分布能源项目技术方案

1、目 录1. 项目概述22. 项目运行参数23. 分布式能源站方案介绍23.1 方案概述23.2 QDR20A型燃气轮机介绍33.2.1工艺流程33.2.2机组结构与组成43.2.3机组总成53.3 电站主要设备及辅助系统63.3.1燃机厂房部分63.3.2燃料供应83.3.3燃气轮机滑油系统83.3.4发电机滑油系统93.3.5主要电气系统93.3.6软水处理及除氧系统113.3.7余热锅炉（蒸汽）系统113.3.8循环冷却水系统123.3.9水、电、气、汽、仪表风供应与输送（按最大量考虑）123.3.10电力并网系统（未含入造价中）133.4 电站机房方案134. 主要设备清单145. 工程

2、工期156. 组织机构和定员计划157. 项目投资估算158. 节能减排计算159. 项目案例169.1.1分布能源典型项目1621. 项目概述燃气轮机分布能源项目，该项目采用“以热定电”原则，该项目对蒸汽需求巨大，蒸汽参数为0.6MPa，180过热蒸汽15t/h，计划发电规模为4MW，并网电压10.5kV，并网不上网运行，气源为管输天然气。2. 项目运行参数项目单位24h运行备注装机规模kW4000净输出电功率千瓦（kW）40002台燃气轮机机组产蒸汽量吨/小时15小时耗气量Nm³/h985燃气热值35.5MJ/Nm³运行时间（小时）7920净输出电量（万度/年）3009

3、.6发电功率*运行时间年产蒸汽量（吨/年）118800蒸汽价格元/吨200电价元/度0.663. 分布式能源站方案介绍 3.1 方案概述根据热电需求，拟建设2台QDR20A燃机热电联供发电机组，配套1台15t/h燃气锅炉作为备用。工程主要建设内容为：1) 2套QDR20A型燃气轮机发电机组（单台容量2MW，本方案数据数据均为在ISO工况下的数据。燃机不配置单循环运行用的旁路烟囱系统）； 2) 1套15t/h燃气锅炉；3) 2套单压、无补燃余热锅炉；4) 蒸汽管道系统5) 凝结水&给水系统6) 循环冷却水系统7) 水处理系统8) 工业水、生活水系统9) 暖通空调系统10) 消防系统11)

4、 厂用电系统12) 配套热工仪表、控制系统3.2 QDR20A型燃气轮机介绍3.2.1工艺流程在QDR20A型燃气轮机发电机机组中，燃气轮机是原动机，它将燃料中的热能转换成机械能，然后再通过其拖动的发电机转换成电能。燃气轮机在启动时，先由与主机相联的电机拖动机组运转。待燃气轮机升速到一定转速后，其燃气轮机上的压气机能将外部的空气吸入并增压送至燃烧室中。当燃气轮机升速达到点火转速时，天然气经燃料调节系统调节后进入燃气轮机燃烧室，与进入的空气混合并点火燃烧，产生高温高压的燃气以驱动燃气轮机涡轮作功。机组自动升到工作转速后，与燃气轮机相连的同步发电机就可发电了。在额定状态下，从燃气轮机涡轮排出流量约

5、20kg/s、温度约为380-430的尾气，通过排气管道引入余热锅炉。 余热锅炉从这些尾气中回收部分热量来产生蒸汽，从而就实现了燃气轮机热电联供的目的。单台燃气轮机发电机组工艺流程图如下：3.2.2机组结构与组成QDR20A型燃气轮机发电机组是以固定式厂房为安装基础的一种机组。固定式厂房主要包括主机房、控制室及高低压室等。主机房分为上、下二层结构，上层为进气道，下层为燃机发电间。机组总成安装在燃机发电间内一整体隔振钢筋混凝土基础上，燃气轮机、发电机、起动电机通过它们之间的联轴器布置在同一轴线上，并共同固定在一个整体台架上，燃气轮机滑油系统、发电机滑油系统、燃料系统布置在整体台架内。发电间正面分

6、别设置了消音大、小门，燃气轮机的尾部与穿墙处安装有排气连接装置，可以与余热锅炉连接，或直接与排气烟囱连接。在上层的进气道内装有进气过滤、进气消音、防爆抽风等装置，滑油冷却模块可根据现场实际状况布置在厂房附近。控制室和高低压室根据实际工程需要进行设计，一般与主机房布置在一起，形成一个整体建筑。QDR20A燃气轮机发电机组主要由机组总成、进气过滤装置、进气消音器、灭火管路、排气连接、排气烟囱、滑油冷却模块、防爆抽风系统、控制系统、直流系统、起动系统、马达控制中心等系统组成。其中控制系统、直流系统、起动系统、马达控制中心等电气设备布置在主控室和低压室内，其它设备主要布置在主机房及其周围。为便于机组维

