煤气饱和蒸汽发电项目可行性研究报告.docx
《煤气饱和蒸汽发电项目可行性研究报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《煤气饱和蒸汽发电项目可行性研究报告.docx（71页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
煤气饱和蒸汽发电项目可行性研究报告
煤气、饱和蒸汽发电项目
1总论
1.1概述
1.1.1项目名称
煤气、饱和蒸汽发电工程
1.2设计依据
1.2.1设计依据
（1）唐钢发展规划处设计任务委托书
（2）唐山不锈钢有限责任公司提供的图纸及各种介质平衡等设计资料。
1.3概况
目前拥有1台132m2烧结机,3台60m2烧结机，1座10m2竖炉，2座450m3高炉，2座550m3高炉，2座100t转炉，1座80t转炉，1条1580mm热轧带钢生产线，，1条450mm热轧窄带钢生产线，根据唐山不锈钢有限责任公司“十二五”规划，在“十二五”期间4座高炉分别进行大修，最后形成4座550m3高炉、计划拆除3台60m2烧结机，新建1台280m2烧结机，并增上1座100t电炉，形成300万吨/年铁、钢、材配套生产能力，不锈钢公司目前有2台40t锅炉及配套的1台12MW和1台6M发电机组，在保证生产和发电设备正常运行以及生活设施必须的消耗外，还剩余有大量煤气和饱和蒸汽，为了积极响应国家节能减排政策，增强企业的全面协调可持续发展，拟新上1台130t/h煤气锅炉、1台25MW凝汽式汽轮发电机组及其配套设施,1台6MW饱和蒸汽汽轮发电机组及其配套设施。
1.4设计原则
1.4.1以“成熟、可靠、先进、实用、安全、环保、”为原则，选用高效、低耗的工艺流程和技术设备。
1.4.2在给定的区域范围内，优化总图、力求顺畅，工艺布置紧凑。
1.4.3严格控制投资，设计人员设计时在遵循设计规范和满足业主要求的前提下进行优化设计，采用成熟、可靠、实用的工艺技术基础上，设备选择以实用先进为主，合理使用资金，节约工程投资。
1.4.4认真贯彻循环经济理念，注重节能降耗，以“低消耗、低排放、高效率”和“减量化、再利用”为原则。
1.4.5严格按照国家现行的有关设计规程规范、标准及规定进行相关设计。
做好环境保护、防火和劳动安全卫生工作，“三废”治理项目与主体工程同时设计。
使排放的废水、废气、烟尘符合国家排放标准，消防、安全、卫生条件符合国家有关。
1.5设计内容
1.5.1一台130t/h煤气锅炉、一台25MW凝汽式汽轮发电机组及配套设施。
1.5.2一台6MW饱和蒸汽汽轮发电机组及配套设施。
1.6生产规模及装机方案
1.6.1生产规模
根据煤气平衡表中煤气富裕量和饱和蒸汽富裕量，拟建1套发电量为25MW的纯凝式汽轮发电机组和1套6MW的低温余热发电机组。
本工序为连续工作制，生产系统为四班三运转，年工作日为330天，计7920小时，作业率90.4%。
1.6.2装机方案
（1）以气定电，最大可能地利用富余的煤气和饱和蒸汽。
（2）根据燃料的特点来选择成熟可靠的机组。
（3）选择高效率的机组，实现能源的最高效的利用。
1.7技术经济指标
中温中压汽轮发电机组热经济计算指标
序号
项目
单位
数值
备注
1
汽轮机输出功率
MW
25
2
汽轮机功率
MW
25
3
总出力
MW
25
4
发电年利用小时数
h
8000
5
全厂年发电量
108kWh/a
2.0
6
全厂年供电量
108kWh/a
1.84
7
厂用电率
%
8
8
燃料耗量
高炉煤气BFG
GJ/h
0.4012
9
年燃料耗量
