天然气点火方案.docx

1、天然气点火方案大唐华银攸县电厂“上大压小”新建项目天燃气点火方案可行性研究大唐华银攸县能源有限公司发电分公司2011年6月一、锅炉燃油系统情况本工程锅炉燃油系统原设计方案为：单台锅炉配备24只点火助燃用油枪，使用#0柴油，单只油枪额定出力为1300kg/h，压力在03.0MPa。全部油枪按照25%锅炉BMCR工况热值容量（5366.4GJ/h）进行设计，燃油系统（包括管道、设备等）按照30%BMCR热值容量进行预留。整个燃油系统由油罐、供卸油泵、输油管道、油枪等组成（为便于比较，安装费用、阀门仪表除外），其概算价格如下表所列：燃油系统设备概算表 （万元）设备名称单位数量单价总价锅炉点火枪、油枪

2、套260 120 供油泵 Q=59m3/h 台33.310电动机 380V 110kW台31.85.4卸油泵 Q=60m3/h台22.44.8 电动机 380V 22kW台20.45 0.9粗网滤油器 36目台22.32 4.64 细网滤油器 100目台30.481.44手动葫芦 2t 6m台10.250.25油罐 1500m3台24590燃油管道 1900t/ht1281.05133 保温油漆m3158/49 合计(约）420二、天燃气方案由于目前网岭镇包括整个攸县地区都没有铺设天然气管道，目前是由中国燃气总公司（以下简称中燃公司）利用液化天然气站（LNG）向居民和工业用户供气，而且网岭镇目

3、前还没有建设LNG站，如我公司采用天然气点火方案，需重新建设一个LNG气站。考虑到今后供气的稳定性，拟一台锅炉配备12只出力1300kg/h油枪和12只出力1560 立方米/h的气枪的方案。（详细见附件三）为12支气枪供气的对应一个供气母管，以及相应的阀门、管道、气站等（管道输送或者储气罐）。三、经济效益分析1.燃气工程接驳费及用气单价根据与中燃公司签订的供气协议（见附件一），该公司负责气站的建设、运营与维护。气站建设初估需1200万元，管理人员需12人。中燃负责将气源接口引至厂区围墙外50米范围内。关于气价的核定，因攸县尚未引入管道天燃气，目前采用罐车运输的液化天燃气，所以成本高于管道天燃气

4、。据中燃公司估算，攸县县城生活用气价格将达4.6元/ 立方米左右，电厂用气优惠价格在4.1元/立方米左右。而株电公司310MW机组采用的是管道天然气，用气单价为3元/立方米。中燃公司以当前攸县县城居民用气价格（每户交纳2350元的初装费，气价为4.6元/立方米）为参考，拟定了以下几个方案供我方选择：方案一：双方合建气站。LNG气站建设费用初步估计最少应在1000万元人民币左右。双方各出一半资金，即各500万元投资。中燃公司在攸县物价部门核定气价基础上每立方米优惠0.15元，预计气价为4.1元/立方米。 方案二：由中燃公司独立建站，电厂方付初装费（接驳费）200万元，气价执行攸县物价部门定价，预

5、计为4.25元/立方米。方案三：由中燃公司独立建站，电厂方不付初装费。前5年每立方气在攸县物价部门定价基础上加价0.3元，预计气价为4.55元/立方米。5年后执行攸县物价部门定价。以上价格均以今年天然气价格为参考，未考虑今后上游气价上涨的因素。中燃公司同时提出，以上三种方案的年照付不议气量为150万立方米。2.厂区内天燃气管道、设备费用（阀门仪表除外）序号名称单位数量总价（万元）1燃烧装置套241082燃气管道及附件1953燃气泄露及报警系统304土建费用105燃气管道施工费1806安装调试费457设计费90合计6583.取消油枪后节省费用单位（万元）序号名称原有数量现有数量削减前总价削减的费

6、用1油枪2套1套120602油流量检测装置4套2套1263供油泵3套2套1034电动机3套2套5.425油罐2套1套90456燃油管道1套1套133307保温油漆1套1套4910合计（万元）186从上面的比较可以看出，天燃气点火系统厂内部分的初投资为658万元。若执行方案一，需一次性缴纳工程共建费500万元，总投资约为658+500=1158万元，同时由于原燃油系统削减了部分费用，实际上整个燃油系统的改造需增加投资约1158-186=972万元。若执行方案二，需一次性缴纳工程接驳费200万元，整个燃油系统的改造增加投资金额约为658+200-186=672万元。若执行方案三，则无需缴纳工程接驳

