国电益阳脱硝初步设计说明书

检 索 号TX033C国电益阳电厂2600MW机组烟气脱硝改造工程初步设计阶段初步设计说明书北京国电龙源环保工程有限公司2010年5月60 / 65文档可自由编辑打印国电益阳电厂2600MW机组烟气脱硝改造工程初步设计阶段初步设计说明书检索号：TX033CA总 工 程 师：赵 禹设计总工程师：郑 鹏校 核：吴 敌编 制：郑 鹏张振东马自国罗建国北京国电龙源环保工程有限公司环保工程专业承包壹级第B1214011010801-6/2号工程设计证书中华人民共和国住房和城乡建设部A111000543工程咨询资格证书国家发改委工咨甲第2032701003目 录第一章总的部分11.1概述11.2工程概况11.3主要设计指标61.4主要设计原则91.5主要布置原则91.6节能、节水、节约用地101.7安全保护及工业卫生101.8生产管理和设计定员111.9主要技术经济指标11第二章工艺部分122.1工艺概述122.2工艺系统描述及主要设备选型132.3工艺总平面布置182.4辅助设施192.5主要物料消耗表202.6工艺系统启动和停机20第三章总图及土建部分233.1项目场地条件和自然条件233.2土建结构25第四章电气部分294.1 概述294.2 供配电系统294.3二次接线及继电保护294.4 其它29第五章仪表和控制部分315.1脱硝系统热工控制对象及设计范围315.2控制水平和控制方式315.3控制系统功能315.4气源和电源345.5脱硝系统热控就地设备布置方案365.6主要热控设备选型36第六章环保部分396.1采用的环保设计标准396.2本期工程建成后NOx减排情况396.3主要污染物源及防治措施39第七章施工组织设计407.1概述407.2主要工程量417.3施工单位应具备的条件417.4施工总平面427.5力能供应427.6施工排水437.7施工临时用地437.8施工通迅437.9计算机网络437.10主要施工方案与大型机具配备437.11里程碑进度467.12交通运输条件及大件设备运输46第八章主要设备材料清册478.1工艺设备清册478.2工艺检修起吊设施清册488.3SCR反应区工艺阀门清册498.4热控设备材料清册508.5电气设备材料清册52第一章 总的部分1.1 概述本工程为益阳电厂二期工程已建成投运的2600MW超临界参数燃煤发电机组建设烟气脱硝装置，将对#3、4锅炉机组进行SCR脱硝装置的加装改造工作。脱硝反应器布置在锅炉省煤器和空预器之间，脱硝系统不设置烟气旁路系统。脱硝装置采用选择性催化还原法（SCR）。在设计煤种、锅炉最大工况（BMCR）、处理100%烟气量条件下反应器脱硝效率不小于60%，并预留脱硝效率增至80%的催化剂安装空间，公用制氨系统按脱硝效率不小于80%的设计方案，催化剂层数按2+1设置。本工程采用KKS编号，将对脱硝装置及成套设备进行KKS编码，满足业主编码原则。要求其深度至少将满足DCS控制的要求，对设备易损件将予编码。1.2 工程概况1.2.1 设备运行环境条件1.2.1.1 厂址条件益阳电厂位于益阳市赫山区黄泥湖乡龙塘村、先锋村，东距益阳市市区约6.0km，从益阳市逆资水而上至厂址约10km，厂址地处益阳市远期城西工业区，地理位置位于北纬2836，东经11216。厂址西北面距资水约300m，西南面为益阳市林业科学研究所，其余方向则为低矮平缓的山丘和黄泥湖洼地。厂址地处资水南岸，斜跨、级阶地，二期工程西南面林业科学研究所区域。地势较高，地形起伏较大，挖方工程量较大，但场地开阔，可租用作为本期施工生产区。本期工程主厂房及煤场等扩建场地均已在一期工程中征地和平整。厂址百年一遇洪水位经本次复核为42.13m。本工程厂址场地高程为44.50m，高于资水百年一遇洪水位，厂址不受资水的洪水威胁。1.2.1.2 地震地质条件据国家地震局2001版中国地震动参数区划图(GB183062001)，测区地震动峰值加速度为0.05g(相当于地震基本烈度小于度)，地震动反应谱特征周期为0.35s，属于低烈度低频度的少震区。1.2.1.3 气象条件本工程厂址处无实测气象资料，在厂址东南11km处设有益阳市气象台。该气象台设立于1956年1月，观测场高程为46.3m（黄海高程），离益阳电厂距离较近，对厂址气象的代表性较好。年平均气压1010.2hPa年平均气温16.9年平均湿球温度15.1年平均相对湿度77%年最大风速20m/s日最大降水量191.2mm年平均降水量1484.8mm年平均蒸发量1216.5mm年最大积雪深度25cm极限低温-13.2极限高温43.6益阳市重现期P=2a、P=3a、P=4a的5min历时最大降雨强度分别为4.52L/ (s100m2)、 5.07L/(s100m2)、5.47L/(s100m2)。益阳市气象台离地10m高50年一遇、100年一遇10min平均最大风速分别为22.9m/s、24.4m/s，推算出50年一遇、100年一遇基本风压为0.32kN/m2、0.36kN/m2。益阳市气象台全年、最冷季(12月次年2月)主导风向均为NNW风，最热季主导风向为SSE风。