最新版大同二电厂7号8号机组供热改造工程可行性研究报告.docx
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最新版大同二电厂7号8号机组供热改造工程可行性研究报告
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大同二电厂7号、8号机组供热改造工程
可
行
性
研
究
报
告
1.概述
1.1项目概况及编制依据
1.1.1项目概况
（1）项目名称：
国电大同二电厂7、8号机组供热改造工程
（2）建设单位名称：
国电大同第二发电厂
（3）企业性质：
国有企业
（4）项目概况
大同市为山西省第二大城市，有丰富的煤炭资源及旅游资源，近年来，大力开展城市改造，市容面貌日新月异，作为城市基础设施的集中供热，也得到飞速的发展。
到2009年热电联产集中供热面积已达2000多万平方米，对改善当地的大气环境起了重要作用。
2009年大同市提出拆除已有的剩余采暖锅炉，新增一批建筑，共需增加供热面积800万平方米，经大同市与国电公司协商，国电公司同意将大同第二发电厂7#、8#机改为供热机组，以支持大同市的集中供热工作。
从2007年起大同第二发电厂已分批将厂内6×200MW凝汽机组改为供热机组，承担了大同市近一半的集中供热采暖面积，稳定的供热得到了相关单位及市民的一致好评。
7#、8#为国产600MW空冷机组，原为凝汽方式，改为供热在国内为首次。
本工程在哈尔滨汽轮机厂的配合下，从汽轮机中、低压联通管上打孔，引出蒸汽管道，至汽水换热站，加热热网循环水，蒸汽放热凝结后回汽机凝结水系统，热网循水加热升温后由厂内送入市区。
1.1.2编制依据
（1）国电大同第二发电厂对7#、8#机组供热改造工程可行性研究报告编制工作的委托书
（2）哈尔滨汽轮机厂：
大同600MW亚临界供热改造可靠性分析报告
（3）大同市政府办公会纪要
（4）二电厂供热改造技术方案研讨会会议纪要
（5）国家近期颁布的相关法律文件及业主提供的相关资料及要求等
（6）大同市热力有限责任公司关于热负荷的函
（9）城镇直埋供热管道工程技术规范CJJ/T81-98
1.2研究范围
1.2.1范围
研究范围为由汽机中低压缸导汽管开孔接管后的，（不包括蒸汽管道上为安全运行配套的各种阀门），机组旁固定支架后蒸汽管道开始，包括厂区热水管道，凝结水管路、汽水换热站的工艺、土建、电气、仪表自控等专业全部设计。
1.2.2总体布置及高参数抽汽的利用
（1）车间内抽汽管道的走向布置方式
（2）汽水换热站的布置方案
（3）高抽汽参数的合理利用的多方案论证
1.2.3工程设计
蒸汽管路、热水管路的设计，汽水换热站各专业设计。
1.2.4工程投资估算及经济评价
参照国家有关规定进行。
1.3工程建设的必要性
大同市为了加快城市建设进一步改善大气环境，要求拆除已有分散采暖小锅炉，加上2009年新增的供热面积共800万平方米。
已有的热电联产机组供热能力已饱和，新建供热机组无论从规划、环保各方面看都不可能，最现实的作法即把临近市区的凝汽机组改为供热机组，即不增加污染物总排放量，还由于小锅炉的停供起到节能减排的目的。
凝汽机组改供热，在技术上是要可行的，厂区环境的布置有可操作性，改造后具有较好的节能效益及社会效益，因此本项目的建设是非常必要的。
1.4主要设计原则
1.4.1提高能源利用，最大限度利用抽汽高品位的能量。
1.4.2节约合理用地，根据现场实际情况，减少不必要的拆除。
1.4.3管线布置不影响正常运行及检修，与主机接口及过渡利用机组的大、小修完成。
1.4.4设备及管路系统的应量按1000万平方米（两台机）选择，与外网配套。
1.5简要工作过程
