天然氣分布式能源站項目燃?xì)庹羝h(huán)電廠生產(chǎn)工藝及設(shè)備設(shè)計方案

1、天然氣分布式能源站項目燃?xì)庹羝h(huán)電廠生產(chǎn)工藝及設(shè)備設(shè)計方案一、主要原料及產(chǎn)品XXX園區(qū)天然氣分布式能源站項目使用天然氣為燃料，利用聯(lián)合循環(huán)技術(shù)為工業(yè)園區(qū)供熱、供電，不消耗燃煤、不產(chǎn)生灰煤渣，主要原料為天然氣，產(chǎn)品為電、蒸汽，同時，還要消耗水、電。年消耗原料、產(chǎn)出產(chǎn)品量詳見表2.4主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。二、生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品方案1、生產(chǎn)規(guī)模年發(fā)電量12193萬kWh/a工作制度：每天三班制、每班工作8小時，全年工作330天，工作小時數(shù)7920小時。2、產(chǎn)品方案燃?xì)廨啓C(jī)額定功率14.7MW汽輪發(fā)電機(jī)額定功率1.37MW，年發(fā)電量12193萬kWh/a。3、主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)本項目的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)如下表2

2、.4。表2.4主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)序號項目單位技術(shù)參數(shù)備注1總裝機(jī)規(guī)模MW16.52燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電出力MW14.73汽輪機(jī)發(fā)電出力MW1.374系統(tǒng)發(fā)電出力MW16.075燃?xì)廨啓C(jī)熱耗損kJ/kWh102966天然氣耗量Nm3/h44477年運行小時數(shù)h79208余熱鍋爐出力t/h25.79余熱鍋爐利用小時數(shù)h792010余熱年供熱量萬t/a20.3511年供電量萬kWh/a1272712年廠自用電量萬kWh/a53413年供電量萬kWh/a1219314燃機(jī)年天然氣耗量萬Nm³3522三、生產(chǎn)工藝本項目采用天然氣作為能源，驅(qū)動燃?xì)廨啓C(jī)對外發(fā)電，利用蒸汽余熱鍋爐將高溫排放煙氣制取成工業(yè)蒸汽

3、，向園區(qū)提供蒸汽及電能。生產(chǎn)工藝原理：燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組的基本原理為壓氣機(jī)從外界大氣環(huán)境吸入空氣，并經(jīng)過軸流式壓氣機(jī)逐級壓縮使之增壓，同時空氣溫度也相應(yīng)提高；壓縮空氣被壓送到燃燒室與噴入的天然氣混合燃燒生成高溫高壓的氣體；再進(jìn)入到透平中膨脹做功，推動透平帶動壓氣機(jī)和外負(fù)荷轉(zhuǎn)子一起高速旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)天然氣的化學(xué)能部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械功，并通過發(fā)電機(jī)輸出電功；再利用燃?xì)廨啓C(jī)排煙中的余熱在余熱鍋爐內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，一部分蒸汽帶動蒸汽輪機(jī)進(jìn)一步發(fā)出電能，另一部分蒸汽直接輸出供工業(yè)。圖2.1 工藝流程簡圖1、熱力系統(tǒng)本項目熱力系統(tǒng)主要考慮外供蒸汽，采用兩套聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，主要設(shè)備有燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋爐、燃?xì)忮仩t（備

4、用）、除氧器、給水泵、閉式冷卻水泵、蒸汽聯(lián)箱、連續(xù)排污及定期排污擴(kuò)容器等設(shè)備，熱力系統(tǒng)主要由蒸汽系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、補(bǔ)給水系統(tǒng)、排污系統(tǒng)、閉式冷卻水系統(tǒng)等組成。1） 汽水流程由化水站出來的補(bǔ)充水通過水泵升壓送入進(jìn)入除氧器，除過氧的給水經(jīng)過各自的給水泵進(jìn)入省煤器、蒸發(fā)器和過熱器，余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入蒸汽輪機(jī)，背壓出的蒸汽進(jìn)入主蒸汽管網(wǎng)外供用戶，工業(yè)蒸汽不回收，鼓勵用戶就地利用。2） 蒸汽系統(tǒng)本項目配置1臺30t/h余熱鍋爐，余熱鍋爐采用雙壓、補(bǔ)燃形式。余熱鍋爐產(chǎn)生3.9MPa、450的過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，拖動汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，背壓出的低壓蒸汽匯入蒸汽母管后引至蒸汽聯(lián)箱，然后由蒸汽聯(lián)箱引出兩路蒸汽管

