0719河南天冠1500kW400V沼气发电项目房星.docx
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0719河南天冠1500kW400V沼气发电项目房星
沼气发电项目
500kW/400V/50Hz）
技术方案
淄博淄柴新能源有限公司
2014年7月
目录
一、公司简介1
二、沼气发电概述2
2.1简介2
2.2工程概况2
2.3工艺流程2
三、设备运行条件4
3.1环境条件4
3.2气源要求4
3.3润滑油要求4
3.4冷却水要求4
四、燃气发电机组主要技术性能参数5
4.1燃气发电机组技术规格书5
4.2技术特点6
五、各系统设计说明9
5.1设计执行标准9
5.2进气系统9
5.3冷却系统10
5.4起动系统10
5.5排气系统10
5.6电气系统11
六、服务承诺与质量保证12
6.1售前服务12
6.2售中服务12
6.3售后服务12
6.4质量保证12
七、设备供货清单及报价13
一、公司简介
中国农业发展集团有限公司系国务院国有资产监督管理委员会直接管理的中央企业，集团拥有全资及控股子公司19家，境内外上市公司4家，业务遍及全国各省（自治区、直辖市），在世界40多个国家（地区）建立了分支机构或基地，与80多个国家（地区）保持经贸往来。
淄博柴油机总公司是中国农业发展集团有限公司的全资子公司。
1970年，经国家计委批准建厂，是山东省高新技术企业、中央企业先进集体，是国家煤矿乏风热逆流氧化处理“863”项目、“火炬”计划项目承担单位，是农业部新能源开发重点实验室依托单位，有国家认定企业技术中心，综合实力位列中国机械500强，总部位于山东省淄博市，现拥有青岛淄柴博洋柴油机股份有限公司、南通淄柴船舶机械公司和淄博淄柴新能源有限公司三个子公司，包括本部共四个制造基地。
淄博淄柴新能源有限公司是淄博柴油机总公司的控股子公司，为国有控股企业。
公司以综合开发利用生物质气、煤层气、兰炭气、油母页岩气、焦炉煤气、煤气炉发生气、沼气、天然气及煤矿瓦斯乏风氧化装置发电及余热综合利用为主，为用户提供可持续发展的个性化能源系统和整体化的“资源能源化”技术方案，实现冷、热、电联产联供的模式，推动持续可循环的新能源装备专业化。
淄柴新能源公司先后开发了适用于各种可燃气体的数十个型号系列化燃气发电装备，产品以其安全性、可靠性高，投资少，见效快，成本低，操作简单，维修经济，运行稳定等优点，广泛应用于生物质气、煤层气、兰炭气、油母页岩气、焦炉煤气、煤气炉发生气、沼气、天然气等多种燃气发电/余热综合利用领域。
其中，300型燃气发电机组，居国际领先水平，产品性价比高，在国内具有很高的市场占有率，“淄柴”品牌在国内外新能源发电领域享有盛誉。
公司产品已销往黑龙江、天津、山西、新疆、甘肃、贵州、云南、四川等省份，并远销意大利、波兰、乌克兰、肯尼亚、菲律宾、泰国、马来西亚、印度尼西亚、柬埔寨等欧、亚、非各大洲十几个国家。
二、沼气发电概述
2.1简介
沼气是有机物在隔绝空气、保持一定的湿度、浓度、酸碱度等条件下，经过各类厌氧微生物的分解代谢而产生的一种可燃性气体，主要成分为甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氢气以及少量的硫化氢。
工业、农业或城镇生活中的有机废弃物（例如酒糟液、禽畜粪、城市垃圾等），经厌氧发酵产生的沼气，经过预处理或提纯，去除其中的水分、硫化氢等杂质后可作为燃料直接带动燃气发电机组发电，在满足全厂用电的前提下，还可以向城市电网输送多余电能。
同时，燃气发电机组的余热可用于生产蒸汽或热水供生产、生活自用。