7、护，在主机房内设置有一台单轨吊车。根据用户需要，可在机组的排气端增加余热锅炉等设备，利用燃气轮机排放的高温尾气产生蒸汽或热水，从而实现热电联供。QDR20A型机组主机房布置如图1所示。图1 机组主机房布置1.防爆抽风装置；2.进气过滤装置；3.进气消音器；4.机组总成；5.灭火管路；6.排气连接；7.单轨吊车3.2.3机组总成机组总成是指机组整体台架以及安装在整体台架上的设备，主要由整体台架、WJ6G1型燃气轮机、同步发电机、起动电机总成、输出轴联轴器总成、发电机滑油系统、主支撑、辅助支撑、进气喷水罩、燃机滑油系统、燃料系统等设备组成。机组总成外形及布置如下图所示：机组总成外形及布置1.整体台

8、架；2. WJ6G1燃气轮机；3. 辅助支撑；4. 主支撑；5. 进气喷水罩；6.输出轴联轴器总成；7.同步发电机；8.起动电机总成；9.发电机滑油系统；10.燃机滑油系统；11. 燃料系统3.3 电站主要设备及辅助系统3.3.1燃机厂房部分3.3.1.1 WJ6G1型燃气轮机WJ6G1型燃气轮机主要性能参数输出轴转向(顺进气方向看)顺时针转速(输出轴)1000r/min空气流量19.67kg/s压比7.45排气温度<450排气流量20.3kg/s最大输出功率2500kW额定输出功率2000kW燃料耗率(额定工况)15.65MJ/kWh发电效率23%燃料进气压力0.9±0.05

9、MPa电站用的WJ6G1型燃气轮机是单轴式燃气轮机，该机经受了严格的考验，是一种技术成熟、质量可靠、使用寿命长的原动机。 WJ6G1型燃气轮机由减速器、附件传动装置、压气机、燃烧室、动力涡轮等组成。燃气轮机的压气机是一单转子十级轴向式亚音速压气机，它由静子、转子和进气导向器三部分组成。为保证燃气轮机起动和加速时的稳定工作，在压气机第五和第八级各装有两个放气活门以防止机组在启动过程中出现喘振现象。放气活门的打开与关闭由计算机按燃机升速情况进行自动控制。燃气轮机的燃烧室是一带十个头部的混合式燃烧室，其由燃烧室机匣、火焰筒、喷嘴、点火器和燃料总管等组成。该燃烧室具有燃烧均匀、燃烧效率高、尺寸小、重量

10、轻、寿命长等特点。动力涡轮是三级轴向反应式，它由转子和静子组成。燃气轮机的排气温度由装在排气涡壳上四支热电偶进行测量。WJ6G1型燃气轮机剖面图1、减速器；2、附件传动机匣；3、压气机；4、燃烧室；5、动力涡轮；6、尾喷段3.3.1.2同步发电机发电机为TFW2000-6型无刷同步发电机，此型发电机为凸极卧式开启结构，座式滑动轴承，轴承润滑方式采用压力供油及油环复合润滑。电机的励磁方式为无刷励磁。在电机定子线圈上下之间埋有六个测温元件(每相两个)，用以测量线圈的温度。发电机的输出电压可根据需要选择6.3kV或10.5kV，这两种不同电压等级的发电机采用同一安装尺寸。TFW2000-6型型同步发

11、电机主要性能参数容量2500KVA额定功率2000kW额定电压10.5KV额定电流138A功率因数0.8(滞后)频率50Hz50Hz1000r/min3.3.1.3同步发电机起动机采用三相交流异步电机，由变频器控制异步电机拖动机组冷转和起动，起动机型号为Y315L2-10，功率为75kW。3.3.2燃料供应进入到燃机的天然气压力需有0.9MPa以满足燃机进气需求，天然气热值按8500kcal/Nm³计算，单台机组消耗天然气为985Nm3/h。本方案中不含压力调节系统，后根据情况再做调整。3.3.3燃气轮机滑油系统燃气轮机的滑油系统用于给燃气轮机提供合适温度、压力的清洁滑油，以润滑、冷

