天然气分布式能源站项目燃气蒸汽循环电厂生产工艺及设备设计方案

1、天然气分布式能源站项目燃气蒸汽循环电厂生产工艺及设备设计方案一、主要原料及产品XXX园区天然气分布式能源站项目使用天然气为燃料，利用联合循环技术为工业园区供热、供电，不消耗燃煤、不产生灰煤渣，主要原料为天然气，产品为电、蒸汽，同时，还要消耗水、电。年消耗原料、产出产品量详见表2.4主要技术经济指标。二、生产规模和产品方案1、生产规模年发电量12193万kWh/a工作制度：每天三班制、每班工作8小时，全年工作330天，工作小时数7920小时。2、产品方案燃气轮机额定功率14.7MW汽轮发电机额定功率1.37MW，年发电量12193万kWh/a。3、主要经济技术指标本项目的主要经济技术指标如下表2

2、.4。表2.4主要技术经济指标序号项目单位技术参数备注1总装机规模MW16.52燃气轮机发电出力MW14.73汽轮机发电出力MW1.374系统发电出力MW16.075燃气轮机热耗损kJ/kWh102966天然气耗量Nm3/h44477年运行小时数h79208余热锅炉出力t/h25.79余热锅炉利用小时数h792010余热年供热量万t/a20.3511年供电量万kWh/a1272712年厂自用电量万kWh/a53413年供电量万kWh/a1219314燃机年天然气耗量万Nm³3522三、生产工艺本项目采用天然气作为能源，驱动燃气轮机对外发电，利用蒸汽余热锅炉将高温排放烟气制取成工业蒸汽

3、，向园区提供蒸汽及电能。生产工艺原理：燃气-蒸汽联合循环发电机组的基本原理为压气机从外界大气环境吸入空气，并经过轴流式压气机逐级压缩使之增压，同时空气温度也相应提高；压缩空气被压送到燃烧室与喷入的天然气混合燃烧生成高温高压的气体；再进入到透平中膨胀做功，推动透平带动压气机和外负荷转子一起高速旋转，实现天然气的化学能部分转化为机械功，并通过发电机输出电功；再利用燃气轮机排烟中的余热在余热锅炉内产生蒸汽，一部分蒸汽带动蒸汽轮机进一步发出电能，另一部分蒸汽直接输出供工业。图2.1 工艺流程简图1、热力系统本项目热力系统主要考虑外供蒸汽，采用两套联合循环系统，主要设备有燃气轮机、余热锅炉、燃气锅炉（备

4、用）、除氧器、给水泵、闭式冷却水泵、蒸汽联箱、连续排污及定期排污扩容器等设备，热力系统主要由蒸汽系统、给水系统、补给水系统、排污系统、闭式冷却水系统等组成。1） 汽水流程由化水站出来的补充水通过水泵升压送入进入除氧器，除过氧的给水经过各自的给水泵进入省煤器、蒸发器和过热器，余热锅炉产生的蒸汽进入蒸汽轮机，背压出的蒸汽进入主蒸汽管网外供用户，工业蒸汽不回收，鼓励用户就地利用。2） 蒸汽系统本项目配置1台30t/h余热锅炉，余热锅炉采用双压、补燃形式。余热锅炉产生3.9MPa、450的过热蒸汽进入汽轮机，拖动汽轮发电机组发电，背压出的低压蒸汽汇入蒸汽母管后引至蒸汽联箱，然后由蒸汽联箱引出两路蒸汽管

5、道，一路外供蒸汽（压力1.0MPa，温度220）给用户，另外一路蒸汽供给热力除氧器，供除氧器加热除氧用。每台锅炉的主蒸汽管道及对外供汽管道上均设置流量测量装置。3） 锅炉给水系统本项目余热锅炉给水系统采用单元制，余热锅炉设置2台100%容量的给水泵，一用一备，当一台运行泵发生故障时，备用泵自动启动投入运行。主要技术规范：型式：定速泵；出口流量：35t/h；出口扬程：610mH20；电机功率：110kW；电动机电压：10kV；4） 锅炉排污系统本项目余热锅炉用一套排污系统，排污水系统设置一个连续排污扩容器及一个定期排污扩容器。5） 辅助冷却水系统本项目辅助冷却水系统主要为闭式循环冷却水系统，全厂