1.2.2 工程设计条件1.2.2.1 燃料1.2.2.1.1 煤质资料煤质资料表项 目符号单位设计煤种校核煤种校核煤种元素分析收到基碳Car%50.4759.2547.25收到基氢Har%2.53.212.19收到基氧Oar%3.637.013.99收到基氮Nar%0.550.390.60收到基全硫St,ar%3.00.890.78工业分析收到基灰份Aar%32.6521.6537.08收到基水份Mt%7.27.68.1空气干燥基水份Mad%1.632.101.57干燥无灰基固定碳Cdaf%85.5083.7586.19干燥无灰基挥发份Vdaf%19.9928.4516.88收到基低位发热量Kcal/kg455553104133kJ/kg191302230017360可磨系数HGI9569102冲刷磨损指数Ke4.092.175.14着火稳定性指数*燃尽特性指数Rw/Rj5.27/4.315.57/5.034.92/4.31煤粉气流着火温度IT725615780反应指数*燃尽指数RI/Cb/390/12.97237/4.30406/14.26灰熔点变形温度DTX1031.471.271.5软化温度STX1031.51.321.5熔化温度FTX1031.51.381.5灰成分二氧化硅SiO2%54.8650.1256.78三氧化二铝Al2O3%28.8526.3329.10三氧化二铁Fe2O3%4.865.794.37氧化钙CaO%3.027.382.12氧化镁MgO%0.991.570.89氧化钾K2O%1.191.081.23氧化钠Na2O%0.430.490.42三氧化硫SO3%2.303.811.72二氧化钛TiO2%1.001.020.98灰比电阻20 500VR20cm1.40x10112.11x10102.90x101180 500VR80cm9.30x10112.28x10111.14x1012100 500VR100cm2.40x10121.65x10122.11x1012120 500VR120cm3.89x10123.15x10125.40x1012150 500VR150cm8.50x10126.30x10121.50x1013180 500VR180cm4.85x10123.00x10129.50x10121.2.2.1.2 点火及助燃系统序 号项 目 名 称单位数 据1名 称0号轻柴油2运动粘度（20）mm2/s3.08.03凝 点04闪点（闭口）55510%蒸余物残碳0.36硫 份0.27灰 份0.018水 份痕迹9十六烷值4510低位发热量kJ/kg418001.2.2.2 水源供给水源参数项 目单 位参 数工艺水压力Mpa0.20.3消防水消火栓系统管网(关闭)压力MPa0.70.8自动喷水系统管网(关闭)压力MPa0.70.8生活水压力Mpa0.20.31.2.2.3 纯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。液氨技术指标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/L0.6825时沸点-33.3标准大气压1.2.2.4 辅助蒸汽参数蒸汽吹灰器、蒸发器用辅助蒸汽参数（电厂可提供）见下表： 项目单位数据压力MPa0.8-1.27温度3001.2.2.5 脱硝入口烟气参数项目单位数据（标准状态，湿基，6% O2）设计煤种校核煤种1校核煤种2省煤器出口处烟气流量Nm3/h省煤器出口处烟气流量Nm3/h，干基省煤器出口烟气压力Pa100325烟尘浓度g/Nm328.2NOxmg/Nm3450NOxmg/Nm3，干基485Cl(HCl)mg/Nm30.3512F(HF)mg/Nm30.00875SO2mg/Nm3，干基8484SO3mg/Nm3205.981.2.3 项目名称及工程检索编号项目名称：国电益阳电厂2600MW机组烟气脱硝改造工程；工程检索编号：初步设计阶段TX033C； 施工图设计阶段TX033S。1.2.4 设计依据及设计范围1.2.4.1 设计依据1、国电益阳电厂和北京国电龙源环保工程有限公司签定的国电益阳电厂2600MW机组烟气脱硝改造总承包工程技术协议。2、业主提供的设计基础资料。3、现行的国家及部颁行业有关规程，规定和规范。1.2.4.2 设计范围(1)所有SCR装置的场地设计；(2)所有SCR装置的汽水管道、烟道、阀门等的设计；(3)SCR反应器和催化剂；(4)催化剂的吹灰系统；(5)催化剂的起吊检修装置；(6)液氨的存储和卸料系统；(7)氨的蒸发和空气稀释系统；(8)氨的喷射系统；(9)连续监测系统；(10)SCR设备所需要的电气保护和控制系统；(11)供货范围内，所有钢结构的设计；(12)封闭压型钢板及固定压型钢板所需的檩条、立柱等必须的构件；(13)消防系统；(14)给排水系统(15)通讯系统；(16)起吊设备；(17)闭路电视监视。