12、却其轴承等传动部件，同时还给燃气轮机放气活门控制器提供用油。本章介绍的燃气轮机滑油系统为燃气轮机本体外的滑油系统，主要包括主滑油箱、检查油箱、滑油散热器、管道油泵、双筒过滤器、压力表、温度表及连接管道、阀门等设备，这些设备除检查油箱和滑油冷却模块外都布置在整体台架上。检查油箱和滑油散热器集中布置在一个撬装底座上，形成一个单独的滑油冷却模块，滑油冷却模块一般布置在机组总成或主机房附近。滑油系统主要技术参数如下表所示。 燃机滑油系统主要技术参数序号参数名称单位额定工况1流量L/min1252滑油消耗量L/h0.353工作压力（进燃机前）MPa0.010.024工作温度进油温度5605回油温度<

13、;100 3.3.4发电机滑油系统发电机滑油系统用于冷却和润滑发电机前后轴瓦，带走由于摩擦而产生的热量，同时为发电机提供顶轴用油，即在机组起动过程中注油顶轴，以减小发电机的起动力矩，利于机组起动。发电机滑油系统主要由主滑油箱、油泵、过滤器、散热器、高位油箱、压力变送器、温度传感器、压力表、以及连接管道等设备组成，这些设备除散热器布置在整体台架外的滑油冷却模块上外，其余设备都布置在整体台架内。主要技术参数如下：技术参数滑油进油压力0.050.2MPa顶轴进油压力4MPa滑油进油温度2540流量9L/min3.3.5主要电气系统3.3.5.1起动、控制、保护系统机组的起动、控制、保护和发电过程控制

14、(包括励磁、并网、功率调节、正常停机和紧急停机等)采用PLC控制系统来实现。机组的起动由与发电机组同轴安装的起动机来完成。并网发电采用的调节方法为恒功率调节，而独立发电采用的调节方法为恒转速调节。机组的保护设有报警和停机两级保护，此外还具有手动紧急停机功能。机组紧急停机时，将瞬时完成跳闸、跳励及切断燃气三项动作。机组保护分为电量参数超限保护和非电量参数超限保护。PLC控制器在机组报警和停机时，按优先级对报警信号及停机信号排队，并保留停机动作直到故障排除或手动复位。3.3.5.2机组监控系统上位机通过工业以太网跟燃气轮机专用控制器相连。同时，可以通过以太网实现燃气轮机发电机组运行参数的远程监视和

15、操作。燃机发电机组的起动、升速、励磁、并网、功率和转速调节、正常停车、紧急停车保护采用QDR20A燃气轮机专用控制器。控制器的硬件采用西门子300系列的PLC。由CPU模块、开关量输入输出模块、模拟量输入输出模块和通讯模块组成。共分为两个机架，通过以太网通讯把数据传给上位计算机。 同时采用一块电力综合模块(PAC3200)采集所有电量信号（电压、电流、频率、功率因素、有功、无功）通过DP电缆与CPU的DP接口连接。QDR20A燃机控制系统的操作都是通过上位机监控程序进行操作，包括燃气轮机的冷运转、起动、并网等。QDR20A燃机控制系统采用WINCC 6.O作为人机界面。3.3.5.3马达控制中

16、心本机组马达控制中心采用抽屉式配电柜，一般布置在低压室，主要为所有的交流泵、加热器、控制器及其它电气仪表提供低压电能。机组主要低压交流负载清单如下表：机组低压负荷表序号名称额定功率备注1燃机滑油泵1.1kW380VAC2发电机滑油泵2.2kW380VAC3液压泵1.1kW380VAC4防爆抽风机2.2kW380VAC5燃机滑油加热器3kW380VAC6发电机滑油加热器3kW380VAC7液压油加热器1.5kW380VAC8机组控制2kW220VAC3.3.5.4直流系统本电站配备一台24VDC直流屏，用于给控制系统提供直流控制电源。机组还需配备一台220VDC直流屏，用于在故障情况下给高压系统

17、提供直流控制电源。24VDC和220VDC直流屏的蓄电池容量和馈出回路的设置根据机组台数的不同而进行设计，直流屏一般布置在低压室内。3.3.5.5高低压配电系统 单台机组的高压配电系统共有4台KYN型具有“五防” 功能的高压开关柜，单母线运行。其中1台发电机柜用于并网控制及电气测量保护，1台母线PT柜用于测量电网电压，1台馈电柜用于电能输出，1台站用变压器柜用于给电站供电。发电机开关柜装设纵差、过流保护；发电机(含PT)柜中装设有低电压、过电压、低周和绝缘监视等保护；馈电柜中装有速断和过流保护。低压馈电柜提供机组的低压动力及控制、起动、厂区照明、锅炉动力及控制、直流充电等电源。3.3.6软水处

