天然气分布式能源站项目营运期工艺流程及污染工序分析.doc

天然气分布式能源站项目营运期工艺流程及污染工序分析本项目分布式能源系统主要由为1台3MW等级燃气轮机、1台无补燃余热锅炉、2台2MW等级内燃机、2台烟气热水换热器、1台出力为6t/h燃气锅炉、水泵、阀组、软水制备器等组成。项目工艺流程简述： 燃气及空气进入燃气轮机和内燃机进行燃气发电作业； 经燃气轮机燃烧发电后的高温烟气经余热锅炉制造0.8MPa、170饱和蒸汽，蒸汽供给医院；烟气经余热锅炉处理后排放； 内燃机产生烟气经烟气热水换热器制造热水。热水作为生活热水，经由热水给水泵输送到病房楼热水总管，满足病房楼热水需求； 燃气锅炉制取高温蒸汽供给医院（调节备用）。本项目营运期的工作流程及产污位置见图1.3-1所示。燃气轮机内燃机余热锅炉烟气热水换热器天然气天然气烟气烟气水蒸气烟气处理装置软水制备系统自来水软水热水溴化锂制冷机燃气锅炉天然气水蒸气废气烟气烟气电能电能某市第一人民医院冷量烟气、噪声循环水排水循环水补充水某市第一人民医院噪声噪声清下水天然气调压阀压气机空气压气机空气噪声全焊板式换热器供热软水制备系统冷凝水 图1.3-1 服务期工作流程及产污位置图1.1选型方案本项目产能直供某市第一人民医院，蒸汽负荷随季节变化较大，其最大蒸汽需求量为8.4t/h，根据以热定电的原则，从运行经济性角度对设备进行选型。1、燃气轮机·其中，燃气轮机拟选索拉公司Centaur 40，配置余热锅炉可产生0.8MPa饱和蒸汽量为8.4t/h；内燃机拟选颜巴赫公司JMS420，单台烟气热水换热器可产生50热水18.7t/h。当蒸汽需求量大于8.4t/h时，考虑启动燃气锅炉作调峰使用。本项目供能区域虽然负荷随季节变化较大，但总需求量不大，可由燃气锅炉进行调峰，因而拟采用无补燃余热锅炉，且不配置汽轮机。2、余热锅炉燃气轮机的排气温度很高，约为450600，因而大量热能随高温燃气排入大气，从而燃气轮机的效率很低，仅为34%左右。因而通常采用燃气-蒸汽联合循环系统，将燃气轮机的排气引入余热锅炉，用来加热给水从而产生水蒸汽。无补燃的余热锅炉仅单纯地利用燃气轮机排烟余热对给水进行加热，无需补燃天然气即可产生符合需要的蒸汽。无补燃余热锅炉的系统较为简单，方便维护检修。因此本项目选用无补燃余热锅炉。3、燃气锅炉燃气锅炉是指利用燃气燃烧加热的蒸汽锅炉。立式蒸汽锅炉采用燃烧机下置方式，多回程结构，燃料燃烧充分，锅炉运行稳定而且占用空间少，同时烟管内插有扰流片，减缓排烟速度，增加换热量，锅炉热效率高，降低用户使用费用；卧式蒸汽锅炉为锅壳式全湿背顺流三回程烟火管结构，火焰在大燃烧室内微正压燃烧，完全伸展，燃烧热负荷低，燃烧热效率高，有效地降低了排烟温度，节能降耗，使用更经济。燃气锅炉可以在低负荷（满负荷25%30%）下长期运行，效率下降不明显，约12个百分点。原因如下：1、燃气锅炉低负荷运行时，烟气流速低，管壁烟气与水的换热效果变差，排烟温度有上升的趋势；2、燃气锅炉低负荷运行时，对应相应蒸发量的受热面积增加，排烟温度有下降的趋势。上述两种结果，对应蒸发量下的受热面积增加影响更为明显，因此，燃气锅炉在低负荷工况下，热效率变化不大。燃气锅炉一般具有锅炉蒸发量的10%20%的超负荷运行能力。主要原因是因为：1、燃气燃烧后较煤燃烧后的烟气干净，无飞灰，对锅炉内壁的冲击损害小；2、燃气锅炉传热面积大，可以达到较大的出力，比燃煤锅炉更易于超负荷运行。本项目拟建设1台6t/h燃气锅炉。