天然气点火方案Word文档下载推荐.docx
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60
120
供油泵Q=59m3/h
台
3
3.3
10
电动机380V110kW
1.8
5.4
卸油泵Q=60m3/h
2.4
4.8
电动机380V22kW
0.45
0.9
粗网滤油器36目
2.32
4.64
细网滤油器100目
0.48
1.44
手动葫芦2t6m
1
0.25
油罐1500m3
45
90
燃油管道1900t/h
t
128
1.05
133
保温油漆
m3
158
/
49
合计(约)
420
2、天燃气方案
由于目前网岭镇包括整个攸县地区都没有铺设天然气管道,目前是由中国燃气总公司(以下简称中燃公司)利用液化天然气站(LNG)向居民和工业用户供气,而且网岭镇目前还没有建设LNG站,如我公司采用天然气点火方案,需重新建设一个LNG气站。
考虑到今后供气的稳定性,拟一台锅炉配备12只出力1300kg/h油枪和12只出力1560立方米/h的气枪的方案。
(详细见附件三)
为12支气枪供气的对应一个供气母管,以及相应的阀门、管道、气站等(管道输送或者储气罐)。
3、经济效益分析
1.燃气工程接驳费及用气单价
根据与中燃公司签订的供气协议(见附件一),该公司负责气站的建设、运营与维护。
气站建设初估需1200万元,管理人员需12人。
中燃负责将气源接口引至厂区围墙外50米范围内。
关于气价的核定,因攸县尚未引入管道天燃气,目前采用罐车运输的液化天燃气,所以成本高于管道天燃气。
据中燃公司估算,攸县县城生活用气价格将达4.6元/立方米左右,电厂用气优惠价格在4.1元/立方米左右。
而株电公司310MW机组采用的是管道天然气,用气单价为3元/
立方米。
中燃公司以当前攸县县城居民用气价格(每户交纳2350元的初装费,气价为4.6元/立方米)为参考,拟定了以下几个方案供我方选择:
方案一:
双方合建气站。
LNG气站建设费用初步估计最少应在1000万元人民币左右。
双方各出一半资金,即各500万元投资。
中燃公司在攸县物价部门核定气价基础上每立方米优惠0.15元,预计气价为4.1元/立方米。
方案二:
由中燃公司独立建站,电厂方付初装费(接驳费)200万元,气价执行攸县物价部门定价,预计为4.25元/立方米。
方案三:
由中燃公司独立建站,电厂方不付初装费。
前5年每立方气在攸县物价部门定价基础上加价0.3元,预计气价为4.55元/立方米。
5年后执行攸县物价部门定价。
以上价格均以今年天然气价格为参考,未考虑今后上游气价上涨的因素。
中燃公司同时提出,以上三种方案的年照付不议气量为150万立方米。
2.厂区内天燃气管道、设备费用(阀门仪表除外)
序号
名称
总价(万元)
燃烧装置
24
108
燃气管道及附件
195
燃气泄露及报警系统
30
4
土建费用
5
燃气管道施工费
180
6
安装调试费
7
设计费
合计
658
3.取消油枪后节省费用
单位(万元)
原有数量
现有数量
削减前总价
削减的
费用
油枪
2套
1套
120
60
油流量检测装置
4套
12
供油泵
3套
电动机
油罐
燃油管道
133
49
合计(万元)
186
从上面的比较可以看出,天燃气点火系统厂内部分的初投资为658万元。
若执行方案一,需一次性缴纳工程共建费500万元,总投资约为658+500=1158万元,同时由于原燃油系统削减了部分费用,实际上整个燃油系统的改造需增加投资约1158-186=972万元。
