越概率10的地面动峰值加速度为023G（相应的地震基本烈度为8度），特征周期为040S。拟建厂区属建筑抗震有利地段。46气象条件项目数值平均气压（HPA）8309中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第23页项目数值平均气温（）87极端最高气温（）398极端最低气温（）218最热月平均气（）297最冷月平均气（）111平均水汽压（HPA）77平均相对湿度（）59年平均降水量（MM）3117一日最大降水（MM）968年平均蒸发量（MM）15704平均风速（M/S）16最大风速（M/S）14最大积雪深度（CM）10最大冻土深度（CM）108平均雷暴日数（D）211平均大风日数（D）46平均沙暴日数（D）13全年主导风向（兰州气象站）NE夏季主导风向（兰州气象站）NE厂房零米高度（黄海高程）1615M50年一遇10M高度10分钟平均最大风速236M/S地震烈度8度50年超越概率10地震动峰值加速度020G50脱硝工艺方案选择51脱硝效率根据目前机组运行情况，并由甘肃电力科学研究院实测完成的测试报告中得知中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第24页排放烟气中NOX质量浓度在100BMCR工况时为4666MG/NM3（6含氧量，干基）。本次脱硝改造工程，为了达到国家要求的排放标准，首先考虑进行锅炉燃烧器改造，经与哈尔滨锅炉有限公司、烟台龙源电力技术股份有限公司、甘肃宏发电力工程技术有限公司等联系配合后得出锅炉燃烧器改造后，锅炉出口烟气NOX质量浓度排放值大约300MG/NM3。所以本次脱硝改造工程锅炉出口烟气NOX质量浓度按350MG/NM3（6含氧量，干基）考虑，脱硝效率暂按72设计。52脱硝方案选择521系统选择目前电厂脱硝方法主要有选择性催化还原法（SCR）和非选择性催化还原法（SNCR）以及在二者基础上发展起来的SNCR/SCR联合烟气脱硝技术。这三种烟气脱硝技术均有各自的优缺点，应依据实际的应用场合加以合理选择。SNCR技术的原理是在锅炉内适当温度（一般为9001100）的烟气中喷入尿素或氨等还原剂，将NOX还原为无害的N2、H2O。根据国外的工程经验，该技术的脱硝效率约为2550，在大型锅炉上运行业绩较少。SCR反应器通常布置在锅炉省煤器和空气预热器之间（高含尘区布置）。省煤器出口的烟气垂直进入SCR反应器，经过各层催化剂模块将NOX还原为无害的N2、H2O。上述反应温度可以在300400之间进行，该温度相当于省煤器与空气预热器之间的烟气温度。该技术的脱硝效率约为7090，且在大型锅炉上具有相当成熟的运行业绩。SNCR/SCR混合烟气脱硝技术是集合了SCR与SNCR技术的优势而发展起来的一种比较高效的烟气脱硝技术，在SNCRSCR联合技术中，首先在炉膛上部或者对流区喷入还原剂进行SNCR反应，进行初步的脱硝。在SNCR反应过程中产生的氨泄漏可以作为部分或全部的下游SCR反应的还原剂，因此SNCR过程无需考虑氨泄漏的问题，相对于独立的SNCR可以进一步提高其NH3/NOX摩尔比，这样就进一步提高了SNCR过程的脱硝效率。由于在SNCR反应中已经除去部分的NOX，这就降低了SCR装置入口的NOX浓度，从而大幅度减少了所需要的SCR反应容积，降低了SCR系统的装置成本。由于催化剂用量减少，联合SNCR/SCR技术更适合含灰量高，脱硝效率要求较高的情况。此技术工艺系统相对比较复杂。火力发电厂烟气脱硝设计技术规程征求意见稿中提出“对要求脱硝效率40的机组，宜采用SCR烟气脱硝工艺。”。本工程推荐采用在锅炉省煤器与空预器之间中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第25页引接烟道，送风机室支架上方布置SCR脱硝装置的方案。