在机组正常运行时燃气锅炉均不运行，仅作为调峰锅炉及燃机检修时的备用汽源，同时作为供能安全性的保证措施之一。4、选型方案本项目平均蒸汽负荷为8.4t/h，0.8MPa饱和蒸汽即可满足要求。因此建设1台Centaur 40燃气轮机与配套余热锅炉+2台JMS 420内燃机与配套烟气热水换热器+1×6t/h燃气锅炉，其中燃气锅炉作为燃机故障时的备用供汽设备，正常情况下不运行。1.2燃烧系统燃烧系统包括燃气轮机、内燃机、排气系统，燃气锅炉进气及烟风系统。空气自外界吸入，经过滤器的过滤后进入燃气轮机的压气机，经过压缩后进燃烧室；来自燃机燃料本体模块的天然气也进入燃烧室，在燃烧室内与空气经过充分混合燃烧后，形成高温烟气进入燃气轮机涡轮做功；做功后的高温烟气经过燃机排气扩散管进入余热锅炉，通过余热锅炉入口喇叭管使其继续扩散，分布均匀，然后与余热锅炉中的各过热器、蒸发器、凝结水预热器等进行热交换。最后烟气温度大约降至102左右，经烟气处理装置处理后，通过烟囱排入大气，烟囱内设置有消声器和挡板。燃气轮机发电机组故障情况下，需启动燃气锅炉。助燃空气由送风机送入锅炉，送风机前设置消音器；天然气经调压阀组后进入燃气锅炉进行充分燃烧，高温烟气与锅炉给水预热器、蒸发器、过热器等进行热交换。锅炉燃烧后的烟气温度约为138，通过烟囱排入大气。本工程燃气锅炉为正压锅炉，不配置引风机。内燃机所产生的高温烟气通过烟气热水换热器进行热交换后的烟气温度下降为110左右，再通过烟囱排入大气。天然气管道进入锅炉房运转层，经过天然气上的母管上的压力调压站后，送入燃气锅炉，每台炉的进气总管上设有流量调节阀，在母管、支管上均设有电磁快关阀，并设有煤气放散阀，以确保燃气锅炉安全、可靠运行。1.3热力工艺系统热力工艺系统主要包括：主蒸汽系统及辅属蒸汽系统，疏放水及放气系统，给水系统，锅炉排污系统等。1）主蒸汽系统及辅属蒸汽系统热电站的主蒸汽系统采用单母管制。锅炉产生蒸汽先引入蒸汽木管，再由母管引入医院。2）疏放水及放气系统本工程锅炉部分疏放水量极少，放水直接引至定排总管通过定排扩容器排放。作为机组启动的安全措施，本电站各类汽水管道的自然高点和自然低点均设放汽阀和放水阀，系统启动时临时就地放汽、排水。3）给水系统本工程锅炉给水由两部分组成：一路为软水补充，由软水制备系统提供；另一路为医院回收返回的冷凝水。本系统选用电动锅炉给水泵。进出水均按母管制连接，给水泵出水母管上设再循环管接至除氧器水箱，再循环水量通过设在管道上截止阀进行控制。4）锅炉排污系统本工程每台锅炉均设连续排污扩容器和定期排污扩容器。1.4电力系统本项目发电机组容量为1x1.5MW+2x1.487 MW。（1）电气主接线根据电力系统配合资料，本工程采用并网、上网方式，除厂用电外的其余发电量全部送入某市第一人民医院10kV母线，余电上网。本工程电气主接线采用2回10kV出线接入某市第一人民医院10kV母线段与系统连接。发电机出口电压为10.5kV，发电机中性点采用不接地方式,设发电机出口断路器，采用单母线接线方式。发电机和厂用电均分别接于10kV母线上，高压电动机亦接于10kV母线段上，10kV母线通过2回10kV电缆接入某市第一人民医院10kV母线段。（2） 厂用电接线厂用电仅380/220V一个电压等级，设2台低压厂用工作变压器，互为备用，均分别接于10kV母线上，380/220V采用单母线分段接线方式，主厂房及各辅助车间380/220V厂用电由1台低压厂用工作变压器引接。