2009年3月中旬大同第二发电厂邀请设计院去电厂作前期准备，我院派员到现场，了解机组性能，运行情况及制造厂提供的汽机抽汽改造方案。
2009年3月底派员参加大同二电厂去哈尔滨汽轮机厂洽谈，该厂对大二厂2×600MW空冷机组进行供热改造的可靠性分析，哈汽厂经过努力工作，提交了可靠性分析报告及供热工况图。
2009年4月初国电大同第二发电厂正式委托中国市政华北设计研究总院对2×600MW亚临界空冷机组供热工程进行可行性研究及设计。
市政华北设计研究总院提交了2×600MW（7、8号机）供热改造工程三个设计方案，大同二电厂于2009年4月13日组织有关专家进行了研讨，重点在于高参数抽汽的利用，针对提出的三个方案，进行了论证，形成会议纪要。
2.热负荷
根据大同市集中供热的发展，2009年供热面积增加800～1000万平米，绝大部分为居民采暖、并正在拆除小型锅炉房。
根据初步统计如下表共655万，城市规划和拆迁工作正在进行，最终规模按1000万m2计算，平均热指标64w/m2。
2009年大同市集中供热拆除小锅炉房统计表
序号
名称
位置
规模m2
1
经营公司华祥里小区
新建北路
15万
2
外贸小区
新建北路
15万
3
红卫里小区
新建北路
10万
4
邮政局小区
新建北路
10万
5
福园
新建北路
15万
6
岳秀园
新建北路
15万
7
五医院家属区
东风里后街
10万
8
酒厂家属区锅炉房
白泊洼
15万
9
市农业开发办
白泊洼卫星里1号
10万
10
铁路西一场锅炉房
白泊洼
10万
11
房产经营公司华安里小区
华安里
10万
12
迎宾园锅炉房
新建南路
15万
13
供热公司体育馆锅炉房
迎宾西路
15万+10万
14
邮电大楼
新建南路
10万
15
新南客运站
新建南路
10万
16
九龙出租汽车公司
新建南路
5万
17
山西必高汽贸
新建南路
5万
18
解放村
新建南路
5万
19
南郊地税局
府南路
10万
20
中铁十七局
迎宾东路
10万
21
三江物业
宾西路
15万
22
大同站锅炉房
站前街
10万
23
铁路局西锅炉房
局西
20万
24
雁北煤校
站东大街
10万
25
玄东花园
玄东门
20万
26
运输八公司
大北街
5万
27
煤管局小区
佛殿庙街21号
20万
28
房管局开发公司大东街
大东街
10万
29
供热公司十三校锅炉房
大东街
10万
30
供热公司皇城街锅炉房
皇城街
10万
31
大同艺术学校
大东街
5万
32
庆丰园
大庆路
10万
33
电力公司小区
大庆路
10万
34
飞达小区
大庆路
10万
35
农行家属院
大庆路
10万
36
大同市医药公司
大庆路
10万
37
金牛装饰城
南三环
15万
38
房管局开发公司七佛寺
小南街
15万
39
裕鑫宾馆
东关
10万
40
房产经营公司
玄东桥
5万
41
矿业公司车队
迎春里
5万
42
元件三厂
新建南路
10万
43
宝利达汽修
新建南路
5万
44
铁建宾馆
新华街
5万
45
大同市军用饮食供应站
新华街
5万
46
机车厂北生活区
大庆东路
20万两座
47
锅炉厂家属楼
大庆路
10万
48
福园小区
大庆路
10万
49
实验小学
西剑道1号
5万
50
云泉里小区
云泉里
15万+10万
51
水务局家属楼
黄花街
10万
52
空十军东院
西门外
15万
53
绿园三号院
同左路
20万
54
一医院
大十字街
5万
55
二医院
雁同西路
15万
56
三二二医院
新开南路2号
10万
57
四医院
工农路
10万
58
商业医院
新建南路
5万
合计
655万
3.工程方案
3.1热源
3.1.1概述
国电大同第二发电厂总装机容量3600MW，分三期建设，一期工程6×200MW1978年8月动工，1988年最后一台机投产，二期工程2×600MWW亚临界空冷机组于2005年投产，三期为2×660MW超临界空冷机组，已安装完毕。
