余热发电方案说明(090402收到).doc

1、神华煤化工蒸汽余热发电单元方案论证（2009 年 4 月 2 日收到版）内 蒙 古 电 力 勘 测 设 计 院2009 年 3 月目 录1 概述 .12 设计依据 .23 机务部分 .54 电气部分 .85 热工自动化部分 .96 水工部分 .107 投资估算 .13附图：共 5 张。神华煤化工蒸汽余热发电单元方案论证11 概述神华包头煤化工煤制烯烃项目建在内蒙古自治区包头市九原区工业开发区。该项目是以神华李家壕煤矿生产的煤为原料生产甲醇，甲醇通过MTO 装置转化为烯烃，再通过聚合装置生产出聚丙烯和聚乙烯，同时副产硫磺、丁烯、丙烷和乙烷以及 C5+等副产品。该项目联合装置主要包括煤气化装置、1

2、8010 4t/a 甲醇装置、6010 4t/a MTO 装置、3010 4t/a 聚丙烯装置、3010 4t/a 聚乙烯装置。为满足化工装置用电、热负荷的需要，项目配套建设 1 座产汽1440t/h，发电 100MW 的自备燃煤热电站。热电站通过两回 220kV 线路与总变电站连接并入内蒙古电网，并以35kV 电压向煤制烯烃项目的各生产装置供电。根据项目的蒸汽平衡，1.7MPa 过热蒸汽、1.1MPa 过热蒸汽尚有部分剩余蒸汽。为合理使用这部分蒸汽，保证蒸汽不放空，经研究，在项目建设中，增加蒸汽余热发电单元。将 1.73Mpa 蒸汽减温减压至 1.10Mpa，与 1.10Mpa 蒸汽合并后分

3、别驱动两台同参数汽轮机机组。同时考虑抽 0.52Mpa 蒸汽用来冬季采暖。上两台同参数的机组，运行中可以相互备用，其备品备件也可通用，有利于生产的运行管理和维护；其次对蒸汽负荷的适应性强。在剩余蒸汽较少的情况下，可以单台机组运行。机组发电电压为 10kV，经升压后，接入总降变 35kV 配电装置。建 设 蒸汽余热发电单元的 目 的 ， 是 利 用 装 置 余 汽 发 电 ， 保 证 项 目 蒸汽 平 衡 不 过 剩 ， 充 分 利 用 蒸 汽 能 源 ， 提 高 项 目 能 源 利 用 率 ， 保 证 项 目 能神华煤化工蒸汽余热发电单元方案论证2源 利 用 的 合 理 性 和 效 益 最 大

4、 化 。2 设计依据2.1 设 计 原 始 条 件根 据 2009 年 1 月 10 日 神 华 包 头 煤 化 工 有 限 公 司 组 织 的 关 于 神 华 包头 煤 制 烯 烃 项 目 蒸 汽 余 热 发 电 装 置 会 议 纪 要 、 天 辰 院 所 提 供 2008 年 8月 20 日 版 本 的 蒸 汽 平 衡 图 。2.1.1 余 热 发 电 机 组 蒸 汽 平 衡 情 况1.73MPa 蒸 汽夏 季 正 常 工 况 ： 甲 醇 装 置 产 汽 184.4t/h， 循 环 水 装 置 透 平 利 用93.5t/h， 余 量 87.9t/h；夏 季 最 大 工 况 ： 甲 醇 装

5、置 产 汽 209.6t/h， 循 环 水 装 置 透 平 利 用93.5t/h， 余 量 112.1t/h；冬 季 正 常 工 况 ： 甲 醇 装 置 产 汽 184.4t/h， 循 环 水 装 置 透 平 利 用93.5t/h， 经 减 温 减 压 器 减 压 至 1.1MPa32t/h， 余 量 55.9t/h；冬 季 最 大 工 况 ： 甲 醇 装 置 产 汽 209.6t/h， 循 环 水 装 置 透 平 利 用93.5t/h， 经 减 温 减 压 器 减 压 至 1.1MPa2.9t/h， 余 量 109.2t/h；2.1.2 1.1MPa 蒸 汽夏 季 正 常 工 况 ： 甲 醇

