12MW高炉煤气发电设计方案.docx
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1、12MW 高炉煤气发电工程方案山东省能源建筑设计院2023四月1 概 述1.1.工程建设规模本工程系高炉煤气发电建工程,建设规模为 112MW 机组。该工程装机容量为 165t/h 燃气锅炉和 112MW 凝汽式汽轮发电机组。1.2 工程简介本电站为无锡高炉煤气发电综合利用工程,站址位于公司院内。无锡现已建成高炉所产煤气量扣除高炉自身利用及烧结利用后,还有约 60000Nm3/h 的充裕量,可供发电用。拟建电站为无锡冶金下属分厂,以充裕高炉煤气为燃料,属高炉煤气综合利用发电站。依据国内目前发电机组和煤气锅炉的实际生产状况,发电站主机选型确定为 112MW 国产煤气发电机组。发电站站址内占地面积
2、本期为 1.052ha。电站燃料高炉煤气承受管道输送至厂。电厂补给水源取自水源地。补给水由冶金公司原有工业供水管网供水,承受带机械通风冷却塔的循环冷却方式。本电站电能以 10kV 电压直接送入无锡冶金原 10kV 变电站,再通过10kV 变电站向公司各变配所供电。1.3 设计指导思想和主要技术原则1.3.1 设计指导思想本设计方案在遵循国家技术经济和能源政策的前提下,充分表达和认真贯彻国家的根本建设方针政策。依据国家颁发的有关规程、标准和标准,依据我国国情, 合理确定设计标准,以降低工程造价,节约用地及用水、节约材料和能源,并符合环境保护和水土保持的要求。技术上承受成熟的先进技术,便利施工、运
3、行和检修,保证机组安全稳定运行,满发多发,以取得工程建设的最大综合经济效益。尽力做到技术先进、经济合理、运行安全牢靠。1.3.2 主要设计原则1.3.2.1 站址:电站站址位于无锡院内。1.3.2.2 总平面布置:在保证生产工艺流程合理,满足施工和生产要求的前提下, 站区总平面布置按 112MW 规模设计。1.3.2.3 主机选型:本工程装设 112MW 凝汽式汽轮发电机组+165t/h 中温中压高炉煤气锅炉。1.3.2.4 燃烧系统:本锅炉按全燃高炉煤气设计,设一座出口内径 2.5m,高 80m的混凝土烟囱。1.3.2.5 热力系统:主蒸汽系统和给水系统承受单元制,一台机组设置2 台容量为
4、100%的电动给水泵。机组设 1 台高压加热器,1 台除氧器和 1 台低压加热器,共3 级抽汽。1.3.2.6 燃料输送系统:煤气通过 1400mm 管道直接输送至本工程锅炉内燃烧。1.3.2.7 化水系统:锅炉补给水处理系统承受一级除盐+混床除盐系统。主厂房内设一套化学加药装置,一套水汽取样分析装置。1.3.2.8 供水系统:电站水源取自水源地。补给水由冶金公司原有工业供水管网供水,承受带机械通风冷却塔的循环冷却方式。1.3.2.9 电气系统:电能以 10kV 电压直接送入无锡冶金原 10kV 变电站,再通过 10kV 变电站向公司各变配所供电。1.3.2.10 热工自动化:承受机、炉、电集
5、中把握方式,承受分散把握系统(DCS)实现对主厂房内机、炉、电及其关心系统的集中监控。1.3.2.11 土建:主厂房承受现浇钢筋混凝土框排架构造,锅炉炉架为钢构造, 各自独立布置。烟囱为 80m 钢筋混凝土烟囱,保温隔热材料承受憎水性珍宝岩、内衬承受耐酸砌块。1.3.2.12 施工组织:争论大件运输条件,施工场地规划应与总平面布置相协调, 并考虑永临结合。1.3.2.13 本工程场地地震根本烈度为 7 度,设计根本地震加速度值 0.1g。1.3.2.14 本工程为高炉煤气综合利用工程,年利用小时数按 6000h 计。2 电力系统电力系统接入方式需要踏勘现场后确定3 燃料供给3.1 燃料来源无锡
