抽凝机组改背压机技改工程设计方案.docx
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抽凝机组改背压机技改工程设计方案
2号机组节能技改工程
方案设计
***院
二〇〇九年七月
2号机组节能技改工程
方案设计
工程编号：
***
工程规模：
1×3MW
院长
：
分管副院长
：
院总工程师
：
院分管副总工程师
：
项目负责人
：
***院
二〇〇九年七月
*2号机组节能技改工程
方案设计
工程编号：
***
工程规模：
1×3MW
电厂所所长
：
电厂所总工程师
：
项目负责人
：
***院
二〇〇九年七月
1概述…………………………………………………………………………1
1.1企业概况…………………………………………………………………1
1.2工程概况…………………………………………………………………1
1.3设计依据………………………………………………………………………2
1.4设计原则………………………………………………………………………2
2热负荷及装机方案…………………………………………………………4
2.1热负荷……………………………………………………………………4
2.2装机方案…………………………………………………………………5
3厂址条件……………………………………………………………………6
3.1地形………………………………………………………………………6
3.2气象…………………………………………………………………………6
3.3工程地质、水文地质……………………………………………………7
3.4抗震设防烈度…………………………………………………………9
4电力系统…………………………………………………………………10
5改造方案……………………………………………………………………11
5.1热力系统…………………………………………………………………11
5.2主厂房布置……………………………………………………………12
5.3电气部分………………………………………………………………12
5.4热控部分………………………………………………………………14
5.5土建部分………………………………………………………………17
6投资估算………………………………………………………………20
6.1设计依据…………………………………………………………………20
6.2编制原则及依据………………………………………………………20
6.3说明………………………………………………………………………21
附件：
附件一：
#2机组节能技改工程方案及施工图设计委托书
附件二：
机电设备目录
附件三：
附图
1概述
1.1企业概况
***厂始建于1987年，位于***号，***市工业区中心，是***市唯一的热电联产企业。
该企业专业生产热力和电力两种产品，供应着**市市区及经济开发区60多家企事业单位生产、生活用蒸汽，属国有中一型企业，现有职工***人，其中高中级工程技术人员近***人。
企业资产总值***万元，固定资产原值***万元，是省百家节能重点企业之一。
1.2工程概况
***厂是***市唯一的热电联产企业，承担着***市工业及民用热负荷的供应，目前已形成北线、南线及安兴彩色化纤专线等3条主干供热管网。
平均热负荷为50t/h，冬季最大热负荷为80t/h，以工业热负荷为主。
在冬季供热高峰期时，常启用减温减压器以满足用户的用热需求。
目前,电厂的装机规模为四炉三机，2台锅炉厂生产的35t/h中温中压抛煤机链条炉和2台锅炉厂生产的75t/h中温中压循环流化床锅炉；2台汽轮机厂生产的12MW凝改抽汽轮发电机组和1台汽轮机厂生产的C12-3.43/0.98型抽凝机组；并配备了30t/h（2.8MPa）、80t/h（0.981MPa）减温减压器各一台。
本工程建设的主要容有：
将现#2机拆除，在#2机的基础上新建1×B3-3.43/0.981背压式汽轮发电机组及其辅助设施。
1.3设计依据
1.3.1《***厂#2机组节能技改工程可行性研究报告》，2009年4月。
1.3.2《***厂#2机组节能技改工程可行性研究报告》审查、批复意见。
1.3.3***厂提供的有关设计基础资料。
1.3.4与本工程有关的汽机、发电机设计技术资料。
1.3.5《火力发电厂初步设计文件容深度规定》（DLGJ9-92）及国家、电力行业颁发的有关规程、规、技术标准。
1.3.6本工程的《地质勘测报告》。
