15000KW硫酸余热发电工艺说明.docx
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15000KW硫酸余热发电工艺说明
15000KW硫酸余热发电工艺说明
1设备方案及工艺流程
表1：
项目主要设备一览表
序号
设备名称
规格及型号
单位
数量
主要材料
1
废热锅炉
Q=35t/hP=3.82MPa450℃
QCF48/950-30
台
2
碳钢、衬耐火砖
2
全热省煤器
60t/h
台
1
热管
3
脱盐水站
50t/h
套
1
组合件
4
空冷式发电机
QF-15-2A
台
1
5
凝汽式汽轮机
N15-3.43
台
1
6
锅炉给水泵
DG46-50¡11
台
3
HT250
7
热水循环泵
250R62B（Ⅲ）
台
4
铸钢
8
凝结水泵
6N6A
台
2
HT200
9
射水泵
IS150-125-400A
台
2
HT250
10
高低压配电
台
45
组合件
11
合计
根据硫酸装置热负荷现状，遵循以热定电、热电联产、汽电平衡、节约能源的原则，确定采用15000kW的凝汽式汽轮机。
汽轮发电机组型号及主要参数如下：
（1）汽轮机（青岛捷能汽轮机股份有限公司）
凝汽式汽轮机：
N15-3.43
额定进汽压力：
3.43MPa（绝压）
额定进汽温度：
435℃
汽轮机额定功率：
15000kW
（2）发电机（东方电气集团东风发电机厂有限公司）
空冷式发电机：
QF-15-2A
额定功率：
15000kW
额定电压：
6300V
项目的建设力求与原硫酸生产线衔接适当,合理布局，节省投资，余热发电工艺流程如下图。
图2：
余热发电工艺流程图
2.热力系统
（1）主蒸汽系统
由废热锅炉来过热蒸汽经电动主汽门至自动主汽门，然后进入汽轮机作功。
（2）冷凝水和补给水系统
汽轮发电机组正常运行时，可回收60t/h冷凝水，由凝结水泵送至除氧器，补给水3.6t/h由脱盐水站制备的脱盐水供给，与冷凝水同时进入除氧器。
经除氧后的给水温度为l04℃，由锅炉给水泵送至中压锅炉之汽包。
Na3P04溶液由设在发电厂房内的加药装置经加药泵送至锅炉汽包。
（3）冷却水系统
汽轮机凝汽器、冷油器、空气冷却器由循环水站提供循环冷却水，机泵用直流水冷却。
（4）调节保安系统
汽轮机本体带有自动调节系统，实现汽轮机转数的自动调节。
汽轮机本体带有自动保安系统，以防止汽轮机发生意外事故。
它由主汽门、速关逆止阀、危急遮断油门、磁力断路油门和轴向位移遮断器组成。
当汽轮机出现超速、轴向位移超值、轴承温度过高汽轮机可实现自动停机。
3.主厂房布置
汽轮发电机组布置在18×30m主厂房内，为双层布置，运转层高7.0m，底层布置锅炉给水泵、加药装置、凝结水泵、凝汽器、冷油器等。
运转层布置汽轮发电机组，并留有吊装孔，主厂房东侧有9×30m边跨，为双层建筑，底层为6.3kV高压配电房，二楼布置中央控制室及男女更衣室等。
11.0m屋顶布置除氧器、减温减压装置及消音器。
主厂房主要尺寸：
柱距6m
运转层标高7m
跨距18m
吊车轨顶标高～14.2m
汽机房架下弦标高～17.7m
主厂房内设置电动桥式起重机一台，跨度16.5m，起重量32t/5t，起升高度15m，工作级别A5级，可满足汽轮发电机组维修时吊装需要。
4.自动控制
余热发电装置设一个控制室，采用集中盘装仪表对整个工艺过程进行操作和控制，对生产过程的主要参数如温度、压力、流量、物位、介质成分等进行显示、记录、累计、报警、自动调节和安全联锁。
为保证系统安全稳定运行，设计中考虑如下自动调整和联锁装置。
汽轮发电机组润滑油压低、轴向位移大、转速超标皆同磁力断路油门进行了连锁,以保证汽轮发电机组的安全运行。
废热锅炉控制室与发电控制室设有声光讯号联系便于安全可靠的操作。
5.供配电
5.1设计范围
（1）热电站内与同建硫酸装置共用的6kV配电所；
（2）热电站内6/0.4kV变电所；
（3）热电站15000kW余热发电装置；
（4）热电站的电动、照明、防雷及接地；
向本工程供电的化工变电站改造及至本工程6kV配电所的双回路6kV供电线路由建设单位负责，不在本设计范围。