6、现已建成高炉所产煤气量扣除高炉自身利用及烧结利用后,还有约 60000Nm3/h 的充裕量,可供发电用。为削减环境污染,充分利用废热,降低企业用电本钱,并依据将来负荷变化特点 ,打算建一座 65t/h 中温中压高炉煤气锅炉+12MW 汽轮发电机组系统的高炉煤气发电站。3.2 燃料需用量3.2.1 高炉煤气成份(%)参考其他厂家燃 气Qnet.arCO %成分kJ/Nm32CO%N %2H %2CH %4O %2高 炉334418.121.956.32.40.70.3煤气3.2.2 高炉煤气需用量依据发电站机炉配置,1N12-3.43/435 型汽轮发电机组+165t/h 中温中压高炉煤气锅炉,
7、满足 65t/h 高炉煤气锅炉额定工况共需消耗高炉煤气 60000 Nm3/h。依据无锡冶金生产状况,现有高炉所产煤气在高炉和烧结使用后,正常状况下,完全能满足本期 165t/h 锅炉额定工况所需消耗的高炉煤气量。4 站址条件4.1 供水水源电厂水源取自水源地,补给水由冶金公司原有工业供水管网供水。其水量和水质均能满足本工程工业设备冷却水的需要。4.2 工程地质及气象条件xxxxxxxxxxxxxxx5 工程设想5.1 全厂总体规划及站区总平面规划布置5.1.1 本期电厂总体规划5.1.1.1 厂区位置电厂厂址位于无锡院内,厂区外部道路已经形成,交通较便利。5.1.1.2 施工区施工安装场地位
8、于。5.1.1.3 电厂生活区厂区内不设生活区,单身宿舍和职工食堂由无锡另外征地统一建设或职工外购住宅。5.1.1.4 厂外大路本期工程厂外道路已经建成。5.1.1.5 燃料供给本期工程按 112MW 机组规模考虑,同时预留 112MW 机组规模的场地,所需燃料由无锡建高炉供给。5.1.1.7 水源本工程水源为电厂冷却水源,承受二次循环方式供水系统。5.1.2 厂区总平面规划布置5.1.2.1 总平面规划布置原则(1) 本期按 1X12MW 机组规划。(2) 做好全电厂统一规划,表达工艺流程顺畅,功能分区明确合理。(3) 在满足“安全牢靠,经济有用,符合国情”的原则下,合理有效地使用土地,布置
9、紧凑,节约用地。(4) 结合原冶金厂区道路,合理规划电厂出入口,做到人、货分流。5.1.2.2 厂区总平面布置电厂主厂房规划建设在无锡院内的位置,建汽机房、锅炉间、烟囱、机械通风冷却塔、循环水泵房、化水间、酸碱中和池、化水原水池、附属设备用地等。规划本期电厂厂区道路,电厂主要道路为城市型水泥道路,主道路宽6m,转弯半径为 12m,其余道路为 4m 宽道路,可以满足消防车的出入。5.1.2.3 厂区竖向布置规划厂区竖向设计结合原冶金厂厂房及场地,主厂房及机械通风冷却塔标高+15.20m,锅炉房及电除尘、循环水泵房、化水间、酸碱中和池、化水原水池、附属设备用地均布置在+15.20m 标高上。场地排
10、水为由南向北,由西向东进展。主厂房前道路纵向坡度按 0.5。道路横坡均按 2设计。电厂场地雨水汇入道路雨水接入口后排出厂外。5.1.2.3 厂区绿化设计电厂绿化设计依据点线面相互结合的形式,见缝插针,改善厂区微环境,美化职工工作环境。在道路两侧依据每 5m 左右种植行道树,局部成片的地方进展集中绿化,并与味精厂的绿化结合考虑。在变电所四周,不宜种植高大树木,代之以草皮和低矮灌木进展绿化,电厂厂区绿化系数为 12。5.2 装机方案5.2.1 装机方案依据燃料及电力负荷的平衡结果,本期工程规模为 12MW。本工程按一台 12MW凝汽式汽轮发电机组和一台 65t/h 高炉煤气锅炉设计,不考虑对外供热
