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饱和蒸汽发电方案
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饱和蒸汽发电方案
XX有限公司20MW发电工程
初步方案
新能源股份有限公司
2013年12月
1、工程概况
1.1工程名称
XX有限公司20MW发电工程
1.2建设地点
XX有限公司
1.3建设条件
1.3.1建设场地
本工程新建的建（构）筑物主要包括汽轮机房、循环冷却塔。
建设用地为XX有限公司内生产用地。
1.3.2工程地质条件
由建设方提供相关场地地质勘测报告。
1.3.3气象资料
暂缺。
1.3.4地震烈度
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），拟建场地的抗震设防烈度为7度，基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第一组。
1.3.5电源
动力电源：
10KV,380V，50Hz，三相；220V，50Hz，单相。
事故电源：
直流220V；交流380V，50Hz。
1.3.6动力介质
动力介质包括氮气、消防水、生活水、电等由XX有限公司提供至电站外一米处。
序号
介质名称及用点
压力MPa
温度℃
运行情况
正常
最大
进口
出口
1
氮气Nm3/min
4
6
0.6MPa
2
电
连续
3
消防水L/s
0
10
≥0.40MPa
4
生活水m3/h
5
5
0.4MPa
连续
1.4设计原则
（1）严格执行国家有关法律法规和产业政策的要求，认真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，做到同时设计、同时施工、同时竣工验收并投入使用。
（2）以保证电厂安全、可靠、经济运行为前提，采用国内外成熟先进的设计思路、设计手段，在电厂总体方案设计和各子系统设计当中充分体现先进性、合理性和经济性；
（3）优化电厂总图布置，节约占地，降低投资；
（4）结合工程所在地特定条件具体考虑本工程设计及设备材料选型，最大限度地降低工程造价，节约用地、用水，节约能源、降低消耗和运行管理成本。
（5）本工程为XX有限公司自备电厂，设计中充分考虑对电厂景观、环保的特殊要求，在工艺系统设计、厂区总平面布置和厂区建筑设计上与周围环境相协调。
（6）在确保电厂安全可靠的前提下，有利于施工、方便运行和检修、尽可能减小建筑体积，缩短高压管道和电缆长度，减少不必要的设备备用裕度。
（7）满足国家的环保政策，符合可持续发展战略。
1.5编制依据
（1）XX有限公司提供的生产线相关资料；
（2）国家有关的法律、法规、技术规范、规定等；
1.6设计规范
《小型火力发电厂设计规范》GB50049-1994
《电力建设安全工作规程》DL5009.1-1992
《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定》DL／T5366-2006
《火力发电厂汽水管道设计技术规定》DLD1/T5054-1996
《小型火力发电厂火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》DL/T5121-2000
《蒸汽锅炉安全技术监察规程》（国家劳动人事部）
《电力工业锅炉压力容器监察规程》DL612-1996
《电力工业锅炉压力容器检验规程》DL647-1998
《电力建设施工及验收技术规范》（锅炉机组篇）（DL/T5047-95）
《火电施工质量检验及评定标准》（锅炉篇）（1996年版）
《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2010