7、费，总个燃油系统的改造增加投资额为658-186=472万元。4.投资回报分析参考国内600MW亚临界W型锅炉的平均水平，估算锅炉一次冷态启动用#0柴油的油量大约在40吨（烧烟煤）至110吨（烧无烟煤）左右，投入的油枪数量为8至14支。以取中间值80吨估算，燃油费用约为80吨6700元/吨=53.6万元。若假设改造后的12支天燃气枪能全部代替油枪，由于1吨#0柴油的热值相当于1200立方米左右的液化天然气，那么用气量大约在80吨1200立方米/吨=96103 立方米左右，以中燃公司初估的三个方案气价计算，燃气费用分别约为96103 立方米4.1元/ 立方米=39.36万元，96103 立方米4

8、.25元/ 立方米=40.8万元，96103 立方米4.55元/ 立方米=43.68万元，。冷态启动一次，三个天然气方案分别比用油节省约14.24万元、12.8万元和9.92万元。按集团公司标准，无烟煤用油指标为25吨/亿千瓦时，两台600MW超临界锅炉全年发电量按60亿千瓦时考虑，全年的#0柴油消耗量为1500吨，如果全部用天燃气代替，则三个天然气方案每年节省的费用分别为1500吨6700元/吨-1500吨1200 立方米/吨4.1元/ 立方米=267万元，1500吨6700元/吨-1500吨1200 立方米/吨4.25元/ 立方米=240万元，1500吨6700元/吨-1500吨1200

9、立方米/吨4.55元/ 立方米=186万元。5.天燃气价格盈亏平衡点分析目前#0柴油的市场批发价约6700元/吨，热值43260kJ/kg，单位价格的热值6456.7kJ/元；天燃气的热值约为35742kJ/ 立方米，按照中燃公司初估的4.1元/ 立方米的价格，其单位价格的热值约为8717kJ/元。假设柴油价格不变的前提下，天燃气的单价应该在35742/6456.7=5.5元/ 立方米左右。所以，天燃气终端价格不应该超过5.5元/ 立方米。越接近这个价格，收回投资的时间则越长。超过这个价格则得不偿失。四、应用情况株电公司2009年启动310MW机组#4炉天燃气点火改造项目，直接接入新奥燃气公司

10、的城市管道系统，缴纳了550万元的公网建设费用。改造后共计使用3次，其中2次成功从冷态启动到投粉未投油。还有一次冷态启动，到点火后期，因为燃气公司供气不足将气源切除后改用燃油。天然气的燃尽效果优于#0柴油，而且燃烧副产物为二氧化碳和水，对炉内受热面、布袋除尘器和脱硫几乎没有影响，株洲电厂在点火的同时便可同时投运布袋除尘器和脱硫装置，环保压力小。当在运行当中需要投油（气）进行稳燃时，油枪和气枪可以同时使用，相互之间几乎没有影响，对于在油枪故障或是气源气压不稳定等异常工况下的适应性较强。株洲电厂310MW“W”火焰锅炉原来设置24支油枪，输入热量为30%BMCR，在进行天然气改造之后，剩下的12支

11、油枪输入热量为15%BMCR，据该厂技术人员介绍，在燃用接近设计煤种时，12支油枪也能够满足点火需要，但当煤质与设计值偏差较远时，根据以往的运行经验，则需要14支以上的油枪。另根据了解，出于对气源稳定性、天然气系统的安全性和油枪故障等方面因素的考虑，株洲电厂在#4炉的天然气改造方案中，拟削减天然气枪的数量。本工程燃烧系统组成与株洲电厂完全相同，只是通过优化设计，我们将24支油枪的输入热量改为25%BMCR，如果对一半的油枪进行天然气改造，那么输入热量只有12.5%BMCR，能否单独依靠油枪或是气枪完成点火还是个未知数，尤其是对于攸县天然气供气方式而言，主要依靠槽罐车运输液化天然气，供气的稳定性

