煤气发电技术方案教材.docx
《煤气发电技术方案教材.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《煤气发电技术方案教材.docx（39页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
煤气发电技术方案教材
汉钢实业股份有限公司
高炉煤气发电站工程
可行性报告
广州梓越工程管理有限公司
2014年03月
第一章
概述
1.1
建设单位
1.2
项目概况
1.3
高炉煤气发电站建设的必要性和合理性
1.4
设计依据及基础资料
1.5
设计范围
1.6
主要设计技术原则
第一章
热负荷
第三章
电力系统
3.1
当地电网现状
3.2
电力、电量平衡
3.3
发电站发电机接入电力系统方案
第四章
燃料供应
第五章
机组选型
5.1
机组选型
5.2
机组参数及主要技术数据
第六章
厂址条件
6.1
自然地理概况
6.2
工程地质
6.3
交通运输
6.4
发电站水源
第七章
总体方案
7.1
总图运输
7.2
煤气及低压蒸汽输送
7.3
燃烧系统
7.4
热力系统
7.5
主厂房布置
7.6
暖通部分
77~~电气部分
7.8水工部分
7.9化学水处理系统
7.10热工控制
7.11土建部分
7.12电讯设施
第八章环境保护
8.1设计依据
8.2环境概况
8.3工程概况
8.4主要污染源、污染物
8.5污染控制方案
8.6厂区绿化
8.7环境监测和环保管理机构
8.8环保投资
8.9环境影响简略分析
第九章劳动安全与工业卫生
9.1设计依据
9.2工程概况
9.3生产过程中职业危险、危害因素分析
9.4劳动安全卫生防范措施
9.5辅助用室设置
9.6劳动安全卫生机构
9.7劳动安全卫生投资
9.8劳动安全卫生预期效果分析第十章节能与综合利用资源
10.1节能
10.2综合利用
第十一章消防
11.1设计依据
11.2工程概况
11.3工程火灾因素分析
11.4防范措施
11.5消防设施投资
11.6防范措施预期效果第十二章生产组织及劳动定员
12.1实施条件及轮廓进度
12.2劳动定员
第一章概述
1.1建设单位
项目名称：
陕西汉钢股份有限公司高炉煤气发电站工程
企业名称：
陕西汉钢股份有限公司（以下简称汉钢）
项目地址：
陕西汉中市勉县
1.2项目概况
汉钢位于江西省九江市湖口县牛角芜金沙工业园区，目前具备2X
180m2烧结机、2X1780rm高炉、2X120t转炉等装备，具有年产约400万吨钢、400万吨材的生产能力。
汉钢为积极响应国家产业结构优化升级的要求，在九江分公司老厂区内，拆除现有的小高炉、小转炉和小烧结机等能耗高的设备，建设1X238吊烧结机、1X1080帛高炉、2X60t转炉等大中型设备。
汉钢老厂区产生的高炉煤气、转炉煤气除供炼铁热风炉、汽动鼓风机站和喷煤自用以及棒、线材轧钢车间加热炉使用外，尚剩余部分高炉煤气和转炉煤气。
汉钢老厂区正在建设的1080m3高炉配套的鼓风机站为汽动鼓风机
站，设置有2台75t/h中温中压高炉煤气锅炉，1套AV63-15型汽动鼓风机组，预留本套汽轮发电机组的位置。
为充分发挥备用锅炉的设备能力，建设一套25MW汽轮发电机组，在生产中加强煤气管理和科学调度，发电机组年平均功率23MW，在冬季工况条件下，可满负荷运行。
1.3高炉煤气发电站建设的必要性和合理性
（1）是贯彻循环经济的必然产物。
循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心，以“减量化、再利用、再循环”为原则，以低消耗、低排放、高效率为基本特征，符合可持续发展理念的经济增长模式，是兼顾发展经济、节约资源和保护环境的一体化战略。
