工艺设计包初步

心连心化肥四高调水项目ORC发电装置（版号 联优机械(常熟)陈冲陈佳俞静 钱沈 傅俊杰蒋文豪彭戴军心连心化肥付国华张宝珠娄卫国 核：111572工艺流程图3电力消耗（暂定45装置中物料性质及特殊的储运要67建议的设备布置图及说 工艺设备 工艺设 工艺设备说明（对于单台ORC发电机组 11自控仪 主要安全泄放设施数据表（暂定 有关专利文 联优机械（常熟），专业从事透平膨胀机设计开发、生产制造和销售服务，基于的高速透平膨胀机，联优机械自主开发了有机循环（ORC）发电技术，该技术可广泛应用于各种工业余热/废热（如和煤化、建材、化工、冶金和钢铁等行业）心连心化肥80万吨/年尿素装置，目前高调水低温余热是通过循环水把热量带走，为了回收这部分热量转化为电能，减少向环境的热排放，心连心化肥有限公司与联优机械（常熟）联合开发应用于高调水热量回收的ORC发电机组。热水发电项目技术交流会议纪要(2015.3.19)高调水ORC发电项目开工会会议纪要(2015.05.30)石油化工装置工艺设计包（成套技术工艺包）(SHSG-052-齿轮箱工质检测系统如下支持系统不包括在项目范围内热源（分界点为蒸发器进出水管口配对法兰处冷源热源（分界点为冷凝器进出水管口配对法兰处氮气（分界点为膨胀机撬块处仪用压缩空气（分界点为膨胀机撬块处消防水（分界点为膨胀机撬块处高压开关柜、PT柜、励磁装置供货） 电缆/电缆桥架（包括电气，仪表，通讯ORC发电系统两个撬块（透平膨胀机撬块、换热器撬块）至电气设备间、控制室ORC发电系统两个撬块上安装有工质气体探测设备，信号接入PLC系统ORC发电系统电气设备间由心连心负责提供发器120℃，压力1.1MPa（G）.供 回温度 压力 1.05℃℃℃℃℃℃℃11台总净发电量（输出电量系统自用电（油泵、工质泵V操作弹性（膨胀机运行负荷%50-%%9.3*5.4*3.7（长*宽*高年额定（装机）功率：1.2MW工质额定流量： 主气门前压力： 主气门前温度：127 功率因 额定电 10.5额定转 频 相 极 励磁方 无刷励绝缘等 冷却方 空水防爆等 发电机效 接 1)新鲜2)3)消防0.7-1.2工厂空气（新鲜干燥空气，用于发电机吹扫气源压 0.4-0.8设计压 1.0温 设计温 温 环境温压 0.65质量 油≤10mg/m3，尘≤1mg/m3，粒度≤3微米 氮 压 温 1,3,3-五氟丙