沼气发电技术是集环保和节能于一体的能源综合利用新技术，一方面可以消耗有机垃圾自行发酵产生的甲烷，减轻温室效应，另一方面可以缓解当前能源短缺的紧张局面，在投资、环保、节能、可持续发展等方面都具有很好的优势。
2.2工程概况
项目名称：
河南天冠沼气发电项目
建设规模：
1×500kW
该项目以沼气为燃料，选用500kW（400V/50Hz）沼气发电机组1台套，装机容量为500kW。
本项目实行除土建外的工程总承包，我方负责设备供货和安装，主要包含燃气发电机组及机组进气系统、排烟系统、冷却系统、起动系统、电气系统等，沼气主管路和电气出线截点以本方案提供的布置图为准，另由业主方负责接一路低压线缆至发电机房低压站用配电箱，用于机房内设备用电。
2.3工艺流程
沼气中含有一定量的硫化物，需对沼气进行脱硫处理后，才能用于沼气发电机组。
已知沼气基本参数为：
甲烷：
58～65%；
硫化氢：
最高为1000mg/Nm³，一般含量为500mg/Nm³左右；
沼气压力：
3kpa；
沼气温度为常温。
沼气脱硫处理：
将硫化氢含量为1000mg/Nm³的沼气，利用喷淋脱硫塔进行脱硫处理，使脱硫后的沼气硫化氢含量≤50mg/Nm³，达到机组使用要求。
沼气通过管道依次进入到一级水浴喷淋中和吸收塔、二级水浴喷淋中和吸收塔，由设备的中下部与罐体连接（增加溶液和沼气接触的时间、同时有水封阻火的功能，根据沼气压力决定进气口低于液面的高度），碱液循环泵将碱液发生塔里的碱液泵到水浴喷淋中和吸收塔及二级水浴喷淋中和吸收塔里，在设备的内部，有高压水雾喷头，喷出的雾状碱液与沼气充分的混合接触，使H2S和Na2CO3反应后生成Na2S并溶解在水里，从而达到脱硫的目的，同时还可以除尘。
脱除H2S后，沼气进入到中冷型高效复合式气液分离器，在中冷型高效复合式气液分离器中依次经过旋风分离器，高精度滤芯两级进行净化从而达到脱硫、除尘、脱水的目的，净化后的成品沼气满足沼气发电机组的进气要求。
脱硫方案设计：
1）沼气处理量：
300Nm3/h2）操作温度：
小于45℃
3）沼气中H2S量：
1000mg/Nm³4）要求脱硫后沼气中H2S含量：
≤50mg/Nm3
三、设备运行条件
3.1环境条件
淄柴燃气发电机组在环境温度-20℃～+40℃，相对湿度＜90%（20℃时），海拔高度≤2000m的环境条件下能稳定、可靠、连续地运行。
3.2气源要求
沼气进机前，需经过脱硫、除尘、脱水等处理。
一般要求，沼气进机前温度≤40℃，沼气输送压力2.5～10kPa，压力变化率≤1kPa/min，沼气中甲烷体积含量≥45%，浓度变化率≤2%/min，杂质粒度≤5μm，杂质含量≤30mg/Nm3，水分含量≤40mg/Nm3，不含游离水，H2S≤50mg/Nm3，NH3≤20mg/Nm3。
3.3润滑油要求
燃气发动机附带完整的润滑油系统。
润滑油型号等级:
15W-40CD（适用温度范围-20℃～+40℃）
对于硫含量较高的燃气，建议选择碱性机油。
3.4冷却水要求
燃气发动机高温循环需采用软化水（或防冻液），冷却水应选用略呈碱性的清洁水，不得含有腐蚀性的化合物，如氯化物、硫酸盐或酸等。
其主要指标要求如下：
总硬度（CaCO3）≤100ppm
氯离子含量<150mg/L
PH值7.0～8.5
四、燃气发电机组主要技术性能参数
4.1燃气发电机组技术规格书
项目
规格数据
发
动
机
型号
8300D/Z
型式
直列、水冷、四冲程、火花塞点火、开式燃烧室，非增压
气缸数
8
气缸直径（mm）
300
活塞总排量（L）
215
活塞行程（mm）
380
额定转速（r/min）
500
额定功率（kW）
550
额定负荷热耗率（MJ/kW·h）
10.5～11.5
旋转方向（自飞轮端视）
顺时针
起动方式
压缩空气
排气温度（℃）
≤600