6、 装 置 水 煤 气 废 锅 （ 267.8t/h） 和 变 换 废 锅（ 55.5t/h） 共 产 汽 323.3t/h， 余 量 71.74t/h；夏 季 最 大 工 况 ： 甲 醇 装 置 水 煤 气 废 锅 （ 321.4t/h） 和 变 换 废 锅（ 61.7t/h） 共 产 汽 383.1t/h， 余 量 98.79t/h；神华煤化工蒸汽余热发电单元方案论证3冬 季 正 常 工 况 ： 甲 醇 装 置 水 煤 气 废 锅 （ 267.8t/h） 和 变 换 废 锅（ 55.5t/h） 1.7MPa 蒸 汽 减 压 至 1.1 MPa 蒸 汽 33.2t/h， 共 产 汽356.5.

7、3t/h。 经 减 温 减 压 器 减 压 至 0.46MPa127.6t/h， 余 量 0t/h；冬 季 最 大 工 况 ： 甲 醇 装 置 水 煤 气 废 锅 （ 321.4t/h） 和 变 换 废 锅（ 61.7t/h） 1.7MPa 蒸 汽 减 压 至 1.1 MPat/h， 共 产 蒸 汽 386.1t/h， 余 量0t/h。综 上 所 述 ， 蒸 汽 平 衡 情 况 如 下 表 ：夏 季 正 常 量t/h夏 季 最 大 量t/h冬 季 正 常 量t/h冬 季 最 大 量t/h备 注1.73MPa 87.9 112.1 55.9 109.2 冬 季 减 压 量 32t/h 1.1MP

8、a 71.74 98.79 0 0 冬 季 减 压 量 127.6t/h余 热 发 电 机 组 的 容 量 ， 取 决 于 蒸 汽 平 衡 的 剩 余 量 。 一 般 的 原 则 是 考虑 装 置 正 常 生 产 工 况 ， 不 考 虑 最 大 工 况 。 因 此 ， 余 热 发 电 机 组 可 利 用 蒸汽 量 如 下 表 ：夏 季 正 常 量 t/h 冬 季 正 常 量 t/h 备 注1.73MPa 87.9 87.91.1MPa 71.74 95.62.1.3 余 热 发 电 机 组 蒸 汽 设 计 条 件根 据 2009 年 1 月 10 日 余 热 发 电 机 组 专 题 会 议 上

9、 ， 天 辰 院 提 供 的 参数 ， 余 热 发 电 机 组 蒸 汽 设 计 条 件 如 下 表 ：操 作 压 力 MPa（ g） 操 作 温 度 （ ）最 小 正 常 最 大 最 小 正 常 最 大1.7MPa 蒸 汽 1.3 1.5 1.7 285 290 2951.1MPa 蒸 汽 0.8 1.0 1.2 235 240 245神华煤化工蒸汽余热发电单元方案论证40.46MPa 蒸 汽 抽 汽 压 力 按 0.52 设 计 。 抽 汽 温 度 待 汽 轮 机 计 算 给 出 。注 ： 各 等 级 管 网 的 设 计 压 力 按 照 工 程 设 计 统 一 规 定 执 行 。2.2 装

10、机 方 案根 据 蒸 汽 参 数 、 平 衡 等 情 况 ， 拟 定 装 机 方 案 如 下 ：将 1.73Mpa 蒸 汽 减 温 减 压 至 1.10Mpa， 与 1.10Mpa 蒸 汽 合 并 后 分 别驱 动 两 台 同 参 数 汽 轮 机 机 组 。 同 时 考 虑 抽 0.52Mpa 蒸 汽 用 来 冬 季 采 暖 。上 两 台 同 参 数 的 机 组 ， 运 行 中 可 以 相 互 备 用 ， 其 备 品 备 件 也 可 通 用 ，有 利 于 生 产 的 运 行 管 理 和 维 护 ； 其 次 对 蒸 汽 负 荷 的 适 应 性 强 。 在 剩 余 蒸汽 较 少 的 情 况 下 ，