300 380V交11)UPS电 220V交本工程场地地貌单元为冲积平原，场地地形相对平坦，场地内及附近未发现对工程安为发现河道、古墓、防空洞及其它人工设施等对工程不利的埋藏物。场地抗烈度为8度，设计分组为第一组，设计基本加速度值为0.02g，设计特征周期为场地土类型为中软场地土，建筑场地类别为III类，建筑抗地段划分为不利地段。场史最高水位1.0m，抗浮设防水位1.0m，水类型为潜水，主要受大气降水补给和水开采的影响。根据场地水质分析报告，场地水对混凝土结构具微腐蚀性，在干湿交最高40.9℃、最低气温-12.8℃全年平均气温18℃日最大降水量:249.70mm最大动土深度:21.00cm20年平均风速ORC发电机组的性能保证试验在符合ASME或其他性能测试及计算方法的指导12.1%，等熵效率84%，工况1输出电量1061.8kW。本ORC发电系统的设计采用下列支持本项目执行高调水项目技术协议规定的标准和规范，当这些标准相或有时，按要求高的即苛刻的标准执行，并且不得违背、行业、电力行业颁布的强制性标准或规范（以2015年1月1日前的版为有效版本。《工艺包内容和深度要求 SHSG-052-《化工工艺设计施工图内容和深度规定 HG/T20519-ASME标准（机械工程师 管式换热器制造 GB150- 齿轮制造商标 CAGI- （15）性能测试按照ASME- 离心式压缩机测试标中民国际电工标准 IEC的试验及检测标（1）仪表InstrumentSocietyof（2）石油AmericanPetroleum国际标准化组 InternationalStandardization国际电工技术InternationalElectrotechnical区划分：APIR.P.中国土 遵循新乡当地标准保温：ASTM保冷：ASTM中国 通风与空调：ASHVE，ASHRAE标准，中国（GB。 和国和规范有机循环原有机循环应用于中低温废热/余热发电，就是通过ORC系统，将冷热源的温差转200℃以下，热源可以是多种形式：如生产过程中多余的热水、低压水蒸径流向心式高速透平膨胀机工作 接利用的机械能、电能、或等形式。有机工质1,1,1,3,3-无(1.0115.3℃/(1.01-107℃/-液体热容(kJ/kg(kJ/kgK)（1.01制冷剂R245fa是一种新型环保型安全工质，非常适合低温热能回收系统，其热力学HFCORC消耗潜能值（ODP）为0，全球变暖潜能值（GWP）为950，是一种环境友工质。（preheater工质液体被预热到126.5℃（点03），以接近饱和温度进入蒸发器（evaporator）进行蒸发。从尿素装置来的工艺热水143℃（点11）进入蒸发器，降温至133.2℃（点12，然的蒸气（点04），进入下游透平膨胀机做功，经齿轮箱驱动发电机发电，做完功的乏气压工艺流程图1.PFD&ORC系统（除特别说明均按工况1有关数据本系统设置1台100%容量的电泵133.8t/h155m并配有相应的控制阀门以确保在机组启动或低负荷工况流经泵的流量大于其允许的最小流量，保证泵的运行安全。2.22MPa(a)，127℃的工质蒸气。热源为尿素装置过来的143℃工艺热水。度为120℃，热水流量为300t/h。热源系统由心连心提供。ORC系统的冷却水源由心连心提供，分别向冷凝器、润滑油冷却器及发电机空气冷却器提供冷水。循环冷却水进水温度为25℃，出水温度为35℃。工质泵为泵，需要消耗冷却水1t/h。ORC系统中膨胀机需要设有密封，由公用工程通过管线向机组的密封系统提供氮气，氮气压力为0.35MpaG，并设有冷媒回收装置对的工质进行回收，回收的工质再回注道ORC系统中。ORC系统首次启动由钢瓶靠压差和重力充装；正常运行后工质补充通过钢瓶2.3.81.PFD&项13 正常运行消耗量最大消耗量1-23--456新鲜干燥空气(用于发电机吹扫器7-电力消耗（暂定 电额度功率电压等级1243*[注]目前泵供应商反馈工质泵配套电机额定功率为122kW，可能需要调必须采取必要的减缓和预防措施，使用过程中应严格遵守国家质量技术监督检验检疫 年月 主要职业危害因电气性分的非带电金属外壳，由于漏电或静电感应等原因，有可能发生操作触电事故。遵照《电业规程》的要求，设计中对电气设备事故及电击，各类建筑物的火灾，平台楼梯的滑跌，吊装孔洞的坠落，各种转械外露部分及可能造成人身组织措施和防护装置、保险装置、信号装置等技术，工业卫生是改善有害职工身体健和其它易燃易爆物，防止高温气流和引起火灾。轮传动型式，对远距离动阀门设有传动装置。设立安全警示牌，对主要管道标明流动方向并。使用证，方可使用；使用单位也应建立相应的设备以及技术资料。2）物项目名分析频分析方本项目按2台1.2MWORC发电机组设计布置，单台占地面积约为长10m，宽10m。检修设施和场地，为系统的安全运行和操作提供方便。单台ORC发电机组布置见附件4.GA图。ORC发电机组采用零米层低位布置，设有半封闭轻型钢结构棚子（由心连心负油站、冷媒回收装置、、控制柜；换热器撬块上布置有蒸发器、冷凝器、工质泵、储液罐、等设备。ORC在心连心现有的装置变电所（302B）内换热蒸发器、预热器板片材质：304；壳体材质Q345R工质ORC系统设置1台100%容量的泵作为工质泵，工质泵流量Q=133.8t/h，扬程155m，叶轮材质304。ORC系统设置1台径流向心式透平膨胀机，流量Q=133.8t/h。闭式叶轮材质铝6A02，轴材质ANSI4340，配套1台平行轴齿轮箱（转速比9630rpm/1500rpm。储液ORC系统设置一台储液罐，Φ=600mm，H=1400mm，V=0.4m3，用于接收冷凝器出材质：本项目两套ORC系统布置在心连心化肥四厂区内，每套ORC系统设置一套S7-300系统。ORC系统的控制以PLC为，以LCD触摸屏及机柜面板按钮为主要操作；PLC通过MODBUS协议与心连心化肥DCS系统进行通讯，在心连心四联合总控室内配有紧急安全停机按钮。ORC机组现场运行通过控制柜触摸屏和机柜面板作实现机组的启停操作，机组的监视和控制，异常工况的紧急处理或停机；四联合总控室运行能够监视ORC机组主要参数，和特殊情况下紧急停机。能。该PLC系统包含必要的电气监视和控制，如发电机出口、低压厂用电源的。ORC系统（PLC）由处理单元、人机接口和通信系统组成，系统易于组态、使用和扩PLC 功显示和打印。操作指导画面等等。显示画面不少于50幅。历史数据存贮和检索，采用USB设备用于数据的长期保存2)状态，不致产生严重。根据运行指令实现程序暂停或中断能根据运行指令实现顺序跳步功能LCD上能显示操作指导、设备和顺序执行状态以及各种信息本项目不设置硬灯屏，过程参数越限或控制装置故障，通过控制系统的LCD画置的画面，并引出接点接通故障蜂鸣器。故障、电源、HMI触摸屏全部故障等，应确保整个机组能紧急安全停机。用于保护PLC模拟量输入信号精度为±0.1%(高电平或电流)，±0.2%(低电平模拟量输出信号精度为±0.25%(高电平或电流屏操作指令响应时间不大于1秒。共模抑制比：差模电压：≥差模抑制比：所有进出机柜的信号设置安全栅设备选型系统变送主要电器执行机在室外的盘、箱、柜防护等级均采用IP65。电机组的电调节阀和电动阀热控交流动力电源采用三相四线380VAC220VACPLC等重要控制装置的220V交流电源由电源供电，一路是独立UPS供电系统气最大尘粒≯3微米，为大气压参考压力下－46.4℃。仪用压缩空气由心连心提供。ORC系统正常启动自动控制说度，发电机转速，以较小的发电机转速开始转动，如100rpm。当速度稳定后运行情况，大约核对和确认完所有运行参数5分钟后，再次用主气并网后，打开透平进口主气门/主调门，增加透平膨胀机负荷。运行时密封气和润透平膨胀机停机，ORCORC系统的停机自动控制说(P4401)控制流程工质泵泵出口阀控制;设置使用泵设置使用泵是储液罐液位< 泵启动/停机故 否否

30s计时

5s

是ARAA是储液罐液位储液罐液位蒸发器液位 是是是是否工质泵停机否5s是工质泵停机故障否否是工质泵出口流否工