1.3.7我院与***厂就本期工程技改容、围、主要技术原则讨论形成的会议纪要。
1.3.8我院与***厂签订的本期工程设计合同。
1.4设计原则
1.4.1热机部分：
在原有#2机位置上新建1台3MW背压机组。
主蒸汽及排汽等热力系统与现有系统合理对接。
1.4.2电气部分：
发电出口电压6.3KV；电气综合自动化；35KV接入系统。
1.4.3热控部分：
新建3MW背压机采用DCS；控制室与#3机共用。
1.4.4土建部分：
对现有#2机基础进行改造，对主变基础进行改造。
1.4.5对外供热管道接至***厂指定的厂区供热专线。
2热负荷及装机方案
2.1热负荷
根据《***厂#2机组节能技改工程可行性研究报告》提供的热负荷资料，现有和近期发展热负荷统计见下表：
***厂2002年-2008年供热汇总表
名称
2002年
2003年
2004年
2005年
2006年
2007年
2008年
**线供热
157063.3
171093.3
212123.4
217712.3
201961.8
202250.9
209492.1
***线供热
144981.5
157932.3
153606.6
157653.7
146248.2
146457.5
151701.1
***线总供热
302044.8
329025.6
365730
375366
348210
348690.4
361100.2
***线供热
35768
38093
总供热量
302044.8
329025.6
365730
375366
348210
384476.4
399193.2
总流量（t/h）
34.48
37.56
41.75
42.85
39.75
43.89
45.57
近期新增热负荷汇总表
序号
热用户
参数
最大负荷（t/h）
平均负荷（t/h）
最小负荷（t/h）
1
***高科
0.8MPa饱和
30
27.5
25
2
***啤酒
0.8MPa饱和
6
5
4
3
***医院
0.8MPa饱和
6
5
4
4
***
0.8MPa饱和
3
2
1
5
***卷烟厂
0.8MPa饱和
5
3.5
2
6
***学院新校区
0.8MPa饱和
5
4
3
7
***物业
0.8MPa饱和
10
8.5
7
合计
热负荷汇总表
序号
热负荷性质
平均热负荷（t/h）
备注
1
现状热负荷
45.57
2
近期新增热负荷
55.5
3
折算到热电厂
97.93
设计热负荷确定为97.93t/h，供热参数为0.98MPa，303℃。
2.2装机方案
本工程设计前业主已订货，本工程作为替代技改项目，旨在提高供热效率，降低能耗，热电厂的供热运行方式并未变化，本工程装机方案在可研报告里已经论证并通过审查批复，本方案设计不再论证。
装机方案为：
将现#2机拆除，在#2机的基础上新建1×B3-3.43/0.981背压式汽轮发电机组。
3厂址条件
3.1地形
***厂厂区位于城东南郊（京沪铁路西边），交通方便。
现有厂区自然地形平坦，地貌单一，地层结构较为单一。
厂区地面高程在13.43～13.79m之间（黄海高程，以下同）。
3.2气象
历年平均气温15.2°C
绝对最高气温41.2°C（1958年8月23日）
绝对最低气温-23.8°C（1955年1月6日）
夏季平均最高气温31.2°C（6月～8月）
冬季平均最低气温-0.8°C（12月～2月）
多年平均相对湿度75%
最大积雪深度43cm（1955年1月1日）
最大冻土深度13cm（1957年1月）
历年平均降水量1031.2mm
最大年降水量1537.3mm（1957年）
最小年降水量623.3mm（1966年）
多年主导风向东风，频率8
次多风向东北偏东，东南偏东西北、频率7
历年极端最大风速21m/S（风向：
东）
历年平均风速2.7m/S
3.3工程地质、水文地质
3.3.1工程地质
根据工程地质勘测报告，电厂厂区围墙地层为第四层全新统地层，自上而下主要可分为为三层：
第一层：
亚粘土层
层厚3～4m，表层受耕植影响，局部呈褐黄色，以下为灰黄色，裂隙发育，灰色淤泥质充填在裂隙中，从上往下淤泥质成分渐多，下部局部夹褐色铁锰质，粉质较大，且有自上而下粉性逐渐增强的趋势，1.5m以上一般呈可塑状态，往下渐变成软塑状态。
第二层：
淤泥质粘性土
，又可分为上、下二层：
上层：
淤泥质亚粘土
-1
层厚2～4m，灰色，局部含腐烂植物根及微孔隙，手搓时粉感强，近乎轻亚粘土质，呈极软塑状态，钻孔时缩孔严重。
下层：
淤泥质亚粘土
-2
