初步设计说明书

前 言本团队依据相关标准及文献，对“辽宁新城热电100MW锅炉烟气镁法脱硫项目”进行了初步设计，相关结果分别列于本设计说明书中。本说明书的内容按照化工设计（第三版）所涵盖的二十六章节内容展开。本项目初步设计说明书的编制严格参照2017年“东华科技-陕鼓杯”全国大学生化工设计竞赛参赛指导书要求和化工工厂初步设计文件内容深度规定（HG-T 20688-2000）的规定。为此，团队成员本着认真负责的态度，做了大量的资料搜集、设计计算与校核工作，同时参考最新标准、规范、数据资料、公式、图表及图纸。审校人员反复多次校审并对个别章节进一步完善。本书第一章、第四章以及第十三章由贾卓泰编写，第二章、第二十三章和第二十六章由李枫盛编写，第五章、第七章和第十章由毕磊编写，第九章与第二十四章由郑闰编写，其余由沈鸿波编写完成，毕磊对本说明书内容进行了审校与完善。本团队严格遵循相关标准，落实“勤奋、严谨、求实、创新”的团队理念，并向多方调研请教。本团队的设计过程离不开蔡卫滨老师、张香兰老师的辛勤指导与付出，同时，本团队得到了中国矿业大学（北京）张军老师的指导与解强老师、曹俊雅老师的点拨，在此对他们表示衷心的感谢。中国矿业大学（北京）Sweetening 5S团队2017年7月目 录第一章 项目总论11.1 概述11.1.1 项目名称11.1.2 项目性质11.1.3 项目建设性质及规模11.1.4 项目简介11.2 设计依据与原则21.2.1 设计依据21.2.2 设计原则2第二章 技术经济42.1 财务评价依据42.2 资金筹措情况42.3 资金使用计划42.4 主要经济数据52.5 经济分析表6第三章 总图运输83.1 设计概述83.2 设计依据83.2.1 设计规范83.2.2 设计基础资料83.3 厂址概况93.4 总平面布置113.4.1 总平面布置的要求123.4.2 厂区总体布局概述123.4.3 厂区面积计算123.4.4 总平面布置各项技术指标：133.4.5 装置的火灾危险类别及建筑物的耐火等级划分133.4.6 安全布置距离143.4.7工艺装置的布置143.4.8 辅助生产及公用工程设施153.4.9 仓储设施的布置153.4.10 运输设施的布置153.5 厂内运输设计153.5.1 厂内运输设计要求153.5.2 本厂运输设计16第四章 化工工艺及系统174.1 设计基础174.1.1 概况174.1.2 原料、产品、副产品规格184.1.3 公用物料及能量184.1.4 性能指标194.1.5 软件及其版本要求194.2 工艺方案说明194.2.1 工艺方案论证194.2.2 工艺技术方案比较234.2.3 工艺技术方案选用244.3 工艺流程论述254.3.1 反应体系254.3.2 工艺流程设计264.3.4 七水硫酸镁制取工段284.3.3 Aspen优化模拟31第五章 换热流股的确定405.1 热集成及节能技术405.1.1 概述405.1.2 换热网络设计任务415.1.3 换热网络在流程模拟中的运用495.1.4 总结495.2 技术节能50第六章 车间布置及配管516.1 设计依据及基本资料516.1.1 设计依据516.1.2 基本资料526.2 车间整体布置526.2.1 概述526.2.2 车间厂房布置536.3 车间设备布置556.3.1 车间设备布置的要求556.3.2 单元设备布置方法606.3.3 烟气脱硫车间656.4 管道及其附件设计736.4.1 管道选型736.4.2 管路阀门和管件的选择766.4.3 管路绝热设计776.4.4 管道编号786.5 管道及附件布置816.5.1 管道布置原则816.5.2 管道连接836.5.3 坡度要求836.5.4 管道间净距要求846.5.5 一般阀门的布置原则846.6 管道布置典型设计856.6.1 塔的配管856.6.2 换热器的配管876.6.3 泵的配管876.6.4 压缩机的配管886.6.5 管廊上的配管896.6.6 疏水阀组的配管906.6.7 调节阀组的配管90第七章 厂区外管917.1 设计依据917.2 管道敷设原则917.3 管道设计与布置917.3.1 管道材质选择917.3.2 管道防腐要求927.3.3 管道设计特殊要求927.3.4 阀门布置927.3.5 外管架电气、仪表桥架布置927.3.6 外管架检修平台及检修通道设置93第八章 设备948.1 过程设备类别948.2 过程设备设计与选型原则948.3 过程设备设计与选型的主要内容95第九章 