11MW余热发电项目可行性研究报告.docx
《11MW余热发电项目可行性研究报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《11MW余热发电项目可行性研究报告.docx（35页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
11MW余热发电项目可行性研究报告
11MW余热发电项目
可行性研究报告
前言
某新钢铁有限责任公司，是国家重点大中型钢铁企业之一。
始建于1958年6月。
公司位于某市望花区西部工业区，北临沈高速公路，南与国铁相接，交通十分便利。
公司占地面积115万平方米，建筑面积60万平方米，至2004年底，资产总额43亿元，期末在岗职工人数5395人。
2004年产铁136万吨，产钢140万吨，商品坯材139万吨，实现销售收入39亿元，利税总额15056万元。
公司属集烧结、竖炉、炼铁、炼钢、轧钢为一体的钢铁联合企业，目前主导产品为建筑用螺纹钢筋、热轧超薄带钢、高速线材、钎具钢及其它型钢产品，产品畅销全国，远销韩国、日本、泰国、港澳等国家和地区，本企业于1999年通过IS09002质量体系认证，2001年螺纹钢产品被国家质量技术监督局批准为首批免检产品，并获冶金系统“金杯奖”。
近几年，新钢铁在提高技术、工艺及装备水平上投入较大，而且发展很快。
但在能源回收利用装备及工艺上仍不完善，部分装备能源利用率低，能源消耗占产品制造成本的40％以上。
从可回收利用能源看，目前，厂内各主要生产装置产生的余热蒸汽已被收集引进蒸汽管网中。
根据最近的统计，其余热蒸汽资源量平均约为136吨/时。
在夏、秋两季（四至十月份），厂内生产和生活用汽合计消耗约58吨／时，还有78吨／时的低压蒸汽富余。
目前夏、秋两季这些富余蒸汽没有其他用途，只能排空放掉，浪费大量能源。
利用这些排空放掉的蒸汽来发电，则每年可发电4000万度以上。
经济效益和节能效益十分显著。
该厂利用这些富余蒸汽发电的另一个有利条件是有闲置冷却塔四个，每个的工作能力是1700吨/时，只要使用两个冷却塔即可满足发电需要。
在冷却塔附近空地可作为电站的厂房，建立余热电站具备一定有利条件。
1．基本设计编制依据及范围
1.1基本设计编制依据
1）某新钢铁有限责任公司与某某汽轮机动力有限公司签订的《某新钢铁11000kW余热发电项目初设方案协调会会议纪要》；
2）某某汽轮机动力有限公司提供的有关基础资料；
3）国家有关法律、法规，技术规范、规定等。
1.2设计范围
某新钢铁有限责任公司与杭州中能汽轮机动力有限公司签订的《某新钢铁11000kW余热发电项目初设方案协调会会议纪要》确定的工作范围并综合考虑现场实际情况，本基本设计包括的设计范围如下：
本项目由下列主要子项组成：
汽轮发电机系统（电站厂房外3米内的土建设计、电气设计、设备布置没计、DCS控制系统、消防和照明系统）；电站循环水系统（利用原有水泵房，循环水泵、管道、配电与仪表的设计）。
2．主要设计原则
总体技术方案要求遵循“稳定可靠，技术先进，降低能耗，节约投资”的原则，具体指导思想如下：
1）以稳定可靠为前题，采用经实践证明是成熟、可靠的工艺和装备，对于同类型、同规模项目暴露出的问题，要经过认真的剖析与调研不得在本工程中重复出现。
2）在稳定可靠的前提下，提倡技术先进。
要尽可能采用先进的工艺技术方案，以降低发电成本和基建投入。
3）尽可能利用公司现有设备、设施并尽最大可能利用余热。
4）生产设备原则上采用国产设备，但部分关键控制设备和和仪表考虑采用国外引进产品或引进技术国内生产的设备。
5）余热电站的马达控制和过程控制采用计算机控制系统。
6）贯彻执行国家和地方对环保、劳动、安全、消防、计量等方面的有关规定和标准，做到“三同时”。