522催化剂型式的选择催化剂是SCR的核心。由于采用了催化剂，可以使NOX与氨之间的化学反应在较低的温度下进行，并且可以获得更高的还原剂利用效率。催化剂促进化学反应但是它本身并不消耗，不过催化剂效率会随着时间的推移逐步有所下降，主要是因为它的表面会被玷污或者被一些有害元素毒害而丧失活性。处于氧化态的金属元素如钒、钼、钨都可以对反应起到催化作用，SCR催化剂的载体可以是氧化钛、沸石、氧化铁或活性炭。燃煤锅炉使用的大多数催化剂是由钒和钛混合而成，一般来说催化剂是由多种的活泼金属和载体物质构成。催化剂的结构、形状随它的用途而变化，根据催化剂的外观形状，可分为平板型、蜂窝型与波纹状等三种（图41）图51三种型式的催化剂平板型板式催化剂以金属板网为骨架，以TIMOV为主要活性材料，采取双侧中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第26页挤压的方式将活性材料与金属板结合成型。其模块形状与空预器的受热面很相似，节距约为60MM70MM，开孔率约8090，具有较强的抗腐蚀和防灰堵特性，适合于灰的含量高及磨损性、粘性较强的工作环境，且可采用其他催化剂来替换,主要问题是上下两个催化剂模块之间的缝隙容易积灰，而且不容易清除，切割后裸露的金属网容易发生腐蚀现象。但因其比表面积小（280M2/M3350M2/M3），单位体积的催化剂活性低，要达到相同的脱硝效率，需要安装较多体积的催化剂。蜂窝型蜂窝型催化剂是目前市场占有份额最高的一种催化剂，以TIWV为主要活性材料，采取整体挤压成型。适用于燃煤锅炉的催化剂节距约为69MM92MM，比表面积大（410M2/M3539M2/M3），单位体积的催化剂活性高，相同脱硝效率下所用催化剂的体积较小，适合于灰含量较低且粘性小的环境。其开孔率仅有70左右，飞灰堵塞较严重，抗冲蚀性能弱，不利于运行在灰含量高或者灰粘性较强的环境。波纹型波纹状催化剂是目前市场占有份额最低的一种催化剂约占5，多用于燃气机组。它以玻璃纤维或者陶瓷纤维作为骨架，非常坚硬。其壁厚小，重量最轻，比表面积最大，内部微孔多，单位体积的活性最高，相同脱硝效率下的催化剂体积最小。但使用该催化剂的反应器体积普遍较小，支撑结构的荷载低，导致与其它型式催化剂的互换性较差，且仅适合于飞灰浓度较低的运行环境。波纹型催化剂也存在上下两个催化剂篮子之间的缝隙容易积灰的问题。上述三种型式的催化剂特点见表41。表41不同型式催化剂的特性比较比较项目板式蜂窝式波纹型基材成型不锈钢金属网板整体挤压成型陶瓷纤维或玻璃纤维比表面积通流面积活性系数抗堵塞性抗粉尘冲刷性中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第27页吹灰器频率压力损失抗SO2/SO3转化率抗热冲击性单位体积模块重量整体脱硝效率被其他催化剂替换备注性能好；性能尚可；性能差。催化剂的比表面积是单位体积的催化剂的几何表面积。蜂窝式催化剂的比表面积比板式催化剂大。由于脱硝反应是气相反应，需要大量的反应面积。在同样的烟气条件下，比表面积大就表示所需要的催化剂体积量少，反应器尺寸和相应的钢结构也较小。但蜂窝催化剂的单位价格较高，尽管体积数较小，总投资不一定就低。蜂窝式催化剂的相邻蜂窝孔隙的中心距，即节距。节距的大小取决于烟气中的含尘量。高粉尘含量时选择大节距的结构，以减少催化剂被粉尘堵塞的发生。由于制造工艺的原因，蜂窝式催化剂可以在不改变催化剂外部尺寸的情况下，较容易地改变节距，适应不同的应用场合。但由于蜂窝催化剂与烟气接触的边界较多，因而比板式催化剂更容易堵塞。在工程实践中通常要根据烟气的灰尘含量、烟气成份、流速等来选择催化剂的类型。通常在燃煤锅炉高粉尘段布置中多采用板式和蜂窝式催化剂，而且本工程的燃烧煤中含灰量不大，板式和蜂窝式催化剂均可以采用。最终型式可通过招标选用中标商成熟技术。