其中一期6×200MW三缸三排汽凝汽机组已于2007～2008年先后改为供热机组，供热规模1000万平方米。
本工程是从二期2×600MW亚临界风冷机组上抽汽供热。
该机组为哈尔滨汽轮机厂生产，型号为NZK600-16.7/538/538，四缸四排汽。
3.1.2抽汽量的确定
（1）按供热负荷需求：
根据大同市的建设速度及市政府要求，需提供1000万m2建筑面积的热量，按平均热指标64W/m2计算，每台机要提供320MW，考虑热换失每台机供汽444t/h。
（2）按热网供热能力：
保温管直径DN1200，按允许流速3m/s计算，最大输送能力11500t/h，热网供回水温度55℃，每台机抽汽，506C/H，供热面积1265万m2，若温差为50℃时，抽汽464t/h，可供面积1150万平方米。
综合考虑，供汽量按500t/h计算。
供热约385MW，发电约510MW，热电比为0.75，符合要求。
3.1.3抽汽参数
由于汽轮机提供的热平衡图以抽汽量600t/h作为计算依据，本报告均以此为准，抽汽口压力0.8MPa，温度330℃。
3.1.4抽汽方式
由哈汽提供，在低压联通管上打孔，孔内径为φ1260mm，每个联通管后均设一蝶阀，用以调整抽汽压力，抽汽管道上装设止回阀，电动阀及快速关断阀，以防止汽机甩负荷时超速。
3.2供热方案
由于600MW汽轮机为空冷式凝汽机组，有防冻要求与常规的发电供热两用机相比，抽汽口参数高，如直接使用，将有26～30MW的发电能力未被利用，造成较大的能量损失，为了充分利用能源就此方面提出三种方案。
3.2.1第一方案——全部抽汽进背压机发电，排汽供热
抽热400t/h～500t/h进背压机，排汽压力0.3MPa，发电26～30MW，排汽进汽水换热器加热热网循环水。
3.2.2第二方案——部分利用抽汽作功
每台机抽汽的一部分约70t/h进两台背压小汽机，小汽机拖动单台1600KW的供热循环泵，背压0.3MPa（或0.25MPa）进热网加热器，与0.8MPa进汽的热网加热器混合进入或单独进入汽-水加热器。
3.2.3第三方案——直接使用抽汽供热
抽汽直接进入三台汽-水换热器，加热循环水供热。
3.3供热方案特点论述
（1）第一方案对热能利用充分，弥补了冷凝机供热的自身缺陷，尽管投资高，作为非标产品的背压机开发设计加工周期长，需一年多，但经济效益十分显著，若条件许可，是非常合理的方案。
经过反复现场测量布置，根据制造厂提供的设备初步尺寸，由于厂区场地狭窄，工程投资很大并设备及管道尺寸庞大，难以布置，没有可操作性。
（2）第二方案部分利用高温位抽汽，用小汽泵替代2×1600KW电动循泵，利用率15%左右，系统虽较复杂，但设备布置能容纳，且小汽机结构简单，占地面积小，调速灵活可靠，国内已有多台用于供热中运行，由于小汽机排汽热量比直接抽汽焓值低，需多增加8t/h抽汽为总，供汽量的1.6%，可节约厂用电833万度，供1000万平方米可节电1665万度，投资汽泵的费用一、二年即可回收。
（3）第三方案未考虑能量回收，因之占地少，系统简单，投资最低。
（4）在2009年4月13日由大二召集的方案研讨会上，与会专家经过充分论证，认为从现有实际条件出发，第一方案由于条件限制无法实现，第二、三方案作为可研中的比选方案，二、三方案流程图见R-4和R-5。
（5）两方案主要设备特性按④-1～④-3表。
第二方案主要设备表
序号
名称及规格型号
单位
数量
备注
1
背压汽轮机及循环泵
功率：
1600KW
蒸汽流量Q=37T/h
汽压力0.8/0.26MPa，温度330℃
水泵：
流量3100～3500m3/h，H=133～140m
台
2×2
变速箱与水泵转速匹配