高炉煤气BFG
106GJ/a
3.209
10
全厂发电热效率
%
29.11
11
全厂供电热效率
%
27.55
12
发电标准煤耗
g/kWh
314
13
供电标准煤耗
g/kWh
327
14
全年节约标煤
万吨/a
7.32
低压余热汽轮发电机组热经济计算指标
序号
项目
单位
数值
备注
1
汽轮机输出功率
MW
6
2
汽轮机功率
MW
6
3
总出力
MW
6
4
发电年利用小时数
h
8000
5
全厂年发电量
108kWh/a
0.48
6
全厂年供电量
108kWh/a
0.4512
7
厂用电率
%
6
8
发电标准煤耗
g/kWh
314
9
供电标准煤耗
g/kWh
327
10
全年节约标煤
万吨/a
1.507
1.8工程静态投资
本工程投静态资估算为13630.76万元。
2动力
2.1概述
2.1.1企业现状及发展规划
唐钢不锈钢有限公司现有设施为：
10m2竖炉1座、60m2烧结机3台、132m2烧结1台、450m3高炉2座、550m3高炉2座、80t转炉1座、100t转炉2座、1条450mm热轧窄带钢生产线、1条1580mm热轧宽带生产线。
热电车间现有2台40t/h煤气锅炉，配套1台12MW抽汽凝汽式汽轮发电机组+1台6MW凝汽式汽轮发电机组。
根据唐山不锈钢有限公司十二五规划，拟将现有3台60m2烧结机改造为1台280m2烧结机；将现有2座450m3高炉改造扩容成2座550m3高炉，改造后钢产量达到300万t/a。
为充分利用富裕的煤气和饱和蒸汽资源，拟建设1套国内成熟的煤气锅炉发电机组及饱和蒸汽发电机组，使煤气和余热资源得到合理利用，降低生产工艺的综合能耗，增加企业自发电量，提升企业整体经济运行质量。
同时，可为企业带来可观的经济效益、环境效益和社会效益。
（1）煤气发电
十二五规划改造后，整个厂区煤气平衡结果见表2-1，剩余的煤气折合高炉煤气Q=100000Nm3/h。
拟建设1台130t/h中温压中压温煤气锅炉，配1套发电量为25MW的汽轮发电机组。
煤气平衡表：
表2-1
名称
高炉煤气（万m3/h）
转炉煤气（万m3/h）
产气量
62
4.07
用
户
高炉热风炉
27.6
热电锅炉
4.3
1
喷煤
0.83
白灰
2
烧结
3.2
转炉
1.3
铸铁修包间
0.4
竖炉
1.58
精细粉
0.5
1580轧机
9
1.2
用量合计
51.51
3.9
富余量
9.89
0.17
（2）饱和蒸汽发电
2×100t转炉+1×80t转炉汽化冷却系统蒸汽产量约Q=33t/h，压力P=0.8-1.0MPa；1580中厚板车间加热炉蒸汽产量约Q=10-20t/h，压力P=0.8-1.0MPa，合计蒸汽量Q=43-53t/h。
3座转炉汽化冷却系统已配套建设了压力为P=2.5MPa、1台V=90m3和2台V=150m3的蓄热器，目前除供应厂区生产，另外富裕～30t/h饱和蒸汽，压力为0.8-1.0MPa。
根据饱和蒸汽量，拟建设1套6MW的饱和蒸汽汽轮发电机组。
2.1.2设计指导思想
本工程项目属环保节能型能源综合利用项目，装机方案选择的原则是：
（1）以气定电，最大可能地利用富余的煤气及饱和蒸汽，以减少污染和浪费，降低成本，提高效益；
（2）根据燃料的特点来选择成熟可靠的机组，确保发电机组安全运行；
（3）选择高效率的机组，实现能源的最高效的利用，创造最佳经济效益；
（4）减少氮氧化物等有害气体的排放，以减少对周边地区的大气环境污染。
2.1.3设计范围
设计范围包括:
（1）煤气发电
煤气锅炉系统及设备、汽轮机系统及设备、附属设施等。
（2）饱和蒸汽发电