523还原剂选择脱硝SCR工艺的还原剂为氨气，一般通过液氨蒸发或由氨水、尿素间接制备获得。根据原料的不同，脱硝还原剂制备工艺主要有液氨法、氨水法、尿素水解法、尿素热解法。在脱硝还原剂制备工艺的选择上应充分比较安全性、经济性、系统维护方便性及环保要求等方面的因素。采用液氨法和氨水法制备还原剂具有工艺简单、能耗低、中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第28页维护方便等特点。但液氨和氨水都是有毒物质，其运输和储存都属于重大危险源，具有较大的安全风险。当采用液氨法制备脱硝还原剂时，应在前期工作中先取得液氮（氨水）的运输线路许可、液氮（氨水）储存的安全性评估、及环评认证等支持性文件。还应在后期工作中向危险化学品使用登记机构进行登记注册，取得危险化学品使用登记证。采用尿素制备还原剂时，从尿素的运输、储存及最终制成还原剂都非常安全，但该工艺系统复杂、经济性较差、系统维护量大。综上所述，在还原剂制备工艺的选择上，只要能在安全性评估、环评认证及危险化学品运输方面获得相关支持性文件，采用液氨法在经济性、系统维护方便性方面大大优于尿素分解法，本可研建议使用液氨作为SCR脱硝系统的还原剂。53反应过程采用选择性催化还原技术，即在反应器入口烟道中喷入氨蒸汽，氨蒸汽与烟气充分混合后进入装有催化剂的反应器，在催化剂的作用下发生还原反应，实现脱出氮氧化物。烟气中的氮氧化物通常由95的NO和5的NO2组成，化学反应式如下4NO4NH3O24N26H2O4NH32NO2O23N26H2O54系统描述自氨储存区的氨气与稀释风机来的空气通过氨/空气混合器充分混合，混合气体进入氨注入格栅及氨/烟气混合器与锅炉尾部烟气充分混合，混合烟气经过整流后，进入SCR反应器，在SCR反应器内氨与氮氧化物反应生成氮气和水。温度测量点位于SCR反应器进口。SCR反应器操作温度为280410，当烟气温度过高或过低时，系统立即切断氨气供给。在SCR进出口设置NOX，O2监视分析仪，在SCR出口设置NH3监视分析仪。55设备描述551烟道系统锅炉省煤器出口烟气进入SCR系统，经过SCR处理的烟气进入锅炉空气预热器、静电除尘器和引风机，最后进入FGD系统。烟道横截面为矩形，设有膨胀节。脱硝系统自带烟气接口处的膨胀节以吸收锅炉膨胀量，连接烟道的部分重量需由锅炉钢架支撑。552SCR反应器中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第29页反应器安装在金属构架平台上，截面成矩形，并且由起到加强作用的钢板托起，反应器的载荷通过它的侧墙均匀地分布，向下传递，利用它的弹性和滑动轴承垫传到它的支撑结构上。SCR反应器被固定在中心并可向外膨胀，产生最小的水平膨胀位移。反应器外壁一侧在催化剂层处有检修门，用于将催化剂模块装入催化剂层。每个催化剂层都设有人孔，在停运时允许进入检查催化剂模块。吹灰器装在每个催化剂层的上方，以吹掉催化剂上的尘埃。553催化剂填装系统采用以下两种方法可将催化剂模块移到催化剂层的安装平台1）起重机使用提升绳将催化剂连接到起重机，提升至高出目标平面，并利用起重机将催化剂移到装料门。2）升降机（电梯）模块卸载入升降机，升降机提升至需要的平台并送入装料门。本工程拟采用电动起重机方案。554氨注射系统氨储存区域贮罐中的液氨送到蒸发器中蒸发产生气态氨，气态氨被稀释空气稀释后，经氨注射栅格注入SCR反应器入口前的烟道中。稀释组件配有稀释空气风机，产生氨/空气混合气体。氨注射栅格（AIG）安装于通向SCR的烟道内部带有注射喷嘴的栅格，栅格喷入的氨流量与NOX浓度匹配。