荣信发电技术协议.docx
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荣信发电技术协议
编号：
唐山长城钢铁集团
荣信钢铁有限公司节能发电工程
技术协议
业主：
荣信钢铁有限公司
承包商：
中钢设备有限公司
2018年9月24日
目录
1概况4
1.1概述4
1.2项目建设依据4
1.3工程范围4
1.4建设规模5
1.5热电负荷及电厂容量5
2电力系统6
2.1接入电力系统方案6
2.2电气主接线6
3总图运输6
3.1概述6
3.2全厂总体规划8
3.3厂区总平面9
3.4厂区竖向布置9
3.5管线及沟道布置10
4热机部分11
4.1概述11
4.2燃料13
4.3燃烧系统及辅助设备选择13
4.4热力系统及辅助设备选择17
4.5主厂房布置21
4.6保温材料23
5煤气输送部分23
5.1概述23
5.2输送系统24
6电厂化学部分25
6.1概述25
6.2锅炉补给水处理28
6.3循环冷却水处理32
6.4给水、炉水校正处理及汽水取样32
6.5蒸汽和水取样分析系统33
7电气部分33
7.1工程范围33
7.2电气主接线33
7.3短路电流计算34
7.4导体及设备选择34
7.5厂用电接线及布置35
7.6事故保安和不停电电源36
7.7电气设备布置37
7.8直流电系统37
7.9二次线、继电保护及自动装置37
7.10过电压保护及接地39
7.11照明和检修网络40
7.12电缆设施40
8热工自动化部分41
8.1概述41
8.2热工自动化水平和控制室布置42
8.3热工自动化功能47
8.4热工自动化设备选型50
8.5电源51
9建筑结构部分51
9.1概述51
9.2地基和基础52
9.3主厂房建筑结构52
9.4其它主要生产建筑物56
10采暖、通风及空气调节56
10.1工程范围56
10.2采暖热负荷及采暖热媒56
10.3主厂房采暖、通风、空调57
10.4生产辅助、附属建筑的采暖、通风及空调58
10.5室外采暖管网58
11水工部分59
11.1全厂水务管理和水量平衡59
11.2循环水供水系统选择62
11.3生产、生活给排水系统及消防给水系统63
12消防部分64
12.1总平面布置与交通要求64
12.2建筑物与构筑物要求65
12.3消防给水系统66
12.4火灾报警及控制系统67
12.5消防供电67
1概况
1.1概述
荣信钢铁有限公司高炉、转炉冶炼过程中产生的高炉煤气、转炉煤气扣除高炉热风炉、轧钢、烧结、球团竖炉等需求后，剩余高炉煤气约257000Nm3/h，剩余转炉煤气17000Nm3/h。
为充分利用剩余煤气，解决环境污染，创造更好的经济和社会效益，该公司决定建设与之配套的煤气综合利用工程。
该工程符合国家产业政策，是实现循环经济和可持续发展建设企业的环保项目。
该工程的建设既烧掉了多余煤气，充分利用了二次能源，又解决公司煤气放散、造成本地区环境污染问题，同时为公司提供了一定的自备电力。
因此，本工程是荣信钢铁有限公司发展规划不可缺少的节能减排的配套项目。
1.2项目建设依据
a）荣信钢铁公司与中钢设备有限公司签定的总承包范围及会议纪要。
b）荣信钢铁公司提供的有关设计资料
c）能源部电力规划设计管理局DLGJ9-92《火力发电厂初步设计文件内容深度规定》
d）中华人民共和国电力行业标准GB50049-94《小型火力发电厂设计规范》
e）有关设计的法令、法规、标准及专业设计技术规程等。
1.3工程范围
本工程设计范围为电厂内生产系统、辅助生产系统等厂区范围内设施。
其中包括：
a）厂区总平面布置；
b）热力系统；