11、。5.2.2 主机选型和主要技术条件1、锅炉依据本工程拟燃用的燃料特点,经过分析比较,选择使用江西江联生产的 JG-65/3.82-1 型全燃高炉煤气锅炉。其主要参数如下:制造厂锅炉型号JG65-3.83/450-Q 型额定蒸发量65t/h额定蒸汽压力额定蒸汽温度给水温度3.82MPa450150空预器出口热风温度排烟温度锅炉设计效率85.88 2、汽轮机本工程选用一台 12MW 的纯凝汽式汽轮机。其主要参数如下: 制造厂汽轮机型式凝汽式汽轮机型号N12-3.43/435 型额定功率12MW汽压力3.43Mpa汽温度435汽轮机额定进汽量54.8t/h给水温度额定转速1503000r/min额
12、定排汽压力0.0049Mpa(确定)额定冷却水温度20凝汽器面积1250m2额定工况凝汽量56.4t/h旋转方向(从机头向发电机看)顺时针给水回热级数:1 级低压加热器,1 级大气式除氧器,1 级高压加热器。3、发电机制造厂发电机型号:QFW-12-2冷却方式有功功率额定电压功率因数额定转速空气冷却12MW10.5kV0.83000r/min励磁方式无刷励磁5.3 热力系统及汽机主要辅机选型5.3.1 热力系统拟定原则电厂本期按一炉一机配置,其热力系统按单元制考虑。1、主蒸汽系统主蒸汽系统为单元制。2、给水系统给水系统承受单元制。每台机组配一台给水泵和一台备用给水泵;3、抽汽回热系统机组设三级
13、抽汽,设有一级高压加热器,一级大气式除氧器和一级低压加热器。一段抽汽为高压加热器的加热汽源,三段抽汽用作除氧器加热汽源,同时也作为厂用蒸汽汽源。二段抽汽向低压加热器供汽。4、分散水系统分散水系统承受单元制,每台机组设有两台主分散水泵。分散水由凝汽器热井进入分散水泵,经轴封冷却器后,依次进入低压加热器后进入除氧器。系统设有分散水再循环和调整阀,把握除氧器和凝汽器热井的水位。大气式除氧器出力 85t/h,工作压力 0.02MPa,除氧器给水箱有效容积 25m3, 可满足约 15 分钟锅炉给水消耗量。5、疏水系统全厂设 20m3疏水箱二台,疏水泵二台一用一备,同时可作为除氧器补充水和锅炉上水用。5.
14、3.2 主要关心设备选型主要关心设备选择如下表:热力系统主要关心设备表序号名称1 凝汽器2 高压加热器3 低压加热器4 汽封加热器5 射水抽气器6 射水泵7 冷油器8 主油箱9 直流润滑油泵型 号 及 规 格台数N-1250 型1250 m21JG-65 型, 100m21JD-40 型, 40m21传热面积 20m21CS-7.5型, 105t/h, 0.392MPa1IS150-125-400A 型,187m3/h,0.45Mpa,75kW21450r/min冷却面积20m270t/h2V=3m31CHY18 型 20.5m3/h0.353Mpa,配直流电机 5.5kW1380V10 沟通
15、润滑油泵CHY18 型 20.5m3/h0.353Mpa,配沟通电机 5.5kW1380V11 高压电动油泵12 分散水泵发电机空气冷却13器14 电动给水泵15 压力式滤油机16 旋膜除氧器给水箱80Y-100A 型 26m3/h91mH2O,配沟通电机 30kW 380V14N6 型,48-68m3/h, 57mH2O 2950r.p.m,配电机功率 222kW 380V散热力气 490kW1DG85-679型, 85m3/h ,603mH2O, 配电机Y315M2-22250kW 10kVLY-100型,100L/min工作压力0.5MPa1XMC-85D 型, 0.02MPa,104
16、85t/h2有效 25m317 连续排污扩容器 LP-3.5,121 桥式起重机20/5t,跨度 16.5m A5,主钩 12m,副钩 14m15.4 燃烧系统及关心设备选型5.4.1 燃料本工程拟燃用无锡高炉所产高炉煤气。高炉煤气体积百分比方下:COCON22HCHO24218.121.956.32.40.70.3发热量:Qnet.ar=3344KJ/ Nm3800kca/Nm35.4.2 燃料消耗量依据上述综合煤质分析资料计算,电厂燃料消耗量见下表:年耗气量小时耗气量日耗气量(20h)工程符号单位(6000h)Nm3/hKNm3/dKNm3/a锅炉额定负荷t6000014400003600
