煤气发电技术方案

江西萍钢实业股份有限公司九江分公司老厂区燃气发电站工程技术方案中冶京诚工程技术有限公司北京京诚科林环保科技有限公司2011年03月中冶京诚工程技术有限公司九钢燃气发电站工程可行性研究江西萍钢实业股份有限公司九江分公司老厂区燃气发电站工程技术方案总裁：韩国瑞副总裁：崔洲技术总监：谭雪峰公司工程项目主管：党兵设计经理（总设计师）：信保定蔡发明中冶京诚工程技术有限公司北京京诚科林环保科技有限公司2011年03月中冶京诚工程技术有限公司九钢燃气发电站工程可行性研究中冶京诚工程技术有限公司参加设计人员名单专业名称设计人审核人部门工程项目主管热力（含暖通）文华王艳红张艳李玉芬蔡发明电力杜彪张颖辉刘国权郑长江孙铁山给排水朱海涛刘全金阎国荣自动化高彬王志红卢满涛电讯张华旗刘燕刘东海总图黎之维步小英聂世一土建蔡文燕毕成林毅杨重楠乐嘉龙工程经济冯又东赵西子宋幸海技术经济苗丽君翟刚朱帆王彦环保肖莹刘志鹏孟繁强张六零中冶京诚工程技术有限公司九钢燃气发电站工程可行性研究目录第一章概述1.1建设单位1.2项目概况1.3燃气发电站建设的必要性和合理性1.4设计依据及基础资料1.5设计范围1.6主要设计技术原则第二章热负荷第三章电力系统3.1当地电网现状3.2电力、电量平衡3.3发电站发电机接入电力系统方案第四章燃料供应第五章机组选型5.1机组选型5.2机组参数及主要技术数据第六章厂址条件6.1自然地理概况6.2工程地质6.3交通运输6.4发电站水源第七章总体方案7.1总图运输7.2煤气及低压蒸汽输送7.3燃烧系统7.4热力系统7.5主厂房布置7.6暖通部分中冶京诚工程技术有限公司九钢燃气发电站工程可行性研究7.7电气部分7.8水工部分7.9化学水处理系统7.10热工控制7.11土建部分7.12电讯设施第八章环境保护8.1设计依据8.2环境概况8.3工程概况8.4主要污染源、污染物8.5污染控制方案8.6厂区绿化8.7环境监测和环保管理机构8.8环保投资8.9环境影响简略分析第九章劳动安全与工业卫生9.1设计依据9.2工程概况9.3生产过程中职业危险、危害因素分析9.4劳动安全卫生防范措施9.5辅助用室设置9.6劳动安全卫生机构9.7劳动安全卫生投资9.8劳动安全卫生预期效果分析第十章节能与综合利用资源10.1节能10.2综合利用第十一章消防11.1设计依据中冶京诚工程技术有限公司九钢燃气发电站工程可行性研究11.2工程概况11.3工程火灾因素分析11.4防范措施11.5消防设施投资11.6防范措施预期效果第十二章生产组织及劳动定员12.1实施条件及轮廓进度12.2劳动定员中冶京诚工程技术有限公司九钢燃气发电站工程可行性研究第一章概述1.1建设单位项目名称：江西萍钢实业股份有限公司九江分公司老厂区燃气发电站工程企业名称：江西萍钢实业股份有限公司九江分公司（以下简称九钢分公司）项目地址：江西省九江市湖口县1.2项目概况江西萍钢实业股份有限公司（以下简称萍钢）是江西省最早建设的钢铁联合企业，是江西省主要地方骨干企业。近年来，萍钢加大资金投入，并购了原九江钢厂（九钢分公司的前身），并且对白源、湘东、九钢各分公司的炼铁、炼钢、棒材及高线设施等进行了大量的技术创新和设备改造，使萍钢在其生产能力和市场竞争力等方面均获得了长足的进步。与此同时，在工程建设的过程中，萍钢培养了一大批懂技术、会管理的管理人员，并且建立起一支高素质的科技队伍，使企业呈现出强劲的发展势头。几年来，通过萍钢人的努力拼搏、奋发向上，钢材产量连年增长，钢材产品不断丰富，目前萍钢已经具备年产各种螺纹钢、线材等产品~1000万t的生产能力。由于其产品的质量优良，销售渠道通畅，因而其产品供不应求，使萍钢取得了很好的经济和社会效益，为萍钢和江西的持续发展创造了良好的资金条件，奠定了萍钢对节能减排的工艺设备进行建设的可靠资金基础。九钢分公司位于江西省九江市湖口县牛角芜金沙工业园区，目前具备2×180m2烧结机、2×1780m3高炉、2×120t转炉等装备，具有年产约400万吨钢、400万吨材的生产能力。