c）燃烧系统；
d）电力系统；
e）电气及热工自动化；
f）采暖、通风及空调；
g）水工及化学的设计；
h）消防劳动安全及工业卫生；
i）厂内采暖管网部分。
1.4建设规模
本工程建设规模为3×130t/h高炉煤气（掺烧转炉煤气）锅炉＋2×25MW凝汽式汽轮发电机组+1×18MW汽动鼓风机+1×18MW电动鼓风机，中温中压参数，并留有扩建一台汽动鼓风机的场地。
1.5热电负荷及电厂容量
1.5.1热负荷
本工程为煤气发电工程，无热负荷。
本工程各厂房采暖等热源均来自荣信钢铁公司的余热蒸汽。
1.5.2电负荷
荣信钢铁公司现有一座110kV变电站，该变电站内现有两台50MVA主变压器，110kV母线为单母线分段接线，由两条110kV回路供电。
10kV为单母线分段接线。
荣信钢铁公司现有用电负荷均接在该站的10kV母线上。
1.5.3接入系统方案
本工程建设2×25MW凝汽式汽轮发电机组，发电机经两条10kV联络线接至荣信钢铁公司110kV变电站10kV母线，实现与系统并网。
上述方案由业主申请当地电力部门批准。
1.5.4电厂容量
本工程装机容量为3×130t/h高炉煤气（掺烧转炉煤气）锅炉＋2×25MW凝汽式汽轮发电机组，中温中压参数。
另外1×18MW汽动鼓风机+电动鼓风机布置在本工程汽机房内，并留有扩建一台汽动鼓风机的场地。
2电力系统
2.1接入电力系统方案
本工程建设2×25MW凝汽式汽轮发电机组，发电机经两条10kV联络线接至荣信钢铁公司110kV变电站10kV母线，实现与系统并网。
2.2电气主接线
发电机出口设两段10kV发电机电压单母线，两回10kV联络线经电抗器接入荣信钢铁公司110kV变电站10kV母线上与系统并网。
设10kV高压厂用母线，按炉分为三段，另设一段高压厂备用母线，高压厂用母线其工作电源均引自发电机母线，高压厂用备用电源引自110kV变电站10kV母线I段；380V低压厂用母线按炉也对应分为三段，每段设一台厂用工作变压器，另设一台厂用备用变压器。
3总图运输
3.1概述
3.1.1厂址地理位置
沙河驿镇位于迁安市西南部，南与滦县接壤，是京东重镇之一。
境内交通便利，京沈高速公路、102国道、京秦电气化铁路横穿东西，卑水铁路、卑杨公路、杨柏公路纵贯南北，形成了三横三纵的道路网络格局，交通极为方便。
3.1.2建设规模
本工程按3×130t/h煤气锅炉+2×N25凝汽式汽轮机发电机组设计，另外1×18MW汽动鼓风机+电动鼓风机布置在本工程汽机房内，并留有扩建一台汽动鼓风机的场地。
3.1.3厂址地区自然条件
a）厂址概述
荣信钢铁公司位于沙河驿镇的西北部，地貌类型为低山、丘陵地带。
整个厂区高差较大，已有建（构）筑物的标高在80m～123m之间。
本工程厂址处于厂区的中间地带，原为一小山包，自然地形标高最低约102m，山顶为126m，现厂址地形已平整到113.0m标高。
厂址区域内没有需要重点保护的自然保护区、名胜、文物及矿藏，四周没有影响建厂的军事、通讯等设施。
b）工程地质条件
该场地地层为丘陵地貌，坚硬场地土，场地类别Ⅰ类，场地和地基稳定，无软弱下卧层及其它不良地质现象，适宜本工程建设。
场区地下水位较深，对本工程建设没有影响。
本区抗震烈度按7度设防。
c）水文气象条件
迁安市属暖温带、半湿润季风性气候。
根据历年统计资料，气象条件如下：
最冷月平均气温-5.1℃
最热月平均气温25.1℃
极端最高气温36.4℃
极端最低气温-21.9℃
最小平均相对湿度43%
最大平均相对湿度81%
年最大降雨量942.8mm
年平均降雨量640.8mm
日最大降雨量86.0mm
一小时最大降雨量54.0mm