建设单位应根据化工变电站目前实际供电情况和拟建热电站和硫酸装置用电需要等对化工变电站等进行相应改造。
5..2用电负荷及负荷等级
（1）用电负荷情况
余热电站年电能需要量约2100万kW•h。
发电机额定容量为15000kW,发电机正常运行时的发电容量12500kW，发电机正常运行时除能满足发电装置用电需要外，年外供电量为：
7900万kWh，其中4700万kWh为硫酸生产线使用，另外3200万kWh富余电量供给云浮集团及下属企业使用。
（2）负荷等级
根据《供配电系统设计规范》（GB50052-95）的规定，热电站划为二级负荷；其辅助设施为三级负荷。
5.3供电电源选择
5.3.1外部供电情况
云浮硫铁矿企业集团公司建有一座110/35/6kV、2x20000kVA的硫矿变电站，在该公司化工基地建设有一座35/6kV、2x6300kVA的化工变电站。
化工变电站双回路35kV电源经矿六线（LGJ-95，约6km）由硫矿变电站架空引来。
化工变电站目前主要向附近的4万吨/年、8万吨/年硫酸装置和铁红装置供电，两台6300kVA的主变压器尚有较大的富裕量向热电站供电。
5.3.2本工程电源选择
根据本工程负荷需要，拟在热电站建设一座具有双电源进线的6kV配电所，其6kV电源来自该公司化工变电站。
5.3.3供电方案选择及原则确定
（1）供电方案
根据电源状况及用电情况，拟在本工程内设置如下变配电设施：
1）建设一座发电机容量为15000kW、电压等级为6.3kV的余热发电装置，利用与40万吨/年硫酸装置生产过程中产生的余热蒸汽进行发电。
2）在热电站建设一座6kV配电所，向热电站及同建的硫酸装置6/0.4kV变压器、6kV电动机提供电源。
6kV配电所采用双电源单母线分段运行方式，双回路6kV电源来自化工变电站。
15000kW发电机组在此配电所6kV母线并网发电。
3）在热电站建设6/0.4kV变电所，此变电所同时向脱盐水站供电。
4）在局部地区设置动力配电箱。
（2）电压等级的划分
供配电回路：
高压：
6kV；
低压：
380/220V；
电动机回路：
电动机容量P＞220kW6kV；
P≤220kW380/220V。
（3）节电措施
为了节约电能，本工程设计中消耗电能较多的电气设备均采用节能型。
电力变压器采用低损耗节能型；照明灯具采用高效节能光源；采用功率因数补偿装置，使变压器高压侧的功率因数在0.90以上，减少无功损耗。
其它电气设备在可能的情况下，尽可能采用节电型。
5.3.4非线性谐波预测
热电站内用电负荷基本属于三相对称线性负荷，且设计中选用D,yn11结线组别的配电变压器，故本工程用电负荷对电网的非线性谐波影响极小，不必采取补偿措施。
5.3.5照明
1）照明电源
在热电站内设置照明配电箱，380/220V电源由6/0.4kV变电所的照明配电
柜供给。
2）光源和灯具
根据各生产岗位环境特征、使用要求配置合适的照明灯具和相应的光源。
3）照度
照度标准原则上确定为：
控制室150lx
低压配电室50lx
主要厂房50lx
一般厂房30lx
室外工作场所10lx
5.3.6防雷与接地
热电站主要建、构筑物均系排架、框架钢筋混凝土或钢结构，根据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）规定，结合装置环境特征、当地气象条件、地质及雷电活动情况，防雷等级按第二类工业建、构筑物考虑，采用装设在建筑物上的避雷网或避雷针，可利用建筑物的钢筋或金属构件作为引下线，并通过引下线与接地装置相连。
6kV系统采用IT接地制式；380/220V低压配电系统采用TN-C-S接地制式。
所有接地部分连接成一个接地系统，接地电阻不大于4Ω。
380V电动机将通过供电电缆的PE芯线进行接地,电缆桥架内设置专用接地线，并与接地系统相连。
5.3.7主要电气设备选择
（1）环境特点
热电站生产过程中有不同程度的腐蚀性气体和尘埃产生，对生产场所造成污染，影响电气设备元件的正常运行。
为此，这些地区电气设备的选择除按常规的电气机械参数要求选择外，还必须根据环境特点选择满足环境要求的产品。