18、理及除氧系统软水处理系统是锅炉运行不可缺少的重要组成部分，水质处理的好坏直接影响锅炉的寿命和安全。从供水管路来的自来水经增压泵加压后，进入钠离子交换器进行离子交换，然后进反渗透处理系统进行二次处理，生成符合锅炉要求的软化水，软化水经软化水箱贮存后，经软化水泵加压送入除氧器，水除氧后经给水泵送入余热锅炉。软水处理系统由钠离子交换器、反渗透装置、盐液池、盐水泵，软化水箱、增压泵以及相关管路等组成。是利用钠型阳离子交换树脂和反渗透装置去除水中钙镁离子，降低原水硬度，以达到软化硬水的目的，从而避免碳酸盐在管道、容器、锅炉产生结垢现象。3.3.7余热锅炉（蒸汽）系统余热锅炉用于回收燃气轮机排气的余热来产

19、生蒸汽，以提高机组的热利用率。锅炉为立式结构，它由省煤器、换热器、汽水分离器、除氧器、控制系统及其它辅件等组成。单台余热锅炉在ISO标准条件下(P0.101325MPa、t15、H0m)的性能参数如下:技术参数蒸汽产量7.5t/h蒸汽压力0.6MPa蒸汽温度180（过热蒸汽温度）进口烟温420出口烟温120由软化水处理装置送来的软水，经给水调节阀进入到除氧器中，通过除氧后，由锅炉给水泵增压，再经锅炉给水调节阀分别进入到各汽水分离器中,完成锅炉给水。锅炉在运行中，应时刻保持汽水分离器的水位在一定范围内，水位调节由液位自控仪和锅炉给水管道上的电动调节阀来实现。燃机厂房后是余热锅炉区，它包括余热锅炉

20、和排气烟囱,余热锅炉本体安放在地面的混凝土基础上。余热锅炉的汽水分离器和除氧器包安装在余热锅炉本体的一平台上。采用一台15t的燃气锅炉作为备用，燃气锅炉的耗气量为1018.7Nm³/h。蒸汽的凝结水按照65%的回收率计算，在用蒸汽末端对凝结水进行收集，统一汇总至凝结水水箱，再由水泵总之软化水箱作为锅炉补水使用。3.3.8循环冷却水系统向单台QDR20A燃气轮机发电机组及压缩机供应冷却水：它包括一座20t冷却水池；一座冷却塔，三台循环水泵（二开一备），以及管路、阀门等。循环水量约40t/h。3.3.9水、电、气、汽、仪表风供应与输送（按最大量考虑）3.3.9.1锅炉给水供应单台机组软化

21、用水水量为16t/h。该软化水可以从软化处理池进行提供，原水为业主提供的市政用水（生活水水质）。3.3.9.2冷却水的供应:电厂所需冷却水循环量为40t/h，冷却水循环使用。其最大补充水量约为1.2t/h(冷却水温度25时，按3%损耗估算)、压力为 0.35MPa, 水质应符合有关间接冷却水的要求，冷却水可以从厂区提供。 具体如下:夏季温度不超过33水的PH值7-9.5悬浮物不大于200 毫克/升总硬度不大于210mg/L3.3.9.3电能输送电厂发电机发出的电能通过高压电缆输送至变电站。站内用电由站/厂用变压器提供。主变包括主变下游的整个输配电系统（包括相关电能计量系统）本方案未包含。3.3

22、.9.4蒸汽输送燃机机组最大蒸汽输送为15t/h 蒸汽，蒸汽接至分汽包，不含出机房以外系统。2.3.9.5仪表风供应燃机电厂所需仪表风由输送管线向燃机电厂提供。要求如下：压力0.8 MPa单台机组供气量0.1m³/min空气质量级别3 级空气污染物颗粒大小5m空气污染浓度5 mg/m³(水)露点温度在-20时油的含量1 mg/m³3.3.10电力并网系统（未含入造价中）本方案将10.5kV高压电输送至配电机房，但并网工程由电力公司负责。3.4 电站机房方案现场场地面积40×40m，该分布式能源电站采用土建或钢结构建筑，该部分由业主方自行建设，我方指导设计，使