自动控制及仪表969.1 设计依据969.2 控制系统概述979.3 自动控制系统的选择989.3.1 集散控制系统（DCS）989.3.2 可编程逻辑控制系统（PLC）989.3.3 现场总线控制系统（FCS）989.3.4 安全仪表系统（SIS）999.4 仪表的选用1019.4.1 仪表的选用原则1019.4.2 主要仪表的选用1019.5 控制方案1029.5.1 泵的控制方案1029.5.2 通风机的控制方案1039.5.3 压缩机的控制方案1049.5.4 换热器的控制方案1059.5.4 反应器系统的控制方案1079.5.5 塔设备的控制方案1109.5.6 浆液箱的基本控制方案1119.6 复杂控制方案1129.6.1 串级控制1129.6.2 比值控制1139.6.3 均匀控制1139.6.4 分程控制1149.7 安全仪表系统（SIS）设计1159.7.1 SIS概念设计117第十章 供电系统12010.1 设计标准12010.2 研究范围12010.3 供电现状12010.4 用电负荷及负荷等级12010.5 供电方案原则12110.6 照明12110.7 防雷、防静电接地12210.7.1 防雷12210.7.2 防静电接地系统124第十一章 通信系统12511.1 设计规范12511.1.1 原则12511.1.2 电信方案12511.2 全厂电信网络126第十二章 土建12812.1 设计范围12812.2 设计依据12812.3 建筑工程12812.3.1 设计原则12812.3.2 设计标准12912.3.3 设计方案13012.4 结构工程13112.4.1 设计原则13112.4.2 设计标准13212.4.3 设计方案132第十三章 给水排水13413.1 设计依据13413.2 设计范围13413.3 设计原则13413.4 给水系统13513.4.1 循环水系统13513.5 排水系统13513.5.1 生产污水排水系统13513.5.2 冷却水排放13513.5.3 雨水排放系统13513.6 消防用水系统13613.6.1 总述13613.6.2 系统概述13613.6.3 消防水管网136第十四章 供热系统13714.1 概述13714.2 蒸汽系统13714.2.1 设计原则13714.2.2 设计方案13814.3 蒸汽规格及消耗定额138第十五章 采暖通风及空气调节14015.1 设计标准14015.2 设计目标14015.3 设计范围及目标14015.3.1 设计范围14015.3.2 设计目标14115.4 采暖设计14115.4.1 设计原则14115.4.2 采暖标准14215.4.3 采暖介质14315.5 通风14315.5.1 通风概述14315.5.2 通风设计14315.6 空气调节14515.6.1 空气调节概述14515.6.2 送风温差和换气次数14515.6.3 空气调节冷热源14515.6.4 防爆空调14615.6.5 空调节能146第十六章 维修14716.1 设计原则14716.2 设备维护14716.2.1 设备维护目的14716.2.2 设备维护内容14716.2.3 设备维护工作程序14816.3 设备维修15016.3.1 设备维修体制15016.3.2 设备维护检修15016.4 检修举例15216.4.1 高危设备的安全检修要求15216.4.2 特种设备检修要求15216.4.3 压力容器、管道的定期检修15216.4.4 泵的检查与处理15316.5 维修人员工作职责15316.6 维修管理155第十七章 固体原料、产品储运15617.1 设计依据15617.2 储存系统15617.2.1 储存物质15617.2.2 储存区设计156第十八章 全厂设备、材料仓库15718.1 设计规范15718.2 全厂性仓库15718.3 仓储工艺15718.4 仓库设计157第十九章 消防专篇15919.1 概述15919.2 依据标准15919.3 消防建设15919.3.1 厂房防火防爆15919.3.2 储罐区防火防爆16019.3.3 防火间距16019.3.4 消防分站16119.4 消防系统16119.4.1 概述16119.4.2 给水系统16119.4.3 供电系统16219.4.4 水消防系统16219.4.5 泡沫灭火系统16219.4.6 干粉灭火系统16319.4.7 移动式灭火系统16319.5 日常消防管理163第二十章 环境评价16520.1 设计规范16520.2 