层厚一般在7～8m，局部达9m左右，灰、深灰、黑灰、兰灰色，局部在中部略带土黄色。
含腐烂植物根及微孔隙。
接近下卧
层时，粉性增大，状态不稳定，一般为软可塑，局部为软塑、可塑。
第三层：
砂砾层
由砂层和砾石层组成，从上到下，颗粒由细到粗，由细砂到中砂、粗砂，最后到砾石层。
较松散、无填充物，砾石有一定磨园度，分选性及排列方向不清，砾径5～30mm不等，砾石成分主要为石英岩和硅质岩。
第四层：
强风化粉细砂岩
紫红色，细颗粒粉质结构，铁质胶结，成分为石英、长石等，强风化状态，手易折断岩心，平均埋深24.1m。
岩土物理力学性质
经土工试验，静力触探及标准贯入试验，确定土的主要物理力学指标推荐值如下：
地层
天然容量γ（g/cm3）
摩擦角φ（°）
聚力C
KPa
压缩模量EsMPa
容许承载力[R]Kpa
序号
土名
亚粘土
1.89
15
25
5
90～120
-1
淤泥质亚粘土
1.87
13
11
4
60～90
-2
淤泥质粘土
1.87
15
25
5
90～120
砂砾层
200
强风化粉细砂岩
1.90
24
200
3.3.2水文地质
厂区地下水位埋藏较浅，深度为0.2～0.5m，标高为13.10～13.50m，分布较稳定。
地下水类型按埋藏条件应为潜水，按含水层性质为土壤孔隙水，补给来源主要是降雨入渗，排泄方式主要为蒸发。
其补给排泄可能与清流河有一定关系。
静止地下水年变幅1.0m左右。
地下水对混凝土无侵蚀性。
3.4抗震设防烈度
根据GB50011-2001《建筑抗震设计规》（2008年版）规定：
市抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，第一组。
4电力系统
***地区电网供电围为二区一市。
目前形成了以500千伏变电站为中心、220千伏电网环网、110千伏变电站双电源、城市10千伏配电线路手拉手的比较坚强的市级电网，为***经济发展提供了可靠的电力保障。
主要输变配电设施有*500千伏变电站1座、220千伏变电站6座、110千伏变电站9座，主变总容量2503.5兆伏安；220千伏线路678.4公里、110千伏线路336.4公里、35千伏线路42.1公里、10千伏配电线路207.7公里。
***厂现有2台12MW和1台15MW汽轮发电机，其中＃1、2号机组（12MW）以2回35kV线路接入***变电所，线路长约2km，导线截面为240mm2。
3号发电机组（15MW）所发电力经三卷变升压至110kV和35kV电压等级，110kV线路暂未投入使用，3号机所发电力经35kV线路接入***变电所。
5改造方案
5.1热力系统
热力系统图详见图F5137-J-1。
5.1.1主蒸汽系统
采用母管制。
汽机主蒸汽接自原主蒸汽母管，进入主汽门前的第一道电动闸阀设有小旁路，在暖管和暖机时使用。
5.1.2背压排汽系统
B3-3.43/0.98型背压式汽轮机没有中间级抽汽，仅有背压排汽。
为提高热力系统效率，背压机组设1台高压加热器，利用汽轮机背压排汽加热锅炉给水，背压排汽接入原抽汽供热母管对外供汽。
根据现有热力系统现状，加热除氧器所需加热蒸汽一般情况下均有由#3机组的二段抽汽供应，#3抽凝机故障时，由外供汽经减压后供给。
5.1.3疏放水系统
轴封加热器疏水流入疏水箱；高压加热器疏水接至除氧器。
主蒸汽管道、背压排汽管道及其阀门的疏水接至扩容器降压后进入疏水箱。
5.1.4化学补充水系统
本工程对原有化学补充水系统进行改造，原有化学补充水进入主厂房后经改造后分成两路，一路直接进入除氧器，一路进入本期工程3MW机组汽封加热器，经加热后再进入除氧器。
5.2主厂房布置
原#2机位置在柱6号至9号之间，柱距为6m，主厂房跨距为15m。
运转层标高为7m，加热器平台为3.4m。
本工程3MW背压机组在原#2机组的位置上进行改造，保留加热器平台，对汽轮机基座按背压机组进行改造。
汽机中心线标高由7.75m调高至7.900m，发电机中心线与原发电机中心线偏移85mm，主汽门位置与原#2机主汽门位置保持不变。
加热器平台下底层平面布置高压电动油泵、直流油泵等辅机设备，3.4m加热器平台布置汽机高压加热器、汽封加热器、油箱；运转层布置汽轮发电机组。
主厂房设备布置详见图F5137-J-2~4。
5.3电气部分
5.3.1电气主接线及布置
***厂现有2台12MW和1台15MW汽轮发电机，发电机出口电压均为6.3kV。
3台发电机均采用发电机——变压器组接线，其中1、2号机组经2台16000kVA双卷变升压后分别接入电厂35kVⅠ、Ⅱ段母线，每段母线馈出1回35kV线路与系统相连。