2
电动双吸循环水泵（水阻变频）
Q=3100～3500m3/h
H=133～140m
N=1600KW电压6000V
台
2
带金属软接头
大小头
3
汽-水换热器
加热介质：
蒸汽压0.8MPa，温度310℃，循环水泵1660m3/h
换热量130MW
附水-水换热器
循环水进出口水温120/65℃
循环水2000T/h，循环水工作压力1.6MPa凝结水温度85℃
组
台
2×3
2×3
4
凝结水加压泵（变频）
Q=175m3/h
H=204m
N=185KW
台
2×4
带金属软接头
大小头
耐温120℃，不锈钢叶轮和轴，各备用一台
5
BW型复合式过滤器
进口DN900PN=1.6MPa
外型尺寸φ×H=2200×4444
台
2
6
定压补水泵（变频）
Q=120m3/h，H=40m，N=37KW
台
2
7
排污扩容器
φ=2000
H=3470
台
1
8
疏水箱φ1600×3200
9
疏水泵
Q=8.8m3/h，H=35m，N=4KW
台
2
10
软化水箱V=30m3
2500×4500×2500
台
1
11
取样器φ=273
台
6
12
LDT型电动单梁桥式起重机
G=10T跨度=16.5m
台
1
方案三：
抽气直接进入加热器
0.8MPa抽气直接进入汽水换热器，凝结水85℃送回7抽。
第三方案主要设备表
序号
名称及规格型号
单位
数量
备注
1
汽-水换热器φ1700/φ2000
加热介质：
蒸汽0.8MPa，340℃，166T/h
循环水工作压力1.6MPa
循环水进出口水120/65℃，循环水量1660m3/h
凝结水温度85℃
附水-水换热器
套
6
2
双吸循环水泵（水阻变频）
N=1600KW电压6000V
Q=3100～3500m3/hH=133～140m
台
4
带金属软接头
和大小头
3
凝结水加压泵（变频）200D43×5
Q=175m3/h，H=185m，N=204KW
台
8
耐温120℃，不锈钢叶轮和轴，进出口配大小头，金属软接头
4
BW型复合式过滤器
DN900PN=1.6MPa
外型尺寸φ×H=2200×4444
台
2
各备用一台
5
变频定压补水泵
Q=120m3/h，H=50m，N=37KW
台
2
6
疏水箱φ1600×3200
7
疏水泵
8
排污扩容器H=3470φ=2000
台
1
9
软化水箱V=31m32500×4500×2500
个
1
10
取样器φ=273
台
6
11
LDT型电动单梁桥式起重机
G=10T跨度=165m
台
1
3.4设备及管线布置
3.4.1抽汽管路，每台机抽汽管径DN1200，设计压力1.0MPa
从运行层联通管上引出后，与联通管中心线同一标高，垂直于汽机轴线到A列，沿A列向南侧直至出墙，进汽水换热器。
管道上安装快关阀，止回阀及电动关断阀，为了检修运行方便，阀门均低位布置，管道至A列后，先向下至14.7m布置阀门后，再升高至适宜高位。
3.4.2汽水换热站
布置二期主厂房扩建端外侧，两台机共用，离主厂房约15m，长72m，宽18m，汽水换热器共六台，分为7#、8#两个单元布置在标高7.0米的平台上，底层为各种水泵，第二方案循环水泵共六台，四台汽动循环泵，两台电动，三方案为四台电动循环泵，电动均采用水电阻调速方式。
各种泵均布置在零米地面。
大型循环水泵设置天车起吊，汽-水换热器凝结水由凝结水泵打至7#低加出口。
补水由化学水车间直接送来一级除盐水，进入水箱由补水泵补入系统，不合格的凝结水及事故疏水均排入水箱，作为热网补水，由于补水量少，除氧效果差，大部分运行的换热站均不投入，本工程中不设除氧器。
3.4.3供热管网
