化学水处理部分设计说明书09.03.30(归档).doc

GEDI国家综合甲级证书号:A144004317电厂11000MW超超临界化学水处理等部分公用系统设计工程化学水处理部分设计说明书44-F0133E2S-H0101目 录第一章 概述11.1 设计依据11.2 工程概况11.3 设计基础资料21.4 设计范围3第二章 锅炉补给水处理42.1 锅炉补给水处理系统出力及出水质量42.2 锅炉补给水处理系统流程的确定4第三章 主要设备参数及系统控制63.1 锅炉补给水处理系统设备运行技术数据63.2 锅炉补给水处理设备的失效监督及控制方式83.3 锅炉补给水处理系统的连接93.4 辅助系统103.5 除盐水处理系统的控制功能及要求11第四章 化学水处理室设备布置124.1 锅炉补给水处理厂房124.2 锅炉补给水处理室外设备布置12第五章 制氢站135.1 制氢站主要设备135.2 制氢设备的运行。135.3 制氢设备的布置13第六章 施工注意事项14第一章 概述1.1 设计依据1.1.1 关于进行化学水处理等系统勘测设计的委托函1.1.2 电厂11000MW超超临界机组化学水处理等部分公用系统设计初步设计文件。1.1.3 电厂11000MW超超临界机组化学水处理等部分公用系统设计初步设计审查意见1.1.4 业主有关文件；1.1.5 火力发电厂设计技术规程(DL 50002000)；1.1.6 火力发电厂化学设计技术规程 (DL/T 50682006)；1.1.7 超临界火力发电机组水汽质量标准(DL/T912-2005)；1.1.8 火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量(GB/T12145-1999)；1.1.9 相关的国家法令、法规和规程规范。1.2 工程概况电厂已建运行4300MW燃煤机组，由于扩建11000MW超超临界机组，需要占用现有的化学水处理区域的场地，因此，现有的锅炉补给水处理系统需要拆除，新建一套满足全厂所有发电机组需要的锅炉补给水处理系统。系统容量按现有4300MW燃煤机组、2390MW燃气机组以及新建11000MW机组、扩建2390MW LNG机组和对外供汽补水量20t/h的除盐水需求量设计。整套锅炉补给水处理系统出力按设计容量一次建成。同时，因扩建11000MW超超临界机组占用现有的制氢站，本期需新建制氢站，系统出力按4300MW4390MW（LNG机组）11000MW机组所需的补氢量设计。新设置一套15m3制氢设备供现有运行机组使用，后将原有的一套15m3制氢设备拆迁至新制氢站，两套制氢机供全厂机组使用。1.3 设计基础资料1.3.1 水源与水质电厂位于江西岸，近几年来,海水倒灌现象越来越严重, 冬季水的含盐量有增高的趋势,该厂原锅炉补给水处理系统水源也受到海水倒灌的影响。因此,本期锅炉补给水处理系统采用自来水，水质指标符合生活饮用水水质标准。水源的水质资料见表1.3.1“电厂水质全分析报告汇总表”。表1.3.1 电厂水质全分析报告汇总表序号项目及单位单位采样时间自来水2006年12月1日10:00时自来水2007年3月13日10:00时自来水2007年6月18日14:30时自来水2007年8月15日10:00时自来水2007年11月12日14:30时自来水2008年1月21日10:30时1样品外状清澈、无色清澈、无色清澈、透明清澈、无色清澈、透明清澈、透明2悬浮固体mg/L12.8341212.810.83溶解固体mg/L146.4140.4104.8153.2165.2228.24灼烧减重mg/L73.8109.250.486.857.6100.85钙离子mg/L33.6732.8724.8534.4832.2736.076镁离子mg/L3.893.42.924.134.377.537铜离子mg/L0000.0100.0068钠离子mg/L8.356.794.413.9112