蒸汽及凝结水系统、汽轮机系统及设备、附属设施等。
2.1.4生产规模
根据煤气平衡表中煤气富裕量和饱和蒸汽富裕量，拟建1套发电量为25MW的纯凝式汽轮发电机组和1套6MW的低温余热发电机组。
本工序为连续工作制，生产系统为四班三运转，年工作日为330天，计7920小时，作业率90.4%。
2.1.5工艺主要设计内容
（1）煤气锅炉系统包括：
煤气系统、蒸汽系统、烟气系统，给水系统、排污和排汽系统等。
（2）汽轮机系统包括：
主蒸汽系统、主凝结水系统、疏放水系统抽真空系统、汽轮机油系统等。
2.2热力设施
2.2.1燃料及蒸汽供应
根据煤气综合平衡结果，剩余的煤气折合高炉煤气约Q=100000Nm3/h，可供拟建电厂全部利用。
饱和蒸汽Q=40-50t/h。
2.2.2机组选型
（1）装机方案选择的原则
本工程项目属环保节能型能源综合利用项目，装机方案选择的原则是：
1）以气定电，最大可能地利用富余的煤气和饱和蒸汽，以减少污染和浪费，降低成本，提高效益；
2）根据燃料的特点来选择成熟可靠的机组，确保发电机组安全运行；
3）选择高效率的机组，实现能源的最高效的利用，创造最佳经济效益；
4）减少氮氧化物等有害气体的排放，以减少对周边地区的大气环境污染。
（2）机组选型
建设130t/h中压中温煤气锅炉1台，配N25—3.82型凝汽式汽轮机和QFW-25-2型汽轮发电机1套及1套6MW的低温余热发电机组。
2.2.3汽轮发电装机方案
（1）概述
采用锅炉燃烧低热值高炉煤气在国内已相当成熟，是一种高效、清洁能源工程，由煤气锅炉和蒸汽轮机、发电机等系统设备组成。
它具有发电效率高，环保效果好，建设周期短，占地面积小，启动及变载快等特点的发电设备。
根据煤气平衡煤气富裕量及蒸汽富裕量，选用1套发电量为25MW的纯凝式汽轮发电机组和1套6MW的低温余热发电机组。
（2）煤气锅炉选择
选用国内制造带蓄热稳燃器的自然循环水管煤气锅炉，国内江西、唐山、杭州、无锡锅炉制造厂积累了丰富的低热值高炉煤气锅炉设计、制造经验和许多商业运行经验。
早已具备设计制造各种压力等级、不同容量的煤气锅炉的能力，并且具备锅炉成套供应的能力。
故锅炉完全可以采用国产设备。
因本工程机组容量较小，无外供热用户，故选择电站锅炉布置形式，系统结构简单，投资省，运行维护方便。
（3）汽轮发电机选择
因为公司蒸汽尚有富裕，不需本电站外供蒸汽。
因此，汽轮发电装置选用纯凝汽式汽轮发电机组，与煤气锅炉相匹配。
由于国内中温中压汽轮发电机及低温余热汽轮发电机制造厂已积累了丰富的设计、制造经验和许多商业运行业绩，因此也拟采用国内设备。
主要设备规格及参数：
1）锅炉
型号TG-130/3.82-Q
额定蒸发量130t/h
过热蒸汽压力3.82MPa
锅筒工作压力4.2MPa
过热蒸汽温度450℃
给水温度104℃
热风温度370℃
排烟温度160℃
锅炉效率86%
燃料种类高炉煤气
厂房布置半露天
2）中温中压汽轮发电机
a汽轮机
型号N25-3.43凝汽式
进汽压力3.43MPa
进汽温度435℃
输出功率额定型25MW
汽机进汽量额定100t/h
回热系统2DJ+1CY
b发电机
型号QFW-25-2A
功率25MW
转速3000r.p.m
电压10.5kV
励磁型式交流无刷励磁
3）低温余热汽轮发电机
a汽轮机
型号N6-0.8凝汽式
进汽压力0.8MPa
进汽温度170℃
输出功率额定6MW最大7MW
汽机进汽量额定41t/h最大55t/h
b发电机
型号QF2W-7-2
功率7MW
转速3000r.p.m
电压10.5kV
励磁型式交流无刷励磁