1.3 主要设计指标1.3.1 NOx脱除率、氨的逃逸率、SO2/SO3转化率在下列条件下，对NOx脱除率、氨的逃逸率、SO2/SO3转化率同时进行保证：l 锅炉40%BMCR-100%BMCR负荷；l 烟气中NOx含量485mg/Nm3（标准状态，干基，6%）；l NH3/NOx摩尔比不超过保证值 0.615 时；l 锅炉燃用设计煤种、校核煤种；脱硝装置在附加层催化剂投运前，氨的逃逸率不大于3ppm，SO2/SO3转化率小于1%。脱硝装置在催化剂寿命期内，NOx脱除率不小于60%。1、脱硝率定义：式中：C1脱硝系统运行时脱硝入口处烟气中NOx含量（mg/Nm3）。C2脱硝系统运行时脱硝出口处烟气中NOx含量（mg/Nm3）。2、氨的逃逸率是指在脱硝装置出口的氨的浓度。3、SO2/SO3转化率经过脱硝装置后，烟气中SO2转化为SO3的比率。式中：SO3,出口 SCR反应器出口6%O2含量、干烟气条件下SO3体积含量，L/L；SO3,入口 SCR反应器入口6%O2含量、干烟气条件下SO3体积含量，L/L；SO2,入口 SCR反应器入口6%O2含量、干烟气条件下SO2体积含量，L/L。在锅炉的任何正常负荷范围内，脱硝装置反应器出口NOx浓度不高于200 mg/Nm3（氧含量6%，干基，设计煤），该保证指标将和脱硝效率同时考核。1.3.2 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800Pa（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1000Pa（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，压力损失保证增幅不超过20%，即每层催化剂压力损失增幅不超过40Pa。1.3.3 脱硝装置可用率性能验收合格后的质保期内，脱硝整套装置的可用率不低于98%。脱硝装置的可用率定义：A：脱硝装置统计期间可运行小时数。B：若相关的发电单元处于运行状态，SCR装置本应正常运行时，而不能运行的小时数。C：SCR装置没有达到所保证的脱硝效率要求时的运行小时数。D：SCR装置没有达到氨的逃逸率低于3ppm要求时的运行小时数。1.3.4 催化剂寿命在燃用设计煤种或校核煤种情况下，从首次注氨开始到更换或加装新的催化剂之前，运行小时数作为化学寿命被保证（NOx 排放和氨的逃逸率满足1.3.1的要求）不低于24，000小时。保证催化剂的机械寿命不少于10 年。能够有效防止微量元素可能引起的催化剂中毒。1.3.5 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，保证SCR系统具有正常运行能力。最低连续运行烟温 335 最高连续运行烟温 400 1.3.6 氨耗量、工艺水耗量、电量消耗量保证（以两台机组为基准）在BMCR至40%BMCR负荷时，且脱硝装置入口烟气中NOx含量为485 mg/Nm3时，将保证系统液氨耗量。BMCR负荷时，一台机组脱硝系统连续运行14天的液氨消耗量平均值不大于230kg/h；BMCR负荷时，一台机组脱硝装置工艺水消耗量平均值不大于5t/h；耗电量不超过83kW(电耗为两台机组量)。烟气温降：脱硝系统烟道进出口的烟气温度降不大于2。1.3.7 其它消耗将保证在BMCR工况，含尘量不大于36g/Nm3（干基，6%O2）时，以下消耗品的值（两台炉），此消耗值为性能考核期间48小时的平均值。(a) 催化剂吹扫用蒸汽（平均耗量） 16 t/h(b) 吹扫的单位时间内的蒸汽耗量 16 t/h(c) 每次吹扫期间的蒸汽耗用总量 37.2 t(d) 每天的吹扫频率 3 次(e) 液氨蒸发用蒸汽 0.5 t/h(f) 压缩空气耗量 2.5 Nm3/min1.3.8 质保期：脱硝系统的质保期为一年；催化剂的质保期为机组投入商业运行起至我方提供的催化剂的化学寿命结束为止。1.4 主要设计原则1.4.1 脱硝工艺采用SCR法。1.4.2 脱硝装置系统及设备能力按本规范书设计参数及相关规范设计。1.4.3 本脱硝系统不设置SCR烟气旁路系统和省煤器高温旁路系统，在SCR入口烟道预留未来加装省煤器旁路烟道的位置。1.4.4 脱硝双反应器布置在锅炉省煤器和空预器之间。在炉后除尘器前烟道上部。1.4.5 还原剂为液氨。1.4.6 脱硝设备年运行小时数按5000小时考虑。1.4.7 脱硝装置可用率不小于98%。1.4.8 装置服务寿命为30年，大修期为5年。1.4.9 在设计煤种、锅炉最大工况（BMCR）、处理100%烟气量条件下SCR反应器脱硝效率不小于60%，并预留脱硝效率增至80%的催化剂安装空间，公用制氨系统按脱硝效率不小于80%的设计方案。1.5 主要布置原则1.5.1 总平面布置脱硝系统平面布置主要分两个区域：SCR反应区和氨区。SCR反应区布置在省煤器与空预器之间，在炉后除尘器前烟道上部。氨区布置在4#机组炉后电除尘装置的西南侧。设置有工程师站、电子设备间、液氨贮罐区、气氨蒸发区等几个区域。氨区的火灾危险类别为乙类。同时，考虑防雷措施。1.5.2 管线布置设计范围内的各种管线和沟道，包括架空管线，直埋管线、与区域外沟道相接时，将在设计分界线处标明位置、标高、管径或沟道断面尺寸、坡度、坡向管沟名称，引向何处等等。