.6426.649全硬度mmol/L21.921.482.262.122.2410碳酸盐硬度mmol/L1.181.271.081.611.461.3811非碳酸盐硬度mmol/L0.820.650.40.650.671.0412全铁mg/L0.140.040.030.030.010.01413游离二氧化碳mg/L3.263.613.084.222.823.3414氯根mg/L20128.410.520.5547.9215硫酸根mg/L26.3625.7214.0825.825.8139.9116硝酸根mg/L4.544.654.754.784.754.7817磷酸根mg/L0.10.040.080.080.120.1018全硅mg/L2.549.368.638.48.447.1919活硅mg/L1.488.948.458.237.755.9120pH值mg/L7.457.387.497.47.537.4421全碱度mmol/L1.181.271.081.611.451.3822酚酞碱度mmol/L00000023氢氧根mmol/L00000024腐植酸盐mmol/L00000025重碳酸根mg/L7276.8965.669888.3684.3326化学耗氧量mg/L1.120.370.561.361.121.121.3.2 水汽质量标准水汽质量标准按中华人民共和国电力行业标准300MW机组和390MW机组（LNG）水汽质量标准按:火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量(GB/T12145-1999)执行。1000MW机组水汽质量标准按:超临界火力发电机组水汽质量（DL/T 912-2005）执行。补给水质量以保证给水质量为标准，补给水质量可参照下表进行控制。表1.3.2 补给水质量标准项目电导率（25）S/cm二氧化硅g/LTOCg/L标准值0.2020200期望值0.1510 1.4 设计范围1.4.1 锅炉补给水处理系统；1.4.2 除盐水管道厂区部分。1.4.3 制氢站1.4.4 制氢站至主厂房厂区管道第二章 锅炉补给水处理2.1 锅炉补给水处理系统出力及出水质量2.1.1 锅炉补给水处理系统出力锅炉补给水处理系统设备的出力根据电厂现有和在规划的机组4300MW燃煤机组、4390MW 燃气电厂、11000MW超超临界燃煤机组机组和对外供汽补水量20t/h的全部正常水汽损失,以及启动或事故而增加的耗水量等因素综合考虑见下表：表2.1.1 锅炉补给水处理正常补给水量和系统出力数据汇总表序 号名 称数 量14300MW机组的锅炉正常补给水量74t/h24390MW机组的锅炉正常补给水量58 t/h311000MW机组的锅炉正常补给水量54 t/h4对外供汽补水量20t/h5123+4的锅炉正常补给水量206t/h6锅炉补给水处理系统设备出力正常220t/h（自用水率取7）最大286t/h2.1.2 锅炉补给水处理系统的出水质量硬度： 0mmol/L;电导率(25)： 0.20S/cm 期望值 0.15S/cm;二氧化硅： 20g/L 期望值 10g/L;TOC： 200g/L。2.2 锅炉补给水处理系统流程的确定 本工程锅炉补给水处理系统设置反渗透膜处理装置作为预脱盐工艺，以应付水源可能出现的高含盐量特性，减少再生药剂消耗。锅炉补给水处理系统的方案采用“细砂过滤器+反渗透+离子交换系统” 2.2.1 细砂过滤器+反渗透+离子交换系统系统流程1)自来水细砂过滤器清水箱5u保安过滤器高压泵反渗透装置反渗透水箱预脱盐水泵阳床除二氧化碳器中间水箱中间水泵阴床混床除盐水箱除盐水泵主厂房和LNG电厂。2）当水源不受海水倒灌影响含盐量较低时，系统也可直接采用一级除盐+混床流程运行：自来水细砂过滤器反渗透水箱预脱盐水泵阳床除二氧化碳器中间水箱中间水泵阴床混床除盐水箱除盐水泵主厂房和LNG电厂。