《工业企业噪声控制设计规范》GBJ87-1985
《生产设备安全卫生设计总则》GB5038-1999
《电气设备安全设计导则》GB4064-83
《固定式钢直梯安全技术条件》GB4053.1-1993
《固定式钢斜梯安全技术条件》GB4053.2-1993
《固定式工业防护栏杆安全技术条件》GB4053.3-1993
《机械安全紧急停停车设计原则》GB16754-1997
《机械设备防护罩安全要求》GB8196-87
《建筑设计防火规范》GB50016-2006
《钢铁冶金企业设计防火规范》GB50414-2007
《高压配电装置设计规范》GB50060-92
《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003
《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中的二类标准
《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）中的2类标准
1.7主要经济指标
1×20MW发电工程技术经济指标
序号
项目
单位
数值
备注
1
20MW发电机组
套
1
2
主蒸汽量
t/h
120
1.5MPa（a）
3
补汽量
t/h
26.7
0.5MPa（a）
4
计算发电功率
MW
21.7
6
发电设备利用小时
小时
8000
7
年发电量
亿度
1.736
8
厂用电率
%
3
9
年供电量
亿度
1.684
10
年蒸汽量用量
万吨
117
11
定员
人
8
2、工程范围
本章对本工程中与工程建设有关的工程范围、工程内容、工程条件等进行了较详细的说明，对相关工程分界面、工程接口、交接要求等等进行了较详细的定义。
本章未尽事宜，由双方具体协商，在相关工程协调会上解决，并以会议纪要形式确定。
2.1工程界区
本工程的界区分界线确定在电站总图用地红线外1米处。
业主方负责：
1）主蒸汽管道（供至主厂房外一米）、生产补充水、生活给水，生产、生活排水、氮气接至电站设计红线外1米；
2）场地的三通一平，地基处理，发电站围墙大门；
3）启动电源设备材料供货；
4）电气接入系统的设计供货及施工；
工程界区内建设场地的详细地质勘探报告及水质报告以及与此项目相关环境影响报告书、安全评估报告和节能评估报告等立项报告由业主方负责。
若无特别说明，除因本工程自身装置间联络的需要外，进出界区的工艺管、电线、电缆、桥架、沟、渠等以界区外一米为界，界区以内归属于总包方的工程范围，界区以外归属于业主方的工程范围。
工程范围内相关工程设计、设备采购、材料采购、工程施工等均由工程总包方负责。
归属业主方工程范围内的相关工程由业主方自行组织建设，且工程进度应符合本工程总体建设进度的需要，相关建设费用由业主方自行承担。
2.2总图工程
按上述工程界区的规定，涉及工程界区内的下列工程由业主方负责组织完成，且以下列工程的完成为基础，总包方在此基础上接收建设场地（总图工程要求在合同生效后3个月内完成）。
业主方负责界区内三通一平。
1）工程界区内建设场地上已有建筑物、构筑物、树木、沟渠、障碍物等的搬迁或移地建设，由业主方（甲方）负责。
2）场地内地下管、沟、线、包括地下文物的搬迁或移地建设由业主方负责；
3）道路、供水、供电等施工条件的准备；业主方指定用电、用水地点由总包方接至使用地点，总包方按业主方规定办理水、电使用手续，水费免费，电费业主方承担。
2.3承包方工程总包范围
承包方承担该工程的工程设计、设备及材料采购与供应、工程施工、设备安装、系统调试运行正常72小时后（经甲方确认验收合格）交付等工程内容，对工程的质量、安全、工期、造价全面负责。
承包方具体承保范围如下：
（1）设计工程：
本工程的设计包括初步设计、施工图设计、竣工图。
（2）建筑工程：