56设备选择561SCR反应器烟气流方向垂直材料碳钢反应器总数2套/炉触媒总层数2（初始层）1（预备层）3562脱硝催化剂项目单位规格中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第30页项目单位规格型式蜂窝或板式活性温度范围310420加装附加层年数年3加装附加层所需时间天10加装附加层到更换第一次更换催化剂时间年4更换一层催化剂所需时间天10烟气流速M/S563AIG氨注入栅格及氨/烟气混合器氨注入栅格包含有注射喷嘴的集管和支管。良好的设计能保证氨气和烟气充分地混合，并防止喷嘴的灰尘堵塞。每根支管都有一个流量调节阀、节流孔以及压力计的阀门连接。供气集管设有压力显示仪。氨气/烟气混合器置于AIG氨注入栅格的下游以保证氨气的完全混合。此设备由碳钢制的水平与垂直管道栅格组成。564氨的稀释空气供应装置为喷氨安装2台稀释空气风机，一运一备，满足稀释空气的供应要求。拟采用离心式或罗茨风机。催化剂单元装载用电动吊具，一台锅炉1套。57还原剂用量571还原剂采用液氨方案液氨品质符合国家标准GB53688液体无水氨技术指标的要求,详见下表指标名称单位合格品备注氨含量996残留物含量04重量法水份MG/KG重量法油含量红外光谱法铁含量MG/KG密度KG/L25时中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第31页指标名称单位合格品备注沸点标准大气压三台机组脱硝剂液氨的消耗量如下BMCR工况项目单位数量（一台炉）数量（三台炉）每小时液氨的消耗量KG115345每天液氨的消耗量20小时KG23006900每年液氨的消耗量6000小时103KG6902070572还原剂采用尿素方案三台机组脱硝剂尿素的消耗量如下BMCR工况项目单位数量（一台炉）数量（三台炉）每小时尿素的消耗量KG203609每天尿素的消耗量20小时KG406012180每年尿素的消耗量6000小时103KG1218365458炉后脱硝区域脱硝岛主要接口炉后SCR区所需蒸汽、仪用与厂用压缩空气等管道可就近从相应系统接入。59还原剂来源及运输电厂本期脱硝液氨用量为1890T/A，尿素用量为3326T/A。如果还原剂采用尿素，中国石油兰州石化公司、刘家峡化肥厂均有充足的产能，运距均在50KM之内；如果采用液氨，中国石油兰州石化公司、刘家峡化肥厂虽然有液氨，但作为生产尿素的原料，两个单位均不出售。地处兰州市区的大唐西固热电厂、国电范萍电厂脱硝已投运，还原剂均为液氨，供应单位是兰州市一些小化工企业，产量有限，故本工程液氨来源需进一步落实。本工程最终采用液氨还是尿素作为还原剂，建设单位应根据安全评价的意见，以及市场供应情况尽快确定并签订供货协议。60脱硝改造工程设想61总平面布置中国铝业股份有限公司兰州分公司自备电厂脱硝改造工程可行性研究报告可行性研究设计阶段第32页611电厂位置中铝兰州分公司3X300MW自备电厂工程位于甘肃省兰州市红古区平安镇岗子村，现中铝兰州分公司连海厂区西北约15KM处。脱硝改造工程项目建设场地位于电厂厂区内。612厂区总平面布置厂区横轴线平行于厂址南侧的天然气管线，电厂建筑坐标与1954年北京坐标系北偏东37。主厂房固定端朝东，扩建端向西，汽机房朝北。厂区由北向南采用升压站、空冷平台、主厂房三列式布置。主厂房固定端朝东，扩建端朝西，煤场位于厂区的东南侧，输煤栈桥从主厂房固定端进入煤仓间。方案一采用液氨方案脱硝液氨储存区尺寸500X3350M2，布置在生活污水泵房和地理式生活污水处理设施以东，汽车卸煤沟西侧区域，规划用地面积约045HM2。（最终以液氨贮存布置详图进行规划确定）。脱硝液氨储存区四周设有消防通道，部分利用厂区已有道路，另需新建4M宽混凝土道路约100M。方案二采用尿素方案脱硝尿素储存区尺寸250X120M，布置在1引风机以南，脱硫区东侧区域，电气配电间布置在脱硝尿素储存区东北侧空地，此方案规划用地面积约020HM2。（最终以尿素贮存布置详图进行规划确定）。脱硝尿素储存区设有消防通道，利用厂区已有道路。62还原剂储存制