铝业公司自备电厂脱硝改造可行性研究报告.doc

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 第第 1 1 页页 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设计阶段 可行性研究报告可行性研究报告 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 第第 2 2 页页 目 录 1.01.0 概述概述 1 1 1.1 项目概况 .1 1.2 简要工作过程及参加人员 .1 1.3 研究范围及原则 .2 1.4 可研阶段成品文件组成 .2 2.02.0 项目必要性分析项目必要性分析 3 3 2.1 环评新标准的要求 .3 2.2 氮氧化物减排的需要 .3 2.3 企业发展的需要 .3 2.4 小结 .3 3.03.0 设计依据设计依据 4 4 4.04.0 脱硝改造现有条件脱硝改造现有条件 4 4 4.1 工艺条件 .4 4.2 电厂区域交通概况 .8 4.3 电气现有条件 .9 4.4 水源条件及现有供水系统 10 4.5 地质条件 17 4.6 气象条件 19 5.05.0 脱硝工艺方案选择脱硝工艺方案选择 2020 5.1 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 第第 3 3 页页 5.2 脱硝方案选择 20 5.3 反应过程 21 5.4 系统描述 21 5.5 设备描述 22 5.6 设备选择 22 5.7 还原剂用量 23 5.8 炉后脱硝区域脱硝岛主要接口 24 5.9 还原剂来源及运输 24 6.06.0 脱硝改造工程设想脱硝改造工程设想 2525 6.1 总平面布置 25 6.2 还原剂储存制备系统 26 6.3 热机部分 28 6.4 电气部分 30 6.5 电气部分 30 6.6 自动化部分 31 6.7 供水系统 31 6.8 消防部分 31 6.9 废水处理部分 32 6.10 建筑布置结构及地基处理 .32 6.11 脱硝工程招标书编制原则 .32 7.07.0 炉后改造工程设想炉后改造工程设想 3333 7.1 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 第第 4 4 页页 7.2 热机部分 33 7.3 电气部分 33 7.4 建筑布置结构及地基处理 34 8.08.0 环境及生态保护环境及生态保护 3434 8.1 环境现状分析及项目建设的环境影响预测 34 8.2 项目建设的防治措施原则 37 8.3 环境治理措施 38 9.09.0 劳动安全劳动安全 3838 9.1 项目生产过程中主要危险因素分析 38 9.2 防火措施 39 9.3 防爆措施 40 9.4 电气安全措施 40 9.5 防机械伤害措施 41 9.6 制定事故应急预案 41 9.7 劳动安全机构、设施 42 1010 职业卫生职业卫生 4242 10.1 职业卫生特征 .42 10.2 主要职业病危害因素 .42 10.3 主要职业卫生防护措施 .43 10.4 当地流行病和自然疫源区调查结果 .44 10.5 职业卫生机构设置 .44 11.011.0 经济与社会影响分析经济与社会影响分析 4444 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 第第 5 5 页页 11.1 经济影响分析 .44 11.2 社会影响分析 .44 12.012.0 改造工程轮廓进度改造工程轮廓进度 4444 13.013.0 投资估算及经济效益分析投资估算及经济效益分析 4545 13.1 编制原则 .45 13.2 投资估算 .48 13.3 经济效益分析 .50 14.014.0 主要结论及建议主要结论及建议 5151 14.1 主要结论 .51 14.2 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 第第 6 6 页页 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 1.0 概述 1.1 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 第第 7 7 页页 该厂址位于中铝兰州分公司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。 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。 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 第第 8 8 页页 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 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； 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 第第 9 9 页页 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。 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 f4331e2ka0101可行性研究报告可研阶段 2 f4331e2ka0102总平面布置图可研阶段 3 f4331e2ka0103（1/2）还原剂贮存设备布置图可研阶段 4 f4331e2ka0103（2/2）还原剂贮存设备布置图可研阶段 5 f4331e2ka0104（1/3）脱硝系统工艺流程图可研阶段 6 f4331e2ka0104（2/3）脱硝系统工艺流程图可研阶段 7 f4331e2ka0104（3/3）脱硝系统工艺流程图可研阶段 8 f4331e2ka0105炉后平剖面布置图可研阶段 9 f4331e2ka0106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，而中铝兰州分公司自备电厂 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 第第 1010 页页 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，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、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。 3.0 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。 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 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 第第 1111 页页 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 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 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/kg18.90 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 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 第第 1212 页页 项 目单位设计煤种 mno2%0.112 灰的比电阻 比电阻（cm） 测试温度 设计煤 温度 19时 4.80x1011 温度 80时 1.60 x1012 温度 100时 2.35 x1012 温度 120时 3.20 x1012 温度 150时 4.10 x1011 温度 180时 6.60 x1010 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） 3.08.0 厘沲 恩氏粘度（20时） 1.21.6oe 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 41780 kj/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 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 第第 1313 页页 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(bmcr) t/h1065 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/s317.70 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/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 %99.5 型式及配置250%容量静叶可调轴流式 tb 点风 量 m3/s2324.3 tb 点全压升 pa6483 进口烟温（tb 点） 140.5（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 m 55 4.2 电厂区域交通概况 4.2.1 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 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。 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 第第 1414 页页 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 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：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 第第 1515 页页 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 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。 