循环经济首先是一种新的发展理念，其次是一种新的经济增长方式，然后才是一种新的污染治理模式，其实质是生态经济。
因此，循环经济的衡量标准是：
必须以“减量”和“循环”为主要手段，通过资源利用上的减量和将主要废物商品化提高资源利用率，达到节约资源、保
护环境的目的。
（2）是公司降低生产成本的重要措施。
高炉煤气发电站将放散掉的高炉煤气、转炉煤气转化为电能，可以显著降低公司的生产成本，增加企业的经济效益和提高企业的综合竟争力。
（3）是改善公司电力供应紧张的重要措施。
公司现有的电力供应不是很宽裕，而将本企业生产产生的煤气转化为宝贵的电能正是缓解电力供应紧张的重要措施。
1.4设计依据及基础资料
1.4.1设计依据
1、江西萍钢实业股份有限公司委托；
2、《热电联产项目可行性研究技术规定》
142设计基础资料
（1）自然条件
极端最咼气温
40.3°C
极端最低气温
-10.3C
最热月平均温度
33.7C
最冷月平均温度
1.5C
最热月平均湿度
84%
最冷月平均湿度
78%
一日最大降雨量
281.6mm
年平均降雨量
1411.9mm
地震基本烈度
6度
1.5设计范围
本工程主要对电厂生产所必须的燃料供应、循环水等供应、电气出线、高炉煤气发电工艺等进行分析，最终推荐技术可行、经济合理的建设高炉煤气发电站方案。
设计内容具体包括：
电气系统、工艺系统、热工控制系统、循环水系统、通风系统、电讯系统、生活消防设施，以及全厂建筑、结构、施工组织、投资估算、经济效益分析等。
本工程的环境影响评价、工程地质勘察、地形测绘及接入系统、地基处理、站区1米外所有设施等不包含在本方案范围内。
1.6主要设计技术原则
本电站按照《小型火力发电厂设计规范》确定的设计原则及建设单位提出的建设标准开展设计，充分考虑安全可靠，方便施工和操作运行措施。
坚持节省投资、经济实用设计指导思想，设计力求达到国内同行业较先进水平。
第二章热负荷
本工程不考虑对外热负荷。
第三章电力系统
3.1当地电网现状
九江分公司厂区内已建成有1座220kV总降压变电所和烧结、制氧、炼铁、炼钢、轧钢共5座35kV区域变电所。
总降压变电所装设有220/35kV、120MVA降压变压器共3台，2回220kV供电电源采用架空线路引自附近电力系统区域变电站。
3.2电力、电量平衡
全厂最大用电负荷约为251.39MW，全厂年用电量约为14.937X
108kWh。
从节约能源的角度考虑，利用高炉煤气、转炉煤气灯余热资源发电，实现循环经济方式发展。
工艺发电方案为：
1X25MW汽轮发电机组。
发电机组在扣除厂用电及水处理用电外，可外供最大电力为
20.95MW，年发电量约17600X104kWh,年外供电能约16720X104kWh。
电力平衡如下表：
序号
名称
电力
（MW）
年电量
（104kWh）
1
总降压变电所用电负荷
251.39
149370
2
发电机组发电负荷
-15
-10800
3
发电部分厂用电及水处理
1.65
1188
4
热电联产外供电力
13.35
9612
5
正常情况下需地区电网供电：
238.04
139758
3.3发电站发电机接入电力系统方案
3.3.1发电机出线接线方案
根据汉钢现有电压等级，发电机电压采用10.5kV。
拟将发电机出线接
入炼铁区域10kV配电系统，直接向负荷供电，以减少升压和降压的投资和电能损耗，并增加重要负荷供电的可靠性。
发电站与炼铁区域变电所有一条10kV电缆联络线。
为了使发电机接
入配电系统后总的短路容量限制在断路器允许的开断容量以下，在发电机的联络线上，接入一组并联有FSR快速开关的电抗器。
正常运行时电抗器被短接，发电机无功功率得以充分输出。