3号发电机经1台40MVA三卷变升压后分别接入电厂110kV、35kVⅠ段母线，分别以110kV电压和35kV电压与系统相连。
目前电厂110kV线路暂未投运。
本工程拟将原2号机拆除，在原2号机位置安装1台3MW背压式汽轮发电机。
发电机出口电压6.3KV。
电气主接线保持不变，仍采用发电机——变压器组接线，即本期3MW发电机经1台4000kVA双卷变升压后仍接入电厂35kVⅡ段母线。
其中4000kVA主变仍安装在现有＃2主变位置（原＃2主变拆除），35kV开关利用现有设备，本期不新增35kV设备。
5.3.2厂用电接线及布置
***厂厂用电采用6kV和380V两种电压等级，电厂设两段6kV母线，2回工作电源分别引自＃1、＃2发电机出口，电厂另设1台4000kVA高备变，作为电厂启动及备用电源。
电厂低压负荷采用2台厂用变压器及1台公用厂用变压器供电。
厂用变压器电源均引自电厂6kV母线，另从煤气变引1回380V电源作为低压备用电源。
本期技改仅拆除＃2机组，并在原＃2机组位置安装1台3MW背压式汽轮发电机，＃1、＃3机及锅炉部分均不作改动。
维持现有厂用电接线不变，仅将6kVⅡ段母线电源改接至3MW发电机出口。
380V系统维持现有接线方式。
仅将原＃2机专用盘拆除，新增1台3MW汽轮机专用盘，安装在原＃2机专用盘位置，电源引自原＃2机专用盘电源回路。
***厂现有1组500AH阀控式密封铅酸蓄电池直流屏，作为全厂的的控制、继电保护、自动装置、直流油泵及事故照明的直流电源，采用单母线分段接线。
直流电源容量满足本次技改要求，故本工程不改变现有直流系统的接线及布置。
5.4热控部分
5.4.1概述
本期工程将现有#2机拆除，在#2机的基础上新建1×B3-3.43/0.981背压式汽轮发电机组。
本次热工自动化设计围为新建3MW机组的热工检测及控制。
5.4.2热工自动化水平和控制室布置
5.4.2.1热工自动化水平
本期工程的3MW汽机采用分布式控制系统（DCS）。
5.4.2.2控制室布置
本期控制室与原3#机控制室共用。
控制室面积约63m2，位于7m运转层，与电子设备间相邻。
该控制室已布置有1#炉控制盘、2#炉控制盘、除氧给水控制盘、3#机控制盘，现拟新增2#机控制盘台放置DCS操作员站一台。
控制盘上除布置热工信号光字牌外还布置有一些重要参数的常规仪表，这些仪表的信号直接来自现场变送器。
新增电源柜一台，放置UPS设备及厂用电切换装置。
在工程师室新增一台DCS工程师站。
操作员站与工程师站互为备用。
本期DCS与原DCS系统实现网络互联。
在工程师室新布置DCS系统机柜2台（1台与ETS合用），TSI机柜1台。
5.4.3热工自动化功能
为确保汽机设备的正常安全经济运行，热控设计力求先进、可靠、安全、经济。
DCS可实现机组的数据采集（DAS）、顺序控制及联锁保护（SCS）、汽机保护（ETS）等功能，以完成整个热力系统的集中控制。
5.4.3.1数据采集（DAS）
DAS是机组安全经济运行的主要监视手段，具有高度可靠性和实时响应能力，完成机组有关参数的连续采集，处理所有与机组有关的重要测点信号及设备状态信号，及时为运行人员提供机组运行的各种信息。
具有输入信号处理、LCD屏幕显示、报警显示及报警限值检查、制表打印、越限时间累计及参量累计、趋势记录、事故顺序记录（SOE）等功能。
5.4.3.2顺序控制及联锁保护（SCS）
SCS设置备用辅机和工作辅机的联锁，根据有关工艺参数启、停辅机的联锁等功能。
5.4.3.3汽机保护（ETS）
ETS设置在DCS中，其主要功能是在有危险情况时使汽机跳闸，以确保汽机及人身的安全。
该系统的主要跳闸条件根据汽机厂提供的保护要求和有关规执行。
在DCS异常情况下，通过运行人员手动操作紧急停机按钮来实现机组的安全停机。
5.4.4热工自动化设备选择
根据电力设计的有关规程，选用技术成熟、质量可靠的仪表，信号接口为：
4～20mADC（或1～5VDC）。
DCS选用在热电站控制领域经验丰富，有较多业绩，性能价格比高的国品牌。
汽机本体监视仪表（TSI）由汽机厂配套供货。
汽机保护（ETS）在DCS实现。
变送器选用中外合资生产的二线制智能变送器。
热电阻、热电偶选用性能可靠的国产产品。
就地温度计选用双金属温度计。
压力表为不锈钢压力表。
调节型电动执行机构选用置伺放、智能一体化的产品。
开关型电动装置全部采用一体化结构形式。