燃气气源压力（kPa）
≥2.5
燃气进机温度（℃）
≤40
机油消耗率（g/kW·h）
≤1.0
发
电
机
组
型号
500GFZ
额定功率（kW））
500
电压（V）
400
电流（A）
902
功率因子（COSΦ）
0.8（滞后）
励磁方式
无刷
相数及接法
三相四线
电压稳态调速率（%）
±2.5
电压瞬态调速率（%）
±20
电压稳定时间（s）
≤5
电压波动率（%）
≤1
频率稳态调速率（%）
≤5（0～5可调）
频率瞬态调速率（%）
-20～+12
频率稳定时间（s）
≤10
外形尺寸（长×宽×高）（mm）
6400×1600×2900
重量（kg）
22000
4.2技术特点
作为中低速燃气发电产品，在实际应用中，我公司燃气发电机组与国内同类产品相比具有较为明显优势：
1、设计合理维修方便
燃气发动机为直列、正置式，进、排气管布置在燃气发动机两侧，比较直观、简洁、不仅大大方便了机器维护保养，而且大大节省维护时间及维护成本。
机组大修、轴系维护等，在现场就可拆检、维护，无需运回制造厂进行维护。
2、转速低提高机组使用寿命。
（1）燃气发动机转速以500r/min、600r/min和750r/min为主，低转速可使燃气发动机降低磨损，延长机件的使用寿命，提高用户的经济效益。
转速低，部件磨损小，使用时间长，备件维护费用低。
以我公司中速机为例，气门和气门阀座运行8000多小时，无需更换，而高速机平均运行3000小时左右就需更换一次气门和气门阀座。
我公司燃气发动机大修周期一般为60000小时，而高速机大修周期一般不超过15000小时。
（2）转速低，燃气和空气在缸内混合燃烧时间长，燃气燃烧充分，相对应的排温低，热效率就高。
此外，高速机的增压器、中冷器故障率极高，据同时使用中速机和高速机的用户统计，高速机一年的维护费用超过15万元，而300不足4万元。
3、采用优质材料，增强零部件强度和耐磨性。
我公司采用高强度、耐磨性强的含铌合金铸铁材料作为气缸套的材料，使其具有良好的耐磨性、抗腐蚀性和较高的制造精度，从而延长了大修周期，保证燃气发动机良好的动力性和经济性。
4、大缸径保证机组输出功率持续恒定
我公司燃气发动机具有缸径大、行程长、功率储备大的优点，比高速机组更适合燃气压力低的特点，保证机组输出功率持续恒定。
以300系列中的500kW燃气发电机组持续长期运行功率每台每小时500kW。
高速机500kW机组每分钟转速1000转，高转速、低排量，燃气发动机储备功率小，燃气发电机组长期持续运行功率每台每小时400kW～450kW。
300型500kW比高速机500kW每小时多发50~100度电。
如按每度电0.50元计算，每小时多产出50元左右价值，一年按8000小时计量，可多40万元的收入。
5、自然吸气，对燃气压力波动适应性强。
自吸式进气，可使低压的燃气和空气自然吸入（气源的压力只需2kPa即可），不需要涡轮增压器、中冷器等进气环节，对燃气压力、温度要求低、适应性好，空然比更容易调节、运行更稳定。
另外涡轮增压器是用机器排出的废气做动力的，600℃的高温会缩短零部件的寿命，对混合燃气也存在威胁，处理不好极易发生放炮、爆炸现象。
中冷器是为了冷却从涡轮增压器来的混合气，一旦出现冷却不良，漏水等现象，后果不堪设想。
6、高电压输出，降低初始投资和运行成本
我公司生产的燃气发电机组可定制10500V、6300V高、中压输出以满足用户各种不同需求，可避免购买变压器的初始投资，减少铜损，降低运行成本；既可并网又可直接带负荷使用，大大提高了机组的经济效益和社会效益。
7、采用美国ALTRONIC点火系统，保证点火受控。
燃气发电机组点火系统包括数字点火模块、高压线圈、高压线、火花塞等，全部采用美国ALTRONIC公司点火系统，根据工作状态及所用燃气种类相应调整不同的点火点，保证点火受控。