包括20MW凝汽式汽轮发电机主厂房、20MW汽轮发电机组及其辅助设备的基础、热力管线的辅助建筑、冷却塔及循环冷却水池、配电室、厂用电变压器基础等辅助设备基础工程。
（3）安装工程：
包括电站界限内的主蒸汽管道的安装、20MW汽轮发电机组及其辅助设备的安装、热力管线的改造、保温材料的安装、设备及管道的油漆、循环冷却水系统、系统防腐、发电机及其引出线系统至电站400v出线侧联络柜、厂用电变压器及其进出线系统、配电装置、主控直流系统、二次线安装、全厂电缆敷设安装、电缆防火处理、全厂防雷接地系统、电缆桥架安装、热工仪表安装、DCS设备安装、控制系统线缆敷设、软件安装调试。
（4）采购工程：
包括本电站所有主机设备及辅机的采购、监造。
（5）系统调试运行正常72小时后，经甲方确认验收合格。
2.4承包方负责电站内容
（1）20MW汽轮发电机组以及各设施内和设施间的水、汽、电力、控制线路等的总平面布置的设计与实施；
（2）20MW凝汽式汽轮发电机组一套，包括汽轮机本体热力系统、抽真空系统、循环冷却水系统、汽轮机润滑油系统等主、辅工艺系统，以及工艺系统内相关的汽、水管道的设计与实施；
（3）20MW汽轮发电机的热工控制系统，汽轮机、发电机的集中控制，包括仪表和自控系统的设计与实施；
（4）电气系统：
发电和主厂房汽轮机及相关配套附属设备厂自用电、照明、直流系统，汽轮发电机的控制及保护以及发配电系统的设计；
（5）采暖通风：
新建汽轮机、发电机集中控制室空调，厂用电配电间通风，以及本电站所建构筑物必要的采暖通风等设施设计与实施；
（6）电站界限内综合管网（含风、汽、水、电、控等）的设计与实施；
（7）消防系统：
本发电系统厂房的消防设施的设计与实施；
（8）环保工程：
本电站范围内的环保工程的设计与实施；
（9）土建工程：
本工程范围内新建厂房和其他的构筑物设施的设计与实施。
2.5其它
若存在上述范围外的工程，原则上以界区外1m分段，界区外由业主方负责，界区内由总包方负责。
若无法以此界定范围，协商解决。
3、方案选择
本章对本工程中的发电方案确定及主机设备参数和规范进行了较详细的说明。
本章未尽事宜，由双方具体协商，在相关工程协调会上解决，并以会议纪要形式确定。
3.1余热资源
XX有限公司，现有蒸汽统计：
序号
压力MPa
蒸汽温度（℃）
蒸汽产能（T/h）
备注
中压蒸汽
1.0—1.5
饱和温度
120
目前并入集团蒸汽网
低压蒸汽
0.5—0.6
饱和蒸汽
26.7
3.2主机设备型号、参数及主要技术规范
本项目建设规模为20MW凝汽式汽轮发电机组一套。
机组的配置方案，主要设备选型范围如下。
（1）汽轮机：
型式：
凝汽式
型 号：
BN20-1.5/0.6型
额定功率：
20MW
额定主汽进汽量：
120t/h
额定主汽进汽压力：
1.5MPa（a）
主汽进汽干度：
0.995
额定补汽进汽量：
26.7t/h
额定补汽进汽压力：
0.6MPa（a）
主汽补汽干度：
0.995
排汽压力0.008MPa
额定转速：
3000r/min
旋转方向：
顺时针（从汽机端向发电机端看）
给水回热级数：
无
（2）发电机
型号QF-22
功率22MW
转速3000r.p.m
电压10.5kV
功率因数0.85
励磁型式交流无刷励磁
4、方案设计
本章对本工程中与工程建设有关的工艺、技术和功能等进行了较详细的说明，对相关设备、参数、要求等进行了较详细的定义。
最终的工艺技术参数以双方审定的工程初步设计为准。
本附件未尽事宜，由双方具体协商，在相关工程协调会上解决，并以会议纪要形式确定。
4.1总体规划及总平面布置
4.1.1设计原则
（1）工艺流程合理，功能分区明确，减少污染危害。
（2）合理布局、节约用地，尽量减少土石方工程量。
（3）力求输电线路走向合理。
（4）结合地形条件和周围其他厂址土地位置，因地制宜，集中布置。
（5）厂区总布置满足城市规划及环保、公安消防等方面的要求。