3.技术方案
3.1电站总平面布置及交通运输
3.1.1电站总平面布置
1）联合厂房（主厂房）
联合厂房由汽轮发电机房及电站控制室、高低压配电室等几部分组
成。
汽轮发电机房为l8×15m，双层布置，土0．000平面为辅机平面，布置有凝结水泵、汽轮机凝汽器等，7．000m平面为运转层，汽轮机及发电机布置在此平面。
高、低压配电室、电站控制室布置在汽轮发电机房的南侧，占地面积为15×7．5m，分别在土O．000及7．000m平面。
见附图一汽轮发电机房平、剖面布置图。
2）循环水冷却塔及循环水泵房
循环水冷却塔及循环水泵房利用现有建筑物。
3.1.2交通运输
电站所用药品由汽车运输进厂。
电站内道路设计同水泥生产线为城市型道路，水泥混凝土路面，主要道路宽为7m，次要道路宽为4m，成环行布置，以利于消防、生产、检修及各种交通运输。
整个发电设施布置在原有水泥生产线的场地内，电站道路均与原有道路相通。
3.1.3竖向设计和雨水排除
在竖向设计时，根据现有厂区已有的台段，在电站施工时统一考虑。
电站区域雨水明沟布置在道路的单侧或两侧，最终汇入厂区雨水排除系统，将雨水排除厂外。
3.1.4消防
在主厂房周围均设有消防车道，主干道宽7米，次要道路宽4米；道路均与厂区生产道路相连，便于消防车出入。
各建筑物、构筑物之间距离满足防火间距的要求；
对建筑物无法满足防火间距要求的，在相应建筑中设置防火墙等规范要求的防火设施；本工程的工厂出入口仍利用现有厂区出入口。
3.2热力系统及装机方案
3.2.1装机方案的确定
3.2.1.1确定装机方案的前提条件
辽宁省某市新钢铁有限公司利用生产过程中的低压排空蒸汽，进行余压余热发电，具有节约能源，改善环境，回收凝结水，增加电力供应等综合效益。
是钢厂降低能耗，节约能源必然选择，同时也符合企业可持续发展战略。
本工程的目的是在充分、合理利用低压排空蒸汽的前提下，保证电站安全、经济的运行，尽最大可能争取多发电。
本工程热力系统及装机方案应考虑下述前提条件：
1）充分利用钢厂生产过程中排出的低压排空蒸汽，低压蒸汽的参数0．49MPa—150℃（饱和），蒸汽量为：
夏季最大：
110t／h；冬季最小：
70t/h（冬季采暖用掉约40t／h蒸汽）分别具有约30234×104kJ/h和19240×104kJ/h的热量，全年平均为25652×104kJ/h（折合蒸汽约94t/h）；
2）本纯余热电站的系统及设备应以成熟可靠、技术先进、节省投资、提高效益为原则，并考虑目前国内余热发电设备实际技术水平。
3）凝结水100％回收，送入厂区总软化水总管，发电厂房不考虑软化水回收池。
3.2.1.2装机方案的确定
根据目前国内低温余热发电技术及装备现状，本工程汽轮发电机组采用杭州中能汽轮机动力有限公司生产的低温低压凝汽式汽轮机，汽轮机的主蒸汽参数为0.49MPa（A）一150℃，正常参数时机组汽耗率约为18.90kg/kW．h，结合生产线余压余热资源情况，年平均蒸汽供给量为94t/h，折合发电能力约为9．96MW，夏季最大蒸汽供给量约110t／h，折合发电能力为11．64MW，所以确定装机容量为11MW。
最大负荷、最小负荷时分别为装机容量的106％和68％。
汽轮机组装机容量的确定是根据余热资源的蒸汽品位和蒸汽量的波动情况，保证电站最大的经济效益，尽可能争取多发电。
本工程选用的低压凝汽式汽轮发电机组，主蒸汽参数为0．49MPa（A）
一150℃、额定发电功率为11MW。
3.2.2热力系统及设备选型
1）热力系统方案确定
根据上述装机方案，为满足生产运行需要并达到节能、回收余热及凝结水的目的，结合生产工艺条件，热力系统方案确定如下：