6、共设置一套，采用母管制。闭式冷却系统采用干式冷却塔散热，同时采用两台100%容量的闭式循环冷却水泵，一用一备，保证关键设备的冷却用水。6） 空气压缩系统压缩空气系统为本工程提供仪表用和检修用压缩空气。本期工程设置2台5m3螺杆式压缩机，出口压力为0.8MPa，并设置1个10m3的储气罐以及配套干燥过滤系统。2、电气系统1）电气主接线设一组10kV单母线分段系统，15MW燃气发电机和1.5MW背压式汽轮发电机接入母线，设4路10kV馈出线向附近用户供电。从园区变电站10kV不同母线段引入两路10kV电源，分别接入本10kV系统母线，作为本项目的开工电源，同时可承担由系统平衡发电量的作用。设2台1

7、0/0.4kV、2000kVA变压器，组成一组低压单母线分段系统，为厂用电负荷供电，每台变压器均可承担全部厂用电负荷。两路10kV电源引自10kV系统I、II段母线。项目开工时10kV系统为单母线运行，由I段的外接电源为厂用电负荷供电，II段的外接电源为热备用，当接入I段的两台发电机运行正常后，可断开I段的外接电源开关，由发电机系统为厂用电负荷供电。当发电机系统故障时，需切除外供电线路开关，由I段的外接电源开关进行备自投，作为保安电源用于电厂的安全停车。2）继电保护、电测量及电能计量、综合自动化和同期点设置 继电保护设置原则10kV系统的控制、保护、信号监视等按国标 GB/T50062-200

8、8电力装置的继电保护和自动装置设计规范配置，并选用微机综合保护装置。电测量及电能计量10kV系统的电测量及电能计量的配置原则执行国标GB/T50063-2008电力装置的电测量仪表装置设计规范，在发电机出口处设电能计量表，在外接电源处设用于双向计费的电能计量表，在馈出线处设用于向供电用户计费的电能计量表。综合自动化设置变电所设置电气综合自动化系统，该系统采用分层分布式结构，在变电所控制室设监控子站，当变电所需与上级变电站建立通讯联系时，可采用光纤以太网方案。10kV系统的控制、保护、信号监视以及10/0.4kV变电所的低压测控装置均纳入电气综合自动化系统。电气综合自动化系统与DCS建立通讯联系

9、。同期点设置在发电机出口开关、III段外接电源开关及10kV母分开关处设同期装置。4） 变电所设备布置方案本项目设置变电所一座，建筑物一次建成，并为后期预留设备空位。变电所采用单层结构，设置变压器室、中低压配电室及控制室等功能房间。变压器室采用高式布置，中低压开关柜采用分区布置。10kV进出线及厂用电低压配出线均采用电缆在电缆沟内敷设。15MW燃气发电机在现场设中性点柜，内设消弧线圈及避雷器等。3、燃烧系统空气经过滤器并由压气机增压后进入燃气轮机燃烧室，与天然气混合燃烧，推动燃气轮机发电。燃机排出的高温烟气通过烟道进入余热锅炉本体，依次流经各过热器、蒸发器、省煤器后，经主烟囱排入大气。燃烧系统

10、主要由燃气轮机和余热锅炉的烟气系统构成。空气由燃气轮机的进气装置(内部设有过滤器和消声器)引入压气机压缩后，进入环绕在燃机主轴上的分管式燃烧室。天然气经过调压站分离、过滤、增压后进入天然气前置模块计量、加热、再过滤后，与进入燃烧室的压缩空气进行预混，通过燃料喷嘴喷入燃烧室后燃烧，燃烧后的高温烟气进入燃气轮机膨胀作功，带动燃气轮机转子转动，拖动发电机发电。作功后的烟气温度依然很高，高温烟气通过烟道进入余热锅炉。在这里，高温烟气加热锅炉给水产出过热蒸汽去汽机作功，烟气中的热量被充分吸收和利用，最后经余热锅炉的主烟囱排入大气。4、调压系统天然气调压站(含燃料计量、分离、增压和过滤等)布置在厂区北侧，