（2）主要电气设备选择
1）6kV配电所及6/0.4kV变电所主要电气设备选型
•6kV高压开关柜：
金属铠装全密闭中置式成套开关柜，断路器选用真空型
•6/0.4kV配电变压器：
节能防腐型S9-M
•低压配电屏：
抽屉式开关柜
•直流电源选用免维护铅酸蓄电池屏
2）发电厂房电气设备选型
•低压配电屏：
抽屉柜和固定柜
•现场操作箱：
一般选用F1级或WF1级防腐型
•电缆桥架：
F1或WF1级防腐型
•照明灯具选用F1级或WF1级防腐灯具
•6kV电力电缆选用YJV-6/6或YJV22-6/6型
•低压电力电缆选用YJV-0.6/1kV或YJV22-0.6/1kV型
（3）主要电器设备一览表
表5-4主要电器设备一览表
序号名称型号与规格单位数量
1高压开关柜6kV真空开关柜台8
2电力变压器6/0.4kV630kVA台1
3低压开关柜抽屉式开关柜台7
4直流电源屏免维护型100A•h套1
5控制屏台3
6检修电源箱台3
7现场操作箱台20
8照明配电箱台2
9照明灯具套70
10电缆桥架吨10
6.给排水及消防
6.1设计范围
本设计为云浮联发化工有限公司15000kW硫酸余热发电装置内的给排水设计。
本装置的给排水设计包括生产、消防合一直流供水系统,循环冷却水系统，生产清净排水及生活洗涤水排水系统。
给排水管接至装置外一米。
6.2给水系统
为了节约用水，降低生产成本，根据工艺用水需要给水系统分为生产、消防合一直流给水系统，循环冷却水给水系统。
（1）直流给水系统
直流给水系统为生产、消防合一供水系统。
本装置正常生产用水量为20m3/h，供水压力≥0.3MPa。
给水管接自生产、消防给水管网，管材DN≥80采用焊接钢管，焊接或法兰连接。
DN<80采用镀锌钢管，丝扣连接。
焊接钢管防腐采用环氧煤沥清防腐。
（2）循环冷却水系统
为了节约用水，减少排污，进一步降低生产用水成本，本装置生产设备所需的冷却水均采用循环使用。
循环冷却水系统主要供发电装置的生产设备使用。
余热发电装置的循环冷却水量为3100m3/h。
温度t1=40℃，t2=32℃，Δt=8℃。
循环冷却水给水系统包括供水管网及循环水站。
循环水系统的控制、监测仪表除就地的监测仪表外，集中的控制、监测仪表全部进入余热泪发电的DCS系统，同时并入40万吨硫酸DCS系统，循环水的分析及化验也由中央化验室承担。
故循环水站不再考虑分析化验室，以降低建设费用。
循环水的水质稳定采用投加缓蚀阻垢剂，杀菌灭藻采用投加液氯方式。
冷却塔采用钢筋混凝土框架，机械抽风式逆流塔，工艺使用后的循环冷却水回水利用余压上塔，经冷却塔冷却后，由循环水泵升压送至工艺循环使用。
为了减少占地及土建费用，便于循环水站内设备及管线的布置，循环水泵采用露天布置。
循环水站设计所采用的气象条件如下：
干球温度θ=31.3℃
湿球温度ζ=27.5℃
大气压力P=754mmHg
6.3消防给水系统
消防给水系统采用生产、消防合一的消防给水系统，本装置内生产及贮存类别均为丁戊类。
根据《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）、《建筑灭火器配置设计规范》（GB50140-2005）有关规定，同一时间内火灾次数为一次，火灾延续时间为2小时。
室外消防采用低压消防，室外设地上式消火栓，消防水量为10L/S，室内消防水量为5L/S，设室内消火栓箱及手提式干粉灭火器。
消防最大用水量54m3/h，供水压力≥0.3MPa。
给水管接自界区生产、消防给水管网，管材采用焊接钢管。
6.4排水系统
排水系统主要为装置内雨水，清净生产排水及生活洗涤排水。
排至界区排水系统。
7.土建工程
1.设计依据
（1）基本风压0.5kN/m2
（2）地震烈度：
七度
2.地基与基础
根据拟建工程场地地形图和《云浮硫铁矿企业集团公司化工厂工程地质勘查报告》，拟建工程场地原由农田、水田及经长期风化剥蚀的残丘组成，场地东面则有一条水塘自上而下穿过，原始地面高差约25米；场地土质分布复杂，变化较大，其表层为厚度不均的淤泥质粘土、粉质粘土，下卧强风化含碳质结晶灰岩及含碳质结晶灰岩，岩面起伏陡峭。