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 第第 1616 页页 4.3.1 6kv 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。 4.3.2 380v 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 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 第第 1717 页页 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。 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 305.9 m3万。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 151230km，亨堂水文站年平均流量为 89.7m/s，径流量为 28.2 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 52.0m/s，径流量为 16.3 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 7.58.3，总硬度为 180380mg/l，氯化物为 57135mg/l，硅酸盐为 115255 mg/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 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 第第 1818 页页 最大时用水量约为 496m3/h。 新建铝厂日用水量为 12501 m3/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 6500 m3/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 1464 m3/h，最大取水量 （原水，原水按净水的 1.2 倍计）为 1693m3/h（0.447 m3/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（0.556 m3/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 1300 m3/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（0.556 m3/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 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 第第 1919 页页 台数：4 台 型号：dfss80-270(i) 流量：180 m3/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：2970 r.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=450 l 稳压泵 单台流量：18 m3/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：420 m3/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 第第 2020 页页 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=450 l 稳压泵 单台流量：3.6 m3/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：1470 r.p.m （4）生活变频给水泵 台数：3 台 设备型号：dfg100-250b/2/22 单泵流量： 80m3/h 扬程：60m 功率：22kw （5） 排水泵 台数：2 台 流量：6 m3/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 第第 2121 页页 扬程：10m 功率：2.2kw 4.4.3.3 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 v=450 l 稳压泵 单台流量：18 m3/h， 扬程：115m 2）自动水消防泵组 台数：2 台 型号：nps250-590c 流量：420 m3/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=450 l 稳压泵 单台流量：3.6 m3/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 第第 2222 页页 4.5 地质条件 4.5.1 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（）。 plal 4 q 2 1 k 4.5.2 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 16.1m 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。 4.5.3 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 1593.221595.72m，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。 4.5.4 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 0.23g（相应的地震基 本烈度为 8 度），特征周期为 0.40s。拟建厂区属建筑抗震有利地段。 4.6 气象条件 项 目数 值 平均气压（hpa）830.9 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 第第 2323 页页 项 目数 值 平均气温（）8.7 极端最高气温（）39.8 极端最低气温（）-21.8 最热月平均气（）29.7 最冷月平均气（）-11.1 平均水汽压（hpa）7.7 平均相对湿度（%）59 年平均降水量（mm）311.7 一日最大降水（mm）96.8 年平均蒸发量（mm）1570.4 平均风速（m/s）1.6 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）21.1 平均大风日数（d）4.6 平均沙暴日数（d）1.3 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）1615m 50 年一遇 10m 高度 10 分钟平均最大风速23.6m/s 地震烈度8 度 50 年超越概率 10地震动峰值加速度0.20g 5.0 脱硝工艺方案选择 5.1 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 第第 2424 页页 排放烟气中 nox质量浓度在 100%bmcr 工况时为 466.6 mg/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所以本次脱硝改造工程锅炉出口烟气 nonox x质量浓度按质量浓度按 350350 mg/nmmg/nm3 3（6 6 含氧量，干基）考虑，脱硝效率暂按含氧量，干基）考虑，脱硝效率暂按 7272设计。设计。 5.2 脱硝方案选择 5.2.1 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 25%50%，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 70%90%，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 sncr&scr 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 第第 2525 页页 引接烟道，送风机室支架上方布置 scr 脱硝装置的方案。 5.2.2 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 4-1）： 图图 5-1 三种型式的催化剂三种型式的催化剂 平板型：板式催化剂以金属板网为骨架，以 ti-mo-v 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 第第 2626 页页 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 6.0mm7.0mm，开孔率约 80%90%，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（280 m2/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 ti-w-v 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 6.9mm9.2mm， 比表面积大（410 m2/m3539 m2/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上述三种型式的催化剂特点见表 4.1。 表表 4.1 不同型式催化剂的特性比较不同型式催化剂的特性比较 比较项目比较项目板式板式蜂窝式蜂窝式波纹型波纹型 基材成型基材成型不锈钢金属网板不锈钢金属网板整体挤压成型整体挤压成型 陶瓷纤维陶瓷纤维 或玻璃纤维或玻璃纤维 比表面积比表面积 通流面积通流面积 活性系数活性系数 抗堵塞性抗堵塞性 抗粉尘冲刷性抗粉尘冲刷性 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 第第 2727 页页 吹灰器频率吹灰器频率 压力损失压力损失 抗抗 so2/so3转化率转化率 抗热冲击性抗热冲击性 单位体积模块重量单位体积模块重量 整体脱硝效率整体脱硝效率 被其他催化剂替换被其他催化剂替换 备注：备注： 性能好；性能好；性能尚可；性能尚可；性能差。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。 5.2.3 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