钢厂生产过程中排出的低压饱和蒸汽，通过蒸汽母管汇集后，进入汽轮发电机房内的汽水分离器，参数为0．49MPa一150℃（蒸汽流量平均为100t／h，汽、水分离后的主蒸汽经智能型进汽调节阀进入汽轮机做功。
汽轮机只设膨胀段（取消调节级和复速级），利用汽轮机前、后压差膨胀做功，做功后的乏汽通过凝汽器冷凝成水，汽轮机凝结水经凝结水泵送入厂区原有的软化水总管，回至厂区锅炉房，锅炉产生的主蒸汽供生产用汽，从而形成完整的热力循环系统，热力系统具体方案详见附图一、热力系统图。
2）设备选型
本工程采用的主要设备如下
序号
设备名称及型号
数量
主要技术参数、性能、指标
1
11MW低压凝汽
式汽轮机
1
型号：
N5.5—0.49型’
额定功率：
11MW
额定转速：
3000r／min
主汽门前压力：
0.49MPa
主汽门前温度：
150℃
排汽压力：
O．008MPa
2
12MW发电机
1
型号：
QFW-6-2型
额定功率：
12MW
额定转速：
3000r／min
出线电压：
6300V
3
凝汽器
1
型号：
N一1200—1
型式：
双流程、二道式
冷却面积：
1200m2
冷却水量：
3000t／h
水侧压力：
≤0.3MPa
水阻：
0.0265MPa
4
凝结水泵
2
型号：
3N6*2A
流量：
50t/h
扬程：
59.5—63.5m
电机功率：
18.5kW
电机电压：
380V
电机转速：
2950r/min
5
空气冷却器．
1
散热能力：
300kW
冷却水量：
85t／h
6
滤水器
1
型号：
LS—100
7
射水抽气器
2
型号：
CS一25—2
抽气量：
8kg／h
工作水压：
34m
8
射水泵
2
型号：
ISl50一125—400A
流量：
200t/h
扬程：
50m
转速：
1450r／min
9
汽水分离器
1
容积：
3m3
10
集中供油装置
1
l
油箱容积：
4m3
双联冷油器
冷却面积：
25m2
冷却水量：
50t／h
辅助电动油泵80YL一100
流量：
25m3／h
扬程：
60m
电动机Y200L2一2
功率：
37kW
转速：
2950r/min
电源：
380VAC
直流事故油泵2CY一18／3.6—1
流量：
750L／min
扬程：
33m
电动机Z2-61
功率：
5.5kW
转速：
1000r／min
电源：
220VDC
排油烟机AYF2-250-0.75
电动机Y801—2
功率：
0.75kW
转速：
1450r／min
电源：
380VAC
双联滤油器（润滑油）38m3／h
双联滤油器（控制油）15m3/h
电动盘车装置
电动机YIOOL1-4
功率：
2.2kW
转速：
1440r／min
电源：
380VAC
蓄能器
容积：
40m3
11
慢速桥式起重机
1
型号：
QDl6／3.2—13.5慢速A5
跨度：
Lk—13.5m
起重量：
主钩16t，副钩3.2t
工作级别：
A5
起升高度主16m，副28m
起升速度主2.25m／min，副9.2m／min
运行速度大车34.9m／min，小车17.9m／min
最大轮压：
154kN
电源：
380VAC
主要
检修
3）主要技术参数
发电装机：
11MW
年平均发电功率：
9．96MW
年运行：
6000h
年发电量：
5976×104kW·h
年供电量：
5796×104kW·h
厂年减少向电网购电量：
6086×l04kW·h
3.2.3主厂房布置
主厂房由汽轮发电机房及电站控制室、高低压配电室等几部分组成。
汽轮发电机房为18×15m，双层布置，±0.000平面为辅机平面，布置有凝结水泵、汽轮机凝汽器等，7.000m为运转层，汽轮机及发电机布置在此平面。
高、低配电室、电站控制室布置在汽轮发电机房的南侧，占地面积为l5×7．5m，分别在+0．000及7．000m平面。