4.1.2全厂总体规划
本工程按照集中布置原则，工程主要分为以下几个区：
主厂房区、水工设施区等。
在满足工艺流程顺畅、运输合理、符合各种规范要求的前提下，此次总平面布置紧凑。
4.1.3厂区运输及道路
厂内运输及厂外运输均采用道路运输。
厂区主干道路面宽设计为6米，车间次干道为4米。
新建道路采用城市型，主干道道路内侧最小转弯半径为6米，次干道道路内侧最小转弯半径为4米。
道路运输设备由厂方原有设备解决，本次设计不考虑。
4.2热力系统
本工程新建20MW汽轮发电机组。
在确定热力系统时，必须符合安全经济的要求，操作灵活、检修方便。
4.2.1主蒸汽及排汽系统
来自蒸汽管网的1.5MPa和0.5MPa饱和蒸汽分别作为主蒸汽和补汽进入凝汽式汽轮机发电做功，排汽经冷凝器凝结后进入除盐水管网。
4.2.2冷却水系统
本工程汽轮发电机组润滑油冷油器、发电机空冷器的冷却水在主厂房内直接从循环水管道接出，经2次滤网过滤后提供。
4.2.3凝汽抽真空系统
本工程抽真空采用射水抽汽系统，每台机组设置2台100%容量射水抽汽器和射水泵（一运一备）。
4.3热力系统辅助设备选择
4.3.1射水泵
本期工程选用2台100%容量的射水泵，流量200m3/h，扬程55mH2O，1运1备。
4.3.2凝结水泵
本期工程选用3台100%容量的凝结水泵，流量75m3/h，扬程70mH2O，转速1480r/min，2运1备。
4.4水工部分
4.4.1供水方式
本工程建设1套20MW凝汽式汽轮发电机组，循环供水系统采用母管制，工艺流程为：
冷却塔冷却后的水，经安装在冷却塔附近的循环水泵提升后，进入主厂房内的冷油器和空冷器，再通过循环回水管将热水送入冷却塔冷却，此后再进行下一个循环。
4.4.2循环水量
根据本地区夏季气象条件和汽轮机的最大排气量，本工程夏季运行三台循环水泵，循环水冷却倍率采用60倍；冬季时循环水冷却倍率按照40倍计算，本工程循环水量见下表。
工
况
机组量（MW）
凝汽量（t/h）
冷凝器冷却水（m3/h）
冷油器冷却水（m3/h）
空冷器冷却水量
（m3/h）
总冷却水量（m3/h）
夏季
季
1×20
150
9000
100
250
9350
冬季
1×20
150
6000
100
250
6350
4.4.3冷却设备选型
4.4.3设备选型
循环水系统主要包括泵房、冷却塔及冷却塔集水池，旁滤。
（1）循环水泵房
循环水泵房：
长21m，宽9m，高7m（其中地面以下2.5m）。
内设有下列设备:
1）循环给水泵：
Q=3100m3/h，H=24m，N=250kw。
共4台，3用1备。
2）潜水排污泵：
Q=10m3/h，H=8m，N=0.55kW，1台。
（2）冷却塔及冷却塔集水池
冷却塔集水池，长26m，宽20m，池子深2.5m。
冷却塔集水池设逆流式玻璃钢冷却塔3台，单台处理水量3100m3/h，风机电机功率N=250kw。
4.4.4补给水系统
4.4.4.1概述
本期20MW纯凝机组的循环水、消防用水补给水水源和生活用水由XX有限公司现有水源供给。
4.4.4.2补给水量
经水量平衡计算，本工程新建20MW纯凝机组补给水需水量见表3.8-2。
夏季纯凝工况水量平衡计算表表3.8-2
序
号
项目
需水量
（m3/h）
回收水量
（m3/h）
实耗水量
（m3/h）
备注
1
冷却塔蒸发损失
113
0
113
2
冷却塔风吹损失
5.5
0
5.5
3
循环水排污损失
15.25
15.25
4
未预见用水
5
0
5
5
合计
138.75
0
138.75
根据补给水水量表，本期20MW纯凝机组最大小时补水量为138.75m3/h。
4.4.4.3补给水管道
本工程补给水水源由XX有限公司提供，采用用1条DN150的干管供至循环水系统；生活给水管网另外敷设。
补给水管采用给水PE管，埋地敷设。