主要污染源及主要污染物16620.3 环保治理措施16620.3.1 废气16620.3.2 废水16720.3.3 废渣16720.3.4 噪声167第二十一章 劳动安全卫生16921.1 设计规范16921.2 生产过程中职业危险、危害因素的分析17021.2.1 职业安全17021.2.2 工业卫生17221.3 设计中采取的主要安全卫生防护措施17421.3.1 防火、防爆17421.3.2 生产工艺上的控制措施17521.3.3 防雷、防静电17521.3.4 防毒物危害17521.3.5 防噪声17621.3.6 其他防范措施17621.3.7 安全色和安全标志17721.3.8 发生事故时的应急措施17721.4 劳动保护用品及卫生安全管理17821.5 系统安全保障17921.5.1 危险化学品17921.5.2 安全设计18121.5.3 HAZOP分析18221.6 安全生产责任制度182第二十二章 装置能耗18422.1 统计评价依据18422.2 设计说明18422.3 公用工程消耗量18422.3.1 装置用电量18422.3.2 装置蒸汽负荷18522.3.3 装置产生蒸汽18522.4 能耗指标18622.4.1 项目综合能耗18622.4.2 项目单耗18622.4.3 每吨产品能耗对比18622.4.4 万元产值综合能耗18722.5 能源选择合理性18722.6 节能措施187第二十三章 经济概算18823.1 编制依据18823.2 工程概况18823.3 资金来源及投资方式18923.4 投资分析18923.5 经济评价19023.6 主要技术经济指标191辽宁新城热电100MW锅炉烟气镁法脱硫初步设计说明第一章 项目总论1.1 概述1.1.1 项目名称辽宁新城热电100MW锅炉烟气镁法脱硫项目1.1.2 项目性质企业性质：企业单位投资项目性质：新建所属区域：东北内陆地区 1.1.3 项目建设性质及规模项目建设性质：新建、生产性项目、基本建设项目。项目建设规模：根据现有烟气脱硫标准和七水硫酸镁的市场需求量，结合市场上七水硫酸镁的生产量和相应供需关系，参照目前相关工业的生产规模参数，以及辽宁盘锦高升经济园区招商引资需求，现拟定生产年产2万吨七水硫酸镁。1.1.4 项目简介本项目依托辽宁盘山新城热力有限公司拟建3130 t/h高温高压循环流化床锅炉发电项目，采用氧化镁法湿法脱硫工艺进行深度脱硫副产七水硫酸镁晶体。经过本脱硫项目后，烟气排放中的SO2由先前的2528.497mg/Nm3降至22.926 mg/Nm3，脱硫率达到了99.09%，降到了最新排放标准35 mg/Nm3之下，年减排SO28921t。本项目烟气中的脱除的烟尘送至水泥厂用作高性能水泥添加剂，烟气中的SO2被吸收后用于制作七水硫酸镁产品。本项目厂址所在地辽宁省盘锦市盘锦高升经济区是中国北方的主要交通枢纽，是辽宁省内公路网铁路网最密集的地区，辽宁盘锦当地富含镁矿资源，原料供应可靠，政策优惠多，且由于盘锦高升经济区是国家现代农业示范区，脱硫项目副产的七水硫酸镁作为化肥原料在当地有很好的销路。本项目可改善当地环境，缓解烟气污染，高效利用能源，且由于副产物销路良好，可极大地降低脱硫项目运行成本。本项目为当地社会环境、人文条件所接受，与地方的相互适应性较好，并得到辽宁省、盘锦市政府和高升经济区的大力支持。1.2 设计依据与原则1.2.1 设计依据（1）化工工厂初步设计文件内容深度规定（HG/T20688-2000）及有关专业国家标准。（2）化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定(2005年版)及有关专业国家标准。（3）中华人民共和国环境保护法、中华人民共和国劳动安全法等相关的国家法律、法规。（4）发改投资20061325号建设项目经济评价方法与参数(第三版)。（5）盘锦高升经济区规划、当地相关政策，当地自然社会环境条件。（6）2017年“东华科技陕鼓杯”第十一届全国大学生化工设计竞赛设计任务书。1.2.2 设计原则（1）认真贯彻落实可持续发展战略和国家基本建设的有关政策、法规，合理安排建设周期，严格控制工程建设项目的生产规模和建设投资。（2）严格遵循现行消防、安全、卫生、劳动保护等有关规定、规范，保障生产安全顺利进行和操作人员的安全。（3）选用成熟可靠的先进技术，以提高生产效率，降低消耗和生产承办，减少污染，保证装置运行和产品质量的稳定性，增强产品的竞争力。