见附图一汽轮发电机房平、剖面布置图。
3.2.4辅助设施
1）机修加工能力
钢厂生产线设有机修车间，设备齐全。
本余热电站作为公司的一个车间不再新设机修车间，原机修车间的设备和人员可以满足余热电站的机修加工要求。
2）保温材料的选择
余热电站的室外汽水管道需要很好的保温，另外对室内表面温度高于50℃的管道及设备进行防烫伤保温。
根据国家现行的《设备和管道技术通则》以及《设备和管道保温设计导则》的有关规定，本设计的保温材料按下列原则选取：
a．对表面温度高于150℃的管道，其保温材料的导热系数不得大于0.038W／m．K：
b．密度不大于250kg／m3；
c．经对各种保温材料的经济性、使用性、施工周期的考虑，本设计保温材料选用硅酸铝保温套管、硅酸铝保温浇料、岩棉套管；对管径较小的汽水管道选用硅酸铝纤维绳。
d．外保护层选用施工方便、性能良好的镀锌薄钢板，其设计和施工执行国家有关的技术规定。
3．3循环冷却水系统
3.3.1整套发电机组冷却水量为：
3500m3／h；
3.3.2本工程冷却水系统采用循环供水系统。
该系统包括循环冷却水泵、冷却设施（设备）、循环水池及循环水管网。
系统运行时，循环冷却水泵从冷却塔下的循环水池抽水，将冷却水送至各发电车间生产设备，冷却水通过设备被加热后，利用循环水泵的余压，送至冷却塔，冷却后的水流入塔下的循环水池，：
供循环水泵继续循环使用。
3.3.3循环冷却水泵
为便于循环水量的分配及循环水泵组合运行的经济性和可靠性，循环冷却水系统设有2台32SAP一12JB型水泵，一用一备，单台水泵的出水能力为3538m3／h，扬程26m。
循环水泵设在原有旧车间内，建设时对旧车间可能有必要的改造。
3.3.4冷却设施：
利用原有冷却设施。
3.3.5循环冷却水系统损失水量与补充水量
逆流式机械通风冷却塔的蒸发、风吹、渗漏等损失水量为87．5m3／h．即循环水系统日需补充新鲜水量为2100m3／d。
3.4建筑及结构
3.4.1设计依据
1）根据国家及电力行业现行建筑、结构设计规范及有关资料。
2）《岩土工程勘察报告》。
3.4.2建设规模、工艺布置及土建设计特点．
1）建设规模为11MW余热电站。
2）工艺布置：
主厂房为联合厂房，包括汽轮发电机房、动力控制中心。
3）主厂房采用钢筋混凝土框架结构。
建筑除满足工艺布置及规范外还要充分体现与原厂的协调统一。
3．4．3主要结构建筑材料：
1）主厂房等主要建筑物采用钢筋混凝土框架结构
基础：
C25混凝土
梁、板、柱：
C30混凝土
屋面：
混凝土现浇板
2）其他附属建筑物采用砖混结构
砖：
承重墙视当地政府有关规定使用的承重砌块，强度相当于或高于MU7.5机制粘土砖（地上）MU10机制粘土砖（地下）。
构造柱、圈梁：
C25混凝土
3）框架填充墙采用轻质砌块，有特殊需要的地方采用承重砌块。
4）屋面：
生产建筑采用无组织排水。
钢筋混凝土屋面采用冷施防水材料SBS卷材防水，局部采用刚性防水。
需要隔热的屋面采用水泥聚苯板保温层或架空隔热层。
钢结构棚项采用彩色压型钢板。
5）厂房采用钢门窗，控制室、电力室局部采用塑钢门窗。
6）建筑物繁荣安全等级
建（构）筑物名称
安全等级
联合厂房
一级
循环水泵站及冷却塔
一级
3.4.4地基与基础
3.4.4.1汽轮发电机房采用天然地基或桩基础。
3.4.4.2其它建（构）筑物采用天然地基，条形基础或独立混凝土基础，特殊情况可采用级配沙石垫层。
3.4.5主厂房建筑结构设计：
3.4.5.1方案论述：
汽轮发电机房、中央控制室、低压配电室集中布置，由于空间变化比较大，体型复杂，各部分对防火、防暴、防噪音等有较高要求故主厂房采用框架填充墙，内部隔间用普通烧结砖防火墙分隔，汽轮发电机房部分采用大面积塑钢窗，以满足防暴要求。