8、阻绝回火，确保燃气管道输送安全
设置多道防线确保燃气管道安全：
1）采用自控空燃比技术，保证燃气发动机以合理的混合气比例进气。
2）高质量制造技术，确保气阀密封严密、配时准确，从而避免回火现象。
3）燃气发动机进气管设置防爆阀，自动泄压。
4）专用管道阻火器对火焰有淬熄作用，并能阻止火焰的传播。
5）机组出现紧急状况时，电磁阀会迅速关闭，切断燃气气源，确保运行安全。
9、排气系统有效防护，减少机房内热释放。
燃气发电机组排气总管设计有隔热水套，可有效减少机房内的辐射热量，避免造成机组操作人员恶劣的工作环境。
10、智能监控管理系统，实现自动控制。
通过计算机控制系统，实现运行数据在线监测实时控制，并实现一键启动、自动合闸并网、故障诊断、自动调节空燃比等功能，并可实现远程管理。
11、余热回收，实现热电联产综合利用。
燃气发电机组余热回收来源广泛，从机组冷却水、润滑油到排烟，每一种热源都能被很好的利用，从而在最大程度上提高经济效益。
燃气发电机组排气温度可达550℃，通过在燃气发电机组排气管路上设置余热综合利用设施产生热水或蒸汽，供给生活用热或工业生产，如取暖、洗浴、油品预热等。
12、噪声低
我公司生产的燃气发动机转速低，噪声相对也低，最高噪声不高于100分贝，更易于机房的消音处理。
而高速机的噪声一般在110分贝以上，因此淄柴燃气发电机组更适合对噪声有要求的环境。
五、各系统设计说明
5.1设计执行标准
燃气发电机组制造、检验所执行的标准
GB/T2820往复式内燃机驱动的交流发电机
GB/T1859－2000内燃机噪声功率级的测定、准功率法
GB/T6702－2000往复式内燃机性能
GB/T14024内燃机电站无线电干扰特性的测量方法及允许值、传导干扰
GB3100国际单位制及其用法
ISO3046往复式内燃机性能
ISO8178往复式内燃机废气排放测定
ISO8528往复式内燃机驱动的交流发电机组
JB/T9583.1-1999气体燃料发电机组通用技术条件
JB/T9774-2005中小功率内燃机清洁度限值
JB/T10629-2006燃气机通用技术条件和试验方法
Q/0399ZCX002-2013燃气发电机组
Q/XNY56001-2009300系列燃气发动机及发电机组通用技术条件
Q/XNY52001-2009300系列燃气发动机及发电机组厂试验规范
Q/ZC56003300球铁曲轴验收技术条件
Q/ZC56005300铌缸套验收技术条件
Q/ZC56013300活塞
Q/ZC56069锻钢件（连杆、主要螺栓等）
Q/ZC56044.1灰铸铁件（机体、机座等）
Q/ZC56044.1蠕墨铸铁（缸盖等）
5.2进气系统
5.2.1设计范围
从经过前期预处理（脱水、除尘）后的沼气到燃气发电机组之间的所有设备，包括沼气脱硫设备、沼气进气管路、蝶阀、阻火器等配套保护、控制设备。
5.2.2工艺流程
为了确保燃气发电机组的正常运行，在燃气输送支管上安装蝶阀、紧急切断电磁阀、干式阻火器等设备，以实现对燃气发电机组的安全保护及燃气进气的自动控制。
经前期预处理后的沼气→沼气脱硫设备→闸阀→燃气进气管→蝶阀→紧急切断电磁阀→干式阻火器→蝶阀→燃气发电机组。
5.2.3管线管径
根据燃气发电机组所需燃气输送量，从储气罐出口到燃气发电机组用一条管道为机组输送燃气，按照管道内燃气流速不超过15m/s为计算依据，确定燃气输送管道管径为DN125。
5.2.4管材选择
DN200以下其他管道采用符合GB/T3091-2001《低压流体输送用焊接钢管》标准生产制造的普通焊接钢管；DN300以上输气管道采用符合Y/T5037-2000《低压流体输送管道用螺旋缝埋弧焊钢管》标准生产制造的螺旋缝埋弧焊钢管。