（4）坚持安全生产与环境保护并重，设计中选用清洁生产工艺，在生产过程中减少“三废”排放，执行国家和地区的有关环保政策，对生产中的“三废”进行处理，并达到国家和地区规定的排放标准。（5）贯彻工厂规模大型化、布置一体化、生产装置露天化、公用工程社会化、引进技术与创新相结合的项目建设方针。（6）坚持体现“社会经济效益、环保效益和企业经济效益并重”的原则，按照国民经济和社会发展的长远规划，行业、地区的发展规划，在项目调查、选择中对项目进行详细全面的论证。第二章 技术经济该项目技术经济是在可行性研究完成市场需求预测、生产规模、工艺技术方案、原材料、燃料及动力的供应、建厂条件和厂址方案、公用工程和辅助设施、环境保护、工厂组织和劳动定员及项目实施规划诸方面进行研究论证和多方案比较后、确定了最佳方案的基础上进行的。内容主要包括投资估算、资金规划、成本估算、销售收入、税利估算、获利能力评价和偿债能力评价等内容，通过会计核算及经济指标分析本项目的技术经济。2.1 财务评价依据化工投资项目经济评价参数，国石化规发（2000）412号文件建设项目经济评价方法与参数，国家发展改革委建设部发布化工工艺设计手册(第四版)化工技术经济企业所得税法实施条例企业会计准则（2017）及其相关的解释、说明、补充文件2.2 资金筹措情况化工项目的资金来源主要有权益资本、债务资金、准股本资金和融资租赁。本项目的资金来源为权益基本和债务资金，总投资金额为10232.2418万元。根据国务院关于调整固定资产投资项目资本金比例的通知（国发201551号）规定，化工项目的最低资本金比例为20%，故贷款1750.08万元，贷款利率为4.9%，其余资金由自有资金注入。其中，贷款部分通过抵押本厂部分的固定资产，获得贷款；其余部分由股东大会筹集或总厂划拨筹集，6个月内资金全部到位。2.3 资金使用计划项目建设期为两年，建设投资分年使用计划按第一年投入50%，第二年投入剩余50%的方式两年内全部投入。开工计划为：1、第一年，建设工厂，注入50%固定投资；2、第二年，注入剩余资金，建设工厂并成功开车；3、第三年，开工7200小时，基本保证正常运行，开工率达到70%以上；4、第四年，开工7200小时，基本保证正常运行，开工率达到90%以上；5、第五年，达到正常设计生产水平。2.4 主要经济数据表2-1 主要技术经济指标表序号项目名称单位数值一生产规模万吨/年2二产品方案万吨/年1七水硫酸镁万吨/年2三年操作时间小时7200四主要原材料，辅助材料用量1MgO吨/年5847五公用动力消耗量1中压蒸汽万吨/年0.65电度/年5555592六三废排放量1废水万吨/年7.32废固万吨/年2.3七全厂定员人52八总占地面积万m21.56九单位产值能耗吨标煤/万元0.021十单位产品综合能耗吨标煤/吨七水硫酸镁5.7810-4十一工程项目总投资万元10232.24181固定资产投资万元7007.25182流动资金万元1312.27十二年销售收入万元2010.76十三成本和费用1年均总成本费用万元1578.1472年均经营成本万元1400.011十四年均净利润总额万元1103.3768十五财务评价指标1投资利润率%12.552投资利税率%15.933资本金净利润率%13.484投资回收期（静态）年16.45投资回收期（动态i=0.11）年19.96全投资财务内部收益率2.5 经济分析表表2-2 产品成本汇总表序号项目估算成本（万元）占生产成本比例（%）1原材料及辅助费199.15212.62燃料动力费528.3433.53人工费521.50433.04折旧费35.0362.25摊销费125.5848.06维修费17.5181.17三废处理费10.870.78其他费用140.1458.9总计总成本费用1578.149100可变成本867.63754.98固定成本699.64244.33经营成本1400.01188.71表2-3 产品销售收入计算表产品规格平均价格/（元吨）年销售收入/万元投产期达产期七水硫酸镁一等品1005.381407.5321809.6842010.76第三章 总图运输本章对本项目的厂区总平面布置和工厂运输进行了说明。厂区的总平面布置秉持人流线和物流线分离，区域集中、功能匹配，生产车间流水线布置，防火安全设施布置等布置理念，在总体规划的基础上，根据企业的性质、规模、生产流程、交通运输、环境保护以及防火、安全、卫生、施工及检修等要求，结合场地自然条件，得到了较为优化的厂区布置方案。3.1 设计概述本章主要介绍厂址概况、总平面布置、竖向设计、工厂运输。