380/220V厂用电设置两段母线，采用PC-MCC接线方式，为主厂房及各辅助车间提供双路电源。（3）电气设备布置380/220V厂用配电装置布置在燃气机房内，发电机控制保护屏及直流屏均布置在机炉电集控室继电器间，发电机出口采用电缆与10kV母线段相连，发电机中性点设备开关柜布置在主厂房发电机小室内。各辅助车间380/220V厂用低压开关柜均布置在各负荷中心就近的配电装置室内。（4）直流系统本工程采用220V直流系统，单母线分段接线方式，配置1组200Ah蓄电池组。直流柜布置在机炉电集控室内。（5）二次线、继电保护及自动装置本工程采用微机监控保护系统，监控保护范围包括发电机、10kV线路、厂用电源及其它公用设备。以上所有电气设备均在机炉电集控室内控制，采用强电一对一控制方式。继电保护及自动装置、测量仪表按照继电保护和安全自动装置设计技术规程、电测量仪表装置设计技术规程、火力发电厂、变电所二次接线设计规程、防止电力生产重大事故的二十五项重点要求、火力发电厂厂用电设计技术规程等中的有关规定配置。发电机励磁方式为旋转励磁，元件保护采用微机型继电保护装置。燃机系统、锅炉及燃气系统、供水及化水系统采用DCS控制。（6）过电压保护及接地过电压保护及接地按照火力发电厂和变电所防雷接地设计技术规定执行，采取措施防止直击雷、入侵波以及各种原因引起的过电压对电气设备的危害。全厂接地采用计算机接地与设备接地共用的联合主接地网方式，接地电阻满足2000/I的要求。烟囱及独立避雷针设置集中接地装置，其接地电阻不大于10欧。（7） 照明及检修网络全厂照明采用动力和照明共用的380/220V供电方式，事故照明由机炉电集控室继电器间的事故照明切换屏（带逆变装置）供电。全厂设交流低压检修网络，电源由380/220V低压厂用系统供电。（8）通信厂内通信包括全厂行政及调度通信，调度交换机和程控交换机预留与上级调度设备（光通讯设备和载波通讯设备）的通信接口。（9）电缆设施电缆敷设按照电力工程电缆敷设计规范执行，地下部分主要采用电缆沟道敷设，少量电缆为直埋敷设方式。架空部分可采用电缆桥架、支架、吊钩等敷设方式。电缆防火采用设置阻火墙、阻火隔层，涂刷防火涂料等措施。项目上网包括线路设施由某市电力部门负责建设，不在本环评范围内，应单独完善环保手续。评价要求项目新建线路应避免从人口居住区通过，线路设计必须按照电力输电线路设计规范要求。1.5软化水处理系统本项目采用一级软化工艺。其工艺流程为：清水箱清水泵石英砂过滤器钠离子交换器软化水箱软水泵用户，出水品质：硬度0.03mmol/L。阳离子交换树脂使用盐液再生，其再生系统流程为：盐液池盐液泵钠离子交换器排放至废水池。石英砂过滤器及离子交换树脂再生废水为清净下水，主要污染物为盐类及悬浮物，该废水通过雨水管网直接排放。本项目选用软水装置阳离子交换树脂使用盐液再生，因此不会产生废滤料，仅会产生少量离子交换树脂再生废水。图1.3-2 软水处理工艺流程图经以上化学水工艺系统处理后，水汽质量控制标准按工业锅炉水质（GB/T1576-2008）执行，具体见上表：表2.3-4 “采用锅外水处理的自然循环蒸汽锅炉和汽水两用锅炉水质。软化水处理系统选用一套出力为10t/h的LWLN系列四塔式流动床软化水处理设备，该套设备可实现在同一时间内树脂的交换、再生，清洗同时进行，不需周期地停床再生、清洗，设备连续运转，稳定运行，避免了传统设备需配置两套系统轮换使用的弊端，可降低设备投资，减少设备占地面积。