12、受制因素太多，如运输距离长，冬季社会采暖需气量大等，虽然中燃攸县公司有书面承诺，但是万一遇上气源不足的情况，单纯依靠12支气枪较难完成点火需要。从株洲电厂W型锅炉上成功运用天燃气点火的情况看，天燃气点火方式确实环保、安全、可行。但是，因为点火期间用气量大的特殊性，造成气源供应较紧张。因此，就供气时间、方式上与供气单位存在较大分歧，且一直未达成一致意见。气源保证上存在较大不确定因素。五、总结综上所述，根据预估价格采用天燃气点火、助燃方案，若执行方案一，则锅炉冷态启动72次或者正常运行3.8年时间可收回初投资，若执行方案二，则锅炉冷态启动57次或者正常运行3年时间可收回初投资，若执行方案三，则锅炉

13、冷态启动53次或者正常运行2.8年时间可收回初投资，如果能在点火冲管阶段用上天燃气，则经济、环保效益更明显。但是，无论后期投入效益多好，关键问题仍是气源能否得到保证。如要保证攸县电厂天燃气供应存在以下几个问题：1、中燃公司承诺负责气站的建设、运营与维护，并将气源接口引至厂区围墙外50米范围内。气站的设立是以效益为中心，但是由于电厂用气的特殊性，即：突然性、间断性、峰谷性。加上厂址离攸县城区约30公里（攸县县城附近已有一气站正在建设），周围生活用气量不大，而电厂一年的用气量时多时少，可能无法满足气站运营维护需求。中燃届时可能提出接驳费增加。2、近几年攸县的天燃气供应仍是以罐装液化天燃气为主。如按

14、中燃公司承诺，附近建设气站，气站容量为：2150立方米，按70%容量考虑则储量为20万Nm3天燃气。锅炉冷态点火升炉按80吨用油考虑，则需消耗天燃气约9.6万立方米天燃气，考虑到机组启动过程中，存在诸多不确定因素，所以用气量仍会有所增加。如果2台锅炉同时点火，加上居民生活用气等则需及时通过罐装车补充气源。基建期间1台炉冲管，5天内需用气约61.2万立方米天燃气。如此大的用气量，在消耗气站的同时，至少还需11台罐装车在气站附近随时待命（罐装天燃气一车4万立方米容量）。罐装车从四川重庆运输路程至少需3天时间。运送过来后，卸车时间需46小时/台。加上机组冲管、调峰、停机、升炉具体时间不确定性较大，提

15、前准备时间有限。所以，路上稍有不慎或者罐装车卸车故障、卸车协调不畅等等则气源无法得到有效保障。3、最近长沙召开天燃气涨价听证会，估计天燃气的价格又将上调。对此类一次能源，预计随着时间的推移，价格肯定会持续走高，如果一旦综合效益接近甚至超过盈亏平衡点，则此方案无经济效益可谈，剩下的只有环保效益。4、中燃攸县公司在供气意向协议中提出，我方每年的照付不议气量为180万方，也就是说，在燃气成本支出上，我方一年要固定至少付出750-820万元之间。而集团公司对于燃用无烟煤的两台600MW火力发电机组的年燃油定量为1500吨，总费用约为1005万元。如果我们的年运行小时较高，无需频繁启停，或是燃烧调整较好

16、，无需或只需少量投油（气）稳燃，这笔费用的无谓支出也是需要斟酌的。总而言之，从燃气运输、气站建设、燃气价格等方面综合考虑，我们认为现阶段采用天燃气点火方式不合适。将来一旦攸县燃气需求量大，城市燃气管道敷设后，气源可靠性提高，在价格合适的情况下。可考虑采用改造的方式采用天燃气点火。这样既不会增加初投资，也不存在近期内气源无法得到保障的问题。所以，建议仍采用燃油点火系统。附件一: 天燃气供应意向协议需方：大唐华银株洲第二发电厂筹备处供方：攸县中燃城市燃气发展有限公司根据需方在攸县网岭镇建设2600MW燃煤火力发电机组的需要，本着互惠互利、平等自愿的原则，经供需双方友好协商，签订供气协议如下：1.在