若执行方案二,需一次性缴纳工程接驳费200万元,整个燃油系统的改造增加投资金额约为658+200-186=672万元。
若执行方案三,则无需缴纳工程接驳费,总个燃油系统的改造增加投资额为658-1
86=472万元。
4.投资回报分析
参考国内600MW亚临界W型锅炉的平均水平,估算锅炉一次冷态启动用#0柴油的油量大约在40吨(烧烟煤)至110吨(烧无烟煤)左右,投入的油枪数量为8至14支。
以取中间值80吨估算,燃油费用约为80吨×
6700元/吨=53.6万元。
若假设改造后的12支天燃气枪能全部代替油枪,由于1吨#0柴油的热值相当于1200立方米左右的液化天然气,那么用气量大约在80吨×
1200立方米/吨=96×
103立方米左右,以中燃公司初估的三个方案气价计算,燃气费用分别约为96×
103立方米×
4.1元/立方米=39.36万元,96×
4.25元/立方米=40.8万元,96×
4.55元/立方米=43.68万元,。
冷态启动一次,三个天然气方案分别比用油节省约14.24万元、12.8万元和9.92万元。
按集团公司标准,无烟煤用油指标为25吨/亿千瓦时,两台600MW超临界锅炉全年发电量按60亿千瓦时考虑,全年的#0柴油消耗量为1500吨,如果全部用天燃气代替,则三个天然气方案每年节省的费用分别为1500吨×
6700元/吨-1500吨×
1200立方米/吨×
4.1元/立方米=267万元,1500吨×
4.25元/立方米=240万元,1500吨×
4.55元/立方米=186万元。
5.天燃气价格盈亏平衡点分析
目前#0柴油的市场批发价约6700元/吨,热值43260kJ/kg,单位价格的热值6456.7kJ/元;
天燃气的热值约为35742kJ/立方米,按照中燃公司初估的4.1元/立方米的价格,其单位价格的热值约为8717kJ/元。
假设柴油价格不变的前提下,天燃气的单价应该在35742/6456.7=5.5元/立方米左右。
所以,天燃气终端价格不应该超过5.5元/立方米。
越接近这个价格,收回投资的时间则越长。
超过这个价格则得不偿失。
4、应用情况
株电公司2009年启动310MW机组#4炉天燃气点火改造项目,直接接入新奥燃气公司的城市管道系统,缴纳了550万元的公网建设费用。
改造后共计使用3次,其中2次成功从冷态启动到投粉未投油。
还有一次冷态启动,到点火后期,因为燃气公司供气不足将气源切除后改用燃油。
天然气的燃尽效果优于#0柴油,而且燃烧副产物为二氧化碳和水,对炉内受热面、布袋除尘器和脱硫几乎没有影响,株洲电厂在点火的同时便可同时投运布袋除尘器和脱硫装置,环保压力小。
当在运行当中需要投油(气)进行稳燃时,油枪和气枪可以同时使用,相互之间几乎没有影响,对于在油枪故障或是气源气压不稳定等异常工况下的适应性较强。
株洲电厂310MW“W”火焰锅炉原来设置24支油枪,输入热量为30%BMCR,在进行天然气改造之后,剩下的12支油枪输入热量为15%BMCR,据该厂技术人员介绍,在燃用接近设计煤种时,12支油枪也能够满足点火需要,但当煤质与设计值偏差较远时,根据以往的运行经验,则需要14支以上的油枪。
另根据了解,出于对气源稳定性、天然气系统的安全性和油枪故障等方面因素的考虑,株洲电厂在#4炉的天然气改造方案中,拟削减天然气枪的数量。