九钢分公司为积极响应国家产业结构优化升级的要求，在九江分公司老厂区内，拆除现有的小高炉、小转炉和小烧结机等能耗高的设备，建设1×238m2烧结机、1×1080m3高炉、2×60t转炉等大中型设备。九钢分公司老厂区产生的高炉煤气、转炉煤气除供炼铁热风炉、汽动鼓风机站和喷煤自用以及棒、线材轧钢车间加热炉使用外，尚剩余部分高中冶京诚工程技术有限公司九钢燃气发电站工程可行性研究炉煤气和转炉煤气。九钢分公司老厂区正在建设的1080m3高炉配套的鼓风机站为汽动鼓风机站，设置有2台75t/h中温中压燃气锅炉，1套AV63-15型汽动鼓风机组，预留本套汽轮发电机组的位置。为充分发挥备用锅炉的设备能力，建设一套25MW汽轮发电机组，在生产中加强煤气管理和科学调度，发电机组年平均功率23MW，在冬季工况条件下，可满负荷运行。1.3燃气发电站建设的必要性和合理性（1）是贯彻循环经济的必然产物。循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心，以“减量化、再利用、再循环”为原则，以低消耗、低排放、高效率为基本特征，符合可持续发展理念的经济增长模式，是兼顾发展经济、节约资源和保护环境的一体化战略。循环经济首先是一种新的发展理念，其次是一种新的经济增长方式，然后才是一种新的污染治理模式，其实质是生态经济。因此，循环经济的衡量标准是：必须以“减量”和“循环”为主要手段，通过资源利用上的减量和将主要废物商品化提高资源利用率，达到节约资源、保护环境的目的。（2）是公司降低生产成本的重要措施。燃气发电站将放散掉的高炉煤气、转炉煤气转化为电能，可以显著降低公司的生产成本，增加企业的经济效益和提高企业的综合竟争力。（3）是改善公司电力供应紧张的重要措施。公司现有的电力供应不是很宽裕，而将本企业生产产生的煤气转化为宝贵的电能正是缓解电力供应紧张的重要措施。1.4设计依据及基础资料1.4.1设计依据1、江西萍钢实业股份有限公司委托；2、《热电联产项目可行性研究技术规定》。1.4.2设计基础资料（1）自然条件极端最高气温40.3℃极端最低气温-10.3℃中冶京诚工程技术有限公司九钢燃气发电站工程可行性研究最热月平均温度33.7℃最冷月平均温度1.5℃最热月平均湿度84%最冷月平均湿度78%一日最大降雨量281.6mm年平均降雨量1411.9mm地震基本烈度6度1.5设计范围本工程主要对电厂生产所必须的燃料供应、循环水等供应、电气出线、燃气发电工艺等进行分析，最终推荐技术可行、经济合理的建设燃气发电站方案。设计内容具体包括：电气系统、工艺系统、热工控制系统、循环水系统、通风系统、电讯系统、生活消防设施，以及全厂建筑、结构、施工组织、投资估算、经济效益分析等。本工程的环境影响评价、工程地质勘察、地形测绘及接入系统、地基处理、站区1米外所有设施等不包含在本方案范围内。1.6主要设计技术原则本电站按照《小型火力发电厂设计规范》确定的设计原则及建设单位提出的建设标准开展设计，充分考虑安全可靠，方便施工和操作运行措施。坚持节省投资、经济实用设计指导思想，设计力求达到国内同行业较先进水平。第二章热负荷本工程不考虑对外热负荷。中冶京诚工程技术有限公司九钢燃气发电站工程可行性研究第三章电力系统3.1当地电网现状九江分公司厂区内已建成有1座220kV总降压变电所和烧结、制氧、炼铁、炼钢、轧钢共5座35kV区域变电所。总降压变电所装设有220/35kV、120MVA降压变压器共3台，2回220kV供电电源采用架空线路引自附近电力系统区域变电站。3.2电力、电量平衡全厂最大用电负荷约为251.39MW，全厂年用电量约为14.937×108kWh。从节约能源的角度考虑，利用高炉煤气、转炉煤气灯余热资源发电，实现循环经济方式发展。工艺发电方案为：1×25MW汽轮发电机组。发电机组在扣除厂用电及水处理用电外，可外供最大电力为20.95MW，年发电量约17600×104kWh,年外供电能约16720×104kWh。