用于保护的重要的逻辑开关拟采用进口产品。
5.4.5辅助车间的控制系统及设备造型
本期设计不含辅助车间相关设计。
5.4.6电源和气源
本期热工自动化部分电源系统采用双回路（两路独立厂用电源）供电，一路运行，一路备用。
接入UPS供DCS系统。
本期热工自动化部分不考虑气源。
5.4.7热工自动化试验室
本期热工自动化部分根据建设方的实际情况，利用原有的试验室，不考虑新建试验室。
5.5土建部分
5.5.1概述
本工程土建部分主要涉及2#汽轮发电机基础改造、加热器平台改造、主变压器基础改造等。
5.5.2主要设计规及技术参数
5.5.2.1主要设计规
《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068—2001
《砌体结构设计规》GB50003—2001
《建筑地基基础设计规》GB50007—2002
《建筑结构荷载规》GB50009—2001（2006年版）
《混凝土结构设计规》GB50010—2002
《建筑抗震设计规》GB50011—2001（2008年版）
《混凝土结构加固设计规》GB50367-2006
《建筑设计防火规》GB50016-2006
《建筑地基处理技术规》GBJ79—2002
《火力发电厂总图运输设计技术规程》DL/T5032—2005
《小型火力发电厂设计规》GB50049—94
《火力发电厂与变电所设计防火规》GB50229—2006
《电力设施抗震设计规》GB50260—96
5.5.2.2主要技术参数
设计基准年为50年
抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g（第一组），根据使用功能重要性，抗震设防类别为丙类。
建筑场地土为Ⅳ类，
基本风压0.40kN/m2
基本雪压0.35kN/m2
主厂房抗震等级为四级；
汽轮发电机基础抗震等级为三级。
5.5.3改造加固方案的原则与措施
5.5.3.1改造方案的原则
工程仅在原2#汽轮发电机基础上进行加固改造，加固改造原则为：
采用可靠的技术，在安全适用、经济合理、确保质量的前提下，尽量利用原用基础，最大限度的减少土建工程量，以满足新建背压式汽轮发电机组的安装使用。
5.5.3.2改造方案的措施
1、汽轮机基础框架柱改造加固
对汽轮机基础的6根600x700框架柱进行外包钢（湿法）加固改造。
柱四角用角钢包起，角钢之间焊接扁钢箍，相连成整体。
在型钢与原柱间采用环氧树脂进行灌浆，使型钢与柱能够整体工作，共同受力。
2、汽轮机基础标高7.000层改造加固
1）、原汽轮发电机基础部分梁、板凿出，原风道侧板均拆除。
2）、新增混凝土梁、板采用植筋技术与原框架梁、柱结合成整体，采用C30微膨胀混凝土进行浇筑。
3）、新浇筑风道侧板采用植筋技术锚固到原框架梁、柱。
4）、对原承载力不满足的框架梁进行外包钢（湿法）加固。
5）、7.000m层板采用单面增厚进行整体加固，加厚150mm,板面标高为7.150m，以满足汽轮发电机安装时所需的表面开槽要求。
3、主要建筑材料：
混凝土：
柱、梁为C30微膨胀混凝土;
钢材：
钢筋为HPB235（Q235）、HRB335；未注明钢材型号为Q235-B。
在对汽轮机基础改造过程中，采取一定措施避免对未改造部分造成不利影响。
6投资估算
6.1设计依据
6.1.1***厂#2机组节能技改工程设计合同。
6.1.2***厂提供的基础资料。
6.1.3项目概况
6.1.3.1工程规模：
将现有#2机拆除，在#2机的基础上新建1×B3-3.43/0.981背压式汽轮发电机组
6.1.3.2建设地点：
省热电厂厂区。
6.2编制原则及依据
6.2.1工程项目划分依据《火力发电工程建设预算编制与计算标准》（2006年版）。
6.2.2工程量：
根据方案设计图纸、设备、材料清册计算工程量。
6.2.3定额套用：
《火力建设工程概算定额——建筑工程》（2006年版）。
《电力建设工程概算定额——热力设备工程》（2006年版）。
《电力建设工程概算定额——电气设备工程》（2006年版）。
《电力建设工程预算定额》第六册，调试工程（2006年版）。
6.2.4设备费：
6.2.4.1主要设备费：
（1）背压式汽轮机：
B3-3.43/0.983.43MPa1台
（2）汽轮发电机：
QF1-3-2Z3MW6.3KV1台
总价***万元/套（订货价）
6.
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