在本系统中考虑锅炉启动和事故停炉需要设置两台20m³的软水箱，以满足水量需求。表1.3-1 主要设备规范表序号设备名称主要规范数量备注1四塔式流动床软化水处理设备出力：10t/h1套2软水箱V=20m32台钢制衬胶3软水泵出力：5t/h 2台4软水泵出力：10t/h1台1.6加药及锅炉水汽取样系统1）炉水加磷酸盐系统设置一套加磷酸盐装置，包括两台带电动搅拌装置磷酸盐溶液箱，三台磷酸盐加药泵（两用一备）。2）水汽取样系统在主厂房设置一套集中手动取样装置，配置约6个取样点。3）循环水处理系统本项目循环水量较小，设置一套循环水加药装置，对循环水进行阻垢杀菌处理。1.7空调系统（1）集中控制室及电子设备间本房间采用屋顶恒温恒湿式空调机组，各房间空调设备按1用1备配置。（2）蓄电池间本房间采用风冷分体式防爆空调，以在夏季通风系统不能满足室内温度不高于30摄氏度时使用。（3）其它电气室部分电气房间设有风冷单元式空调，以在夏季通风系统不能满足室内温度不高于40摄氏度时使用。1.8制冷加热站系统本项目制冷/供暖系统利用0.8MPa供热蒸汽经减温减压后作为系统动力热源，在夏季制冷时，蒸汽双效型溴化锂吸收式制冷机提供5/12冷冻水，冬季供暖时，采用全焊接板式换热器提供65/55热水。本项目不设置制冷机和板式换热器，只为某市第一人民医院提供制冷/供暖所需的蒸汽和热水。根据医院综合楼的冷热负荷初步估算表，制冷加热站选择配备以2台蒸汽双效型溴化锂吸收式制冷机，2台全焊接板式换热器为主，配套冷却塔及其泵组、冷（热）网输配泵组、补水定压装置、减温减压装置、水处理装置等设备构成完整可靠的制冷加热系统，主要设备参数如下所示：表1.3-2 2台蒸汽双效型溴化锂吸收式制冷机项目数值项目数值制冷量2326kW蒸汽耗量2486kg/h（0.8MPa）冷冻水流量286m³/h凝结水温度95冷冻水温度5/12负荷调节范围5%115%冷却水流量488m³/h配电功率10.7kW冷却水温度37/30额定负荷COP1.41表1.3-3 1台型号为19XR5P5P43FDES水冷离心式制冷机项目数值项目数值制冷量2110kW配电功率396kW冷冻水流量256.2m³/h冷却水流量525m³/h冷冻水温度5/12冷却水温度37/30表1.3-4 2台全焊接板式换热器项目数值项目数值供热量2500kW凝结水温度90一次蒸汽参数0.8MPa/170二次热水参数65/55一次蒸汽耗量8.4t/h二次热水流量312t/h1.9通风系统（1）燃气发电机房本房间采用自然进风、机械排风的通风系统，换气次数不小于12次/小时，通风设备选用玻璃钢防爆式屋顶轴流风机。（2）制冷加热站该建筑制冷间与水泵间采用自然进风、机械排风的通风系统，换气次数不小于6次/小时，通风设备选用玻璃钢边墙轴流风机。（3）各类电气房间此类房间采用自然进风，机械排风的通风系统，换气次数不小于12次/小时，除蓄电池室采用防爆型边墙轴流风机，其余房间均采用玻璃钢边墙轴流风机。（4）各化学处理间此类房间采用自然进风、机械排风的通风系统，换气次数不小于12次/小时，通风设备选用玻璃钢轴流风机，其中含酸性药剂的储存间及操作间通风系统吸风口设置与室内地坪起0.3米高处。 由图1.3-1可以看出，营运期主要污染工序为：项目营运期产生废水主要为生活污水；废气主要为天然气燃烧废气；噪声主要为设备噪声；固体废物有生活垃圾等。通过以上分析，本项目营运期的主要污染物为废气和噪声。