17、00165t/h高炉煤气消耗量(设计燃料)5.4.3 燃烧系统型式本锅炉按全燃高炉煤气设计。燃烧设备承受四角切圆燃烧布置, 燃烧器承受缝隙式煤气燃烧器。锅炉设置引风机和送风机各一台 .冷空气由送风机鼓入空预器加热后到达380, 进入煤气燃烧器与煤气混和燃烧; 燃烧后的烟气经过热器、省煤器、空预器出来后进入引风机通过一座高 80m、出口内径 2.5m 的混凝土烟囱排出。5.4.4 主要关心设备选型主要关心设备选择如下表:序号名称型 号 及 规 格台数1引风机Y4-7322D 型,265700m3/h,4017Pa 左 451Y450-50-6,500kW,10kV燃烧系统主要关心设备表2送风机G
18、4-7312D 型,83007m3/h,4485Pa左 1351Y315M1-4,160kW,380V3供油泵2CY-2.1/2.5 型,2.1m3/h,2.5Mpa2.2KW,380V24点火助燃油箱6m315细滤油器100孔/cm226定期排污扩容DP-3.5 型,1器7疏水箱20m328疏水泵IS80-50-200A 型,46m3/h,0.44Mpa15KW25.5 主厂房布置主厂房布置按一机一炉布置,依次为汽机房、除氧间、锅炉、引风机、烟囱。主厂房运转层标高为 7.00m,柱距为 7m,从主厂房 A 列柱至烟囱中心线距离为 59m。5.5.1 汽机间汽轮发电机组为纵向布置,其中 1-2
19、 柱间为检修场地。汽机中心线距 A 排柱 8m。汽机间主要尺寸:跨度:18.00m运转层标高:7.00m 关心平台标高:3.40m行车轨顶标高:14.00m 屋架下弦标高:17.50m5.5.2 除氧间除氧间主要尺寸: 跨度:9.00m除氧层标高:13.50m5.5.3 锅炉间锅炉承受露天布置,锅炉间设炉前运行平台,运行平台标高为 7.00m。5.5.4 炉后布置锅炉配置一台送风机,一台引风机。承受一座高 80m,出口内径 2.5m 的烟囱。5.6 燃料运输系统5.6.1 燃料来源无锡高炉煤气发电工程系无锡冶金高炉炼铁系统产生高炉煤气发电,高炉煤气量约 6.0104Nm3/h,完全能够满足 1
20、2MW 发电机组所需的高炉煤气量。高炉煤气成份:项目单位数据CO%21.9CO2%18.1CH4%0.7H2%2.4N2%56.3O2%0.30煤气温度20煤气含尘量mg/Nm350低位发热量 Qnet.arKcal/Nm3850煤气压力MmH O2700发热量:Qnet.ar=3344KJ/ Nm3800kca/Nm35.6.2 燃料需用量本发电工程所需燃料为无锡冶金高炉炼铁系统产生的高炉煤气,正常运行工况按 165t/h 锅炉满载核算,需高炉煤气量 60000Nm3/h。5.6.3 燃气输配系统高炉煤气由无锡冶金引入,结合当地的气象条件和电厂所需的高炉煤气量,依据管道输送经济流速 1620
21、m/s,经计算确定高炉煤气输送管道选用 DN1400螺旋焊接钢管,沿厂区道路架空敷设进入电厂锅炉。管道高炉煤气的正常压力为 700mmH O,煤气输送系统设计管道公称压力为20.1MPa,确保输送安全。为避开钢厂高炉不稳定运行时对电厂的影响,依据标准要求在煤气进入电厂后在高炉煤气总管上设置有电动盲板阀和气动快速切断阀,在进入锅炉的高炉煤气支管上分别设置有电动调整阀和气动快速切断阀。在电厂事故情况和管道煤气压力太低,为防止回火的状况下,全部气动快速切断阀快速关闭,准时翻开放散阀,将煤气管道内的气体放散,放散口的高度高出于周边建构筑物不小于 3 米。为保证锅炉用高炉煤气的正常供给,系统还设置有管道
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