管径DN1200进入汽水换热站先经除污器，再进循环泵加压，进入水-水换热器及汽水换热器，加热后送至供热管网，供热管网为母管制，热交换站进出供热管φ1200均采用直埋方式敷设，出厂后与市政管网联接，设计压力1.6MPa，设计供回水温度120/65℃，管材采用聚氨脂直埋保温管。
根据以上综合比较，第二方案节能效果较好，虽投资略有增加，但在2年内即可回收，建议采用。
3.5系统的运行及调节
蒸汽及凝结水系统均为单元制，每台供热机组配三台汽水热交换器，并列运行，热网水系统为母管制，循环泵并列运行，冷态运行时，由两台电泵循环，热态时发换到汽动泵，电泵处于备用状态，凝结水质合格后各自回本机系统。
根据外网对抽汽量需求的变化，通过调节蝶阀将抽汽压力调整在0.8MPa左右，出蝶阀由油动机根据抽汽压力信号进行调节，同时循环泵采用变速调节，改变循环量，及时满足热量的变化要求。
市政管网为多热源（目前由四个电厂供热）联网系统，由大同市热力公司统一调度。
3.6结构设计
3.6.1设计依据
2.《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）
4.《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）
3.6.2设计原则
1.本工程设计使用年限基准期为50年，结构安全等级为二级。
2.本工程所在地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值0.15g，设计地震分组为第一组。
3.设计执行目前国家及地方设计规范、法规及标准。
3.6.3材料的选择
⑴混凝土及砂石技术要求必须符合现行国家规定，在条件准许的条件下化验砂石的含碱量。
⑵水泥采用低碱水泥，水泥进场时必须有质量合格证。
水泥出厂超过三个月，应复查试验并按检验结果使用。
⑶混凝土外加剂的质量应符合现行国家标准要求，其品种及掺量必须符合混凝土性能要求。
⑷钢筋（HPB235,HRB335）、钢板（Q235B）的化学成分，物理力学性能必须满足冶金工业部颁布标准的要求，并有出厂质量证明及化验报告。
⑸混凝土的强度等级：
C30，
3.6.4结构方案
换热间主体采用钢筋混凝土框架、排架结构，基础采用柱下钢筋混凝土独立基础，屋面结构办公区采用现浇钢筋混凝土板，换热间区采用轻钢屋架、轻型板材屋面。
3.7总图与建筑设计
3.7.1总图设计：
（1）设计依据：
b.《建筑设计防火规范》GB5OO16-2OO6。
（2）总平面设计：
本工程中新建一座汽一水换热站，位置在现有配电室和600MW，8#机组的南侧，规划路的北侧和东侧，总平面布置在满足工艺要求的前提下，力求平面布置合理，满足使用要求。
（3）道路竖向设计：
本工程利用现有道路，只是在配电室周围布置了预制混凝土块道路，来满足运输要求，并且方便进出管线．场地标高与现有配电室相同。
建筑周围排雨水，均由散水出坡向路面，利用道路上的排水设施进行收集。
（4）总平面防火设计：
本建筑与现有配电室间距为6m，配电室的南侧为不开门窗的防火墙，满足《规范》3.4.1条规定。
现有的规划路均可作为消防车道，满足《规范》第6.O.6，6.O.9，6.O.1O条规定。
3.7.2建筑设计：
（1）设计依据：
a.《民用建筑设计通则》GB5O352-2OO5。
（2）建筑设计：
本工程为大同二电厂7#，8#机组供热改造工程，本工程新建一座汽一水换热站，该建筑为框排架结构形式，左侧配电部分为单层，右侧换热站部分为三层，分别为0.000，3.500，7.000层，换热站和配电之间设有一座钢筋混凝土楼梯间，换热站右侧设有一座钢梯，作为第二疏散出口，并且在二，三层分别设有卫生间，首层设有供人员出入的通道，二层设有会议室，三层设有控制室，换热站首层建筑面积为1276.5m2，总建筑面积为2539.8m2。
