华钢高温超高压再热1×40MW煤气发电工程技术方案2016-5-13

江阴华西钢铁有限公司1×40MW高温超高压煤气发电工程第1页1.1工程概况江阴华西钢铁有限公司拟新建1×40MW高温超高压煤气发电机组，提高煤气发电效率，实现煤气零放散，减少环境污染。项目名称：江阴华西钢铁有限公司1×40MW高炉煤气发电工程建设单位：江阴华西钢铁有限公司项目地址：江苏省江阴市华西村建设规模：1×140t/h高温超高压煤气锅炉+1×40MW中间一次再热凝汽式汽轮机+1×40MW发电机组及配套辅助设施。建设方式：承包内容：1.2工程界限1.2.1工程项目包含的内容本项目包含的主要内容有：——主厂房1座（包括1台140t/h高温超高压煤气锅炉、1套40MW高温超高压凝汽式汽轮机、1套40MW发电机组以及配套辅机）；——化学水处理站1座（出力2×14t/h）；——项目配套循环冷却水系统（含循环水泵房、机力通风冷却塔）以及工业水、消防水、生活水等给排水设施）；——项目配套的电气系统；——项目配套的热工检测与控制系统；——项目红线范围内的所有照明；——项目红线范围内的相关配套能源介质管网（不包括经过煤气柜区红线内的能源介质管网）。1.2.1.1工程设计①.项目范围内的土建设计，包含结构、建筑、检修平台和操作平台、总图、暖通、给排水、消防，建筑本体防雷接地、照明、通讯等。②.项目范围内的工艺设计，包含锅炉、汽轮机、循环水、化学水等各个工艺系统流程及管道。③.项目范围的发配电系统的设计，包含电站的电气主接线、电站接入系统、站用电配电、站用辅机控制、电站室外动力及照明配电线路。④.项目范围的控制系统的设计，包括热工自动化及计算机控制系统。1.2.1.2设备成套供货1.2.1.3土建工程施工①.厂房土建施工，包含建筑、消防、给排水、采暖通风、通讯、照明及防雷接地的设备采购和安装。②.设备基础的施工。③.厂房内外的起重机/电动葫芦的供货和安装。④.室内外操作平台照明电气设备（含应急照明）的供货和安装。⑤.所有预埋件及钢结构护栏的供货和安装，平台、扶手、走道及爬梯。⑥.室外汽、水、烟风管道支吊架基础的施工，及承包范围内建筑给排水管道的施工。⑦.主控室、主办公室、楼道等为基础装修。注：甲方负责本工程的地基处理（包含打桩、验桩、破桩、换填、地下建筑垃圾的清除等）、地上地下障碍物的拆迁清除、厂区道路的修建、路面设施、给排水设施及厂房外路面硬化处理等。江阴华西钢铁有限公司1×40MW高温超高压煤气发电工程第2页1.3能源介质交接点能源介质接点如下：序号介质名称介质温度介质压力介质耗量接管材质接入/接出交接点位置TOP110kV电源线路接入本工程电厂10kV进线柜底部一次接线柱TOP2电话通讯网络接入电厂电话分线盒进线端TOP3工业水20℃≥0.35MPa161m3/hQ235-B接入电厂红线外1mTOP4生活水20℃≥0.25MPa5.4m3/dQ235-B接入电厂红线外1mTOP5生产废水33℃≥0.2MPa30m3/h混凝土管接出电厂红线外1mTOP6生活废水常温5m3/d混凝土管接出电厂红线外1mTOP7高炉煤气＜60°C8kPa12.5-15万Nm3/hQ235-B接入电厂红线外1mTOP8氮气25°C~0.8MPa80Nm3/min20接入电厂红线外1mTOP9压缩空气25°C~0.6MPa20Nm3/min20接入电厂红线外1mTOP10启动蒸汽~250℃0.8MPa15t/h20接入电厂红线外1m1.4工程内容1.5建设依据1）业主方提供的相关原始资料。2）现场建设条件。3）现行国家、地方等颁布的现行工程设计、施工、安装、检验规范、规程及相关的技术标准，符合中国钢铁企业余热利用的相关标准、规定、规范及法律建设条件1.6建设条件业主方提供施工场地、施工电源、水源、交通线路等施工外部条件：——电源：施工区域内的施工电源；——水源：工业水水源；江阴华西钢铁有限公司1×40MW高温超高压煤气发电工程第3页——交通：现有交通；——通讯：厂内电话；业主方免费提供设备、材料堆放场地和施工用临时的合理设施场地。