11、 可 以 单 台 机 组 运 行 。2.3 汽 轮 机 及 发 电 机 选 型根 据 上 述 要 求 ， 征 求 汽 轮 厂 意 见 后 ， 给 出 选 型 参 数 如 下 ：2.3.1 汽 轮 机 主 要 技 术 条 件 ： 抽 凝 汽 式 湿 冷 汽 轮 机 ， 无 回 热 系 统型 号 ： C15-1.0/0.52额 定 功 率 ： 15000kW(额 定 功 率 以 供 应 商 计 算 为 准 )最 大 功 率 ： kW额 定 蒸 汽 参 数 ：进 汽 量 : 90t/h主 蒸 汽 压 力 ： 1.00.2MPa.a主 蒸 汽 温 度 ： 2405抽 汽 压 力 ： 0.52Mpa抽

12、汽 温 度 ： 以 供 应 商 计 算 为 准 ， 不 高 于 200排 汽 压 力 （ 夏 季 冬 季 ） ： KPa.a 额 定 转 速 ： 3000r min（ 直 连 ）神华煤化工蒸汽余热发电单元方案论证5布 置 形 式 ： 双 层2.3.2 发 电 机 主 要 技 术 条 件型 号 ： QF-W15-2/10.5KV 无 刷 励 磁额 定 功 率 ： 15000kW最 大 功 率 ： 18000kW额 定 电 压 ： 10.5kV额 定 频 率 ： 50HZ额 定 转 速 ： 3000r min3 机 务 部 分3.1 主 蒸 汽 系 统汽 轮 机 进 汽 由 化 工 装 置 过 剩

13、 蒸 汽 经 过 综 合 管 架 进 入 汽 轮 机 房 ， 经 过减 温 减 压 装 置 合 并 成 1.1 MPa 蒸 汽 分 别 驱 动 两 台 相 同 参 数 的 汽 轮 机 组 做功 。将 减 温 减 压 装 置 设 置 在 余 汽 汽 机 房 内 ， 减 温 水 由 电 站 汽 轮 机 凝 结 水泵 出 口 接 。 该 压 力 为 1.72.2MPa。3.2 凝 结 水 系 统装 置 内 设 计 凝 结 水 除 铁 器 ， 凝 结 水 经 凝 结 水 泵 升 压 后 ， 进 入 除 铁 器除 铁 ， 然 后 送 出 界 区 。本 工 程 每 台 机 组 拟 选 用 两 台 110%

14、容 量 的 定 速 电 动 凝 结 水 泵 ， 一 台运 行 ， 一 台 备 用 。 机 组 不 设 回 热 系 统 ， 凝 结 水 以 冷 端 温 度 送 出 界 区 ； 汽轮 机 启 机 排 气 要 回 收 。3.3 循 环 水 系 统神华煤化工蒸汽余热发电单元方案论证6机 组 为 湿 冷 机 组 ， 循 环 冷 却 水 和 辅 机 冷 却 水 由 界 区 外 引 入 。3.4 抽 真 空 系 统每 台 机 组 安 装 2 台 100%容 量 水 环 真 空 泵 组 ， 机 组 正 常 运 行 时 ， 1台 运 行 ， 1 台 备 用 ； 机 组 启 动 时 ， 为 加 快 抽 真 空 速

15、 度 ， 2 台 真 空 泵 同 时运 行 。 凝 汽 器 （ 排 汽 装 置 ） 壳 体 上 还 设 有 手 动 和 电 动 真 空 破 坏 阀 各 一 只 。3.5 主 厂 房 布 置 及 辅 助 设 施本 工 程 主 厂 房 布 置 具 体 见 机 务 布 置 图 。主 厂 房 采 用 钢 筋 混 凝 土 结 构 、 两 列 式 布 置 ， 顺 序 依 次 为 汽 机 房 集 控 楼3.5.1 汽 机 房 布 置汽 轮 发 电 机 组 纵 向 顺 列 布 置 ， 汽 机 机 头 朝 向 扩 建 端 。 汽 机 房 跨 度 采用 15m， 汽 轮 发 电 机 组 中 心 线 距 A 列 为