有汽车通过的架空管道净空高度为5.5米，室内管道支架梁底部通道处净空高度不低于2.2米。管线及管沟引出位置和标高将经过业主认可或协商确定。1.6 节能、节水、节约用地1.6.1 节能：设备的选择及系统的拟定，均进行优化设计，优化系统之间各环节的布置和连接，尽量利用已有资源等，充分考虑减少脱硝装置的物耗。1.6.2 节水：脱硝系统用水统筹规划，合理使用，一水多用、复用。1.6.3 节约用地：合理优化设计，系统布置紧凑。1.7 安全保护及工业卫生1.7.1 烟气脱硝系统的主要安全问题脱硝装置在设计中尽可能做到安全、可靠，但仍难免有潜在的安全问题，必须提示：（1）电伤：电伤是指脱硝系统设备由于雷击或接地不良所造成的损坏并由此给工作人员带来伤害，高压电气设备由于运行人员的误操作及保护不当而给人员带来的伤害。（2）机械伤害：脱硝系统中有风机、水泵等机械设备。在运行和检修过程中如果操作及保护不当而给人员带来的伤害。（3）其它伤害：包括钢平台及钢楼梯踏板造成的人员滑到，人员在高处作业时跌倒，腐蚀药品泄露等。1.7.2 安全防治措施（1） 防电伤措施： 电气设备应采取必要的保护设施、电气连锁装置以防止误操作； 电气设备在设计中应严格执行带电部分不低于最要安全净距离； 电气设备选用有五防设施的设备，对配电室加锁，严格执行工作票制度； 在高压电气设备的周围按规定规程设置栅栏，遮拦或屏蔽装置； 紧急事故采取声光显示及必要的其它指示信号，设置自动连锁装置以给出处理事故的方法； 各元件的控制回路均设有保险、信号、监视、跳闸等保护措施； 所有电气设备应有防雷击设施并有接地设施。（2） 防机械伤害措施 所有转动机械外露部分均应加装防护罩或采取其它防护措施； 设备布置应留有足够的操作空间和检修场地。（3） 防止其它伤害措施 所有钢平台及钢楼梯踏板采用花纹钢板或格栅板以防人员滑到； 在平台、楼梯等处周围设置护脚和栏杆，以防滑跌； 对有可能有腐蚀性或有毒药品泄露的地方酌情设置围堰或防护罩及防腐措施，检修前应排空设备内液体，必要时予以清洗，遵照有关安全规定进行处理； 沟道、地坑、箱池等应有盖板和防护设施； 有危害可能的车间应设有安全淋浴器及配备必要的化学药品。1.7.3 脱硝装置运行中可能造成职业危害的因素（1） 噪声：脱硝系统的某些设备在运行过程中产生噪声，特别是风机等产生的机械噪声较大，如不采取措施将对工作人员的健康带来一定的影响。（2） 药品泄露：氨气制备过程中液氨泄露时会影响人体健康。1.7.4 劳动保护措施（1） 为了减轻噪声对运行人员的身体健康造成的影响，在设备订货时，根据工业企业噪声卫生标准向设备制造厂家提出限制设备噪声的要求，将设备噪声控制在允许范围之内。（2） 对工作场所采取必要的噪声防治措施，如隔声玻璃门，吸声顶棚等以保护工作人员的身体健康。（3） 液氨储存、输送、蒸发系统应加装监测器，安装事故淋浴管道和围堰等设施。1.8 生产管理和设计定员烟气脱硝装置建成后，脱硝装置的运行、维护和管理工作均由全厂统一管理。脱硝装置的控制水平较高，正常运行及启停在控制室内完成，不必增加定员。1.9 主要技术经济指标序号名称单位数据1脱硝效率%60%2SO2/SO3转化率%1.03氨逃逸率ppm34液氨消耗量kg/h225.2/炉5降温喷淋水消耗量m3/h456氨区压缩空气消耗量Nm3/min1SCR区压缩空气消耗量Nm3/min0.7/炉7系统压损Pa800(安装两层催化剂)8主设备噪音（距设备1米处）dB859SCR装置可利用率%98第二章 工艺部分2.1 工艺概述2.1.1 概述国电益阳发电有限公司二期2600MW临界机组脱硝装置，采用选择性催化还原法（SCR）。在设计煤种、锅炉最大工况（BMCR）、处理100%烟气量条件下反应器脱硝效率不小于60%，并预留脱硝效率增至80%的催化剂安装空间，公用制氨系统按脱硝效率不小于80%的设计方案，催化剂层数按2+1设置。2.1.2 工程设计主要特点（1） 脱硝工艺采用SCR法，催化剂层数按照2+1设置。（2） 脱硝装置设计效率为不小于60%，并预留脱硝效率增至80%的催化剂安装空间催化剂层数按照2+1设置。（3） 不设置SCR烟气旁路系统和省煤器高温旁路系统，在SCR入口烟道预留未来加装省煤器旁路烟道的位置。（4） 脱硝装置双反应器布置在省煤器和空预器之间，电除尘器入口烟道上方。（5） 吸收剂采用纯氨，液氨蒸发系统采用蒸汽加热形式。（6） 脱硝设备年利用小时按5000小时考虑。（7） 脱硝装置可用率不小于98%。（8） 装置服务寿命为30年。2.1.3 工程设计的基础数据2.1.3.1 烟气参数项目单位数据（标准状态，湿基，6% O2）设计煤种校核煤种1校核煤种2省煤器出口处烟气流量Nm3/h省煤器出口处烟气流量Nm3/h，干基省煤器出口烟气压力Pa100325烟尘浓度g/Nm328.2NOxmg/Nm3450NOxmg/Nm3，干基485Cl(HCl)mg/Nm30.3512F(HF)mg/Nm30.00875SO2mg/Nm3，干基8484SO3mg/Nm3205.982.1.3.22.1.3.3 纯氨参数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。