17、需方2600MW燃煤火力发电机组建成后（约2012年4月份），供方保证按照本协议所签订的以下条款按时、保质、保量提供天燃气。2.供方负责在需方厂区围墙外50米范围内提供天燃气供应接口，并负责天燃气站的建设、运营与维护。3.供方每年向需方提供天燃气约 230 万标准立方米，至天燃气燃烧器入口供气压力不低于 50 KPa。贵方照付不议的用气量在180万。4.需方短时间最大耗气量为 8小时 之内消耗约 12 万标准立方米天燃气，供方承诺供应力能满足要求。5.供方提供的天燃气应符合以下标准：低位发热量：35742KJ/m H2S：023mg/m6.天燃气价格以政府物价部门最终核定的价格为准。7.本协议

18、为供需双方的原则性协议，在不违背上述协议原则的前提下，双方另行签订天燃气购销合同以进一步明确有关细则。需方（签字盖章）： 供方（签字盖章）： 年 月 日 年 月 日附件二：大唐华银攸县电厂天燃气供应技术保障措施大唐华银公司将在攸县网岭镇新建2600MW火力发电机组（以下简称攸县电厂），并拟采用由攸县中燃城市燃气发展有限公司（以下简称中燃攸县公司）提供的天燃气进行点火和稳燃，以及基建期间的点火冲管和各项试验。由于攸县电厂用气具有全年总用量大、短时间用量大、全年用气时间不平均等特点，为保证该火力发电机组的安全稳定运行，中燃攸县公司特为该工程建设专用液化天燃气站，并制定以下技术保障措施以满足要求。一

19、、天燃气站建设工期保障中燃攸县公司承诺在双方签订正式协议后12个月内将该专用气站建成投运。二、天燃气总量供应能力保障攸县电厂预计全年天燃气总用量为230万标准立方米。中燃公司承诺为攸县电厂铺设专用管道。天燃气供应接口接至厂区围墙外50米范围内，中燃攸县公司负责天燃气站的建设、运营与维护。该气站初步规划容量为2150立方米液化天燃气罐，储罐的常年储量不低于70%，即具备常年随时提供至少12万立方米天燃气的能力。三、攸县电厂基建阶段天燃气供应能力保障由于攸县电厂在基建收尾阶段（持续时间约为两个月）需要大量使用天燃气进行冲管、试验等，总气量预计在400万标准立方米左右，瞬间流量可达到2.5万标准立方

20、米/小时，日最高用气量可达到25万标准立方米。中燃攸县公司承诺能满足瞬间流量的要求，并随时为专用气站补充足够的气源。四、攸县电厂生产阶段天燃气供应能力保障攸县电厂生产阶段主要使用天燃气进行锅炉点火和稳燃。以锅炉冷态启动一次为最大天燃气用量标准计算，8小时之内需消耗天燃气约12万标准立方米，之后还需少量天燃气进行稳燃。为此，中燃公司承诺在冷态启动的同时为专用气站补充足够的气源。攸县中燃城市燃气发展有限公司2010年9月8日附件三：西安天力能源有限公司（株电310机组天然气改造单位）为本项目600MW锅炉所作的天然气点火技术方案锅炉天然气点火燃烧系统主要由天然气燃烧装置其及配风系统、天然气管线系统

21、、安全保护报警及控制系统等组成。（一）燃气燃烧装置的选型、布置1、燃气燃烧装置的选型燃气特性设定如下：燃气低位热值QYdw=35500kj/m3,燃气密度=0.8 kg/m3燃气燃烧装置配选用强混式燃气燃烧器，燃气燃烧器结构见下图。燃气燃烧器结构示意图12支点火燃烧器选用燃气量为1560Nm3/h。单台燃气燃烧器设计规范见下表（额定值）：序号项目设计规范（额定）备注1功率18.8MW2燃气量1560 Nm 3/h3设计压力50KPa4配风量10175 m3/h每台燃烧器配置一套高能点火器及点火器的推进器，并配备火检。配风系统采用原油枪燃烧器的设计结构。2、燃气燃烧装置的布置锅炉采用6台双进双出