16、 8m。汽 机 房 为 三 层 布 置 ， 即 ： 0.0m、 3.4m、 7.0m 层 。 机 组 采 用 岛 式 布置 。汽 机 房 机 头 零 米 布 置 有 主 机 油 箱 、 冷 油 器 、 油 净 化 设 备 、 储 油 箱 等 ，油 系 统 集 中 布 置 在 防 火 挡 堰 内 (高 150mm)。 汽 机 房 机 尾 零 米 布 置 有 发 电机 定 子 冷 却 水 集 装 装 置 、 密 封 油 集 装 装 置 及 水 环 式 真 空 泵 等 。3.5.2 集 控 楼 布 置集 控 楼 贴 建 汽 机 房 ， 主 要 用 于 布 置 电 气 、 热 控 、 暖 通 等 专

17、业 设 备 ，7.0m 运 转 层 作 为 中 央 集 控 室 。项 目 单 位 装 机 方 案神华煤化工蒸汽余热发电单元方案论证7跨 度 18柱 距 8柱 距 数 9主 厂 房 长 度 58汽 机 房 运 转 层 标 高 8汽 机 房 天 车 轨 顶 标 高 14汽机房汽 机 房 屋 架 下 弦 标 高 17跨 度 58运 转 层 标 高 7集控楼 屋 顶 标 高 123.5.3 附 属 设 施全 部 的 附 属 设 施 均 与 目 前 在 建 神 华 电 站 装 置 合 用 。4 电气部分4.1 电厂建设神华煤化工蒸汽余热发电单元工程是利用化工厂的多余蒸汽，带动汽轮发电机发电。工程建设为

18、2 台 15MW 汽轮发电机，发电机出口电压为10.5kV4.2 电气主接线及 A 列前布置4.2.1 电气主接线本期工程采用发电机变压器单元接线形式接入化工总厂总降变中35kV 配电装置(35kV 配电装置不在此工程设计范围内 )。发电机出口装设隔离开关，采用 2 台 SF10-20000/35 的变压器接入总降变 35kV 配电装置母线。由于余热发电接入总降变,总降变部分需要增加 35kV 开关柜(ABB 合资品牌) 及并转接柜材料，增加投资约 170 万元,此部分设计不在余热发电工程内,需业主另行考虑。神华煤化工蒸汽余热发电单元方案论证8由于余热发电装置区域距离总降变路径较远，且经过其他

19、装置区，情况较复杂，本次余热发电装置设计范围截止到 2 台主变高压侧，主变高压侧至总降变的电气连接部分的设计、施工及材料不在余热发电装置范围内，此部分费用由业主另行考虑。4.2.1 A 列前布置本期工程 A 列前布置主变压器共 2 台。4.3 厂用电系统本工程厂用电系统采用 10kV 与 380/220V 两级电压。4.3.1 高压厂用电系统10kV 工作电源由发电机直接引接,备用电源考虑由热电站装置的备用段引接。4.3.2 低压厂用电系统低压厂用电系统电压为 380/220V，采用中性点直接接地方式。每台机设 1 台容量为 800kVA 的低压厂用工作变压器; 两台机设置 1台 800kVA

20、 备用变压器。各低压厂用变压器电源由 10kV 厂用母线引接，均采用干式变压器，电压比为 10.522.5%/0.4kV，接线组别为 Dyn11。4.4 厂用配电装置选型10kV 厂用配电装置短路水平按 31.5kA 考虑，采用中置式手车开关柜，内配真空断路器。380/220V 厂用配电装置采用 MNS 型开关柜。4.5 厂用电布置10kV 厂用配电装置、主厂房 380/220V 厂用配电装置布置在主厂房 B-神华煤化工蒸汽余热发电单元方案论证9C 列 0.00m 层。5 热工自动化部分5 热工自动化部分5.1 热工自动化设计范围热工自动化设计范围包括：汽轮机、发电机及其辅助系统与设备5.2