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/L0.6825时沸点-33.3标准大气压2.2 工艺系统描述及主要设备选型本工程烟气脱硝系统采用SCR法，一台锅炉两个反应器。主要工艺系统有：烟气系统催化剂吹灰系统液氨存储、制备及供应系统液氨蒸发系统本说明书仅对烟气系统及催化剂吹灰系统进行描述，与液氨有关系统工艺描述及主要设备等将在下一次设计联络会进行介绍和讨论。2.2.1 烟气系统烟气系统是指从锅炉省煤器出口至SCR反应器本体入口、SCR反应器本体出口至锅炉空预器进口之间的连接烟道。2.2.1.1 烟气系统主要由烟道、SCR反应器、催化剂、氨/空气混合器及涡流混合器、催化剂吹灰系统、灰斗组成。2.2.1.2 烟道烟道根据可能发生的最差运行条件（如温度、压力、流量、湿度等）进行设计。烟道保证在各种工况下能安全运行条件下进行设计。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（包括膨胀节和挡板门）的维修和检查以及清除积灰。另外，人孔门与烟道壁分开保温，以便于开启。在外削角急转弯头和变截面收缩急转弯头处等，以及根据我方提供的烟气流动模型研究结果要求的其它地方，设置导流板。导流板考虑防止磨损的措施。烟道在适当位置配有足够数量测试孔。脱硝设计及供货范围内的全部烟道，采用Q345制作，壁厚不小于6mm。烟道外部将充分加固和支撑，以防止颤动和振动，并且设计满足在各种烟气温度和压力下能提供稳定的运行。烟气系统的设计保证灰尘在烟道的沉积不会对运行产生影响，在烟道必要的地方（低位）设置清灰孔。另外，对于烟道中粉尘的聚集，考虑附加的积灰荷重。烟道的设计尽量减小烟道系统的压降，其布置、形状和内部件（如导流板和转弯处导向板）等均进行优化设计。脱硝系统所有烟道和膨胀节，按规范的要求进行保温，其保温要求与锅炉设备的保温为同等要求。烟道荷载标准：烟道钢板厚度至少为6mm。BMCR工况下，烟道内烟气流速不超过15m/s。催化剂孔内烟气流速小于7m/s。烟道设计考虑所有荷载，如：烟道自重、风荷载、积灰荷载、地震荷载、腐蚀（不考虑空预器换热元件的腐蚀）、内衬、保温和外装等。烟道支吊架：支吊架的部件进行强度计算，保证安全可靠。可变弹簧支吊架有冷态和热态的行程及负荷指示器。所有支吊架上有耐腐蚀的金属铭牌，在铭牌上有数据（如最大允许荷载，冷、热态定位值等）。为烟道水平方向运行设置滚动或滑动支架，支架的设计荷载考虑摩擦阻力，材料和润滑剂与滑动触点的金属底座相适应。露天布置的烟道支吊架结构强度考虑风荷载及积灰的作用。反应器入口烟道结构设计合理，催化剂入口烟气条件将满足催化剂厂家技术要求。2.2.1.3 SCR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。反应器设计成烟气竖直向下流动，反应器入口设气流均布装置，反应器入口设导流板，对于反应器内部易于磨损的部位设计必要的防磨措施。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。反应器设置足够大小和数量的人孔门。反应器配有可拆卸的催化剂测试元件。反应器设计还考虑内部催化剂维修及更换所必须的起吊装置。催化剂层间净高（两层催化剂支撑梁之间净空）设置为3m，以满足以后更换催化剂，提高脱硝效率至80%的催化剂安装空间。SCR反应器能承受运行温度420（每次不大于5小时，一年不超过三次）的考验，而不产生任何损坏。反应器采取保温，使经过反应器的烟气温度变化小于5；在每个反应器出入口各设置一套NO、O2分析系统，在每个反应器出口各设置一套NH3分析系统；为了正常运行、开车和完成测试、性能考核等工作，在反应器的如下位置设置足够数量的开孔，具体数量和要求由测试单位根据反应器的空间布置等确定；反应器设计还将考虑内部催化剂维修及更换所必需的吊装方式及起吊装置；SCR反应器入口流场设计：我方将在SCR反应器入口设置导流、均流装置，采用CFD辅助设计，并进行实体流场模型（1：15）来优化设计。2.2.1.4 催化剂脱硝催化剂主要选用钒钛钨催化剂，主要成分有二氧化钛TiO2、五氧化二钒V2O5、三氧化钨WO3等。催化剂内外活性均匀。催化剂布置模式按层数2+1设计。本工程选用蜂窝式催化剂，催化剂单元为整体制作。在反应器第一层催化剂的上部条件是：速度最大偏差：平均值的15%温度最大偏差：平均值的10氨氮摩尔比的最大偏差：平均值的5%烟气入射催化剂角度（与垂直方向的夹角）：10催化剂的性能：(1)催化剂能在锅炉任何正常的负荷下运行；(2)催化剂能满足烟气温度不高于400的情况下长期运行，同时将能承受运行温度450不少于5小时的考验，而不产生任何损坏；(3)在达到技术协议要求的脱硝效率同时，能有效防止锅炉飞灰在催化剂中发生粘污、堵塞及中毒现象发生。