最大风速17.3m/s
全年主导风向东风
夏季主导风向南风
冬季主导风向西北风
年平均大气压1010.4hpa
最大积雪深度15cm
标准冻土深度800mm
3.2全厂总体规划
3.2.1厂址外部条件
a）交通运输
该工程项目区域内，交通十分便利。
102国道和京沈高速公路在公司南300米处穿过，厂区距京沈高速公路野鸡坨出口仅10km。
厂区内主干道可以直通京沈高速及省、市各级公路，其交通条件完全能满足电厂各种大件设备及材料的运输。
b）供水水源
本工程工业补给水、生活及消防用水均由荣信钢铁公司厂区内已有水源供给到本工程范围外1米的位置。
c）厂区排水
由于荣信钢铁公司厂区内地形高差大，厂区雨水排水为沿地形漫流。
本工程厂址为一山包，主厂房区域设计标高比周边高出约10.0～13.0m，因此，本工程区域内雨水仍为沿地面设计坡度向四周散排。
生活污水及生产废水，排至电站外1.0m后接入厂区内原有排水管网中。
d）电力出线
本工程电力出线以10kV线路并网，向北接至公司内已有110kV变电站。
e）燃料输送
本工程燃料为高炉煤气和转炉煤气，高炉煤气柜规划布置在主厂房北侧约180m处，转炉煤气柜布置在主厂房东北约220m处，煤气均由架空管道输送至锅炉。
3.2.2生活服务设施
本工程不单独设置职工生活服务设施，均由荣信钢铁公司统一安排。
3.3厂区总平面
3.3.1总平面布置原则
总平面布置既要满足生产工艺流程的要求，又要符合《小型火力发电厂设计规范》的规定。
根据交通运输、电力出线、消防、环境保护等方面的要求，对厂区的建、构筑物、管线和运输线路等进行统筹安排，合理布置。
尽量使工艺流程顺畅，各种工程管线短捷，使厂区建筑物的平面布置和空间组合紧凑合理，功能分区明确，以确保电厂的安全生产与管理方便。
3.3.2厂区总平面方案论述
本工程总平面布置是在业主已圈定的区域内进行，由于场地十分狭小，总平面布置方案的可选择性很有限。
在满足工艺流程要求的前提下，按照业主对总平面布置方位的要求及所确定的厂区标高，经与业主方反复商定、多次修改后，确定为现在的厂区总平面布置方案。
3.4厂区竖向布置
3.4.1竖向布置方式及场地排水
本工程厂址原为一山包，自然标高为102.0～260.0m，现已整平至113.0m标高。
主厂房、锅炉补给水处理站位于山包上，现地面标高为107.0～113.0m，南部最低标高为104.2m；自然通风冷却塔位于主厂房的东北侧，地面标高为104.5～98.0m，循环水泵站布置在冷却塔的南侧，地面标高在105.0～95.5.0m之间；由于整个区域高差大，厂区竖向布置采用台阶式布置。
鉴于开挖出的岩石比较松散，为保证厂区的稳定及安全，主厂房区域四周设有5.0～8.8m高挡墙。
根据厂址区域的自然状况及原有厂区的场地雨水排水方式，厂区场地雨水采用沿地面坡度自然散排，为防止雨水对道路路面的冲刷，在主厂房区域东、南挡墙的交汇处设一混凝土圆管涵，将主厂房区域东、南方向的场地雨水向东排至厂区低洼地带。
冷却塔西北侧场地及道路雨水沿路边排水沟向东北排至现有的雨水排水系统中。
3.4.2厂区及主要建、构筑物设计标高的确定
根据厂址区域的自然地形标高及诸多因素，业主方确定主厂房0.00m标高为113.00m，场地整平标高为112.70m。
引风机东南角最高填方为4.0m,烟囱南侧道路最高填方为8.3m。
冷却塔区域场地整平标高为99.50m，循环水泵房东侧填方高度约为4.0m。
3.4.3厂区土（石）方
本工程区域内土（石）方工程量：
挖方2.55万m3，填方2.75万m3。
由于本土方计算是按照场地标高113.0m计算，因此，填方不足部分，可利用开挖山头时剩余的土方量，现场进行平衡。