4.4.5生活消防给水系统
4.4.5.1生活给水系统
本工程生活用水由XX有限公司现有生活给水管网统一供给，厂内生活给水管室内采用PP-R管，室外采用给水PE管，埋地敷设。
4.4.5.2消防给水系统
本工程消防给水为独立的供水系统，消防用水由XX有限公司现有消防水系统统一供给。
根据《火力发电厂与变电所设计防火规范》GB50229-2006，消防水量见表3.8－3。
消防用水量统计表表4.8－3
名称
用水量
（L/S）
消防历时（h）
消防总用水量（m3）
备注
汽机房内
10
2
72
汽机房外
15
2
108
合计
35
2
180
电厂消防用水量按同一时间一次消防最大用水量考虑，由上表可知，电厂消防用水量为180m3/次。
电厂各系统的消防措施：
室外消火栓系统沿用药厂已有室外消火栓系统。
室内消防以水消防为主，并在控制室、电缆夹层、变压器及其它电器设备间等处，采用移动式灭火器灭火。
主厂房油系统和主要设备，除用消火栓灭火外，在其设备旁设置移动式灭火器，以便扑救初期火灾。
4.4.6排水系统
电厂排水系统采用分流制，即生活污水、生产废水、雨水分别排至原厂相应的排水系统中。
本工程厂内生活污水及工业废水（包括循环排污水、经中和后的酸碱废水等）经污废水排水管道排出至厂区原有污水管网，由XX有限公司统一处理。
雨水经收集后，排至XX有限公司现有雨水管网中。
4.4.7节约用水措施
1）辅机冷却水直接采用闭式循环冷却系统，有效地减少了一次冷却水的排放。
2）电厂用水循环使用，将用水水质要求高的用水系统的排水作为对水质要求低的用水系统的给水。
如将轴承冷却水等排水作为循环水的补充水等。
3）合理设置计量监控设施：
本工程拟对各类不同水质的供排水系统进行水量监测和控制，系统中配备必要的流量计和水位控制阀等计量控制设施，以便在运行中加强监督和管理。
在各主要工艺系统的进水管（如循环水补充水管、水池进水管、化学生水管等）及出水干管上设置计量、调节和控制装置。
对各主要工艺系统进行监督管理，严防跑、冒、滴、漏、溢流现象的发生。
4）冷却塔设除水器，减少循环冷却水的风吹损失水量。
4.5厂区管网
4.5.1概述
本设计为XX有限公司20MW发电工程，内容包括：
锅炉与汽机之间的主蒸汽管道；汽机排汽口至蒸汽用户间的厂区管网改造。
4.6主厂房布置
4.6.1概述
本期工程按一机布置，汽轮机采用纵向布置。
汽机房跨度18m。
主厂房采用4x6m柱距，总长度24m，运转层标高8m，汽机房屋架下弦标高16m。
检修场地留在固定端0米，汽机房内设一台20/5t电动桥式起重机。
4.7采暖、通风及空调
4.7.1概述
本设计为XX有限公司20MW发电工程，内容包括：
主厂房采暖通风；高、低压配电室、电抗器室及主控操作室通风空调。
4.7.2设计内容
4.7.2.1采暖
采暖热媒拟采用蒸汽采暖，蒸汽参数由业主考虑。
4.7.2.2通风
高、低压配电室及循环水泵机械排风系统；电缆夹层机械排风系统；汽机主厂房机械排风系统。
1）高低压配电室设置机械排风，换气次数：
8-10次/小时，选用2台边墙排风机，型号：
WEX-450D4-0.24，电压：
380V,功率：
0.24KW，风量：
2800m3/h，设置排烟防火阀。
2）电缆夹层设置机械排风，换气次数：
8-10次/小时，选用2台防爆型边墙排风机，型号：
WEX-500EX4-0.25，电压：
380V,功率：
0.25KW，风量：
4500m3/h，设置排烟防火阀。
3）对汽机主厂房进行机械排风，换气次数：
8-10次/小时，选用2台屋顶排风机，型号：
RTC-750D8-1.5-GT，电压：
380V,功率：
1.8KW，风量：
18000m3/h。
4.7.2.3空调
高压配电室、电抗器室、低压配电室及主控操作室设置分体空调。
1）高压配电室和电抗器室采用1台单冷柜式空调制冷，室内机:
FVY200AMY1L，电压:
380V功率:
1.5KW/台，室外机:
R200KMY1L，电压:
380V功率:
8KW/台，制冷量:
20KW。
2）低压配电室采用1台单冷柜式空调制冷，室内机:
FVY200AMY1L，电压:
380V功率:
1.5KW/台，室外机:
R200KMY1L，电压:
380V功率:
8KW/台，制冷量:
20KW。
3）主控操作室采用冷暖柜式空调1台，室内机:
KFR-120L/SDY-S室外机:
R200KMY1L，电压:
380V功率:
8.15KW/台，制冷量:
12KW制热量:
17.5KW。
4.8电气部分
4.8.1电气主接线
本期工程建设规模为1×20MW机组发电机出口电压为10.5kV。
由发电机出口接至母线并网。
4.8.2设计原则
系统配置简单可靠，在保证节省投资的前提下，尽量提高电气自动化系统的控制水平，设备选型选择安全可靠、质优价廉，有实际运行经验的产品。
4.8.3发电机与系统的连接
汽轮发电机组的电气接入系统由XX有限公司负责实施，不在本方案范围之内。
4.8.4厂区配电系统
系统结线：
1）发电车间低压380/220kV母线采用单母线运行，电源引自10kV厂用电系统。
电压等级：
本工程所有用电设备额定电压为：
低压AC380/220V；安全照明电压AC36V；直流系统电压DC220V。
电气传动：
（1）所有用电系统在主控室设集中操作，系统连锁及控制采用DCS控制系统。
各电气设备设机旁操作；
（2）中压电机分为控制室、高压柜和机旁三地操作。
4.8.5直流电系统
直流负荷主要为控制、保护、信号、事故设备等负荷，均选用免维护直流电源装置。
4.8.6二次线、继电保护及自动装置
发电机组和中压配电系统采用微机监控系统，在主控室集中控制，同时采用相应保护配置。
发电机与电力系统的同期并列，采用自动、手动准同期方式。
并设闭锁，以防非同期合闸产生过大的冲击电流。
4.8.7电气设备布置及电缆敷设
电气主控室、高低压配电室、发电机出线小室为主厂房附式，其位置、大小结合工艺统一考虑。
线路敷设视具体情况分别采用电缆夹层、电缆沟、直埋、电缆桥架、局部穿管等。
4.8.8过电压保护、防雷接地及工作接地
系统母线上，发电机三相绕组的中性点上，真空断路器开关柜内均设置过电压保护器，有效地限制各类过电压。
本工程内的烟囱、高层建筑、构筑物等属二类防雷等级，按有关规定设计必要的防雷（采用避雷针、避雷带等）设施。
接地系统为防雷、接地混合系统，接地电阻≤1Ω。
PLC系统设单独的接地系统。
380/220V低压系统中性点直接接地，电气设备采用接地保护。
4.8.9照明与检修网络
照明电源采用与动力共用变压器方式，照明电压采用交流220V，检修照明采用交流12V。
由照明配电箱供电。
事故照明采用应急电源装置。
在主厂房设置检修箱。
4.8.10辅助车间
包括电气检修间布置及起吊设施、电气实验室的规模、地点的配置等，和工艺、土建等专业统一考虑。
4.8.11厂内通信
包括本电站厂内的调度及自动电话等通信系统的设计。
4.8.11其它
未叙述部分，按国家有关规程、规范设计。
4.9热工自动化部分
4.9.1设计范围
本期工程设计范围包括20MW汽轮发电机组及其辅助系统的仪表和控制系统设计。
汽机的仪表和控制系统的设计范围包括汽机本体，主汽、排汽系统、循环水系统等。
发电机的设计范围包括发电机本体。
辅助系统的设计范围包括循环水泵等。
4.9.2热工自动化水平及集控室布置
4.9.2.1热工自动化水平
（1）总体热工自动化水平
本工程采用技术先进、性能可靠的集散型控制系统（DCS），对机、电系统的启动、停机、运行进行集中监控和管理。
仪表和控制系统用
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