(4)催化剂化学寿命大于24000运行小时，机械寿命大于50000小时，并可再生利用。(5)顶层催化剂的上端部采取耐磨措施。(6)催化剂设计考虑燃料中含有的任何微量元素可能导致的催化剂中毒。(7)在加装新的催化剂之前，催化剂体积能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，我方将预留加装一层催化剂的空间。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。催化剂各层模块规格统一、具有互换性。催化剂采用模块化设计以减少更换催化剂的时间。催化剂模块采用钢结构框架，并便于运输、安装、起吊。提供必要的催化剂安装的专用设备或工具。每层催化剂层都将安装可拆卸的测试块，每8个模块至少应有1个测试块，均匀布置。我方将提供催化剂运输、储存、安装、运行、维护、管理、再生及废旧催化剂处理的方案。2.2.1.5 氨/空气稀释混合及氨喷射系统2.2.1.5.1 氨/空气稀释混合系统设计原则：(1)每台锅炉将设置两台高压离心式鼓风机（稀释风机），一运一备。设两套氨/空气混合系统，分别用于氨与稀释空气的混合。(2)氨在空气中的体积浓度达到1625%时，会形成II类可燃爆炸性混合物。为保证注入烟道的氨与空气混合物绝对安全，除控制混合器内氨的浓度远低于其爆炸下限外，将保证氨在混合器内均匀分布。我方将以脱硝所需最大供氨量和氨体积比例小于5%为基准，来设计氨稀释风机及氨/空气混合系统。(3)稀释风机能适应锅炉40100%BMCR负荷下的正常运行，并留有一定裕度：风量裕度不低于10%，风压裕度不低于20%；风机效率（考虑裕量后工况）将大于85%。稀释风机要求：(1)稀释风机和氨/空气混合系统将布置在SCR反应器本体35.55m平台。(2)稀释风机配备风压连锁和电机跳闸连锁。(3)为保证氨不外泄，稀释风机设故障连锁，并发出故障信号，切断气氨供应。(4)风机噪声满足技术规范要求，如果干扰噪声大于上述规定值，将设消音器，并安装在恰当位置。(5)此外，稀释风机的设计满足相应的标准、规程和规范。喷氨控制：根据SCR反应器进、出口NO、O2浓度、烟气温度及烟气流量等计算氨的注入量，通过喷氨流量阀调节，并通过相应计算实时监测混合器内的氨浓度。2.2.1.5.2 氨喷射系统设计原则按每台SCR反应器设置一套氨/烟气混合均布系统进行设计，每台锅炉共设置两套氨/烟气混合均布系统。氨/烟气混合均布系统尽量靠近省煤器出口烟道布置，由氨/空气混合系统来的混合气体进入位于烟道内的扰流板，在注入涡流混合器前设调节阀，在系统投运时可根据烟道进出口检测出的NOx浓度来调节氨的分配量，调节结束后可基本不再调整。(2) 技术要求根据烟道的截面、长度、SCR反应器本体的结构型式等进行氨/烟气混合系统的设计，使得注入烟道的氨与烟气在进入SCR反应器本体之前充分混合，使催化剂均匀发挥效用。氨/烟气混合均布系统的设计充分考虑到其处于锅炉的高含尘区域的因素，所选用的材料为耐磨材料。氨注入采用涡流混合器，并对每一支管提供手动流量调节阀。在进氨装置分管阀后设有氮气预留阀及接口，在停工检修时用于吹扫管内氨气。提供一套完整的氨喷射系统，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。2.2.2 催化剂吹灰系统本工程采用蒸汽吹灰。根据本工程灰份特性，设置半伸缩耙式蒸汽吹灰系统，每台反应器每层催化剂布置4只吹灰器，吹灰器布置在反应器的侧面。我方提供用于两层催化剂的吹灰器。蒸汽吹灰器所用蒸汽取自锅炉供空预器蒸汽吹灰的辅助蒸汽母管，吹灰器的运行采用连续间歇式运行，即每台炉每次运行一台吹灰器，该吹灰器运行静止后，下一台吹灰器开始运行。吹灰器的运行顺序如下(以#3炉为例)：#3A侧反应器最上层4台吹灰器逐个运行吹扫，吹扫完成后下层4台吹灰器再逐个进行吹灰；#3A侧反应器8台吹灰器全部吹扫完成后，#3B侧反应器的8台吹灰器开始逐个运行，运行顺序同#3A侧。每台炉全部吹灰一遍的时间约为120分钟。吹灰频率：每8小时吹灰1次。2.2.3 脱硝灰斗目前电厂省煤器下部出口水平烟道的积灰较为严重，我方将增设省煤器下部的灰斗，每台炉设置7个灰斗，此外在脱硝入口烟道下部弯头处还设置了脱硝放灰斗，防止大颗粒的飞灰进入脱硝反应器内引起催化剂的中毒和堵塞，同时也可避免在弯头底部形成积灰死角，每台炉布置8个放灰斗，每个灰斗的下部安装电动锁气器，可将积灰定期排放到SCR反应器出口的斜烟道内。2.3 工艺总平面布置脱硝装置布置满足工艺的需要，有利施工安装、运行维护，并考虑交通运输和电厂整体美观和谐的需求。脱硝装置布置主要由两部分组成，一是脱硝SCR反应器区，二是氨站区。本说明书工艺总平面主要说明SCR反应区的布置。脱硝采用高含尘的布置方式，即SCR反应器布置在锅炉省煤器出口和空气预热器之间，位于送风机与一次风机的上方，每台锅炉配置2台SCR反应器。2.3.1 加装SCR脱硝改造方案SCR入口烟道由锅炉省煤器引出，保留原省煤器出口膨胀节，将原有省煤器出口至空预器入口的烟道拆除。在锅炉钢架内新加装SCR部分烟道的支吊形式，将利用原有的支撑构架，尽量降低对锅炉钢架的改动量。