3.5管线及沟道布置
3.5.1厂区管线布置原则
管线综合布置，首先要满足工艺要求，尽量使管线之间及与建、构筑物之间在总平面和竖向上相互协调，即要节约用地，又要考虑施工、检修及安全生产的要求。
厂区内的管、沟应沿道路与建筑物间的空地选择最短的路线进行布置。
3.5.2敷设方式
厂区内的管线敷设方式主要有直埋和低支架敷设两种，电缆出主厂房后局部采用地沟。
由于本工程场地基本处于石方开挖地段，为减少石方开挖工程量，除循环水管道及排水管道为直埋外，其余管道全部采用低支架敷设。
采用直埋方式的管线有：
循环水管、生产、生活排水管、生活、消防给水管、工业给水管、回用水管及电力电缆等。
凡需高支架敷设时，架空管架与地面的净空高度最小必须在4.5m以上。
3.5.3主要管线布置
a）主厂房A列线前主要布置有：
循环水管。
b）其余管线除消防水管线为环主厂房一周布置外，基本均布置在主厂房固定端与冷却塔及循环水泵站之间。
4热机部分
4.1概述
4.1.1依据
a）现行的国家相关法律、国家及部颁行业有关规程，规定和规范；
b）中钢设备有限公司与我公司签定的荣信钢铁公司节能发电工程设计合同及技术协议。
c）中钢设备有限公司、荣信钢铁公司与我公司签定的节能发电工程设计联络会会议纪要。
4.1.2设计规模及规划容量
按煤气平均剩余工况，经计算锅炉蒸发量为293t/h。
考虑1080m3高炉配套1台18MW汽动鼓风机用汽量75t/h，剩余的锅炉蒸发量对应汽轮发电机组发电功率为48MW。
考虑以上因素确定本工程装机容量为3×130t/h中温、中压煤气锅炉＋2×25MW中温、中压凝汽式汽轮发电机组+1×18MW汽动鼓风机（不在本设计范围）。
4.1.3主机
为了选择性能优良，质优价廉的主机设备，中钢设备有限公司通过招标方式确定了锅炉、汽轮机及发电机的制造厂家分别为唐山信德锅炉集团有限公司、青岛捷能汽轮机股份有限公司、四川东风电机厂有限公司。
4.1.4主机型号、参数及主要技术规范
a）锅炉
炉型：
高炉煤气和转炉煤气混燃，露天布置
型号：
XD-130/3.82-Q
数量：
3台
额定蒸发量：
130t/h
额定蒸汽压力：
3.82MPa
额定蒸汽温度：
450℃
给水温度：
150℃
热风温度：
370℃
排烟温度：
155℃
设计热效率：
85%
生产厂家：
唐山信德锅炉集团有限公司
b）汽轮机
型号：
N25-3.43
数量：
2台
额定功率：
25MW
额定进汽量109.8t/h
额定转速：
3000r/min
额定进汽压力：
3.43MPa
额定进汽温度：
435℃
回热加热级数：
3级（1高加+1除氧＋1低加）
排汽压力（绝压）：
0.0067MPa
汽轮机转子重量：
12t
冷凝器净重：
～30t
生产厂家：
青岛捷能汽轮机股份有限公司
c）汽轮发电机
型号：
QF2W-25-2
数量：
2台
额定功率：
25MW
额定转速：
3000r/min
额定电压：
10.5kV
额定电流：
1718A
额定功率因数：
0.80（滞后）
励磁方式：
无刷励磁
空冷器散热功率660kW
发电机静子重：
47t
发电机转子重：
16t
生产厂家：
四川东风电机厂有限公司。
4.2燃料
燃料来源
本工程以荣信钢铁公司放散的废气——高炉煤气和转炉煤气作为本工程的主要燃料。
荣信钢铁公司高炉煤气除公司自用外，在平均工况将剩257000Nm3/h，转炉煤气除公司自用外，在平均工况将剩余17000Nm3/h。
剩余高炉煤气及转炉煤气作为本工程燃料。
4.3燃烧系统及辅助设备选择
4.3.1燃料消耗量
本工程锅炉在各工况下的煤气消耗量见表4-1。