中控室部分采用塑钢门窗。
3.4.5.2建筑设计：
1）房布置以工艺布置为主，建筑平剖面布置还应满足操作及维修的空间需要，变形逢设置、空间组合，除工艺要求外，均应符合建筑模数。
2）内部交通组织，应保证出入口的数目，安全通道的畅通，以及起吊维修的空间，并考虑布置操作人员的生活卫生设施。
3）厂房造型以工艺设备的设置为基础，满足其对空间的要求，主厂房的维护结构以框架填充墙形式，采用轻质砌块填充，建筑立面应与相邻建筑及老厂风格相协调。
4）主厂房主要以自然通风采光为主，同时考虑保温、隔热、防水、排水及噪声的控制等。
5）地下管沟或设施采用防水混凝土，并设排水沟及积水坑。
。
3.4.5.3结构设计
主厂房采用现浇钢筋混凝土框架结构方案，各层楼面及屋面均采用现浇混凝土梁、板；汽轮机基础采用整体框支结构；吊车梁选用国家标准图。
3．5接入系统及电量平衡
3.5.1电站接入系统方案
拟建的11MW余热电站采用6kV单母线接线方式。
发电机机端电压均为6.3kV。
发电机组由电站6kV母线经单回电缆线路与厂总降变电站6kV母线连接。
11MW余热电站与现有电力系统实现并网运行，运行方式为并网电量不上网。
在发电机出口开关处设置并网同期点。
在不改变总降原有供电及运行方式的前提下，发电机发出的电量将全部用于全厂负荷。
因此本接入系统方案，从现行的条件和技术要求来讲，对本电站工程是可行的。
3.5.2电力负荷及电量平衡
由于目前新钢铁有限责任公司用电设备负荷及其用电量暂不祥，故电力负荷及电量暂时难以叙述，待上述资料补齐后再做详细论述。
电站的运行以并网电量不上网，自发自用为原则。
3．5．3系统继电保护及安全自动装置
电站6kV母线主结线为单母线接线方式。
发电机组以单回电缆线路由电站6kV母线与厂总降压变电站6kV母线连接，从而实现电站与电力系统并网运行。
电站6kV母线与主变6kV母线连接的电缆联络线路为重要联络线，当该线路出现短路故障时，所设置的保护装罱应保证快速、可靠地切除该线路。
根据系统继电保护，、安全自动装置的设置现状，拟定系统继电保护设置方案如下：
电站与总降的6kV电缆联络线路设置电缆短线路纵联差动保护作为主保护，方向限时过电流保护作为后备保护。
此外在电站内设置低频、低压解列及高频、高压解列装置各1套。
当系统发生故障导致电站母线低频、低压或高频、高压时切断发电机出口开关。
电站6kV系统继电配置采用常规继保配置。
3.5.4系统调度自动化
系统调度自动化是指发电机及联络线的功率、电流等遥测信号和发电机及安全自动装置动作等遥信信号。
此部分的设计工作由新钢铁有限责任公司委托当地电业部门完成。
系统通讯设计内容主要包括：
系统通信通道组织、通信和自动化系统通道组织、光缆线及光端设备的配置等。
此部分一般由业主委托当地电力部门或当地的电力设计院设计。
3.6电气部分
3.6.1设计范围及设计依据
3.6.1.1．设计范围
1）电站的电气主结线，电站接入系统；
2）站用电配电，站用辅机控制；
3）车间照明、防雷及接地设计；
4）电站调度通讯系统设计；
3.6.1.2设计依据
某新钢铁有限责任公司提供的设计基础资料及有关附件。
3.6.2电气主结线
发电机组机端电压为6．3kV，该母线采用6kV单母线接线方式，发电机组以单回电缆线路与厂总降主变6kV母线连接，从而实现电站与电力系统并网运行。
详见高压配电系统图。
3.6.3主要电气设备及导体选择
由于缺少短路电流计算，故电流互感器最小变比暂选择为75／5A，高压电力电缆（铜芯）最小截面暂选择为70mm2，其余高压开关电气设备及导体的选择校验暂按照31.5kA额定开断容量考虑，具体见高压配电系统图。
3.6.3.1主要电气设备的选型
1）电站侧6kV高压配电设备选用KYN28A一12户内金属铠装中置式高压开关柜。