5、道，一路外供蒸汽（壓力1.0MPa，溫度220）給用戶，另外一路蒸汽供給熱力除氧器，供除氧器加熱除氧用。每臺鍋爐的主蒸汽管道及對外供汽管道上均設(shè)置流量測量裝置。3） 鍋爐給水系統(tǒng)本項目余熱鍋爐給水系統(tǒng)采用單元制，余熱鍋爐設(shè)置2臺100%容量的給水泵，一用一備，當(dāng)一臺運行泵發(fā)生故障時，備用泵自動啟動投入運行。主要技術(shù)規(guī)范：型式：定速泵；出口流量：35t/h；出口揚程：610mH20；電機(jī)功率：110kW；電動機(jī)電壓：10kV；4） 鍋爐排污系統(tǒng)本項目余熱鍋爐用一套排污系統(tǒng)，排污水系統(tǒng)設(shè)置一個連續(xù)排污擴(kuò)容器及一個定期排污擴(kuò)容器。5） 輔助冷卻水系統(tǒng)本項目輔助冷卻水系統(tǒng)主要為閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，全廠

6、共設(shè)置一套，采用母管制。閉式冷卻系統(tǒng)采用干式冷卻塔散熱，同時采用兩臺100%容量的閉式循環(huán)冷卻水泵，一用一備，保證關(guān)鍵設(shè)備的冷卻用水。6） 空氣壓縮系統(tǒng)壓縮空氣系統(tǒng)為本工程提供儀表用和檢修用壓縮空氣。本期工程設(shè)置2臺5m3螺桿式壓縮機(jī)，出口壓力為0.8MPa，并設(shè)置1個10m3的儲氣罐以及配套干燥過濾系統(tǒng)。2、電氣系統(tǒng)1）電氣主接線設(shè)一組10kV單母線分段系統(tǒng)，15MW燃?xì)獍l(fā)電機(jī)和1.5MW背壓式汽輪發(fā)電機(jī)接入母線，設(shè)4路10kV饋出線向附近用戶供電。從園區(qū)變電站10kV不同母線段引入兩路10kV電源，分別接入本10kV系統(tǒng)母線，作為本項目的開工電源，同時可承擔(dān)由系統(tǒng)平衡發(fā)電量的作用。設(shè)2臺1

7、0/0.4kV、2000kVA變壓器，組成一組低壓單母線分段系統(tǒng)，為廠用電負(fù)荷供電，每臺變壓器均可承擔(dān)全部廠用電負(fù)荷。兩路10kV電源引自10kV系統(tǒng)I、II段母線。項目開工時10kV系統(tǒng)為單母線運行，由I段的外接電源為廠用電負(fù)荷供電，II段的外接電源為熱備用，當(dāng)接入I段的兩臺發(fā)電機(jī)運行正常后，可斷開I段的外接電源開關(guān)，由發(fā)電機(jī)系統(tǒng)為廠用電負(fù)荷供電。當(dāng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)故障時，需切除外供電線路開關(guān)，由I段的外接電源開關(guān)進(jìn)行備自投，作為保安電源用于電廠的安全停車。2）繼電保護(hù)、電測量及電能計量、綜合自動化和同期點設(shè)置 繼電保護(hù)設(shè)置原則10kV系統(tǒng)的控制、保護(hù)、信號監(jiān)視等按國標(biāo) GB/T50062-200

8、8電力裝置的繼電保護(hù)和自動裝置設(shè)計規(guī)范配置，并選用微機(jī)綜合保護(hù)裝置。電測量及電能計量10kV系統(tǒng)的電測量及電能計量的配置原則執(zhí)行國標(biāo)GB/T50063-2008電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范，在發(fā)電機(jī)出口處設(shè)電能計量表，在外接電源處設(shè)用于雙向計費的電能計量表，在饋出線處設(shè)用于向供電用戶計費的電能計量表。綜合自動化設(shè)置變電所設(shè)置電氣綜合自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，在變電所控制室設(shè)監(jiān)控子站，當(dāng)變電所需與上級變電站建立通訊聯(lián)系時，可采用光纖以太網(wǎng)方案。10kV系統(tǒng)的控制、保護(hù)、信號監(jiān)視以及10/0.4kV變電所的低壓測控裝置均納入電氣綜合自動化系統(tǒng)。電氣綜合自動化系統(tǒng)與DCS建立通訊聯(lián)系