表4-1煤气消耗量表
序号
项目
单位
3×130t/h锅炉
平均运行工况
单炉额定工况
1
小时耗量
高炉煤气
Nm3/h
257000
118060
转炉煤气
Nm3/h
17000
5667
2
日耗量
高炉煤气
Nm3/d
5654000
转炉煤气
Nm3/h
374000
3
年耗量
高炉煤气
Nm3/a
2.008×109
转炉煤气
Nm3/h
1.328×108
注：
1.发电设备年利用小时数7500h（年运行7812h），其中采暖期2880h。
2.表中燃料耗量为总耗量。
3.燃料日耗量按22h计。
4.3.2燃烧系统
燃烧系统由烟风系统和煤气输送两部分组成。
锅炉采用鼓、引风机平衡的通风系统。
冷空气经鼓风机加压后，进入空气预热器加热至370℃，然后经由锅炉两侧的热风干管、支管分别进入煤气燃烧器的热风接口。
进入煤气燃烧器的热风支管上均设有电动调节阀对风量进行调节。
高炉煤气、转炉煤气分别通过管道输送至煤气燃烧器。
煤气燃烧器呈四角布置，形成切圆燃烧。
煤气燃烧器为旋流式，在燃烧器端部空气及煤气通道中设置旋流叶片。
煤气侧叶片与空气侧叶片的旋向一致，以保证空气与煤气的充分混合，获得满意的燃烧效果。
（煤气输送系统详见第5章相关部分）
锅炉产生的烟气经过热器、水平烟道转向室、省煤器、空气预热器进入锅炉尾部烟道，此时烟温降至155℃，经引风机吸入、排至钢筋混凝土水平烟道，然后通过烟囱排入大气。
4.3.3主要辅助设备的选择
a）燃烧系统计算
燃烧系统空气动力计算见表4-2。
b）主要辅助设备的选择
锅炉主要辅助设备选择见表4-3。
c）除尘器选择
本工程燃用集团公司处理后的达标煤气，其含尘量＜10mg/Nm3，故燃烧后产生的烟气符合环保排放要求，不需设置炉后除尘设施，可直接经烟囱排放。
表4-2燃烧系统空气动力计算表
序号
项目名称
符号
单位
数值
备注
1
计算高炉煤气消耗量（按100%燃高炉煤气）
Bj
Nm3/h
129394
计算
2
风量备用系数
k1
1.1
规范
3
风压备用系数
k2
1.2
规范
4
炉膛过剩空气系数
α
1.2
锅炉厂提供
5
理论空气量
Vo
Nm3/Nm3
0.65
计算
6
鼓风机风量
Vg1
m3/h
120000
计算
7
锅炉风道全压降
h1
Pa
3860
锅炉厂提供
8
鼓风道阻力
hf1
Pa
600
估算
9
消声器阻力
hx1
Pa
100
厂家提供
10
鼓风风压
Hg1
Pa
5470
计算
11
理论烟气量
V
Nm3/Nm3
1.55
计算
12
实际烟气量
V
Nm3/Nm3
1.79
计算
13
引风机烟气量
Vy
m3/h
399000
计算
14
锅炉烟气通道全压降
hy
Pa
2178
锅炉厂提供
15
烟道阻力
hyd
Pa
400
估算
16
引风机风压
Hy
Pa
2800
计算
表4-3锅炉主要辅助设备表
序号
名称
型号及规范
数量
备注
1
鼓风机
Q=120000m3/hP=5470Pa出口右旋45°
3
YKK450-4N=280kWU=10kVIP54
2
引风机
Q=399000m3/hP=2800Pa
出口左旋45°
3
YKK500-6N=500kW
U=10kVIP54
3
疏水扩容器
Sk-1.5V=1.5m3
1
4
疏水箱
V=20m3
2
5
疏水泵
IS80-50-200
Q=50m3/hP=0.49MPa
2
Y160M2-2IP54
U=380VN=15kW
6
连续排污扩容器
LP-5.5V=5.5m3
1
7
定期排污扩容器
DP-7.5V=7.5m3
1
8
风机消声器
Q=120000m3/h