3.2 设计依据3.2.1 设计规范石油化工企业厂区总平面布置设计规范 SH/T 3053-2002石油化工储运系统灌区设计规范 SHT 3007-2007 化工企业总图运输设计规范 GB 50489-2009 化工企业建设节约用地若干规定 GB 50187-2012建筑设计防火规范 GB 50016-2014 石油化工企业设计防火规范 GB 50160-2008 工业企业总平面设计规范 GB 50187-2012 化工装置设备布置设计工程规定 HG 2054-2009本项目厂区位于辽宁省盘锦市盘锦高升经济区内。项目建设地的相关工程地质与水文地质资料、地震烈度等，参考初步设计说明书的土建章节。3.2.2 设计基础资料本项目为位于盘锦高升经济区内的拟建项目，本节资料依托于“盘锦市十三五 发展规划市场发展规划和投资指南”。3.3 厂址概况本项目位于辽宁省盘锦市盘锦高升经济区，其着眼于建设国家级现代农业示范区，打造农产品无疫病区、名牌农产品深加工基地及物流交易中心、农业高新技术研发及成果转化基地和农业科技企业孵化器，成为用农业现代化。农村城市化、农民市民化来解决“三农”问题的先行区和示范区。盘锦市位于辽宁省西南部，辽河三角洲的中心地带，东北邻鞍山市，东南隔大辽河与营口市相望，西北邻锦州市，南临渤海辽东湾，地理坐标位于北纬40394127，东经1212512231之间。总面积4071平方千米，占辽宁省总面积的2.75%。有汉族、满族、朝鲜族、回族、蒙古族等民族。盘锦1984年6月建市，总人口140万，下辖兴隆台区、双台子区、大洼区、盘山县和辽东湾新区、辽河口生态经济区。盘锦是辽宁省高速公路最密集、公路网密度最大的城市。市南部的盘锦港是东北和蒙东地区最近、最便捷的出海口。盘锦市是全国首批36个率先进入小康的城市之一，GDP常年位居辽宁省前列，人均GDP连续八年居辽宁省第一，也是全国优秀旅游城市。盘锦市缘油而建、因油而兴，是一座新兴石油化工城市，是中国最大的稠油、超稠油、高凝油生产基地辽河油田总部所在地。2016年9月，盘锦市入选“中国地级市民生发展100强”之一。盘锦市的地理位置如图3-1所示。图3-1 盘锦市地理位置盘锦市高升经济区（盘锦现代农业经济开发区），成立时间2010年9月，位于辽宁省盘锦市盘山县总面积330平方公里，下辖高升镇、陈家镇和大荒乡，35个村，108个自然屯，人口7.8万人，致力于建设国家级现代农业示范区。经济区位于辽宁沿海经济带的“N”字型节点处，是沈阳经济区最近出海口和中蒙俄出海新通道。距离沈阳桃仙国际机场一小时车程，距离大连空港两个小时车程，距离北京三小时车程。高升经济区作为盘锦市的北大门，拥有京哈高速公路和沈盘疏港铁路客货专线高升出口，省道102线及210线穿越经济区，区位和交通优势得天独厚。盘锦是北方著名的稻米、水产品、果蔬、畜禽生产基地。盘锦高升经济区是中国最大的优质稻米生产基地，中国最大的稻-蟹（鱼）共生生态农业示范基地；东北最大的种植生产基地；辽宁最大的有机草莓（果蔬）生产基地；北方大尺度设施蔬菜标准化生产示范基地。盘锦高升经济区（盘锦现代农业经济区）围绕发展现代农业及加工业，能够集聚丰富的农产品资源，其中水稻110万吨； 河蟹5万吨，淡水鱼15万吨，海产品10万吨；果蔬100万吨，牛、猪、鸡、鸭等畜禽2.5亿头（只）。围绕建设辽宁省现代农业开发区，致力于打造国家级现代农业示范区，盘锦高升经济区总体规划为“一城一带三区”，大力发展现代农业、农产品精深加工、生物医药、农业机械、物流贸易、通用航空、新型建材、生态旅游、现代服务业等重点产业，加快资源要素向优势产业集聚。高升经济区地理位置见图3-2。图3-2 高升经济区地理位置盘山县，辽宁省盘锦市辖县，位于盘锦市的北部，辽河下游，渤海之滨。东与台安县、海城市隔河相望，南与盘锦市区、大洼县毗邻，西连锦州市凌海市，北与锦州市北镇市接壤。截至2013年，盘山县面积1735平方公里，辖10个镇，117个行政村，总人口22.58万人。2013年，盘山县地区生产总值实现197亿元，全社会固定资产投资实现191亿元，公共财政预算收入实现22.3亿元，居民人均可支配收入实现16100元，增长25.3%。盘山县是“辽宁省综合实力十强县” 、“中国河蟹产业第一县” 、“辽宁省级休闲农业与乡村旅游示范县”。图3-3 盘山全景图3.4 总平面布置 图 3-5 厂区平面布置图3.4.1 总平面布置的要求本项目的厂区总平面布置是严格按照2.1节中所列设计规范的要求进行设计的。在进行化工厂总平面布置之前，分析了全厂生产流程顺序、各部分的生产特点和火灾危险性，同时考虑了厂区地形和风向，选择了合理的朝向，使人员集中的建筑物有良好的采光及自然通风条件。