22、磨煤机，24只双旋风煤粉燃烧器；每台磨煤机带4只煤粉燃烧器。双旋风煤粉燃烧器顺列布置在下炉膛的前后墙炉拱上，前、后墙各12只，原设计每只双旋风煤粉燃烧器配一支油枪，用于点火和低负荷稳燃。油枪紧靠煤粉喷嘴布置在拱上，设计总容量为30%BMCR输入热量；油枪采用机械雾化。油枪采用高能点火器点火，并配有进退驱动装置，完全满足程控点火的要求。现方案：将12支燃气点火燃烧器仍放置在原油枪点火器的位置，即前、后墙拱上各布置6支，与油枪交叉错开布置，即前、后墙各布置6支燃气燃烧器、6支油枪。（二）燃气管线系统燃气管线系统按燃气压力选用次中压管道（0.005MPap0.2 MPa)系统输送，管线系统包括燃气母

23、管线系统、燃气支管线系统。管线系统布置见：燃气管线系统布置图。燃气母管线系统是指从调压站来气到锅炉前的管线。要求调压站燃气压力为0.2MPa，燃气母管线系统需设计布置。燃气管线系统流程如燃气管线系统流程图所示，燃气母管选用DN500的钢管，在炉前母管上布置有手动闸阀、过滤器、流量计、压力表、压力开关和压力变送器。燃气母管管径为，燃气母管在锅炉前、后墙各分为两路，选用DN350的钢管，各设置一手动闸阀。在炉前母管线上设置检修前后所用的吹扫装置及放空，且在管道最低处设置疏水。燃气支管线系统单台炉共12套，系统流程如燃气管线系统流程图所示，每套管路设置手动闸阀、气动调节阀、气动快关闸阀、压力表和阻火

24、器，采用金属软管与天然气枪相连接。燃气支管线均采用DN150管道。在各支管线上均设置吹扫装置及放空，吹扫装置采用蒸汽吹扫系统，且在管道最低处设置疏水。（三）安全保护报警及控制系统天燃气点火改造后需增加以下安全保护报警及控制系统：1、燃气灭火保护:当某台燃气燃烧器灭火时，该台燃气燃烧器上的火焰检测器动作，联锁关闭气动快速关断闸阀，停止燃气燃烧器的燃气供应。2、燃气高、低压保护：当某台燃气燃烧器燃气压力高、低于设定值时，该台燃气燃烧器上的压力变送器动作，联锁关闭气动快速关断闸阀，停止燃气燃烧器的燃气供应。3、炉膛灭火联锁保护：当锅炉炉膛发生灭火时，给燃气系统发出信号，联锁关闭该台锅炉上12台气动快

25、速关断闸阀，停止12个燃气燃烧器的燃气供应。4、燃气的防爆措施，我们选用强混燃烧器，燃气射流速度高，远大于火焰传播速度，可有效防止燃气喷口回火。同时，在燃烧器尾部设置阻火器，并采用气动快关阀实现在紧急情况下切断天然气来源，以防止发生燃气爆炸。5、对于600MW锅炉天然气点火控制系统采用独立的PLC控制柜与人机界面来完成，将各压力信号、流量信号、火检、氧量接入控制系统，控制系统完成对气动调节阀，气动快关阀等的控制，该系统可与炉膛灭火系统联锁保护。也可直接将该系统接入锅炉的DCS系统。四、锅炉燃气点火运行规程（一）燃气燃烧器首次试投运条件1、锅炉具备点火启动条件。 2、燃气系统及相关表仪正常，安全

26、连锁装置试验合格。 3、炉膛系统周围不能有明火、高温灰、泄漏点等。（二）冷态投运步骤1、燃气燃烧器投运前检查（1）接到投燃气指令后，准备防爆工具；（2）火焰监测系统经检验可靠好用（每次点炉前必须作检查）；（3）检查稳压室及支线管线、阀门、法兰及所有附件等有无泄漏，阀门开、关是否正确，有无其它缺陷；（4）检查风线风门是否开关灵活、有无泄漏；（5）检查吹扫管线、阀门等有无泄漏，阀门是否关闭，有无其它缺陷。2、对燃气燃烧器及燃气管线进行吹扫对燃气母管进行吹扫，从燃气母管手动阀后至母管末端吹扫10分钟吹扫蒸汽末端放空；对燃气分管进行吹扫，从燃气分管手动阀后至分管末端吹扫10分钟吹扫蒸汽末端放空；对燃器