2.2.4中温中压汽轮发电机组热经济计算指标见表2—2
表2—2汽轮发电机组热经济计算指标
序号
项目
单位
数值
备注
1
汽轮机输出功率
MW
25
2
汽轮机功率
MW
25
3
总出力
MW
25
4
发电年利用小时数
h
8000
5
全厂年发电量
108kWh/a
2.0
6
全厂年供电量
108kWh/a
1.84
7
厂用电率
%
8
8
燃料消耗量
高炉煤气BFG
GJ/h
0.4012
9
年燃料耗量
高炉煤气BFG
106GJ/a
3.209
10
全厂发电热效率
%
29.11
11
全厂供电热效率
%
27.55
12
发电标准煤耗
g/kWh
314
13
供电标准煤耗
g/kWh
327
14
全年节约标煤
万吨/a
7.32
2.2.5低压余热汽轮发电机组热经济计算指标见表2—3
表2—3低压余热汽轮发电机组热经济计算指标
序号
项目
单位
数值
备注
1
汽轮机输出功率
MW
6
2
汽轮机功率
MW
6
3
总出力
MW
6
4
发电年利用小时数
h
8000
5
全厂年发电量
108kWh/a
0.48
6
全厂年供电量
108kWh/a
0.4512
7
厂用电率
%
6
8
发电标准煤耗
g/kWh
314
9
供电标准煤耗
g/kWh
327
10
全年节约标煤
万吨/a
1.507
2.2.6煤气锅炉系统及设备
煤气锅炉采用半露天布置，自然循环水管锅炉。
高压部分包括省煤器、蒸发器及汽包、过热器、减温器等，锅炉额定工况蒸发量130t/h；锅炉主要技术规范见上述。
煤气锅炉范围包括煤气系统、蒸汽系统、烟气系统，给水系统、排污和排汽系统等。
（1）锅炉烟气系统及设备
煤气锅炉烟气系统流程为进口直段烟道、切换档板门、烟囱。
烟囱高度80m。
（2）煤气锅炉给水系统
锅炉采用单元制给水系统。
化学补给水送入除氧器上除氧头。
启动时除氧器用加热蒸汽汽源来自厂内蒸汽管；正常运行时除氧用加热蒸汽用汽机抽蒸汽。
高压系统电动给水泵技术规范如下：
型号DG160-59型
台数2台（1台运行，1台备用）
流量160m3/h
扬程6.05Mpa
电动机440kW,10kV
（3）锅炉加药、排污及排汽系统
1）炉水校正加药系统
锅炉锅内采用磷酸盐垢处理，加药点在锅炉汽包。
每台炉选用磷酸盐加药装置1套。
每套配有加药泵2台，溶液箱和自动搅拌机各1个，正常运行时加药泵1运1备，对锅炉锅筒加药。
2）排污系统
锅炉汽包均有连续排污及定期排污系统，按锅炉特点，每台锅炉的连续排污及定期排污均设1个排污扩容器，连续排污系统二次蒸汽不予回收。
锅炉排污水在扩容器内扩容降压后排入附近降温排水井，再经离心泵送到冷却塔，作为补充新水。
3）排气系统
锅炉向空排气管和起跳压力最低的安全阀排汽管均设消音器、满足环保要求。
2.2.7汽轮机系统及设备
1座锅炉配1台汽轮机。
选用纯凝汽式汽轮发电机组，汽轮机带抽汽回热加热系统。
汽轮机主要技术规范见上述，汽轮机系统立足于运行安全可靠，自控水平较高，操作管理方便。
（1）主蒸汽系统
锅炉与凝汽式汽轮发电机之间主蒸汽管道采用单管制。
（2）主凝结水系统及设备
汽机凝汽器的主凝结水由汽机凝结水泵升压，经汽机轴封凝器和锅炉中凝结水加热器加热，然后送除氧器进入锅炉热力系统。
机组汽机与锅炉之间主凝结水系统采用单母管切换制方式连接。
凝汽式汽轮机最大排汽的型号和技术规格如下：
型式二道二流程表面式
型号N-2000-4型
台数1台
换热面积2000m2
冷却水温度正常28℃，最高34℃
每套汽轮机装设2台凝结水泵，每台泵出力为额定设计工况下的凝结水量，另加10%的裕量。