本工程燃烧系统组成与株洲电厂完全相同,只是通过优化设计,我们将24支油枪的输入热量改为25%BMCR,如果对一半的油枪进行天然气改造,那么输入热量只有12.5%BMCR,能否单独依靠油枪或是气枪完成点火还是个未知数,尤其是对于攸县天然气供气方式而言,主要依靠槽罐车运输液化天然气,供气的稳定性受制因素太多,如运输距离长,冬季社会采暖需气量大等,虽然中燃攸县公司有书面承诺,但是万一遇上气源不足的情况,单纯依靠12支气枪较难完成点火需要。
从株洲电厂W型锅炉上成功运用天燃气点火的情况看,天燃气点火方式确实环保、安全、可行。
但是,因为点火期间用气量大的特殊性,造成气源供应较紧张。
因此,就供气时间、方式上与供气单位存在较大分歧,且一直未达成一致意见。
气源保证上存在较大不确定因素。
5、总结
综上所述,根据预估价格采用天燃气点火、助燃方案,若执行方案一,则锅炉冷态启动72次或者正常运行3.8年时间可收回初投资,若执行方案二,则锅炉冷态启动57次或者正常运行3年时间可收回初投资,若执行方案三,则锅炉冷态启动53次或者正常运行2.8年时间可收回初投资,如果能在点火冲管阶段用上天燃气,则经济、环保效益更明显。
但是,无论后期投入效益多好,关键问题仍是气源能否得到保证。
如要保证攸县电厂天燃气供应存在以下几个问题:
1、中燃公司承诺负责气站的建设、运营与维护,并将气源接口引至厂区围墙外50米范围内。
气站的设立是以效益为中心,但是由于电厂用气的特殊性,即:
突然性、间断性、峰谷性。
加上厂址离攸县城区约30公里(攸县县城附近已有一气站正在建设),周围生活用气量不大,而电厂一年的用气量时多时少,可能无法满足气站运营维护需求。
中燃届时可能提出接驳费增加。
2、近几年攸县的天燃气供应仍是以罐装液化天燃气为主。
如按中燃公司承诺,附近建设气站,气站容量为:
2×
150立方米,按70%容量考虑则储量为20万Nm3天燃气。
锅炉冷态点火升炉按80吨用油考虑,则需消耗天燃气约9.6万立方米天燃气,考虑到机组启动过程中,存在诸多不确定因素,所以用气量仍会有所增加。
如果2台锅炉同时点火,加上居民生活用气等则需及时通过罐装车补充气源。
基建期间1台炉冲管,5天内需用气约61.2万立方米天燃气。
如此大的用气量,在消耗气站的同时,至少还需11台罐装车在气站附近随时待命(罐装天燃气一车4万立方米容量)。
罐装车从四川重庆运输路程至少需3天时间。
运送过来后,卸车时间需4~6小时/台。
加上机组冲管、调峰、停机、升炉具体时间不确定性较大,提前准备时间有限。
所以,路上稍有不慎或者罐装车卸车故障、卸车协调不畅等等则气源无法得到有效保障。
3、最近长沙召开天燃气涨价听证会,估计天燃气的价格又将上调。
对此类一次能源,预计随着时间的推移,价格肯定会持续走高,如果一旦综合效益接近甚至超过盈亏平衡点,则此方案无经济效益可谈,剩下的只有环保效益。
4、中燃攸县公司在供气意向协议中提出,我方每年的照付不议气量为180万方,也就是说,在燃气成本支出上,我方一年要固定至少付出750-820万元之间。
而集团公司对于燃用无烟煤的两台600MW火力发电机组的年燃油定量为1500吨,总费用约为1005万元。
如果我们的年运行小时较高,无需频繁启停,或是燃烧调整较好,无需或只需少量投油(气)稳燃,这笔费用的无谓支出也是需要斟酌的。
总而言之,从燃气运输、气站建设、燃气价格等方面综合考虑,我们认为现阶段采用天燃气点火方式不合适。
将来一旦攸县燃气需求量大,城市燃气管道敷设后,气源可靠性提高,在价格合适的情况下。
可考虑采用改造的方式采用天燃气点火。