短路时FSR快速断开，负荷侧断路器的开断容量受电抗器限制到允许范围内。
332发电站循环水泵房供电方案
发电站两段10kV母线除分别供电给发电站厂用电外，还向循环水泵站供电。
第四章燃料供应
本工程为利用汽动鼓风机站内备用锅炉的能力设置汽轮发电机组，充分消纳厂区的富裕煤气，煤气的供应已在汽动鼓风机站系统中考虑，本工程不再描述煤气供应。
第五章机组选型
5.1机组选型
5.1.1中温中压汽轮发电机组选型
目前中小型汽轮发电机组参数一般有中温中压参数（3.82MPa、
450C）和次高压参数（5.4MPa、485C）可供选择。
次高压参数机组的效率，理论上比中温中压参数机组高，但由于次高压的机炉等主机设备费用和管道及附件费用较高，且基建投资费用比中温中压参数要高，同时锅炉给水泵电耗要增加；设备日常的运行、维护和检修成本也将增加，按发电设备年利用小时数6000小时计，经理论计算次
高压参数机组的效率提高带来的经济效益比中压参数机组多投入的投资约7~8年可以回收。
我公司设计的天津大沽化工厂热电站一期（4X35t/h次高压链条锅炉、
2XB6MW背压机）是国内中小机组第一个采用次高压参数机组的工程，该项目于1985年获化工部优秀节能奖。
但据了解次高压参数机组运行实际经济效益很难达到理论计算的效益，因此次高压参数机组未能被广泛采用。
因此，本工程汽轮机组选用中温中压参数的机组。
考虑到汉钢生产、生活用低压蒸汽已由余热蒸汽供应，发电站基本没有热用户，本工程汽轮发电机组选用纯凝机组。
5.1.2鼓风机实际参数
根据2010年10月份萍钢安源分公司1080m3高炉和其他钢铁企业同级别高炉的运行参数：
萍钢安源分公司1080m3高炉配套鼓风机为AV63-15型汽动鼓风机组，在富氧6000Nm3/h,鼓风机实际运行风量~2500Nm3/min,风压0.33~0.34MPa。
此时汽轮机的实际耗汽量51~52t/h,高炉日产铁水3000~3100t,利用系数为2.87-2.9,达到高炉的额定产量。
新余钢铁公司1050m3高炉配套鼓风机为AV63-15型汽动鼓风机组，在富氧率3%的前提下，鼓风机实际运行风量~2700Nm3/min，风压
0.32MPa。
此时汽轮机的实际耗汽量~55t/h，高炉日产铁水3000~3100t,利用系数为2.87-2.9,达到高炉的额定产量。
综合上述2座同级别高炉的实际运行参数，预计本工程高炉鼓风机的
年平均耗汽量应不超过55t/h。
鼓风机站内现设有2台75t/h，锅炉能力富裕为95t/h，可装机容量为23MW。
5.1.3装机方案
根据汉钢设备的实际情况，方案如下：
1X25MV汽轮机，配套25MV的发电机。
发电站的主要技术经济指标见下表5.1-1。
表5.1-1高炉煤气发电站技术经济指标表
序号
项目
单位
数值
备注
1
汽轮发电机组进汽量
t/h
95
2
发电机组额定发电功率
kW
25000
3
发电机组头际发电功率
kW
23000
4
年发电量
104kW.h
16560
5
年供电量
104kW.h
15732
6
发电标准煤耗率
kg/kW.h
0.3139
7
供电标准煤耗率
kg/kW.h
0.3488
8
折年耗标煤量
t
57760
9
年节标煤量
t
57760
10
年运行时间
h
7200
11
综合厂用电率
%
5
12
全厂热效率
%
35.22
5.2机组参数及主要技术数据
（1）25MW6凝汽轮机及发电机汽轮机：
1台
N25-3.43型
台数：
型号:
汽轮机额定功率：
25MW
汽轮机年平均功率：
23MW
主汽门前烝汽压力：
3.43MPa（a）
最高：
3.62MPa（a）
最低：
3.14MPa（a）
主汽门前烝汽温度：
435C
最高：
445C
最低：