5.3冷却系统
5.3.1设计范围
本工程冷却循环部分设计范围包括：
燃气发电机组冷却循环水系统、机组内循环补水系统。
冷却循环水系统采用冷却塔冷却。
机组内循环水补水采用软化水。
5.3.2循环水量
根据燃气发电机组的性能要求，发电机组冷却系统分为高、低温两个循环系统，两个循环通过换热器进行换热。
高温循环（也叫内循环）主要是冷却燃气发动机机体、缸套、气缸盖等部件。
低温循环（也叫外循环）主要作用是冷却机组的润滑油和高温循环的冷却水，而低温循环的冷却水使用冷却塔冷却，其水池水温为20～30℃。
低温循环单台燃气发电机组冷却水量为50m3/h，通过换热器后温度升高10℃，内循环使用软化水，每台燃气发电机组的消耗量约为10kg/天。
5.3.3冷却系统方案
根据水源条件，冷却系统采用冷却塔、机带水泵等组成强制循环供水系统。
循环水系统流程为：
低温水流动线路：
冷却水塔→循环水泵→机油冷却器→淡水冷却器→冷却水塔
高温水流动线路：
淡水泵→进水管→燃气发动机→淡水冷却器→淡水泵
5.4起动系统
燃气发动机采用压缩空气起动，起动系统主要包括空气瓶、电磁阀、主起动阀、空气分配器等。
本工程采用1台空压机，1个空气瓶进行起动。
空气压缩机→空气瓶→截止阀→压缩空气管路→燃气发动机。
5.5排气系统
5.5.1设计范围
高温烟气从燃气发电机组排气口排出至进入大气之间的所有设备，包括波纹膨胀节、排烟管道、消音器、消音器支架等设备的设计安装。
5.5.2系统流程
燃气发电机组排气口→波纹膨胀节→管道→消声器→排入大气。
燃气发电机组排烟温度为550℃左右，排气系统所有部件均选用耐高温材料。
排气管通过吊箍用钢丝绳吊装在屋架上。
消音器安装在消音器支架上。
5.6电气系统
5.6.1设计范围
电气系统包括：
机旁柜、开关柜、站用配电柜等电气柜。
5.6.2系统概述
每台燃气发电机组配套一台机旁柜及开关柜，电能经过开关柜控制，输送到用电设备或外部电网。
主要有过电流、逆功率、过电压、过负载、欠电压等保护，同时控制燃气发电机组的合闸、分闸、并联、有功调节、无功调节等。
站用配电柜，主要用于电站自用电的分配。
5.6.3机组安全控制系统
符合标准JB/T9583.1-1999，并具备以下安全保护装置：
1、发动机油压低报警、油压过低停车
2、发动机超速报警、停车
3、发动机冷却水温度高报警
4、发动机机油温度高报警
5、发电机逆功率保护
6、发电机欠电压、过电压保护
7、发电机过电流保护
8、发电机低频、过频保护
所有旋转部分均采用了护罩作为防护装置进行防护。
开关柜内设避雷器，防止发电机雷击过电压。
六、服务承诺与质量保证
6.1售前服务
淄柴根据现场实际情况，提供可以满足设计和施工要求的电站平面布置图、各系统工艺流程图、机组安装图、机组基础图、电气一次接线图等。
6.2售中服务
淄柴派专业技术人员到现场进行指导设备的安装、调试，用户操作维护人员进行技术培训等。
6.3售后服务
采取按地区分片负责，定期巡回服务和访问，包括设备调试、故障排除、技术咨询、协助维护保养等；
6.4质量保证
1、淄柴于1995年通过了ISO9001：
1994质量体系认证，2001年通过ISO9001：
2000质量体系认证。
2、淄柴提供的燃气发电机组按JB/T9583.1-1999《气体燃料发电机组通用技术条件》标准制造生产，并达到标准的所有规定，提供的技术资料，满足设计、现场安装、运转、安全操作及维修方面的要求。
3、在遵守使用说明书所列的安装、调试、使用维护保养条件下，交货之日起12个月内或机组累计运行1500小时（以先到为准）；因制造质量影响主要性能指标，发生故障零件损坏，由淄柴负责“三包”处理。