1.7主要设计技术原则1）采用技术成熟的高温超高压燃气锅炉和一次中间再热汽轮发电机组，尽可能提高热能利用率。从实际出发，努力节约用地、节约用水、节约材料、降低造价、缩短工期，提高自动化水平，保证电厂安全、经济和稳定运行；2）本电厂新建1台40MW汽轮发电机组，机端电压10.5kV。3）根据高温超高压机组对给水水质的要求及原水水质资料分析，本工程锅炉补给水处理系统拟选用二级反渗透+EDI系统。4）采用机力通风冷却塔的循环供水系统，提高水的重复利用率；由业主方供应工业水、生产补充水及生活水，节约工程投资；电厂排水采用生产、生活及雨水合流制系统。5）采用可靠，实用，先进的控制系统，以满足电厂工艺所必须的运行、控制和监视功能。该控制系统采用集散控制系统DCS对锅炉、汽轮发电机、除氧给水、化水车间、循环水等工艺设施进行热工检测和控制。6）认真贯彻执行国家和地方有关节能、环保、生产安全、工业卫生、消防及职业病防治的法令、法规和标准规范。7）厂区不设置独立门卫、办公楼、仓库等设施；在主厂房可利用空间内考虑设置更衣室、办公室等功能房间。8）地震基本烈度：本工程按8度设防。江阴华西钢铁有限公司1×40MW高温超高压煤气发电工程第4页附件二：技术规格书2.1原始资料2.1可利用资源可用高炉煤气流量12.5万-15.0万m3/h，煤气压力8kp，热值706kcal，含尘量可控在5mg/m3，主要成分：CO21.15%，CO219.35%，O20.6%，N255.0%。2.2气象拟建场地属亚热带，气候温暖潮湿，雨量充沛，具有春早夏长，秋雨连绵，冬暖多雾的特点。①气温多年平均气温℃八、九月平均气温℃极端最高气温℃（2006年8月28日）极端最低气温℃（1975年12月15日）②风年平均风速m/s最小风速m/s(1970年)全年主导风向③降水年平均降水量mm年最大降雨量mm年最小降雨量mm最大日降水量mm多年平均最大日降水量mm。④湿度年平均相对湿度%绝对湿度mb⑤日照年平均日照时数h⑥雷暴平均每年d⑦无霜期江阴华西钢铁有限公司1×40MW高温超高压煤气发电工程第5页2.2装机方案2.2.1主机选型本工程利用铁合金生产过程中的富余的煤气，建设1×140t/h高温超高压煤气锅炉+1×40MW高温超高压中间再热凝汽式汽轮机+1×40MW发电机及其配套辅助设施。2.2.2主机型号及主要技术参数主机设备主要技术参数如下（最终以正式资料为准）：1）燃气锅炉型式：高温超高压、自然循环、一次再热、燃气汽包锅炉数量：1台套锅炉容量：140t/h锅炉效率：88%（包括烟气-煤气换热器）设计蒸发量：120~143t/h过热蒸汽压力：13.7MPa(g)过热蒸汽温度：540℃给水温度：248℃（高加停用时按158℃校核）再热蒸汽流量：107t/h（暂定）再热器进口蒸汽压力：2.45MPa(a)再热器进口蒸汽温度：320℃再热器出口蒸汽压力：2.2MPa(a)再热器出口蒸汽温度：540℃锅炉正常排污率：≤1%过热汽温调节方式：给水喷水减温煤气加热器出口烟气温度：150℃点火燃料：液化石油气设计燃料：高炉煤气布置方式：露天布置带防雨棚最低稳燃负荷：30%B-MCR2）汽轮机型式：高温超高压、中间一次再热、单缸单排汽、凝汽式汽轮机额定功率：40MW额定蒸汽压力：13.2MPa.a额定蒸汽温度：535℃额定主汽流量：134t/h设计功率：35.3-42MW设计主汽流量：120-143t/h再热蒸汽压力：2.15MPa.a再热蒸汽温度：535℃再热蒸汽流量：107t/h高压缸排汽压力：2.43MPa.a高压缸排汽温度：305.7℃排汽压力：7kPa.a冷却水温：25℃额定转速：3000r/min回热系统：2高加＋1除氧＋3低加3）发电机额定功率：40MW冷却方式：空内冷江阴华西钢铁有限公司1×40MW高温超高压煤气发电工程第6页功率因数：0.8额定电压：10.5kV额定转速：3000r