其型号和技术规格如下：
型号6N6型
台数2台，正常1运1备
流量60-150m3/h
扬程0.6-0.7Mpa
电动功率37kW
（3）疏放水系统
汽轮机设抽汽回热系统，因此也就设有给水回热加热器疏放水系统。
对电站管道及设备疏放水，配置1.5m3疏水扩容器1台、30m3疏水箱1个、疏水泵2台。
（4）抽真空系统
凝汽器抽真空采用射水抽气器。
由射水抽气器、射水泵、射水箱等组成闭式循环系统，并以工业净化水作为射水箱的补充水源。
射水抽气器已由汽轮机厂配套供货，射水抽气系统配置射水泵，射水箱主要技术规范如下：
1）射水泵
型号IS150-125-315
台数2台（1用1备）
流量140m3/h
扬程32mH2O
功率37kW
2）射水箱1个，V=30m3/个
（5）汽轮机油系统
汽轮机油系统除制造厂成套配置轴头主油泵、组合式润滑油站外，汽机间还配置1台补充油箱和1台真空式滤油机供两机组公用的油系统设备。
设置的各油系统设备主要组成如下：
主油箱、油冷却器、油过滤器、交流辅助油泵、直流事故润滑油泵
2.2.8低温余热汽轮机系统及设备
低温余热发电的工艺流程如下：
3座转炉经蓄热系统稳压稳流后的饱和蒸汽和由轧钢加热炉汽化冷却系统的蒸汽在发电站进入蒸汽滤洁器混合、脱水后，经隔离阀到主汽门进入汽轮机。
蒸汽经主汽门分两路进入汽轮机蒸汽室两侧。
蒸汽在汽轮机中膨胀作功，做功后的乏汽排入凝汽器凝结成水，经2台凝结水泵（开1备1）分别送回炼钢车间、轧钢车间，循环使用。
主要设备如下：
（1）滤洁器
蒸汽流量Q=60t/h
台数2台
（2）凝结水泵
流量Q=55t/h
扬程H=60m
台数2台（开1备1）
2.2.9工业冷却系统
汽轮机冷凝器冷却水采用循环供水系统。
汽轮机油冷却器和发电机空气冷却器冷却用水直接取自循环冷却水进水母管，用后送至循环冷却水排水母管。
汽轮机辅助机械设备的冷却用水、轴封用水及其它用水采用工业生产水。
2.2.10主厂房布置
（1）布置形式
本工程建设1套中温中压汽轮发电机组和1套低温余热发电机组，机组采用横向布置，锅炉和蒸汽机组选用国产设备。
汽轮发电机组采用室内式布置；煤气供应系统设施为室外露天布置。
发电机组主厂房由汽轮发电机组动力岛及其辅助设备跨、煤气锅炉装置三部分组成。
（2）锅炉及其辅助设备布置
锅炉在炉顶采用轻型防雨棚。
为方便炉顶阀门及设备的检修，每台余热锅炉顶检修单轨电动葫芦1台，起重量为2t。
锅炉给水泵、炉内磷酸盐加药及汽水取样装置等就近布置在锅炉西侧0.00m层辅助厂房内。
排污扩容器就近布置在室外。
（3）汽轮机间布置
汽机间跨度27m，采用封闭式框排架结构。
2台汽轮发电机组采用顺列横向岛式布置，运转层标高8m。
厂房上部设有一台32/5t电动慢速双钩桥式起重机，供机组检修时起吊设备及部件。
厂房轨顶标高17m。
辅助间跨度9m，封闭式框架结构。
标高8m运转层适中位置设有电厂中央控制室（机炉电集中控制室）。
除氧层标高为+14.5m。
电厂中央控制室布置2个出入口，内有良好的空调、照明、除尘、防振和防噪声等措施。
3给排水
3.1概述
唐山不锈钢有限责任公司煤气、饱和蒸汽发电工程新建130t高炉煤气锅炉1套，25MW汽轮发电机组1套，6MW饱和蒸汽汽轮发电机组1套。
总循环水量9500m3/h（其中25MW汽轮发电机组循环水量6500m3/h,6MW饱和蒸汽汽轮发电机组循环水量3000m3/h）,除盐水平均用量3m3/h，最大8m3/h。
生产新水用量约150m3/h，生活水用量2m3/h，生产生活总排水量为15m3/h。
循环水率为98%。