9、。同期點設(shè)置在發(fā)電機(jī)出口開關(guān)、III段外接電源開關(guān)及10kV母分開關(guān)處設(shè)同期裝置。4） 變電所設(shè)備布置方案本項目設(shè)置變電所一座，建筑物一次建成，并為后期預(yù)留設(shè)備空位。變電所采用單層結(jié)構(gòu)，設(shè)置變壓器室、中低壓配電室及控制室等功能房間。變壓器室采用高式布置，中低壓開關(guān)柜采用分區(qū)布置。10kV進(jìn)出線及廠用電低壓配出線均采用電纜在電纜溝內(nèi)敷設(shè)。15MW燃?xì)獍l(fā)電機(jī)在現(xiàn)場設(shè)中性點柜，內(nèi)設(shè)消弧線圈及避雷器等。3、燃燒系統(tǒng)空氣經(jīng)過濾器并由壓氣機(jī)增壓后進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，與天然氣混合燃燒，推動燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電。燃機(jī)排出的高溫?zé)煔馔ㄟ^煙道進(jìn)入余熱鍋爐本體，依次流經(jīng)各過熱器、蒸發(fā)器、省煤器后，經(jīng)主煙囪排入大氣。燃燒系統(tǒng)

10、主要由燃?xì)廨啓C(jī)和余熱鍋爐的煙氣系統(tǒng)構(gòu)成。空氣由燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣裝置(內(nèi)部設(shè)有過濾器和消聲器)引入壓氣機(jī)壓縮后，進(jìn)入環(huán)繞在燃機(jī)主軸上的分管式燃燒室。天然氣經(jīng)過調(diào)壓站分離、過濾、增壓后進(jìn)入天然氣前置模塊計量、加熱、再過濾后，與進(jìn)入燃燒室的壓縮空氣進(jìn)行預(yù)混，通過燃料噴嘴噴入燃燒室后燃燒，燃燒后的高溫?zé)煔膺M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)膨脹作功，帶動燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，拖動發(fā)電機(jī)發(fā)電。作功后的煙氣溫度依然很高，高溫?zé)煔馔ㄟ^煙道進(jìn)入余熱鍋爐。在這里，高溫?zé)煔饧訜徨仩t給水產(chǎn)出過熱蒸汽去汽機(jī)作功，煙氣中的熱量被充分吸收和利用，最后經(jīng)余熱鍋爐的主煙囪排入大氣。4、調(diào)壓系統(tǒng)天然氣調(diào)壓站(含燃料計量、分離、增壓和過濾等)布置在廠區(qū)北側(cè)，

11、占地面積8m×8m，從調(diào)壓站至燃?xì)廨啓C(jī)的廠區(qū)天然氣管道采用直埋的方式送至主廠房。吹掃系統(tǒng)：全廠設(shè)一套氮氣站（氮氣瓶），主要用于天然氣增壓站、廠區(qū)天然氣供氣管道、燃?xì)廨啓C(jī)本體及余熱鍋爐的吹掃置換。另外用于機(jī)組長期停運時，向鍋爐過熱器、再熱器、省煤器、汽機(jī)軸封冷卻器、除氧器供應(yīng)氮氣，使設(shè)備與空氣隔絕，以防止設(shè)備發(fā)生腐蝕。5、機(jī)組運行方式機(jī)組的運行方式為：按照“以熱定電”的方式運行，機(jī)組可在30100%額定負(fù)荷范圍內(nèi)滑壓運行。在變負(fù)荷運行時，備用鍋爐具有足夠的安全可靠性，適應(yīng)熱負(fù)荷的變化。1）機(jī)組的啟動啟動汽源：機(jī)組啟動汽源來自本工程的35t/h啟動鍋爐。啟動鍋爐出口蒸汽參數(shù):壓力3.9M