SCR入口水平烟道与省煤器出口烟道对接，该水平烟道的荷载由锅炉钢架48.1m承担。我方对锅炉48.1m层局部钢架进行复核，如荷载不满足要求，将进行局部加固。SCR入口垂直段烟道的荷载由锅炉钢架34.35m和脱硝钢架35.55m共同承担，其中由锅炉钢架承担的荷载约为2600KN/炉。锅炉末排钢架ME轴各柱已预留脱硝荷载，各柱预留荷载值可详见原锅炉厂提供的竣工图纸F4512Z-T0207-01，各柱原有预留荷载基本满足要求，我方将对锅炉末排钢架34.35m的局部钢梁进行复核加固。SCR出口返回空预器的烟道倾角为38度，荷载由脱硝钢架33.90m和23.30m层承担，接入空预器的烟道弯头荷载由锅炉钢架承担，该部分烟道重量与原有省煤器至空预器烟道重量相当，不需对此处进行较大的改动。2.3.2 SCR脱硝钢架布置方案脱硝SCR反应器布置在炉后电除尘入口水平烟道的上部。脱硝钢架设有三层，标高分别为26.25米、35.55米、39.95米。其中在26.25米布置有SCR出口烟道CEMS控制柜和蒸汽吹灰管道的阀门、热工仪表等。35.55米布置两台稀释风机、两个氨气/空气混合器、氨气管道以及SCR入口烟道CEMS控制柜。同时35.55米层布置反应器出口烟气参数及性能等热工测点通道。39.95米是反应器生根层。反应器设计充分考虑与周围设备布置的协调性及美观性，SCR反应器垂直布置，每个反应器本体设有3层钢梁用于放置和固定催化剂模块，标高分别为42.55米、45.55米、48.55米，在每层催化剂设有安装门和催化剂模块更换平台，同时用于催化剂和吹灰器的维护检修。52.55米层为催化剂吊车梁层，催化剂检修起吊梁布置在锅炉中心线，用于两台反应器各层催化剂的装卸。2.3.3 脱硝氨区布置方案液氨储存及蒸发装置的布置，将按照主体设计院提供的场地因地制宜进行布置。该装置布置在#4机组电除尘器西南侧的78米36米的区域内。氨区设备布置严格按照GB50016-2006建筑设计防火规范、GB50229-2006火力发电厂与变电站设计防火规范及DL5000-1994火力发电厂设计技术规程等相关规范、规定执行，参照GB50160-2008石油化工企业防火规范执行。力争做到工艺流程短捷通畅，确保有合理的安全防火距离，并始终将安全放到第一位，防患于未然。2.4 辅助设施2.4.1 检修和起吊设施脱硝装置的检修维护主要是包括催化剂、吹灰器、风机及管道阀门的检修。风机的检修维护主要是风机轴承及电机的检修，均为常规检修。吹灰器的检修主要是喷嘴检修。SCR反应器每层催化剂设置检修维护平台，方便运行维护及催化剂模块更换。脱硝装置反应器顶层设置检修起吊电动葫芦，满足催化剂安装及催化剂模块的更换。2.4.2 保温及油漆根据DL/T5072-2007火力发电厂保温油漆设计规程进行保温结构设计、供货、安装。保温材料采用硅酸铝颜面复合材料，所有保温的保护层均采用彩色压型板，烟道、SCR反应器的外护板采用厚度为0.75mm的彩钢压型板，管道外护板采用厚度为0.75mm的彩钢板。与锅炉设计保持一致。钢结构和设备将采用满足区域防腐要求的优质油漆，涂刷不少于二底二面，具体方案和供货商将由业主确认。底漆涂刷在我方工厂内完成，运输途中如有掉漆或其他情况需在现场补漆时，钢结构最后一道面漆将在现场完成。脱硝系统的色彩将与主体工程一致，建筑设计及建筑材料装修标准与设计院的建筑图为准。2.4.3 防腐及露天防护所有设备、管道根据工艺布置的要求采取相应的防腐措施，设备、箱罐、管道的外表面按常规电站设计有关要求涂刷油漆。脱硝装置露天布置的设备采取防雨、防风措施，如设置防雨、防风罩。2.5 主要物料消耗表序号名称单位数据备 注1液氨消耗量kg/h450.33两台炉2最大电耗KW105两台炉3降温喷淋水m3/h45短时、断续4工业用水稀释罐补水等平均消耗量m3/h1最大消耗量m3/h25吹灰用蒸汽t/h80.81.27MPa,300液氨蒸发用蒸汽t/h0.50.81.27MPa,3006氨站区域仪用气Nm3/min1气动执行机构7SCR区域仪用气Nm3/min0.7每台炉，CEMS吹扫8生活给水m3/h0.59消防水m3/h160事故状态10氮气Nm3/h602.6 工艺系统启动和停机SCR系统启动过程中必须采取必要措施，避免对设备造成损害，反应器的升温速度须严格按催化剂升温速度的要求。只有当达到催化剂最低允许喷氨温度以上时，才允许喷氨。启动过程可分为冷态启动和温态启动两种模式。冷态启动是指锅炉的第一次启动，或者长时间（大于一周）停炉。温态启动是指锅炉在短时停运后重新启动或催化剂温度高于150情况下的启动。启动初期的初步预热过程须严格控制温升速度，以保证催化剂和反应器安全。初步预热可以将反应器内的温度提高到水露点温度以上，起到烘干催化剂的作用，通过足够长时间，可以使得反应器钢结构和催化剂内外温度一致。初步预热启动过程通过“SCR反应器初步预热”程序组进行控制，整个过程实现了自动控制。对于部分大型设备的起停，将加入人工判断步骤。当达到设定温度后，控制屏幕将激活一个软按钮，终止初步预热程序。