420C
额定进汽量：
62t/h
运转层标高
7.00m
冷却水温度正常：
33C
最高：
35C
给水温度：
104C
额定排汽压力：
0.005MPa（a）
汽轮机额定转速
3000r/min
发电机：
台数：
1台
型号：
QFW-25-2
额定发电量
25MW
额定电压
10.5kV
额定电流
1718A
频率
50Hz
转速
3000r/min
相数
3
接法
Y
绝缘等级
F级制造F级考核
励磁方式
无刷励磁
效率
97.4%
冷却方式
空冷
第六章厂址条件
6.1自然地理概况
萍钢汉钢高炉煤气发电站工程建于九钢炼铁厂厂区内，厂区位于位于九江市湖口县牛角湖金沙工业园区，厂区北侧与长江南岸防护堤相连，东侧为拟建的集装箱码头，南侧紧邻正在建设中的发展大道，西部为现有的九江钢厂，二者之间由泄洪渠分开。
该区域的环境条件如下：
极端最咼气温
40.3°C
极端最低气温
-10.3C
最热月平均温度
33.7C
最冷月平均温度
1.5C
最热月平均湿度
84%
最冷月平均湿度
78%
一日最大降雨量
281.6mm
年平均降雨量
1411.9mm
6.2工程地质
地震基本烈度为6度。
设计基本地震加速度0.05g
6.3交通运输
汉钢炼铁厂厂区交通运输十分便利。
本工程建设交通运输设施均可以利用旧有设施。
6.4发电站水源
高炉煤气发电站汽轮机组的循环冷却水采用循环水。
发电站所用的除盐水由现有的除盐水系统，循环水均由与本工程配套建设的水处理设施供给，发电站正常的生产补充水由汉钢厂区现有供水管网供给。
第七章总体方案
7.1总图运输
本项目主要设施包括锅炉、发电站主厂房及循环水泵房等。
（1）平面布置
总图布置的前提条件：
符合国家有关的规程、规范；满足工艺要求；总平面布置紧凑合理，物流顺畅；尽量利用现有公辅设施。
在符合国家有关规定的情况下，充分利用现有场地，力求总图布置紧凑合理，占地面积尽可能减小，降低投资费用，缩短建设周期。
高炉煤气发电站在现有的鼓风机站厂房内预留位置设置汽轮发电机组，循环水泵房设施在现有的循环水泵房预留位置扩建。
整个工程的建设用地都在汉钢炼铁厂指定的区域范围内。
本方案的总图占地面积约为
2
2.50hm。
（2）竖向布置
本工程建设场地已基本平整，参考附近已有设施的标高，确定室外场地地坪标高为16.50m,主车间及水处理设施室内外高差为300mm;高低压配电室内地坪标高与室外高差为450mm。
区域内场地及道路雨水采用明沟排水方式，汇入全厂性排水系统内，然后排至厂外。
（3）工程安装用地
本工程设备安装采用根据工程进度，设备分批运至现场，设备到场后立即安装，减少设备堆放占用场地。
（4）运输设计
本设计利用高炉煤气及转炉煤气，均采用管道输送，只有少量物料采用道路运输。
由于运量较小，不作统计。
为满足本设计的消防和少量物料运输等需要，路面的宽度为7.00m。
（5）消防与绿化
本设计区域内各类建、构筑物均符合《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）的要求，并在主要设施的周围均设置环形道路，与现有道路连接后，可以
满足消防工作的要求。
本区域内的消防工作由汉钢的消防部门统一负责。
为减少工厂烟尘对环境的污染，减少噪声的影响，美化厂容，改善厂区生产环境，在厂区道路沿线地带植树、在埋设管线的地面和零散地段种植草皮、花卉等，厂区绿化用地率按15%考虑，绿化用地面积约为0.375hm
（6）主要技术经济指标
主要技术经济指标表
序号
项目名称
单位
数量
备注
1
本工程占地面积
hm
2.50
2
水泥混凝土道路
2m
3800
3
绿化用地面积
hm
0.375
4
绿化用地率
%
15
7.2热力系统