根据设计规范的要求，为了节约土地，提高土地利用率，需要按照功能分区集中布置。其中工艺装置，在满足生产、操作、安全和环保的要求许可时，应联合集中布置，集中控制，建筑物宜合并布置。街区需要合理划分，厂区通道宽度需要足够。各类仓储，宜按储存货物的性质和要求，宜合并设计为大体量容器，并提高机械化装卸作业程度，有效地利用空间。生产管理及医疗设施等，宜按使用功能合理组合。设计规范还规定总平面布置应当防止和减少有害气体、烟、雾、粉尘、振动、噪音对周围环境的污染，污染大的设施应远离对污染敏感的设施，并避免环境重复污染。产生噪音污染的设施，宜相对集中布置，并应远离生产管理设施和有安静要求的场所。3.4.2 厂区总体布局概述厂区布置为矩形，总面积为15600m2 ，利用系数为61.6%。本厂区按照功能分区集中布置，即辅助生产区、工艺装置区、储运区等。本项目厂区储存设施区分为原料区（氧化镁料仓）及产品区（七水硫酸镁库）。本项目设计中查阅了辽宁盘锦的风玫瑰图，以西南风为主，东北风为辅，将中控室设置地点避开工厂常年吹的两个风向；脱硫分厂内部设置中控室、公用工程、未来的发展用地及相应的消防设施，其余设施作用可由外部提供。厂区中原料输送区，产品运输装卸区都在产区主要道路附近，与相关的工艺设备装置近，与出入口距离也相近，便于输送。厂区主干道由东，西，西南三个出入口所各自对应的主通道构成。东西出入口所相对应主通道与总厂干道相通，南面与总厂干道相通，交通便利。3.4.3 厂区面积计算总占地面积：15600（m2）；绿化占地面积：1930（m2）；建构筑物：3277（m2），道路占地面积：3157（m2）3.4.4 总平面布置各项技术指标：表 3-1 化工厂总平面布置设计的各项技术指标厂区占地面积15600 m2建、构筑物占地面积3277 m2道路用地面积3157 m2发展用地250 m2绿化占地1930 m2出入口个数3个3.4.5 装置的火灾危险类别及建筑物的耐火等级划分3.4.5.1 装置的火灾危险类别划分表 3-2 装置火灾危险类别划分序号装置名称火灾危险等级理由1吸收塔乙类塔内设有吸收反应池2脱硫浆液箱戊类氢氧化镁难以燃烧，没有闪点3结晶罐戊类硫酸镁闪点为极高，为11243.4.5.2 建筑物的耐火等级划分表 3-3 建筑物的耐火等级划分序号场所生产类别耐火等级火灾危险等级1烟气脱硫车间乙类二级轻度危险级2浆液制备车间戊类二级轻度危险级3副产品制备车间乙类二级轻度危险级4废水处理车间戊类二级轻度危险级5中控室乙类二级轻度危险级6消防站戊类二级轻度危险级7公用工程戊类二级轻度危险级8事故水处理池戊类二级轻度危险级3.4.6 安全布置距离以下以浆液制备车间为例说明界区内装置间设计距离合理性。采用规范条文是石油化工企业设计防火规范。表 3-4 设施间距表本项目设施相邻设施设计距离规范要求规范条文号符合性工艺装置区东：厂内主要道路12m10m3.4.3符合南：辅助生产区（戊类二级）11m10m3.4.1符合西：厂内主要道路 12m10m3.4.3符合北：厂内主要道路12m10m3.4.3符合产品储运区东：绿化12m10m3.4.3符合南：厂区主要道路12m10m3.4.3符合西：厂区主要道路11m10m3.4.3符合北：厂区次要道路10m5m3.4.3符合原料储运区东：厂区次要道路12m5m3.4.3符合南：厂区主要道路12m10m3.4.3符合西：事故水收集池（戊类二级）22m10m3.4.1符合北：厂区次要道路7m5m3.4.3符合公用工程东：厂区主要道路23m10m3.4.3符合南：厂区主要道路15m10m3.4.3符合西：消防站（戊类二级）16m10m3.4.1符合北：厂区次要道路10m5m3.4.3符合3.4.7工艺装置的布置根据设计规范，工艺装置工艺装置在厂区内布置应相对集中，形成一个或几个装置街区。根据工艺流程，整个主生产区可以分为以下几个生产单元：烟气预处理工段，吸收工段，浆液制取工段，副产品处理工段，废水处理工段。为了使厂区布置更加合理，在设计过程中采用集成化的布局方案，将所有车间整合到一个反应区当中，节省了场地与管廊管线的成本。储运区内储存的氧化镁和七水硫酸镁库防火等级低，硫酸镁闪点低，脱硫浆液防火等级也低，氢氧化镁更是没有闪点。3.4.8 辅助生产及公用工程设施辅助生产区主要有中控室，监测站，公用工程，消防站等，按照相应功能集成布置。本项目设计方案中，将中心控制室布置在厂区北侧，距离工艺生产车间较近，但也保持一定距离，能保证控制需要。