设计所需生产新水、除盐水、生活用水管道直接与厂区现有给水管道相接；生产生活排水就近排入厂区现有排水管道。
3.2循环水系统工艺及设施
3.2.1循环水系统工艺
本系统总循环水量为9500m3/h。
循环水使用后仅水温升高，水质未受到污染，回水利用余压经管道送至冷却塔，冷却后的水回到吸水井内，再由泵组加压送至用户循环使用。
为保证系统水质，对循环水进行旁通过滤，并投加水质稳定剂和杀菌灭藻剂，以免造成对设备和管道的腐蚀和结垢。
循环过程中损失的水采用生产新水补充，补充生产新水量约150m3/h。
3.2.2循环水系统设施
新建循环水泵站1座,主要包括泵房、吸水井、冷却塔、配电操作室等，泵站长48m、宽10.5m；吸水井宽16m，长48m。
（1）循环给水泵：
单级双吸离心泵600S-32型Q=2700～3600m3/h，H=33.5～26m，配电机Y450-6型N=355kW，10kV，共4台开3备1。
（2）旁滤给水泵：
单级双吸离心泵250S-39型，Q=360～612m3/h，H=42.5～32.5m，N=75kW,2台开1备1。
（3）旁滤过滤器：
采用全自动高速介质过滤器，Q=300m3/h，2套。
（4）管沟排水潜污泵：
Q=15m3/h，H=15m，N=2.2kW，1台。
（5）水泵吸水管上设蓝式过滤器：
DN1000，过滤精度3mm，4台。
（6）循环水池上设机力通风钢筋混凝土框架冷却塔3台，NL-8.53型，平面尺寸16m×16m，单台处理水量3500m3/h，进水t1=42°，△t=10°C，风机电机功率N=160kW。
（7）水质稳定加药设备2套。
（8）电动单梁悬挂式起重机1台，起重量5t，起升高度6m，梁长L=9m，跨度LK=7.5m。
3.3消防给水系统
本工程需设置防火设施的地点主要为主厂房、附属设施等区域范围。
室内外均设置消火栓，室内消火栓设置间距不大于50m，室外消火栓间距不大于120m，消火栓管网以环状布置分布整个工程区域，水源为两路独立供水源。
同时发生火灾的次数按一次考虑，室内消防水量为10L/S，室外消防水量为20L/S。
消防给水采用低压消防给水系统，室外采用SS100／65－1.0型地上式消火栓。
3.4生产、生活及雨水给排水管道
3.4.1除盐水给水管道
除盐水给水来自现有除盐水站，在除盐水站新增2台不锈钢给水泵，开1备1,水泵性能Q=14.1～28.2m3/h，H=30.8～26.4m，N=4kW；供水管道使用不锈钢管道沿道路旁煤气管道架空接至发电厂房除盐水箱。
3.4.2发电冷凝水管道
发电冷凝水使用不锈钢管道沿道路旁煤气管道架空接至甲方指定用户。
3.4.3发电生产用水管道
发电生产用水管道使用焊接钢管道埋地敷设。
3.4.4发电区域排水管道
生产和生活排水管道使用焊接钢管或钢筋混凝土管，就近排入厂区现有排水管道；雨水管道沿道路敷设，在路边设雨水口收集雨水，就近排入厂区现有雨水管网。
3.5主要技术经济指标
总循环水量9500m3/h
循环水新水用量150m3/h
除盐水用量平均3m3/h，最大8m3/h
生活水用量2m3/h
水重复利用率98%
4采暖、通风、空调
4.1概述
本设计为唐山不锈钢公司煤气、饱和蒸汽发电工程，内容包括：
主厂房、循环水泵房采暖通风；高、低压配电室、主控操作室通风空调。
4.2设计内容
4.2.1采暖
采暖热媒采用95-70℃热水采暖，散热器采用钢制高频翅片管对流散热器，采暖系统采用上供下回系统形式,热源接自不锈钢南换热站。
采暖面积如下：
汽机厂房及循环水泵房采暖，采暖面积：
1872m2。
4.2.2通风：
循环水泵
升级会员 