3
9
排汽消声器
12
d）烟囱选择
本工程规模为3×130t/h锅炉，不再考虑扩建，故烟囱按三台炉额定负荷烟气量（按纯燃高炉煤气）设计，并按照环保要求，选取烟囱高度60m。
烟囱选择上口直径为4.5m的烟囱，完全可以满足本工程需要。
e）污染物排放
本工程锅炉燃用处理后的达标洁净煤气，不含硫分，含尘量＜10mg/Nm3，则燃烧后烟囱出口飞灰量及SO2排放。
4.3.4烟风管径选择
锅炉风道、烟道管径、流速计算选择见表4-4。
表4-4烟、风管径计算选择表
序号
项目
管径
流量m3/h
流速m/s
1
冷风道
1600×1600
109100
11.8
2
热风干管
2-φ1420×4
257000
23.1
3
热风入炉支管
8-φ720×4
257000
22.6
4
引风机进口烟道
2600×2800
362700
13.8
5
引风机出口烟道
2600×2800
362700
13.8
4.3.5点火系统
a）点火系统及点火方式
点火系统由液化石油气点火喷管、稳焰装置、高能电子点火器、火检装置组成。
下层每个燃烧器均设有点火喷管，附近装有高能电子点火器及火检装置。
点火方式：
高能电弧点燃液化石油气。
b）液化石油气供应
液化石油气采用瓶装，公司统一采购。
4.4热力系统及辅助设备选择
4.4.1热负荷
本工程为煤气发电工程，无热负荷。
本项目厂房采暖等用热均为自钢铁厂余热蒸汽。
4.4.2全厂汽水平衡
a）汽水平衡计算结果见表4-5。
表4-5汽水平衡表
项目名称
单位
平均工况
锅炉实际蒸发量
t/h
293.00
汽机进汽量
t/h
209.21
汽动高炉鼓风机进汽量
t/h
75.00
汽水损失量
t/h
8.79
比较
t/h
±0.00
b）运行工况
在煤气平均剩余工况，3×130t/h锅炉负荷率为75%，2×N25-3.43机组发电功率为48MW。
4.4.3热力系统
热力系统的拟定以适应供热机组多工况运行为原则，既保证灵活，切换方便，适应热负荷变化，又做到节省投资降低工程造价。
a）主蒸汽系统
主蒸汽系统采用集中分段母管制。
三台锅炉产新蒸汽（3.82MPa、450℃）自过热器出口集箱引出后分别进入主蒸汽母管，然后由母管分别引入两台汽轮机，予留进汽动鼓风机蒸汽接口。
电动闸阀都设有小旁路，在暖管和暖机时使用。
在主蒸汽母管中间设分段阀门，使每段母管分别接一台锅炉和一台汽轮机，以方便安装调试和维护检修。
b）主给水系统
高、低压给水系统均采用集中母管制。
本期共装有四台110%容量电动给水泵，其中一台备用。
经两台大气式除氧器除氧后的水分别汇至低压给水母管，然后经各自分支分别接至四台给水泵的入口。
高压给水自给水泵出口至高压（低温）给水母管，经一级高压加热器加热后至高压（高温）给水母管，再经给水操作台进入锅炉省煤器。
正常运行时，给水由主路调节阀调节。
在机组启动和低负荷运行时，则由旁路调节阀调节。
锅炉过热蒸汽的减温水分别由给水操作台前引出，减温减压器的喷水引自给水泵出口母管。
c）回热系统
回热抽汽系统共有三级抽汽，一级供高压加热器用汽，二级供大气式除氧器用汽，三级供低压加热器用汽。
为了防止因加热器漏水而使汽轮机进水，在前两级回热抽汽管上分别装有抽汽逆止阀，在三级回热抽汽管路中则采用了普通的止回阀。
d）凝结水系统
凝结水系统采用母管制，每台机设有两台凝结水泵，适合于机组的不同运行工况，一台泵运行，一台备用。
凝结水由凝汽器热井进入凝结水泵，经汽封加热器、低压加热器后进入除氧器。
在凝结水系统中设有凝
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