/min额定频率：50Hz绝缘等级：F级（按B级考核）励磁方式：无刷励磁或静止可控硅励磁2.3设计条件2.3.1燃料特性本期锅炉设计工况燃料为高炉煤气，点火燃料为液压石油气，煤气成分及热值暂定数据见下表（最终设计数据由业主方测量后提供）：项目单位高炉煤气、数值备注供给压力：正常kPa8成份（正常）：N2wet-Vol%55H2wet-Vol%/CO2wet-Vol%2.5COwet-Vol%21.15CH4wet-Vol%19.35CnHmwet-Vol%/O2wet-Vol%0.6设计低位发热值Kcal/Nm3706含尘量mg/Nm3＜52.3.2燃料工况（按体积比）设计工况一：100%高炉煤气2.3.3锅炉点火和启动用燃料锅炉点火燃料：液化石油气；配套自动高能电子点火设备。2.4热力系统2.4.1热力系统拟定原则及特点热力系统应立足于系统运行安全可靠、系统效率较高、操作管理方便、衔接合理，按高温超高压机组设计原则拟定，并考虑凝汽式机组运行、调节特点。2.4.2主要系统设计2.4.2.1主蒸汽、再热蒸汽及汽轮机旁路系统主蒸汽管道从锅炉过热器集箱出口接至汽轮机主汽阀，再接至汽轮机高压缸。再热冷段蒸汽管道从汽轮机高压缸排汽口引出，经高排止回阀后，接至锅炉再热器入口联箱。再热热段蒸汽管道从锅炉再热器出口联箱接出，至汽轮机中压缸中压联合汽阀接至汽轮机中压缸。主蒸汽、再热蒸汽系统按汽轮发电机组最大工况（VWO工况）蒸汽量设计。主蒸汽管道不设置隔离阀，水压试验时采用堵阀来隔离锅炉和汽轮机。主蒸汽、再热热段蒸汽管道采用无缝钢江阴华西钢铁有限公司1×40MW高温超高压煤气发电工程第7页管，材质为12Cr1MoVG；疏水阀前的疏水管道也采用与主管材质相同的无缝钢管。再热冷段蒸汽管道采用20#无缝钢管。旁路系统采用30%BMCR高、低压二级串联旁路系统。旁路的功能只考虑在冷、热态等工况下机组启动和正常停机。高低压旁路包括蒸汽控制阀、减温水控制阀、关断阀和控制装置。2.4.2.2抽汽系统汽轮机共设六级非调整抽汽。一段抽汽由汽轮机高压缸中间抽汽接出供1号高压加热器用汽，二段抽汽从高压缸排汽抽出用作2号高压加热器的加热蒸汽，三段抽汽为除氧器的加热蒸汽；四、五、六段抽汽分别供给4号、5号、6号低压加热器的加热蒸汽。一、二、三、四、五段抽汽管道上均装有止回阀和隔离阀，作为防止汽轮机进水和超速的保护措施。除氧器采用滑压运行方式，汽源有两路：1）三抽：此为正常运行汽源。2）辅助蒸汽母管：机组启动汽源管道与启动蒸汽母管相连，经调节阀减压到0.2MPa向除氧器供汽，当本机三抽压力上升到0.2MPa后，汽源自动切换到本机三抽进入正常运行状态，三抽至除氧器入口的抽汽管道上不设压力调节阀，除氧器的运行压力随机组负荷变化而变化。2.4.2.3给水系统给水系统按锅炉最大连续蒸发量工况（BMCR工况）给水量进行设计。每台机组设置2台110%BMCR容量的电动调速给水泵，1运1备。电动给水泵采用变频调速，能够满足机组负荷变化的要求。给水泵出口再循环管道设置最小流量阀，以使机组在启动或低负荷时流经泵的流量大于其允许的最小流量，保证泵的安全运行。每根再循环管道都单独接至除氧器水箱。锅炉给水操作台设有三路：主路、大旁路（30%BMCR）和小旁路（锅炉上水用）。锅炉给水容量大于30％容量时，给水流量采用变频调节。主给水系统还为锅炉过热器的减温器、汽轮机的高压旁路提供减温喷水。给水泵的中间抽头为锅炉再热器提供减温喷水。过热器及汽机高压旁路的减温喷水从高压加热器前的给水管路上引出。主给水系统中设置2台高压加热器，高压加热器采用大旁路，任何1台高加事故，则2台高加同时解列，给水通过快速切换旁路供省煤器，机组仍能带额定负荷运行。2.4.2.4凝结水系统凝结水系统按汽轮机汽轮发电机组阀门全开工况（VWO工况）进行设计。机组配置2台110%容量立式多级凝结水泵，1运1备。凝泵进口管道上设置真空闸阀、滤网，出口管道上设置止回阀和闸阀。凝结水由凝汽器热井经总管引出，然后