27、支管进行吹扫，从燃气支管手动阀后至支管末端吹扫10分钟吹扫蒸汽末端放空；对各燃烧器尾部管线吹扫，从燃烧器尾部管线手动阀后至炉膛吹扫10分钟蒸汽排到炉膛中。3、引燃气（1）联系调度，送燃气至调压站。（2）将调压站出口的燃气压力调节至0.2MP a。（3）解除锅炉燃气相关联锁。4、单台燃气燃烧器启动步骤（1）根据标定情况先将该台燃烧器调节风门开10-30%（2）开启各手动门（3）启动点火枪点火后延时10秒开燃气支管气动阀（4）再开燃气支管气动调节阀（5）观察着火情况。若着火，根据着火情况调节燃烧器进口压力及配风风量；若不着火，应立即切断该侧快关阀，再关闭燃烧器前手动阀，检查调整好后重新试投。（6）

28、根据着火情况可逐渐加大燃烧器进口压力及配风风量，同时注意锅炉各参数变化情况。5、若锅炉运行稳定，各参数正常，可按以上步骤启动另一台燃烧器。6、投入燃气联锁当12台燃气燃烧器全部投运后，锅炉燃烧良好，运行稳定，各参数正常后投入燃气联锁。7、燃气燃烧器保护联锁条件（1）当燃气投入10秒后，监测不到火焰，就应暂停燃气供应（2）燃烧器喷口燃气压力小于1KPa，就应暂停燃气供应（3）MFT动作，就应暂停燃气供应（三）停止燃气供应步骤（首先解除联锁）（a）正常情况下 （1）先关燃气分管手动阀（2）关闭燃气支管前手动阀（3）关闭燃烧器前手动阀（4）燃气线分段同时进行吹扫（见吹扫步骤）（5）关闭支管气动调节阀

29、和气动快关阀（6）关闭各手动阀（7）动作结束（b）事故状况时（1）断电或风机跳闸装置断电MFT动作或风机跳闸时，燃气线上气动阀和调节阀关闭。为防止回火，应将各风门开大保持大风量向炉膛内吹。同时先关闭燃气母管前手动阀，再关闭锅炉其它手动阀。锅炉扬火恢复正常运行后，对燃气线进行吹扫（见吹扫步骤）。吹扫完后，达到投燃气条件后，可根据实际情况投燃气。（2）水冷壁爆管时若锅炉氧量、各温度正常且达到投燃气条件时，可按正常状况时进行吹扫和停用燃气。如果锅炉氧量经调整还低于3%，炉膛各点压力和温度由较大波动时，达不到投燃气条件时，先关闭燃气分管前手动阀，禁止分段进行吹扫。关闭燃气调节阀和燃烧器前气动阀及各手动

30、阀。待下次开炉达到投燃气条件时吹扫。（四）燃气燃烧器的吹扫：或其它事故机械和设备事故（1）只要锅炉投运燃气前或者停止燃气供应后，必须用蒸汽对燃气支管后气动阀至炉膛吹扫，吹扫蒸汽1015分钟。（2）在系统进行检修前后需对燃气支管手动阀后至炉膛吹扫5分钟；然后关闭燃烧器前手动阀，分段同时进行吹扫。（3）若MFT动作进行吹扫时。先打开燃支管气动调节阀和气动快关阀，开燃烧器前手动阀，对燃气支管后气动阀至炉膛吹扫5分钟；然后关闭燃烧器前手动阀后，分段同时进行吹扫。（4）燃气线吹扫干净后，关闭各阀；（5）一般情况下，燃气线的吹扫须在断气前正常运行中进行；若锅炉事故时，必须先停用燃气，待锅炉正常且达到投燃气条件时吹扫；（6）若因装置断电停燃气时，禁止向炉膛内吹扫；（7）若锅炉需检修，需在燃烧器前手动阀进口加装盲板（两侧）。（五）锅炉事故应急处理（1）锅炉因设备故障、氧量表异常、燃气线泄露、火焰监测器监测不到火焰等其它故障及停炉或压火处理时，首先应停止燃气供应（步骤及措施见上）；（2）装置断电、缺水、满水、超温、超压等异常事故，需要紧急停炉时，首先应停止燃气供应（步骤及措施见上）；（3）燃气泄露：A、燃气成分主要由CH4 、