11、占地面积8m×8m，从调压站至燃气轮机的厂区天然气管道采用直埋的方式送至主厂房。吹扫系统：全厂设一套氮气站（氮气瓶），主要用于天然气增压站、厂区天然气供气管道、燃气轮机本体及余热锅炉的吹扫置换。另外用于机组长期停运时，向锅炉过热器、再热器、省煤器、汽机轴封冷却器、除氧器供应氮气，使设备与空气隔绝，以防止设备发生腐蚀。5、机组运行方式机组的运行方式为：按照“以热定电”的方式运行，机组可在30100%额定负荷范围内滑压运行。在变负荷运行时，备用锅炉具有足够的安全可靠性，适应热负荷的变化。1）机组的启动启动汽源：机组启动汽源来自本工程的35t/h启动锅炉。启动锅炉出口蒸汽参数:压力3.9M

12、Pa，温度450，减温减压后供机组使用。水源：机组启动前除氧器、余热锅炉的上水工作工作均由化学水车间直接共给。燃机启动用气：燃机启动及正常运行均采用天然气作为燃料，不设备用燃料。2）主辅机调节方式燃机具备超速保护、燃料控制、进气控制等。余热锅炉具备高、中、低给水调节系统。汽轮机具备采用DEH控制系统。热力系统采用电动和气动等可控执行机构，具备采用DCS控制的能力。3）机组停机机组停机后，燃气轮机本体吹扫置换，余热锅炉、轴封冷却器和热网加热器充氮保护，使设备与空气隔绝，以防止设备发生腐蚀。汽轮机不设快冷装置。余热锅炉故障，对应的燃气轮机和发电机自动停运，燃气轮机跳闸，对应的余热锅炉和发电机将自动

13、停运。四、主要生产设备该项目主要生产设备详见下表。表2.5 主要生产设备一览表设备名称型号与规格单位数量备注1发电2汽轮发电机组1500kW台13油站配套台14燃气发电机组15MW台15余热锅炉30t/h台1特种6高压水泵-台37中压水泵-台38电动双钩桥式起重机16t台1起重9汽车吊车5t台1起重10低压蒸汽管道480、0.8MPa米-锅炉11燃气锅炉35t/h台1特种12除氧器50t/h台1压力容器13锅炉给水泵40t/h台214燃料气分液罐1600×5600台115锅炉鼓风机锅炉配套台216减压减温器50-3.82/450-1.1/270台117磷酸盐加药装置二箱三泵台1给水1

14、8安全储水罐Ø8.5m×H9.9m，500m³台219生产水泵60m³/h，30m，15kW台220消防水泵126m³/h，50m，45kW台221冷却塔200m³/h，7.5kW台222循环水泵200m³/h，40m,45kW台323循环水处理设备-套1化学水24除盐水成套设备套1管道25低压蒸汽管网DN300，壁厚8t195.57压力管道26燃气管道DN250，壁厚10t130压力管道27中压蒸汽管道tDN50，CrMo钢，壁厚6t13.5压力管道电气2810kV开关柜中置式，31.5kA，含13台综保继电器台14291

15、0kV联络母线桥2000A，空气绝缘，31.5kA，长度8m米83010/0.4kV变压器10/0.4kV，2000kVA油浸全密封变压器台231大容量高速限流开关2000A，50kA台132低压开关柜抽出式，65kA，含综保继电器，含2台电容器柜，200kvar/台台3033低压进线母线槽密集型母线槽，4000A，8m/套米1634低压联络母线槽密集型母线槽，4000A，10m/套米2035正常照明柜固定式，65kA，含线路综保继电器台1036直流电源装置免维护酸电池 ，DC220V 200Ah，高频开关整流模块，PK-20柜台137UPS不间断电源装置5kVA，PK-20柜体，应急时间大于30min台138EPS应急电源装置60kW，低压开关柜柜体，应急时间90min台139中心控制室配电柜固定式低压柜