3)系统流程详见锅炉补给水处理系统流程图(F0133E2S-H0201-0109)。第三章 主要设备参数及系统控制3.1 锅炉补给水处理系统设备运行技术数据3.1.1 细砂过滤器：6台，5用1备。直径DN3400mm，滤料层高1500mm。进出口允许压降0.05MPa。设备正常运行流速：8m/h。细砂过滤器进水设置了絮凝剂加药装置、加杀菌剂装置各1套，可根据进水水质需要确定是否加药。加药点设在进水母管。3.1.2 反渗透单元: 反渗透系统是整个锅炉补给水处理系统中主要的脱盐设备，其作用是脱除水中的可溶性盐份、溶硅、大分子有机物等。本工程设置2套,每套设计出力为143m3/h。按水温10设计）,系统脱盐率97%，水回收率按75%设计。每套反渗透单元包括:5u保安过滤器、高压泵、反渗透装置各2台，清洗装置1套, 加药系统、清洗系统及控制仪表。反渗透装置按一级二段设计。1）保安过滤器设置保安过滤器的作用是截留进水带来的大于5m的颗粒，以防止其进入反渗透系统。2）高压泵高压泵为反渗透本体装置提供足够的进水压力，保证反渗透膜的正常运行。由于水温对反渗透装置的产水流量影响较大，即水温每变化1，在进水压力不变的情况下，其产水量大至增减2.7%。如果进水水温降低，在系统条件不变的情况下，将导致产水量的下降。本系统采用变频泵，改变进水压力，以保证反渗透系统足够的推动力，从而保证系统的产水能力。3）反渗透本体装置本工程设置2套反渗透装置，每套反渗透装置设计出力为143m3/h。反渗透膜采用美国海德能公司生产的增强型抗污染PROC10型聚酰胺复合膜，此型号反渗透膜的有效膜面积400ft2（37.2 m2），膜通量按20L/m2.h（10）设计，单根膜脱盐率为99.75%。每套反渗透按一级二段设计，成22：11排列，每支压力容器内装6根膜，每套反渗透装置共用198支膜。4）反渗透加药系统a 加阻垢剂系统加阻垢剂的作用是在反渗透装置进水管加入高效率的专用阻垢剂，以防止反渗透浓水侧产生结垢。b 加还原剂系统还原剂NaHSO3（亚硫酸氢钠）的作用是还原前级处理工艺中存在的余氯，以防止氧化剂对膜产水通量造成的衰减而导致反渗透膜脱盐率的下降。5）反渗透清洗系统反渗透系统运行压力约1.40MPa，反渗透膜组件在长时间运行后会受到污染，如微量盐份结垢和有机物的积累，从而造成膜组件性能的下降，运行压力升高，所以必须用化学药品进行清洗，以恢复其正常的除盐能力。一般情况下，每46个月清洗一次，每次清洗约12小时。本系统设置一套清洗装置，由1台不锈钢保安过滤器、1台清洗泵和1台清洗溶液箱组成。反渗透膜的维护和保养详见制造厂的维护和保养手册。6）控制仪表为了监测、控制反渗透系统运行情况，配置了电导率仪、流量计、压力表、取样装置、流量开关和高压保护开关等监测和控制仪表。反渗透系统为全自动运行，产水设高压保护爆破膜。3.1.3 无顶压逆流再生阳离子交换器1）设备公称直径：DN25002）设备台数：33）设备内装：0017型强酸阳离子交换树脂，层高2000mm。4）工作交换容量:850mol/m3（R）； 5）正常运行流量：110m3/h6）正常运行流速：22.5m/h7）再生剂：采用31%的工业盐酸，再生液浓度为1.53%，流速为5m/h，酸耗取55g/mol，正常时，再生一次需要31%的工业盐酸1.28 m3。3.14 无顶压逆流再生阴离子交换器1）设备公称直径：DN25002）设备台数：33）设备内装：2017型强碱阴离子交换树脂，层高2500mm。4）工作交换容量:275mol/m3（R）；5）正常运行流量：110m3/h6）正常运行流速：22.5m/h7）再生剂：采用32%的高纯度碱，再生液浓度为13%，流速为5m/h，碱耗取65g/mol，正常时，再生一次需要32%的高纯度碱0.508 m3。3.1.5 混合离子交换器1）设备公称直径：DN25002）设备台数：23）设备内装：0017MB型强酸阳离子交换树脂，层高500mm，2017MB型强碱阴离子交换树脂，层高1000mm。