后来场地回填平整至48米标高，回填土至今约15年。
拟建装置部分建、构筑物处于填方区，目前填土性质经钻探试验，要求对荷重较大或对沉降要求较高的建、构筑物的地基采用钻孔灌注桩或人工挖孔桩进行处理；对荷重较轻或对沉降要求不高的建、构筑物可根据详堪结果采用相应的人工复合地基。
发电厂房拟采用柱下独立基础。
3.建筑设计
1）建筑设计在满足工艺生产要求的前提下,力求简洁明快,既要考虑到经济适用,又要考虑美观大方,以体现出时代气息,并要与原有建筑及周围环境协调。
2）建筑构造及装修：
尽量采用当地的通用做法或习惯做法，做到简洁实用。
发电厂房的填充维护墙和隔断墙：
拟采用轻质砌块以减轻荷重、降低工程综合造价。
4.结构设计
1）结构布置、结构选型及构造处理必须满足生产和使用要求，保证足够的强度、刚度、稳定性和耐久性，力求技术先进、经济合理、施工方便、构造简单。
2）发电厂房采用钢筋砼框、排架结构，汽轮发电机基础采用钢筋混凝土构架式基础。
5.设计中采用的标准
建筑门窗及建筑物、配件等拟采用江苏省地方标准，结构设计一般采用国家标准，结构设计软件采用PKPM系列软件。
6.三材用量
水泥：
1000t钢材：
500t木材：
21m3
8.自控技术方案
1.设计范围
本自控设计范围即发电装置。
2.设计标准
（1）《过程检测和控制系统用文字代号和图形符号》（HG20505-92）
（2）《自动化仪表选型规定》（HG20507-2000）
（3）《石油化工自动控制设计手册》
（4）《自控安装图册》（HG/T21581-95）
3.自动化水平
发电装置设一个主控制室，根据工艺要求，采用分散控制系统（DCS），对生产过程的主要参数温度，压力，流量，物位，成份等分别进行显示，记录，累计，报警和联锁，并通过键盘对整个工艺过程进行操作和控制。
4.仪表选型
（1）分散控制系统（DCS）
发电装置均选用中、小型分散控制系统（DCS），其配置为：
操作站，输入、输出卡件，打印机，控制单元，通讯设备及其他附件.
（2）现场仪表
a.温度仪表
温度集中显示的一次测温元件为热电阻或热电偶，用于控制系统的选用一体化温度变送器，就地显示采用双金属温度计。
b.压力仪表
就地压力表一般为弹簧管压力表，用于压力集中显示的一次仪表采用电容式压力或差压变送器，输出信号为4--20mADC带就地显示表头。
c.液位仪表
液位测量，除氧器等液位采用差压变送器。
d.流量仪表
中低压饱和水蒸汽和中温水的流量测量采用标准喷嘴和标准孔板。
e.调节阀
所有调节阀选用电动调节阀，一般流量小、口径小的管道采用单座调节阀。
5.仪表电源
仪表及DCS由UPS供电，其参数如下：
电压：
380VA.C.
频率：
50Hz
容量15KVA
备用时间：
60min
9.热力网
1.热力网概述
高品位硫精矿制酸焙煤装置、废热锅炉产生的中压过热蒸汽通过热力管道送至发电厂房发电。
2.供热范围及热负荷
（1）中压蒸汽
热网参数：
3.82MPa，450℃
热网介质：
中温中压过热蒸汽
输送范围：
从硫精矿焙烧装置、余热锅炉产生的高温过热蒸汽至发电厂房
热网输送负荷：
63t/h
3.蒸汽管道管径选择
中压蒸汽管道水力计算长度~300米，选择规格为DN200的管子。
4.管道走向及敷设
中压蒸汽管走向沿道路架设管架，过马路时管架底标高不低于5米，管道管架采用钢结构或混凝土。
5.管道补偿
采用自然补偿不能满足要求时，采用Ω型补偿器补偿。
6.管道疏放水
蒸汽管道启动时将产生大量凝结水，如不及时排除，将会造成水击。
所以，蒸汽管道水平敷设时，其坡度一般不小于0.003，每间隔30m或管道最低点应设疏水点。
由于疏水点分散，且量小，故不考虑回收。
管网最高点设排气阀。
7.管道保温
中压蒸汽管道采用硅酸铝——复合硅酸盐复合保温管壳，保护层用0.5mm铝皮，以延长使用寿命及保温效果。
保温结构采用保温层加保护层。
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