电力平衡如下表：序号名称电力（MW）年电量(104kWh)1总降压变电所用电负荷251.391493702发电机组发电负荷-15-108003发电部分厂用电及水处理1.6511884热电联产外供电力13.3596125正常情况下需地区电网供电：238.041397583.3发电站发电机接入电力系统方案3.3.1发电机出线接线方案根据九钢分公司现有电压等级，发电机电压采用10.5kV。拟将发电机出线接入炼铁区域10kV配电系统，直接向负荷供电，以减少升压和降压的投资和电能损耗，并增加重要负荷供电的可靠性。中冶京诚工程技术有限公司九钢燃气发电站工程可行性研究发电站与炼铁区域变电所有一条10kV电缆联络线。为了使发电机接入配电系统后总的短路容量限制在断路器允许的开断容量以下，在发电机的联络线上，接入一组并联有FSR快速开关的电抗器。正常运行时电抗器被短接，发电机无功功率得以充分输出。短路时FSR快速断开，负荷侧断路器的开断容量受电抗器限制到允许范围内。3.3.2发电站循环水泵房供电方案发电站两段10kV母线除分别供电给发电站厂用电外，还向循环水泵站供电。中冶京诚工程技术有限公司九钢燃气发电站工程可行性研究第四章燃料供应本工程为利用汽动鼓风机站内备用锅炉的能力设置汽轮发电机组，充分消纳厂区的富裕煤气，煤气的供应已在汽动鼓风机站系统中考虑，本工程不再描述煤气供应。中冶京诚工程技术有限公司九钢燃气发电站工程可行性研究第五章机组选型5.1机组选型5.1.1中温中压汽轮发电机组选型目前中小型汽轮发电机组参数一般有中温中压参数（3.82MPa、450℃）和次高压参数（5.4MPa、485℃）可供选择。次高压参数机组的效率，理论上比中温中压参数机组高，但由于次高压的机炉等主机设备费用和管道及附件费用较高，且基建投资费用比中温中压参数要高，同时锅炉给水泵电耗要增加；设备日常的运行、维护和检修成本也将增加，按发电设备年利用小时数6000小时计，经理论计算次高压参数机组的效率提高带来的经济效益比中压参数机组多投入的投资约7~8年可以回收。我公司设计的天津大沽化工厂热电站一期（4×35t/h次高压链条锅炉、2×B6MW背压机）是国内中小机组第一个采用次高压参数机组的工程，该项目于1985年获化工部优秀节能奖。但据了解次高压参数机组运行实际经济效益很难达到理论计算的效益，因此次高压参数机组未能被广泛采用。因此，本工程汽轮机组选用中温中压参数的机组。考虑到九钢分公司生产、生活用低压蒸汽已由余热蒸汽供应，发电站基本没有热用户，本工程汽轮发电机组选用纯凝机组。5.1.2鼓风机实际参数根据2010年10月份萍钢安源分公司1080m3高炉和其他钢铁企业同级别高炉的运行参数：萍钢安源分公司1080m3高炉配套鼓风机为AV63-15型汽动鼓风机组，在富氧6000Nm3/h，鼓风机实际运行风量~2500Nm3/min，风压0.33~0.34MPa。此时汽轮机的实际耗汽量51~52t/h，高炉日产铁水3000~3100t，利用系数为2.87-2.9，达到高炉的额定产量。新余钢铁公司1050m3高炉配套鼓风机为AV63-15型汽动鼓风机组，在富氧率3%的前提下，鼓风机实际运行风量~2700Nm3/min，风压中冶京诚工程技术有限公司九钢燃气发电站工程可行性研究0.32MPa。此时汽轮机的实际耗汽量~55t/h，高炉日产铁水3000~3100t，利用系数为2.87-2.9，达到高炉的额定产量。综合上述2座同级别高炉的实际运行参数，预计本工程高炉鼓风机的年平均耗汽量应不超过55t/h。鼓风机站内现设有2台75t/h，锅炉能力富裕为95t/h，可装机容量为23MW。5.1.3装机方案根据九钢分公司设备的实际情况，方案如下：1×25MW汽轮机，配套25MW的发电机。发电站的主要技术经济指标见下表5.1-1。表5.1-1燃气发电站技术经济指标表序号项目单位数值备注1汽轮发电机组进汽量t/h952发电机组额定发电功率kW250