远离噪声源等场所，同时在其周围种植较多的树木作为隔音屏障，将控制中心与噪音较大的工艺装置区隔开。 本项目设计方案中，消防站位于工艺装置区南边，硫酸镁库东侧，与火灾场所距离近，远离高噪声源，但与相应危险源的距离符合规范要求，布置较为合理。3.4.9 仓储设施的布置仓储设备的设计依据的规范是石油化工企业设计防火规范GB50160-2008 。3.4.10 运输设施的布置3.4.10.1 装卸区的布置装卸区设置应该位于厂区边缘、空气流通的地段，远离人员集中的场所、明火和散发火花的地点及厂区主要人流出入口和人流较多的道路。本设计中，原料装卸区设置在厂区的东北侧，临近东出入口，同时远离人流较多的道路和可能产生明火和散发火花的地点；产品装卸区设置在厂区西南侧，临近西南出口，同时远离人流较多的道路和可能产生明火和散发火花的地点。3.5 厂内运输设计3.5.1 厂内运输设计要求运输线路的布置，应符合下列要求： （1）满足生产、运输、安装、检修、消防及环境卫生的要求，线路短捷，人流、货流组织合理； （2）划分功能分区，并与区内主要建筑物轴线平行或垂直，宜呈环形布置，使厂区内、外部运输、装卸、贮存形成一个完整的、连续的运输系统； （3）与竖向设计相协调，有利于场地及道路的雨水排除； （4）与厂外道路连接方便、短捷； （5）建设工程施工道路应与永久性道路相结合。3.5.2 本厂运输设计本项目厂区主干道由东，西，西南三个出入口所对应的主通道所构成，宽度均为12米，作为主要的物流线，贯通整个厂区。本设计方案中共设置了3个出入口。其中西门作为厂区正门，主要服务人流；东出入口用作原料物流及紧急疏散；西南出入口担负着产品物料装卸运输的任务；东西出入口所相对应主通道与总厂干道相通，南面与总厂干道相通，交通便利。本设计中，装卸区分别设置在工艺装置区的东北部和储运区西部，临近东出入口和西南出入口，同时远离人流较多的道路和可能产生明火和散发火花的地点，交通极为便利。这样的设计有利于人流与货流的分离。厂内所有的道路最窄处不小于 5m，绝大多数不小于10m，可允许检修车辆的通行及确保消防车能够迅速地抵达失火地点。本厂地面全部达到无土化，地面以水泥浇筑，可以承受最大载重汽车引起的压力，同时利于清洁。图 3-5 厂区道路运输规划特点第四章 化工工艺及系统本项目为辽宁盘山新城热电100MW烟气脱硫副产2万吨/年七水硫酸镁项目。以氧化镁和烟气中的SO2为原料，采用镁法脱硫反应生产七水硫酸镁产物。氧化镁经过熟化后生成的氢氧化镁浆液与锅炉烟气中的SO2反应产生，随后通氧气将MgSO3强制氧化为MgSO4，硫酸镁溶液经过三效蒸发、重结晶后生产七水硫酸镁。本项目设计七水硫酸镁的生产能力为2万吨/年。全厂可分为烟气处理工段、吸收工段、浆液制取输送工段和七水硫酸镁制取工段。4.1 设计基础4.1.1 概况4.1.1.1 项目背景本项目拟建立一个针对3130t/h 循环流化床锅炉的烟气脱硫装置项目，预期总投资为10232.2418万元。以氧化镁、水为主要生产原料，采用湿法氧化镁脱硫工艺进行烟气脱硫并生产七水硫酸镁。生产规模为2万吨/年。4.1.1.2 操作时间7200小时/年4.1.1.3 技术来源本项目吸收工段选择氧化镁法脱硫工艺，七水硫酸镁制取工段采用工业上广泛应用的三效蒸发结晶工艺。4.1.1.4 设计范围本工艺设计包括镁法吸收脱硫以及三效蒸发结晶技术，原料二氧化硫部分由本厂提供，氧化镁全部外购。工艺包含反应器的设计，包括亚硫酸镁强制氧化反应器设计、选型。工艺包含分离设备的设计，包括1个塔设备的设计、选型校核。工艺包含换热设备的设计，包括4台换热器的设计、校核。工艺包含输送设备的选用，包括2台压缩机、34台泵的选用。工艺包含能量集成回收利用网络、物料集成网络。4.1.2 原料、产品、副产品规格表4-1 主要原材料、辅助材料、燃料来源表项目名称规格单位小时用量年用量来源运输方式原料SO2（烟气）0.2%wtkg1250.859.00106自给管道氧化镁85%wtkg8125.846106全部外购汽运辅助原料水100%wtt21.367153840自级管道燃料煤烟煤kg261.87105全部外购汽运工业级七水硫酸镁、一等品、合格品二个级别，其规格和质量符合工业七水硫酸镁标准HG/T 268095的规定。本项目七水硫酸镁产品符合一等品质量指标，技术要求见表4-2。