树脂再生采用体内同时再生方式。4）正常运行流量：220m3/h5）正常运行流速：44.8m/h6）再生剂：a.0017MB型强酸阳离子交换树脂采用31%的工业盐酸再生，再生液浓度为5%，流速为5m/h，酸耗取80kg/m3（R），正常时，再生一次需要31%的工业盐酸0.55 m3。b.2017MB强碱阴离子交换树脂采用32%的高纯度碱，再生液浓度为4%，流速为5m/h，碱耗取100kg/m3（R），正常时，再生一次需要32%的高纯度碱1.13 m3。3.2 锅炉补给水处理设备的失效监督及控制方式3.2.1 细砂过滤器细砂过滤器当满足下列条件之一时，停止运行，进行反洗。1) 进出口压差达到设定值时；2) 周期制水量达到设定值时（经调试确定）。细砂过滤器的投运和反洗，采用程序控制。3.2.2 反渗透装置反渗透装置投运和清洗，采用程序控制。3.2.3 阳离子交换器阳离子交换器的失效监督指标有如下2个，当满足任一条件时，需停运再生。1) 当其出水Na 50mg/L时；2) 当其周期制水量达到规定时（经调试确定）。阳离子交换器的投运和再生采用程序控制。3.2.4 阴离子交换器阴离子交换器的失效监督指标有如下3个，当满足任一条件时，需停运再生。1) 当其出水电导率5mS /cm时；2) 当其出水SiO2100mg/L时；3) 当其周期制水量达到规定时（经调试确定）。阴离子交换器的投运和再生采用程序控制。3.2.5 混合离子交换器混合离子交换器的失效监督指标有如下3个，当满足任一条件时，需停运再生。1) 当其出水电导率0.2mS /cm时；2) 当其出水SiO2含量15mg/L时；3) 当其周期制水量达到规定时（经调试确定）。混合离子交换器的投运和再生采用程序控制。 3.3 锅炉补给水处理系统的连接锅炉补给水处理系统主要制水设备均采用母管制并联连接。细砂过滤器采用母管制并联的连接。反渗透装置采用单元制连接。阳离子交换器、阴离子交换器和混合离子交换器则为母管制并联连接。细砂过滤器和离子交换器均设备用，当1台设备失效时，自动解列该设备，投入备用设备，并对失效设备进行清洗或再生备用。3.4 辅助系统3.4.1 化学药剂的运输及贮存树脂的再生采用盐酸和氢氧化钠，杀菌剂采用次氯酸钠，还原剂采用固体亚硫酸钠。酸、碱采用汽车槽车运输，通过酸、碱输送泵到贮存罐贮存。树脂再生时，酸、碱从贮存罐自流到计量箱，经过喷射器将酸、碱液混合稀释分别送入离子交换器进行再生。另外, 设置了酸、碱计量泵作为反渗透清洗装置配清洗液用,固体药剂采用搅拌溶液箱溶解后用计量泵送到加药点。3.4.2 排水的收集与处置1）反渗透浓水一路接至清水池做为细砂过滤器反洗用水，一路接至清水回收水池，经清水回收水池排水泵送至电厂行政楼使用。本工程设置1个70m3清水回收水池和1台回收水池排水泵。2）设备的排水和再生废水排到废水中和池储存和处理合格后送至沉渣池回用。本工程设置了250m3混凝土废水中和池2个，并设2台废水泵。中和池设有水力搅拌设施保证废水的充分混合与中和，达到pH值7-9时排放至沉渣池回用。3.4.3 压缩空气系统1）压缩空气由主厂房仪用空压系统供给。用于供给锅炉补给水处理系统工艺及仪表用气。本工程设2台8m3的压缩空气贮存罐。其中1台仪用压缩空气贮存罐，另1台用于混床树脂混合。2）本工程设置2台罗茨风机作为细砂过滤器擦洗用。3）细砂过滤器的擦洗空气压力0.098MPa；，混合离子交换器混脂用的压缩空气压力为0.10.15MPa；仪用气压力为0.60.8MPa，露点温度-40。3.4.4供汽回收系统本工程为电厂对外供汽（广控集团二甲谜项目）的凝结水回收配套，设了250m3混凝土供汽凝结回收池1个，将符合锅炉补给水水质要求的合格凝结回收。通过回收水泵，将回收池不合格的水送至水工消防水池再用。并预留一路接口将合格的凝结水送至使用点。3.5 除盐水处理系统的控制功能及要求1) 锅炉补给水处理系统的运行过程采用PLC自动化程序控制。