这样既不会增加初投资,也不存在近期内气源无法得到保障的问题。
所以,建议仍采用燃油点火系统。
天燃气供应意向协议
需方:
大唐华银株洲第二发电厂筹备处
供方:
攸县中燃城市燃气发展有限公司
根据需方在攸县网岭镇建设2×
600MW燃煤火力发电机组的需要,本着互惠互利、平等自愿的原则,经供需双方友好协商,签订供气协议如下:
1.在需方2×
600MW燃煤火力发电机组建成后(约2012年4月份),供方保证按照本协议所签订的以下条款按时、保质、保量提供天燃气。
2.供方负责在需方厂区围墙外50米范围内提供天燃气供应接口,并负责天燃气站的建设、运营与维护。
3.供方每年向需方提供天燃气约230万标准立方米,至天燃气燃烧器入口供气压力不低于50KPa。
贵方照付不议的用气量在180万。
4.需方短时间最大耗气量为8小时之内消耗约12万标准立方米天燃气,供方承诺供应力能满足要求。
5.供方提供的天燃气应符合以下标准:
低位发热量:
≥35742KJ/m³
H2S:
≤0~23mg/m³
6.天燃气价格以政府物价部门最终核定的价格为准。
7.本协议为供需双方的原则性协议,在不违背上述协议原则的前提下,双方另行签订天燃气购销合同以进一步明确有关细则。
需方(签字盖章):
供方(签字盖章):
年月日年月日
大唐华银攸县电厂天燃气供应技术保障措施
大唐华银公司将在攸县网岭镇新建2×
600MW火力发电机组(以下简称攸县电厂),并拟采用由攸县中燃城市燃气发展有限公司(以下简称中燃攸县公司)提供的天燃气进行点火和稳燃,以及基建期间的点火冲管和各项试验。
由于攸县电厂用气具有全年总用量大、短时间用量大、全年用气时间不平均等特点,为保证该火力发电机组的安全稳定运行,中燃攸县公司特为该工程建设专用液化天燃气站,并制定以下技术保障措施以满足要求。
一、天燃气站建设工期保障
中燃攸县公司承诺在双方签订正式协议后12个月内将该专用气站建成投运。
二、天燃气总量供应能力保障
攸县电厂预计全年天燃气总用量为230万标准立方米。
中燃公司承诺为攸县电厂铺设专用管道。
天燃气供应接口接至厂区围墙外50米范围内,中燃攸县公司负责天燃气站的建设、运营与维护。
该气站初步规划容量为2×
150立方米液化天燃气罐,储罐的常年储量不低于70%,即具备常年随时提供至少12万立方米天燃气的能力。
三、攸县电厂基建阶段天燃气供应能力保障
由于攸县电厂在基建收尾阶段(持续时间约为两个月)需要大量使用天燃气进行冲管、试验等,总气量预计在400万标准立方米左右,瞬间流量可达到2.5万标准立方米/小时,日最高用气量可达到25万标准立方米。
中燃攸县公司承诺能满足瞬间流量的要求,并随时为专用气站补充足够的气源。
四、攸县电厂生产阶段天燃气供应能力保障
攸县电厂生产阶段主要使用天燃气进行锅炉点火和稳燃。
以锅炉冷态启动一次为最大天燃气用量标准计算,8小时之内需消耗天燃气约12万标准立方米,之后还需少量天燃气进行稳燃。
为此,中燃公司承诺在冷态启动的同时为专用气站补充足够的气源。
2010年9月8日
西安天力能源有限公司(株电310机组天然气改造单位)为本项目600MW锅炉所作的天然气点火技术方案
锅炉天然气点火燃烧系统主要由天然气燃烧装置其及配风系统、天然气管线系统、安全保护报警及控制系统等组成。
(一)燃气燃烧装置的选型、布置
1、燃气燃烧装置的选型
燃气特性设定如下:
燃气低位热值QYdw=35500kj/m3,燃气密度ρ=0.8kg/m3
燃气燃烧装置配选用强混式燃气燃烧器,燃气燃烧器结构见下图。