表4-2 HG/T 268095工业用七水硫酸镁标准项 目指 标一等品二等品主含量（以MgSO47H2O计）98.095.0铁（Fe）含量 0.0050.01氯化物（以Cl计）含量 0.300.50水不溶物含量 0.100.154.1.3 公用物料及能量表4-3 主要公用工程消耗一览表序号项目消耗量使用方式来源单位耗量年耗量单位数量单位数量1电kwh/t185.19104kwh555.56连续总厂公用动力站2中压蒸汽t/t0.3t6000连续总厂公用蒸汽站3循环冷却水t/t60.18104t180.5443连续总厂公用水站4.1.4 性能指标表4-4 项目产品及规格序号产品规格（%）产量（吨/年）备注1七水硫酸镁99.020000主产品4.1.5 软件及其版本要求本项目设计过程中应用了多种相关软件进行辅助设计。 流程模拟 Aspen Plus V8.8 换热网络设计与优化 Aspen Energy Analyzer V9设备设计与选型 塔设备： Aspen Plus V8.8Sulpak 3.0SW6-2011 V1.1换热器： Exchanger Design and Rating V9 SW6-2011 V1.1自动控制 Auto CAD 2014厂区设计 Auto CAD 2014车间布置 Pdmax 2.0Lumion 6.0 SketchUp 2016Auto CAD 2014泄漏扩散模型模拟 ALOHA 5.4.5 Risksystem 1.2.0.2初步经济分析 Aspen Process Economic Analyzer V8.8水集成 Water Design数据处理 Origin 9.14.2 工艺方案说明4.2.1 工艺方案论证4.2.1.1 氨法20世纪70年代初期，德国、意大利、日本等国将NH3作为脱硫剂应用于烟气脱硫获得相对理想的脱硫效果，例如德国Krupp Koppers, Lentjes Bischoff，日本IHI、 NKK、三菱等，90年代后，氨法脱硫工业化应用逐渐增加。该法是利用氨水或者液氨作为吸收剂，脱除烟气中含有的SO2，产物为亚硫酸钱或硫酸氢铵，向吸收液中添加新鲜氨水来调节溶液的pH，以保持溶液较高的脱硫效率，用空气将亚硫酸铰氧化成硫酸按。硫酸按浆液可应用到复混肥生产企业或工业园区；或者经过浓缩、离心、干燥获得固态硫酸按产品。氨法烟气脱硫的主要反应方程式如下：NH4+H2O+S02NH4HSO32NH4+H2O+SO2(NH4)2SO3NH3+NH4HSO3(NH4)2SO3(NH4)2SO3 +1/2O2(NH4)2SO4NH4HSO3+1/2O2NH4HSO4氨法脱硫时脱硫率均受气、液膜控制，当溶液中亚硫酸按浓度小于0.05 mol/L时，脱硫率由气、液膜两者共同控制；当溶液中亚硫酸按浓度比较高时，脱硫率主要受气膜控制。氨法脱硫过程加入催化剂和添加剂均有助于脱硫率及脱硫剂利用率的提高，钟秦等向氨水加入双氧水，利用双氧水的催化氧化可使烟气同时脱硫脱硝，脱硫率高达99%，脱硝率在70%左右。氨法脱硫优点:适用煤种范围广，脱硫效率高，工艺运行可靠，无废水排放，无二次污染，应用于生产复合肥企业，副产品硫酸氨可直接进入下一加工工序，减少干燥产品的能源消耗，提升产品竞争力。但氨法脱硫副产品硫酸氨如果不能被直接利用，必须加工为固态硫酸氨出售时，面临与钠碱法同样的问题，即将高成本氨转化为低成本的硫酸氨，企业的运行费用过高，因此，氨法脱硫适用于现代煤化工所归属的化肥领域，如焦化厂、化肥厂、复合肥厂、合成氨厂等。4.2.1.2 石灰石膏法 石灰石-石膏法烟气脱硫(简称为钙法脱硫)是目前脱硫技术最为成熟、应用最为广泛的脱硫技术。该法主要应用于火力发电行业和现代煤化工工业园区、企业。其脱硫原理是利用石灰石(通常石灰石含有的氧化钙51.5 %54.88%)或者石灰浆液作为脱硫剂，在喷淋塔内通过喷头将浆液喷散成粒径较小的液滴，与含有SO2烟气逆流接触，发生物理、化学反应，生成大量的亚硫酸钙；通入空气，亚硫酸钙被氧化为硫酸钙(即石膏)。在石灰石-石膏法烟气脱硫基础上，将铁废料跟石灰混合来提高脱硫剂的活性，以提高其脱硫效率；将大理石废料代替传统的石灰石作为脱硫剂，降低了脱硫成本。钙法烟气脱硫的主要反应方程式如下:CaCO3+SO2CaSO3+CO2CaCO3+1/2O2CaSO4CaSO4+1/2H2OCaSO41/2H2OCaSO4 +2H2OCaSO42H2O钙法脱硫系统包括石灰石处理系统、烟气脱硫系统、脱硫石膏处理系统、废水处理等四个系统。石灰石-石膏法烟气脱硫的优点：技术成熟，工艺流程简单，运行可靠，脱硫效率较高，适应的煤种范围比较广，吸收剂资源丰富、价廉易得。但该工艺脱硫系统的占地面积大，管道易堵塞和结垢，且对管道及设备磨损大，需要人员定时的进行清理、维修，一次性建设投