系统的主要运行数据将送到控制系统，操作人员可在水处理控制室内通过CRT对系统的运行进行全过程的监督和控制。现场电磁阀箱保留进行人工按钮操作。反渗透装置的运行、加药等步骤都由PLC按程序自动进行。2) 风机、泵和电动门等除了在控制室的遥控外，还设有就地控制开关。对于气动阀门能在电磁阀箱上进行控制，而且在手动时还能保持必要的联锁，但远方/就地切换在PLC内实现。3) 水泵的控制受水箱液位高低的联锁，备用泵与运行泵互为联锁。4) 凡是与腐蚀性介质接触的测量元件、阀门、逻辑开关、变送器、就地仪表等设备均满足相应介质的防腐要求。5) 存放液体的箱、罐、池都有液位计和液位开关或远传连续式液位变送器。第四章 化学水处理室设备布置4.1 锅炉补给水处理厂房锅炉补给水处理厂房按规划容量一次建成，水处理设备厂房占地为78.120m。其中除盐间厂房占地为52.615m2，除盐间内布置锅炉补给水处理各设备，辅助设备厂房占地为52.65m2，分别布置水泵、罗茨风机系统、反滲透清洗装置。锅炉补给水处理室的西端设有化验楼，化验楼为四层建筑，化验楼占地为25.520m2。化验楼首层设有运行化验室、运行控制室、电子设备室、变配电室、加热室、煤制样间等；化验楼二层设有水分析室、油水分析室、天平及分光度计室、色谱化验室、药品贮存间；化验楼三层设有煤分析室、天平室、验室、量热仪室、办公室、资料室；化验楼四层设有环保分析室、环保仪器室、环保办公室和检修办公室。4.2 锅炉补给水处理室外设备布置中间水箱、除盐水箱、酸碱贮存罐、酸碱计量泵、中和池、废水泵和压缩空气贮存罐布置在水处理厂房北面的室外。酸碱贮存设备布置在废水中和池的上部，计量设备布置在排水收集池的上部，布置在水箱区域的东北面，该区域设置遮雨棚。详见锅炉补给水处理平面布置图，图号：F0133E2S-H0201-10。 第五章 制氢站 5.1 制氢站主要设备本期新建制氢站，系统出力按4300MW4390MW（LNG机组）11000MW机组所需的补氢量设计。新设置一套15m3制氢设备供现有运行机组使用，后将现有的一套15m3制氢设备拆迁至新制氢站，两套制氢机供全厂机组使用。新建4台13.9 m3（3.2 MPa）贮氢罐，并拆迁现有4台13.9 m3（3.2 MPa）贮氢罐，共配置8台13.9 m3的贮氢罐。5.2 制氢设备的运行。新旧制氢设备1套运行1套备用，必要时也可2套同时运行。8台贮氢罐分成2组，4台1组互为备用。详见：系统图(F0133E2S- H0301-0307) 。5.3 制氢设备的布置新增一套15Nm3/h的制氢设备安装在2号电解间内，后将现有的一套15m3制氢设备拆迁至1号电解间,8台贮存罐布置在室外，布置详见：制氢站设备平面布置图(F0133E2S-H0301-08)。第六章 施工注意事项1. 严格按电力建设施工及验收技术规范（DL 5190.4-2004）第4部分：电厂化学及有关规程、规定进行施工和验收。2. 细砂过滤器、离子交换器、酸碱贮存罐、树脂捕捉器、等防腐设备，待运到施工现场后，应对防腐层进行外观检查和漏电试验，如发现缺陷应及时处理。3. 衬里管道（衬胶管）在组装前，根据相关规定应进行外观检查和漏电试验。胶层与钢管和法兰粘接应牢固没有鼓泡的现象，法兰接合面应平整，搭接处应严密，不得有径向沟槽。漏电试验使用电压应大于15kV，探头行走速度为3m/min6m/min，探头不应在胶层上长时间停留，不用时立即断开，防止击穿胶层。4. 衬胶蝶阀的安装，尤其是进口的气动衬胶蝶阀的安装，必须严格按厂家提供的资料进行安装。安装好的衬胶蝶阀，应转动灵活，安装方向正确。5. 衬胶阀门在安装前应做漏电试验检查衬胶质量，结合面应平整无损伤，衬里表面不应有鼓泡现象。6. 衬里及涂漆设备管道的焊接工作，必须在衬涂之前完成。不得在已衬里和涂好漆的设备管道上施焊或钻孔。7. 沟道中的管道支架生根结构，应在沟道衬玻璃钢前焊接好。如在衬好玻璃钢或涂好漆的作业面附