三包期内因产品质量问题的损坏，淄柴负责无偿进行修复或更换（不包括人为及人力不可抗拒），经过三次专项维修或更换零部件仍达不到设备额定要求，供方无偿更换新的相同规格的成套设备。
4、“淄柴”牌系列产品，保证技术文件中规定的产品性能以及设计、制造和材质正确。
5、淄柴对机器零部件的正常磨损，不承担保证。
6、因储存保养不良，操作不当，燃气、机油、冷却水不符合规定标准，基础结构不良，安装不当，化学电化学腐蚀等其它非制造方责任引起的不正常损坏，将不承担赔偿责任。
7、淄柴从服务内容和服务质量上做到保证向用户提供优质产品、保证向用户提供充足配件、保证向用户提供优质服务。
七、设备供货清单及报价
500kW、400V、50Hz燃气发电机组供货清单及价格
序号
名称
型号
数量
单价
（万元）
总价
（万元）
备注
1
燃气发动机
8300D/Z
1
118
118
2
发电机
500kW、400V、50Hz
1
3
低压控制柜
GGD-500
1
4
弹性联轴节
CRR
1
5
公共底架
1
6
机旁控制柜
JPX-02
1
7
随机附件
见附表1
1
8
随机备件
见附表2
1
9
随机工具
见附表3
1
10
随机标准件
见附表4
1
11
随机技术文件
见附表5
1
12
调整垫铁
350×180×100
1套
0.7
0.7
13
消音器
ZC-XSQ-300L
1
1.5
1.5
14
膨胀节
DN300
6
0.7
0.7
15
膨胀节法兰
8L250-10-035
12
16
垫片
8L250-10-036
12
17
排烟管变径接头
250×300
6
18
低压配电箱
KZX-1
1
0.6
0.6
19
冷却塔
GBNL3-100
1
2.5
2.5
20
沼气脱硫设备
喷淋脱硫，兼具一定的除尘、脱水功能
1套
38
38
21
避雷针
猎雷CATⅢ-G，带支架
1项
8
8
22
手提式干粉灭火器
MF/ABC5
8
0.05
0.4
23
安装费用
运输费用
1项
1.2
1.2
人工、吊装费用
1项
7
7
管道/电气材料费用
1项
4.5
4.5
总价：
￥183.1万元
说明：
1.本报价包含布置图内所有设备，燃气输送管路和电气线缆截点；
2.本报价不包括土建、设计费用；
3.本报价为初次报价，待确定详细供货范围和配置要求后，给予最终报价。
附表1.随机附件清单
序号
名称
代号
数量
备注
1
空气瓶
A0.5-3
1
本工程配套1台空压机、1个空气瓶
2
空气压缩机
WF-0.6/30
1
3
冷却模块
300R.93.100
1
4
冷却管系
1套
5
卡套式焊接管接头
GB/T3747.1-2008G6
10
6
卡套式直通管接头
GB/T3737.1-2008G6
4
7
卡套式端直通管接头
GB/T3737.1-2008G6
4
8
卡套式三通管接头
GB/T3745.1-2008G6
2
9
卡套式压力表接头
GB/T3751.1-2008G6
2
10
压力表
Y-60Z（0～6MPa）
1
11
钢管
Φ6×16米
1
12
温度表
WSS-311（0~100℃）
1
13
对夹式蝶阀
D71F-16C
2
14
阻火器
WGZ-1
1
15
紧急切断电磁阀
ZCRB-KES-DC24V
1
16
机油滤网
L250-02-200
1
17
滤网座
L250-02-033A
1
18
螺塞
JB1000M27×2
1
19
紫铜垫圈
Q/GC2251427
1
20
铜滤网
220目（150mm×150mm）
3
21
盘车座
500GFW-BJ
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