（1）主蒸汽系统
主蒸汽管道采用单元制管道系统，进入N25型汽轮机的主蒸汽由新建的锅炉供给。
主蒸汽管径为①325X13。
主蒸汽管道材料采用20G（GB5310）,但该材料使用寿命不超过20年,使用期间应加强金属监督。
（2）回热系统
N25机组的回热系统按锅炉给水温度104C设计，为简化系统，方便操作和运行管理，回热系统不设高压加热器。
回热系统中采用各热力设备疏水逐级回流方式，N25型纯凝汽式汽轮机回热抽汽共有2段：
I段抽汽为除氧器用汽；H段抽汽为低压加热器的汽源。
N25机组的凝结水由凝结水泵送入汽封加热器，再经低压加热器进入除氧器，锅炉给水再由锅炉给水泵送入锅炉。
汽封加热器参数为：
（随设备厂成套）
喷射形式：
单级蒸汽喷射
蒸汽压力：
0.588MPa
蒸汽耗量：
36kg/h
冷却面积:
20m2
冷却水量：
50t/h
低压加热器参数为：
（随设备厂成套）
加热器面积：
20m2
（5）凝结水及补给水系统
发电站的补给水由本工程的除盐水站供，除盐水管道采用衬塑钢管。
机组的凝结水由设在汽轮机底部凝结水泵送入回热系统。
汽轮机选用2台凝结水泵，1台工作，1台备用（设备随主机成套）参数为：
型号：
6N6
流量：
55〜120m^/h
扬程：
60mH2O
电动机功率：
55kW
电压等级：
380V
（6）真空系统
N25汽轮发电机组配
1台射水抽气器，进水压力0.392MPa流量143.5
m/h。
选用2台射水泵，
流量172m3/h，扬程40mfO其中1台运行，1
台备用。
（7）疏水系统
主蒸汽管道疏放水等管道系统的疏放水接入现有疏放水母管，接往疏水扩容器，进入疏水箱。
（8）工业水系统
N25机组的冷凝器、空气冷却器和冷油器的冷却水采用循环冷却水。
冷凝器的循环冷却水量为6000t/h,供水温度＜333,供水压力0.2〜0.25MPa,有压回水。
循环水的供、回水管道均采用母管系统。
循环水由新建的循环水泵房供给。
（9）汽轮机油系统
N25型机组带有1套包括主油箱1台、高压交流启动油泵1台、交流润滑油泵和直流润滑油泵1台在内的润滑油和调节油系统。
广州梓越工程管理有限公司
（10）压缩空气系统
本工程压缩空气用户为电站内气动阀门和摄像机等用气，总用量约为
5Nm3/min,压力0.5〜0.7MPa。
为保证设备的气源稳定，在电站内设有1台
2m3，压力0.8MPa的储气罐。
（11）保温
介质温度大于50C的管道进行保温，管道主保温材采用复合硅酸盐制品，锅炉烟风道及风机等设备的保温材料采用岩棉制品，保护层采用镀锌铁皮，保温结构按国家标准。
7.5主厂房布置
（1）汽机房布置
N25汽轮发电机组在发电主厂房内采用横向岛式布置，机组的运转层标高为▽7.000m,检修吊车的轨面标高为^14.500m。
汽机跨的跨度为
18.000m，汽机房的柱距为6.000m,共45.5m长。
汽机间设置1台20/5t电动双梁双钩桥式起重机，吊车轨顶标高14.5m,Lk=16.500m,起吊高度13.0m。
在汽机房的▽7.000m平台上设置辅助平台，布置有汽封加热器和低压加热器等设备，并设置有上下^3.500m平台的楼梯。
在汽机房的▽4.000m平台上布置有主油箱等设备。
并设置有上下
▽7.000m平台和▽±）.000m的楼梯。
在汽机房^±）.000m布置有交流启动油泵、交流润滑油泵、直流润滑油泵、冷油器、射水箱和射水泵等设备。
在汽轮机的小岛基础^±）.000m
上布置有凝结水泵。
机组的控制室和高低压配电室采用垂直布置，设置在主厂房的固定端。
循环水管道厂房内采用地沟敷设，在厂房外采用直埋敷设。
7.6通风、空调设施
（1）设计依据
应用标准：