总降侧6kV高压配电设备选型应与原有设备一致，便于母线连接。
2）高压断路器均选用VSl一12型真空断路器，弹操机构。
3）电气控制屏及热工控制屏选用KG系列自动化仪表盘。
4）400V站用低压控制配电选用GCS系列低压配电屏。
5）保护屏等选用PK—10／10F一800标准屏。
6）可控硅静止励磁装置及干式励磁变压器由发电机厂成套供货。
3.6.3.2电缆选型
1）6kV高压电缆选用YJV一6／10铜芯交联电力电缆；
2）低压配电线路采用YJV一0．6／l交联电力电缆；：
3）控制电缆选用KYJV一450／750铜芯交联控制电缆。
4）信号电缆选用KYJVP一450／750交联屏蔽电缆。
5）计算机信号电缆选用DJYPVP一450／750双屏（分屏+总屏）屏蔽电缆。
3.6.3.3电缆敷设：
1）室外采用电缆桥架、电缆沟、电缆隧道敷设，局部采用穿钢管明配或直埋方式。
2）室内采用电缆桥架和电缆沟的敷设方式，局部采用穿钢管暗配或明配。
3.6.4站用电系统
3.6.4.1站用电配电
1.站用电配电
发电机出现电压：
6.3kV
站用高压配电电压：
6.3kV
站用低压配电电压：
0．4kV
站用辅机电压：
0.38kV／6kV
站用照明电压：
380V／220V
操作电压：
交流或直流：
220V检修照明电压：
36V／12V
2．站用电负荷及站用电率
站用电计算负荷：
100kVA
电站年发电量：
6600×104kW．h
电站年自用电量：
200×104kW．h
电站年供电量：
6400×104kW．h
站用电率：
3％
3.6.4.2站用电容量的选择
由于不专设站用变压器，根据电站低压负荷情况，由业主方提供2路约225A容量的供电回路，两路互为备用。
3.6.4.3站用电设备的控制及启动
根据电站发电的特点，将采用机电炉集中的DCS系统控制方式，设立电站中央控制室。
（1）电站中央控制室集中控制
汽轮发电机系统、以及循环水泵站的循环水泵、电动阀等均集中在电站中央控制室操作、监控、管理。
当电站中央控制室控制时选择原地优先，将分“集中”、“断开”、“机旁”三种控制方式，此三种方式利用设在机旁的机旁按钮盒或机旁控制箱上的统一钥匙进行控制方式选择。
选择“集中”控制方式时，电站中央控制室根据发电工艺流程和设备保护的要求，对电动机、电动阀以及其它用电设备通过操作站键盘操作，按顺序逻辑关系进行启动、停车控制，各用电设备的备妥、运行、故障等状态可在电站中央控制室操作站CRT上显示。
各种故障报警等状态可由电站中央控制室打印机打印出报表。
选择“机旁”控制方式时，仅在机旁进行单机的开／停控制，以满足单机试车的要求。
选择“断开”控制方式时，电站中央控制室和机旁控制均无效，以保证检修人员的安全。
故障时，电站中央控制室和机旁均能紧急停车。
（2）站用辅机电动机的启动
站用电系统的笼型电动机采用全压直接启动；大容量电动机采用软启动装置启动。
3．6．5电气设备布置
在汽轮发电机房4—5列设置配电楼，分有±O．000、4．000、7．000三层平面，±0．000平面设有高、低压配电室；4．000平面为电缆夹层；7．000平面设有电站中央控制室，具体的配电楼平面布置参见电站高低压配电室平、剖面图，电站控制室平面图。
另外，发电机中性点配置的电气设备和发电机出线母排及电流互感器均布置在发电机出线小间±0．000平面，参见发电机出线小间平剖面图。
3．6．6电站直流系统
本电站直流负荷包括高压开关操作电源、保护电源、事故直流油泵和事故照明。
直流供电的电压为220V，直流负荷的统计见下表：
负荷类型
经常负荷
事故照明负荷
直流油泵
冲击负荷
合计
容量（kW）
1.0
3
5.5
9.5
电流（A）
4.5
13.6
升级会员 