本建筑配电部分外檐为挑檐形式，换热站部分为女儿墙形式，外墙均刷白色外墙涂料，并且用浅灰色外墙涂料进行装饰。
建筑外门窗为塑钢门窗，建筑外立面开窗整齐，整体建筑造型简洁明快，体现出现代工业建筑的鲜明特点。
（3）建筑装修设计：
本建筑中换热站地面为细石混凝土地面，楼面为水泥楼面。
配电部分房间，通道，楼梯间为地砖地面，楼梯间，会议室为地砖楼面，控制室为架空防静电楼面，卫生间为防水地砖楼面。
内墙均为混合砂浆墙面，刷白色内墙涂料。
配电室，会议室，控制室顶棚为纸面石膏板吊顶，卫生间为pvc条板吊顶。
门窗为塑钢门窗。
（4）建筑防火设计：
本建筑为三层框排架结构形式，墙体材料为加气混凝土砌块，外墙250mm，内墙200mm，框架部分屋面为现浇钢筋混凝土屋面板，排架部分屋面为彩色夹芯钢板，夹芯材料为8O厚岩棉，建筑耐火等级为二级，满足《规范》第3.2.1条规定，本建筑的使用功能为汽一水换热站，所以火灾危险性分类为丁类，满足《规范》第3.1.1条规定。
本建筑中设有一做钢筋混凝土楼梯，并且在换热站旁设有一座疏散钢梯，所以该建筑的防火疏散均满足《规范》第3.7条规定。
建筑物一览表
分号
子项
名称
占地面
积（m2）
建筑面
积（m2）
高度
（m）
耐火
等级
防火
分类
层数
结构
形式
l
汽一水换热站
l276.5
2539.8
18.3
二
丁
三
框排架
4.供配电设计
4.1概述
本工程为大同第二发电厂7、8号机供热改造工程，是利用大同第二发电厂7、8号机进行的热电联产项目，供热面积为1000万平米。
4.2 设计依据
（5）《建筑设计防火规范》 （GB16-87）2001年版
（6）《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）
（7）有关用电专业提供的用电设备容量及技术要求。
4.3 设计范围
本工程为大同第二发电厂7、8号机供热改造工程的变配电设计，工程包括汽水换热站及变配电站。
配电设计包括10KV/0.4KV级变配电系统、10KV/0.4KV级电动机的控制、照明系统、防雷接地系统等，电源外线不属于我院的设计范围。
设计分界点为变配电间的高压进线电缆头，电缆头内侧为我院设计范围。
4.4 负荷等级及供电电源
本工程是大同市集中供热多热源中的一个重要热源，如果停电将会造成大面积的供热中断，严重的影响了人民群众的生活,为保证集中供热安全运行，必须具备可靠的供电电源。
因此，本工程的供电电源按一级用电负荷考虑，需要两路电源供电，一路为主电源，另一路为备用电源。
供电电源电压等级为10KV。
另外，汽水换热站的维修电源与照明电源由电厂低压厂用电引来。
4.5 负荷情况及变配电室的设置
根据工艺专业推荐的方案，本工程总的计算负荷为3658KW，其中10KV负荷2560KW，低压负1083KW，主要用电设备：
10KV高压循环水泵电机2台，单台功率1600KW；0.4KV凝结水泵电机8台，六用两备，单台功率185KW，0.4KV补水泵电机2台，两用，单台功率37KW，除上述用电设备外，还有一些其它的用电设备均为低压用电设备。
在汽水换热站旁附设一座10KV变电站，安装两台800KVA-10/0.4KV变压器，两台变压器同时使用，供汽水换热站内所有低压用电设备用电。
汽水换热站的维修电源与照明电源由电厂低压厂用电引来。
4.6 电器设备的选择
鉴于本工程的重要性，为了保证配电系统的可靠运行，设备必须选用国内外优质产品。
变压器选用节能型免维护干式变压器。
低压开关柜选用MNS型抽屉式开关柜。
低压器件选用目前使用的可靠性高的元器件。
变频调速器尽量选用国外优质产品。
4.7 运行方式
由于本采
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