《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003
《火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规程》DL/T5035-2004
⑵设计内容：
④循环水系统
通风形式为机械排风、自然进风，轴流风机装在墙上，共10台，型号
为：
T35-11N0.5参数为：
5763X124.8X450X20°N=0.37kW。
2）空调系统设计
1电站中央控制室为满足人员和设备需要设置空调系统
1台风冷空调机LFD29NL=5400m3/hQL=28.8kWNL=10.5kW。
2其它
会议室、水处理操作室、车间办公室等设分体壁挂式空调机共5台。
7.7电气部分
（1）概述
萍钢九江分公司拟在老厂区鼓风机房站预留位置建设一套汽轮发电机组。
汽轮机功率23MW;汽轮机配套一台发电机额定容量为25MW,10.5kV,无刷励磁。
本工程电气专业设计内容包括高低压供配电、电气传动、照明、电气室布置、电缆敷设及防雷接地等设计。
（2）遵循的相关标准和规程规范：
GB14285-1993《继电保护和安全自动装置技术规范》
DL5000-2000《火力发电厂设计技术规程》
GB50049-94《小型火力发电厂设计规范》
SDGJ17-88《火力发电厂厂用电设计技术规定》
GB/T15145-94《微机保护装置通用技术条件》
GB11022-89《高压开关设备通用技术条件》
GB1984-89《交流高压断路器》
GB11032-2000《交流无间隙金属氧化物避雷器》
IEC298（1990）《1kV及以上52kV及以下交流金属封闭开关设备和控制设备》
IEC694（1980）《高压开关设备标准的共用条款》
IEC56（1987）《交流高压断路器》
IEC60《高压测试技术》
IEC129《交流高压隔离开关和接地开关》
（3）技术方案
1）主接线系统
根据汉钢现有电压等级，发电机电压采用10.5kV。
拟将发电机出线接入炼铁区域10kV配电系统，直接向负荷供电，以减少升压和降压的投资和电能损耗，并增加重要负荷供电的可靠性。
发电站内设3条10kV母线。
发电站与炼铁区域变电所有两条10kV电缆联络线（发电站内0和I段10kV母线）。
N25发电机接入发电站I段母线，然后接入炼铁变电所I段母线；发电站内H段母线为厂用工作母线，电源自发电站I段母线引，新建发电机组的低压配电系统由单独设置母线，由现有的鼓风机站变压器供电，新建母线与鼓风机站母线间由联络柜连接。
联络线侧接入一组并联有FSR快速开关的电抗器，正常运行时电抗器被短接，发电机无功功率得以充分输出，短路时FSR快速断开，负荷侧断路器的开断容量受电抗器限制到允许范围内。
由于外系统侧短路容量未知，电站10kV系统最大短路电流暂按40kA考虑。
由于10kV系统电容电流未知，为保护发电机需在每台发电机中性点加装消弧线圈。
消弧线圈暂按0~50A无极可调考虑。
2）厂用电系统
高炉煤气发电站的厂用电包括发电站主厂房部分以及水处理设施部分，厂用电采用发电站的H段10kV母线供应厂用电。
H段母线由发电机出线母线（即发电站I段母线）引一路电源线路供
电。
另设10kV备用电源段母线（0段），以备用自投方式供给备用电源。
备用段母线（0段）由炼铁区域变电所10kV供一回电源。
低压厂用电系统装设2台干式变压器，设I段，H段低压母线，二段低母线以备自投方式互为备用电源，当一路电源失电时，母联开关合上，
由正常的一路电源承担本系统~~100%勺负荷。
发电站供电系统图见附图FS236.80.A01.1-D01。
3）供配电主要设备选型
本工程供配电主要设备按以下原则进行选型：
低压动力变压器：
1250kVA二台
升级会员 