基本启动步骤示意图：初步预热程序T1,T3MIN3保温期温态启动功能组T1,T3MIN2预热程序T1,T3MIN1稀释风机开启氨气流量投自动氨气压力控制投自动液氨蒸发系统开启氨气制备系统就绪吹灰系统投自动反馈启动完成信号冷态启动功能组基本停机步骤示意图：收到停机指令启动SCR停机程序加氨气动关断阀关闭启动停机吹灰程序人工判断是否会在短期内开机启动氨气稀释风机停机程序停机状态待机状态启动氨气制备系统停机程序人工判断是否停运整个氨气制备系统第三章 总图及土建部分3.1 项目场地条件和自然条件3.1.1 厂址概述益阳电厂位于益阳市赫山区黄泥湖乡龙塘村、先锋村，东距益阳市市区约6.0km，从益阳市逆资水而上至厂址约10km，厂址地处益阳市远期城西工业区，地理位置位于北纬2836，东经11216。厂址西北面距资水约300m，西南面为益阳市林业科学研究所，其余方向则为低矮平缓的山丘和黄泥湖洼地。厂址地处资水南岸，斜跨、级阶地，二期工程西南面林业科学研究所区域。地势较高，地形起伏较大，挖方工程量较大，但场地开阔，可租用作为本期施工生产区。本期工程主厂房及煤场等扩建场地均已在一期工程中征地和平整。厂址百年一遇洪水位经本次复核为42.13m。本工程厂址场地高程为44.50m，高于资水百年一遇洪水位，厂址不受资水的洪水威胁。3.1.2 气象条件本工程厂址处无实测气象资料，在厂址东南11km处设有益阳市气象台。该气象台设立于1956年1月，观测场高程为46.3m（黄海高程），离益阳电厂距离较近，对厂址气象的代表性较好。年平均气压1010.2hPa年平均气温16.9年平均湿球温度15.1年平均相对湿度77%年最大风速20m/s日最大降水量191.2mm年平均降水量1484.8mm年平均蒸发量1216.5mm年最大积雪深度25cm极限低温-13.2极限高温43.6益阳市重现期P=2a、P=3a、P=4a的5min历时最大降雨强度分别为4.52L /(s100m2)、5.07L/(s100m2)、5.47L/(s100m2)。益阳市气象台离地10m高50年一遇、100年一遇10min平均最大风速分别为22.9m/s、24.4m/s，推算出50年一遇、100年一遇基本风压为0.32kN/m2、0.36kN/m2。益阳市气象台全年、最冷季(12月次年2月)主导风向均为NNW风，最热季主导风向为SSE风。3.1.3 工程地质3.1.3.1 地层岩性主厂房地段地面标高为44.5m，为级阶地挖方区，卵石层已出露，根据工程地质剖面图，卵石最大厚度为7.2m，最小厚度为0.2m，卵石层中夹砂土及粘性土，其下为板岩风化残积层，地层较简单，层面起伏较小。主厂房基础可采用天然地基，但基础开挖5m左右之后，主厂房部分位于卵石层之上，部分位于板岩风化残积层之上，考虑地基的不均匀性，建议局部超挖，以硬塑粉质粘土做基础持力层，其承载力特征值取330kPa。另外在施工时，基坑开挖时进行施工验槽，严禁地下水浸泡基坑，强风化板岩软化系数较小，遇水浸泡后强度将大大降低。烟囱地段，属一级建筑物，荷载大，对变形要求高，地基开挖深度大，建议采用中密卵石层为基础持力层，同时对可塑粉质粘土进行下卧层验算。脱硝场地，地面高程在50.0m，场地平整，与主厂房地段地层结构类似，卵石层厚度10m左右，卵石层之下为强风化板岩。卵石层承载力特征值为500kPa，物理力学性能好，强度高，厚度大，其下无软弱地层，可采用天然地基，以卵石为地基持力层。3.1.3.2 水文地质条件益阳电厂二期工程取水水源为资水。资水是湖南省四水之一，位于东经110112、北纬2629之间，主源(西源赧水)发源于湖南雪峰山东麓城步县的黄马界，至益阳于甘溪港分为东、西两支进入洞庭湖尾闾。资水全长653km(干流双江口甘溪港全长464km)，流域面积为28038km2，河流平均坡降0.88(干流0.39)，流域地势大致西南高、东北低，形状南北长、东西窄，主河道自西南蜿蜒流向东北，略呈“S”形。资水流域属亚热带季风湿润气候区，具有春湿秋燥、夏热冬寒的气候特点。每年56月为梅雨季节，天气沉闷，湿度大；78月在西太平洋副热带高压控制下，天气炎热，最高气温达40左右；秋季极地气团势力增强，天气晴朗少雨；冬季受蒙古高原气压所控制，多东北风，偶有雨雪。入春以后，赤道低气压北移，低纬海洋暖湿气流增强，由东南越南岭向北移与极地气团相遇，是形成汛期暴雨洪水的主要原因。马迹塘建库以来桃江水文站多年平均悬移质含沙量、输沙率分别为0.068kg/m3、52.0kg/s。最高水温为31.5(1985年8月6日)，最低水温为0.1(1991年12月29日)，平均水温为17.0。根据最近5年(19982002年)资料，桃江水文站最热季(68月)P=10%的日平均水温、周平均水温分别为28.4、28.1。本期工程与一期一致，采用直流供水方式，均以资水为取水水源，取水口位于一期工程取水口下游约100m处。本期脱硝工程工艺水由主机引接。3.1.4 场地地震效应根据国家地震局2001版中国地震动参数区划图(GB183062001)，测区地震动峰值加速度为0.05g(相当于地震基本烈度小于度)，