燃气燃烧器结构示意图
12支点火燃烧器选用燃气量为1560Nm3/h。
单台燃气燃烧器设计规范见下表(额定值):
项目
设计规范(额定)
备注
功率
18.8MW
燃气量
1560Nm3/h
设计压力
50KPa
配风量
10175m3/h
每台燃烧器配置一套高能点火器及点火器的推进器,并配备火检。
配风系统采用原油枪燃烧器的设计结构。
2、燃气燃烧装置的布置
锅炉采用6台双进双出磨煤机,24只双旋风煤粉燃烧器;
每台磨煤机带4只煤粉燃烧器。
双旋风煤粉燃烧器顺列布置在下炉膛的前后墙炉拱上,前、后墙各12只,原设计每只双旋风煤粉燃烧器配一支油枪,用于点火和低负荷稳燃。
油枪紧靠煤粉喷嘴布置在拱上,设计总容量为30%BMCR输入热量;
油枪采用机械雾化。
油枪采用高能点火器点火,并配有进退驱动装置,完全满足程控点火的要求。
现方案:
将12支燃气点火燃烧器仍放置在原油枪点火器的位置,即前、后墙拱上各布置6支,与油枪交叉错开布置,即前、后墙各布置6支燃气燃烧器、6支油枪。
(二)燃气管线系统
燃气管线系统按燃气压力选用次中压管道(0.005MPa<p≤0.2MPa)系统输送,管线系统包括燃气母管线系统、燃气支管线系统。
管线系统布置见:
燃气管线系统布置图。
燃气母管线系统是指从调压站来气到锅炉前的管线。
要求调压站燃气压力为0.2MPa,燃气母管线系统需设计布置。
燃气管线系统流程如燃气管线系统流程图所示,燃气母管选用DN500的钢管,在炉前母管上布置有手动闸阀、过滤器、流量计、压力表、压力开关和压力变送器。
燃气母管管径为,燃气母管在锅炉前、后墙各分为两路,选用DN350的钢管,各设置一手动闸阀。
在炉前母管线上设置检修前后所用的吹扫装置及放空,且在管道最低处设置疏水。
燃气支管线系统单台炉共12套,系统流程如燃气管线系统流程图所示,每套管路设置手动闸阀、气动调节阀、气动快关闸阀、压力表和阻火器,采用金属软管与天然气枪相连接。
燃气支管线均采用DN150管道。
在各支管线上均设置吹扫装置及放空,吹扫装置采用蒸汽吹扫系统,且在管道最低处设置疏水。
(三)安全保护报警及控制系统
天燃气点火改造后需增加以下安全保护报警及控制系统:
1、燃气灭火保护:
当某台燃气燃烧器灭火时,该台燃气燃烧器上的火焰检测器动作,联锁关闭气动快速关断闸阀,停止燃气燃烧器的燃气供应。
2、燃气高、低压保护:
当某台燃气燃烧器燃气压力高、低于设定值时,该台燃气燃烧器上的压力变送器动作,联锁关闭气动快速关断闸阀,停止燃气燃烧器的燃气供应。
3、炉膛灭火联锁保护:
当锅炉炉膛发生灭火时,给燃气系统发出信号,联锁关闭该台锅炉上12台气动快速关断闸阀,停止12个燃气燃烧器的燃气供应。
4、燃气的防爆措施,我们选用强混燃烧器,燃气射流速度高,远大于火焰传播速度,可有效防止燃气喷口回火。
同时,在燃烧器尾部设置阻火器,并采用气动快关阀实现在紧急情况下切断天然气来源,以防止发生燃气爆炸。
5、对于600MW锅炉天然气点火控制系统采用独立的PLC控制柜与人机界面来完成,将各压力信号、流量信号、火检、氧量接入控制系统,控制系统完成对气动调节阀,气动快关阀等的控制,该系统可与
炉膛灭火系统联锁保护。
也可直接将该系统接入锅炉的DCS系统。
四、锅炉燃气点火运行规程
(一)燃气燃烧器首次试投运条件
1、锅炉具备点火启动条件。
2、燃气系统及相关表仪正常,安全连锁装置试验合格。
3、炉膛系统周围不能有明火、高温灰、泄漏点等。
(二)冷态投运步骤