12、Pa，溫度450，減溫減壓后供機(jī)組使用。水源：機(jī)組啟動前除氧器、余熱鍋爐的上水工作工作均由化學(xué)水車間直接共給。燃機(jī)啟動用氣：燃機(jī)啟動及正常運行均采用天然氣作為燃料，不設(shè)備用燃料。2）主輔機(jī)調(diào)節(jié)方式燃機(jī)具備超速保護(hù)、燃料控制、進(jìn)氣控制等。余熱鍋爐具備高、中、低給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)。汽輪機(jī)具備采用DEH控制系統(tǒng)。熱力系統(tǒng)采用電動和氣動等可控執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具備采用DCS控制的能力。3）機(jī)組停機(jī)機(jī)組停機(jī)后，燃?xì)廨啓C(jī)本體吹掃置換，余熱鍋爐、軸封冷卻器和熱網(wǎng)加熱器充氮保護(hù)，使設(shè)備與空氣隔絕，以防止設(shè)備發(fā)生腐蝕。汽輪機(jī)不設(shè)快冷裝置。余熱鍋爐故障，對應(yīng)的燃?xì)廨啓C(jī)和發(fā)電機(jī)自動停運，燃?xì)廨啓C(jī)跳閘，對應(yīng)的余熱鍋爐和發(fā)電機(jī)將自動

13、停運。四、主要生產(chǎn)設(shè)備該項目主要生產(chǎn)設(shè)備詳見下表。表2.5 主要生產(chǎn)設(shè)備一覽表設(shè)備名稱型號與規(guī)格單位數(shù)量備注1發(fā)電2汽輪發(fā)電機(jī)組1500kW臺13油站配套臺14燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組15MW臺15余熱鍋爐30t/h臺1特種6高壓水泵-臺37中壓水泵-臺38電動雙鉤橋式起重機(jī)16t臺1起重9汽車吊車5t臺1起重10低壓蒸汽管道480、0.8MPa米-鍋爐11燃?xì)忮仩t35t/h臺1特種12除氧器50t/h臺1壓力容器13鍋爐給水泵40t/h臺214燃料氣分液罐1600×5600臺115鍋爐鼓風(fēng)機(jī)鍋爐配套臺216減壓減溫器50-3.82/450-1.1/270臺117磷酸鹽加藥裝置二箱三泵臺1給水1

14、8安全儲水罐Ø8.5m×H9.9m，500m³臺219生產(chǎn)水泵60m³/h，30m，15kW臺220消防水泵126m³/h，50m，45kW臺221冷卻塔200m³/h，7.5kW臺222循環(huán)水泵200m³/h，40m,45kW臺323循環(huán)水處理設(shè)備-套1化學(xué)水24除鹽水成套設(shè)備套1管道25低壓蒸汽管網(wǎng)DN300，壁厚8t195.57壓力管道26燃?xì)夤艿繢N250，壁厚10t130壓力管道27中壓蒸汽管道tDN50，CrMo鋼，壁厚6t13.5壓力管道電氣2810kV開關(guān)柜中置式，31.5kA，含13臺綜保繼電器臺14291

15、0kV聯(lián)絡(luò)母線橋2000A，空氣絕緣，31.5kA，長度8m米83010/0.4kV變壓器10/0.4kV，2000kVA油浸全密封變壓器臺231大容量高速限流開關(guān)2000A，50kA臺132低壓開關(guān)柜抽出式，65kA，含綜保繼電器，含2臺電容器柜，200kvar/臺臺3033低壓進(jìn)線母線槽密集型母線槽，4000A，8m/套米1634低壓聯(lián)絡(luò)母線槽密集型母線槽，4000A，10m/套米2035正常照明柜固定式，65kA，含線路綜保繼電器臺1036直流電源裝置免維護(hù)酸電池 ，DC220V 200Ah，高頻開關(guān)整流模塊，PK-20柜臺137UPS不間斷電源裝置5kVA，PK-20柜體，應(yīng)急時間大于30min臺138EPS應(yīng)急電源裝置60kW，低壓開關(guān)柜柜體，應(yīng)急時間90min臺139中心控制室配電柜固定式低壓柜