1、燃气燃烧器投运前检查
(1)接到投燃气指令后,准备防爆工具;
(2)火焰监测系统经检验可靠好用(每次点炉前必须作检查);
(3)检查稳压室及支线管线、阀门、法兰及所有附件等有无泄漏,阀门开、关是否正确,有无其它缺陷;
(4)检查风线风门是否开关灵活、有无泄漏;
(5)检查吹扫管线、阀门等有无泄漏,阀门是否关闭,有无其它缺陷。
2、对燃气燃烧器及燃气管线进行吹扫
对燃气母管进行吹扫,从燃气母管手动阀后至母管末端吹扫10分钟吹扫蒸汽末端放空;
对燃气分管进行吹扫,从燃气分管手动阀后至分管末端吹扫10分钟吹扫蒸汽末端放空;
对燃器支管进行吹扫,从燃气支管手动阀后至支管末端吹扫10分钟吹扫蒸汽末端放空;
对各燃烧器尾部管线吹扫,从燃烧器尾部管线手动阀后至炉膛吹扫10分钟蒸汽排到炉膛中。
3、引燃气
(1)联系调度,送燃气至调压站。
(2)将调压站出口的燃气压力调节至0.2MPa。
(3)解除锅炉燃气相关联锁。
4、单台燃气燃烧器启动步骤
(1)根据标定情况先将该台燃烧器调节风门开10-30%
(2)开启各手动门
(3)启动点火枪点火后延时10秒开燃气支管气动阀
(4)再开燃气支管气动调节阀
(5)观察着火情况。
若着火,根据着火情况调节燃烧器进口压力及配风风量;
若不着火,应立即切断该侧快关阀,再关闭燃烧器前手动阀,检查调整好后重新试投。
(6)根据着火情况可逐渐加大燃烧器进口压力及配风风量,同时注意锅炉各参数变化情况。
5、若锅炉运行稳定,各参数正常,可按以上步骤启动另一台燃烧器。
6、投入燃气联锁
当12台燃气燃烧器全部投运后,锅炉燃烧良好,运行稳定,各参数正常后投入燃气联锁。
7、燃气燃烧器保护联锁条件
(1)当燃气投入10秒后,监测不到火焰,就应暂停燃气供应
(2)燃烧器喷口燃气压力小于1KPa,就应暂停燃气供应
(3)MFT动作,就应暂停燃气供应
(三)停止燃气供应步骤(首先解除联锁)
(a)正常情况下
(1)先关燃气分管手动阀
(2)关闭燃气支管前手动阀
(3)关闭燃烧器前手动阀
(4)燃气线分段同时进行吹扫(见吹扫步骤)
(5)关闭支管气动调节阀和气动快关阀
(6)关闭各手动阀
(7)动作结束
(b)事故状况时
(1)断电或风机跳闸
装置断电MFT动作或风机跳闸时,燃气线上气动阀和调节阀关闭。
为防止回火,应将各风门开大保持大风量向炉膛内吹。
同时先关闭燃气母管前手动阀,再关闭锅炉其它手动阀。
锅炉扬火恢复正常运行后,对燃气线进行吹扫(见吹扫步骤)。
吹扫完后,达到投燃气条件后,可根据实际情况投燃气。
(2)水冷壁爆管时
若锅炉氧量、各温度正常且达到投燃气条件时,可按正常状况时进行吹扫和停用燃气。
如果锅炉氧量经调整还低于3%,炉膛各点压力和温度由较大波动时,达不到投燃气条件时,先关闭燃气分管前手动阀,禁止分段进行吹扫。
关闭燃气调节阀和燃烧器前气动阀及各手动阀。
待下次开炉达到投燃气条件时吹扫。
(四)燃气燃烧器的吹扫:
或其它事故机械和设备事故
(1)只要锅炉投运燃气前或者停止燃气供应后,必须用蒸汽对燃气支管后气动阀至炉膛吹扫,吹扫蒸汽10—15分钟。
(2)在系统进行检修前后需对燃气支管手动阀后至炉膛吹扫5分钟;
然后关闭燃烧器前手动阀,分段同时进行吹扫。
(3)若MFT动作进行吹扫时。
先打开燃支管气动调节阀和气动快关阀,开燃烧器前手动阀,对燃气支管后气动阀至炉膛吹扫5分钟;
然后关闭燃烧器前手动阀后,分段同时进行吹扫。
(4)燃气线吹扫干净后,关闭各阀;
(5)一般情况下,燃气线的吹扫须在断气前正常运行