21、热工自动化控制水平及控制方式机组采用分散控制系统（DCS）作为机组控制系统，采用机、电集中控制方式。方案一：在余热汽轮发电机组设置一个集中控制室，集中控制室及电子设备间布置在 7.00m 层 B C 列，电子设备间下设电缆夹层。方案二：汽轮发电机组就地仅设置 DCS 机柜室，DCS 控制以远程 I/O站的方式纳入电站 UCR1 控制室进行控制， DCS 及 DEH 的操作员站与热电站装置部分操作员站合用（UCR1 控制室已无独立设置操作员站的空间） ，并设置停机、停发电机等必要的后备硬手操手段。电子设备间布置在7.00m 层 B C 列，电子设备间下设电缆夹层。从控制系统上考虑，余热发电机组与

22、电站装置属于两个完全独立的工艺系统，余热汽轮发电机组不宜与热电站装置操作员站合用；从控制功能上考虑，由于汽轮发电机组工艺运行的安全性和复杂性，不适宜采用 DCS远程 IO 站的方式进行控制。综合以上因素，从设计角度考虑原则上不推荐方案二的控制方式。6 水工部分6.1 设计范围及主要内容（1）本工程主机排汽冷却采用湿冷却系统。神华煤化工蒸汽余热发电单元方案论证10（2）设计界区循环水系统仅布置循环水管道，不含循环水泵房和冷却塔，循环水泵房和冷却塔由业主另行委托设计。（3）生产、生活、消防给水直接由本工程界区外神华包头煤制烯烃项目相应给水管网供给。（4）消防系统：建筑物室内外消防采用消火栓消防系统

23、及移动式灭火器。（5）电厂排水采用分流制，设置雨水、生活污水、生产污、废水管道，根据厂区设计条件，雨水、生活污水和生产污、废水就近排入界区外相应管网。（6）本工程考虑设置含油废水处理室，主要收集和处理变压器油坑及主厂房事故排油管中含油废水。（7）本工程不设生活污水处理站、工业废水处理站和雨水泵房。生活污水及雨水自流排入相应管网。（8）给水及排水设计管道界线为界区外 1 米。6.3 供、排水系统6.3.1 循环水系统本工程设计界区内循环水系统仅布置循环水管道（不含循环水泵房和冷却塔） ，循环水来水及回水管线均接至界区外循环水管道。本工程机组凝汽器冷却水量为:表 1 循环水量 单位：m 3/h凝汽

24、量(t/h) 凝汽器冷却用水 辅机冷却用水 循环水总水量 冷却倍数神华煤化工蒸汽余热发电单元方案论证11180（初步确定）10800 360 11160 m=60循环水来水及回水管线，均接至余热发电单元界区外 1m 处，管径均为 D142010，采用焊接钢管。6.3.2 厂区生活给水系统本工程给水系统主要是生活给水系统。本工程生活给水由界区外生活给水管道供给，由厂外引入直接送至各生活水用水点。本工程设 1 条 DN50 的生活给水管道。6.3.3 消防系统本工程不新建消防水泵房，消防水量为 35L/s，压力为 0.60MPa。本工程消防水管分别从界区外消防给水管网引接 2 路 DN150 消防

25、给水管道。6.3.4 排水系统本工程厂区排水采用分流制，分为生产废水排水系统、生活污水排水系统、雨水排水管网系统。6.3.4.1 生产废水排水系统生产废水根据排水水质的不同，分别回收和处理后回用。本工程拟设置含油废水处理室。 事故油池、变压器油坑排水，收集至含油废水处理室，经过处理后排至界区外生产污水管。汽机房内泵坑排出的其他生产污、废水就近接入界区外相应排水管道6.3.4.2 生活排水系统本工程设置独立的生活污水管网，各建筑物的生活污水汇集至厂区生神华煤化工蒸汽余热发电单元方案论证12活污水干管，自流排至电厂界区外生活污水排水检查井。 6.3.4.3 雨水排水系统本期工程在厂区道路边设雨水篦

26、子，用于收集雨水。雨水经厂区雨水干管收集后，自流排入电厂界区外雨水检查井。7 投资估算7.1 设计依据7.1.1 中华人民共和国发展和改革委员会 2007 年 7 月 26 日发布的火力发电工程建设预算编制与计算标准 （以下简称 2006 年版火电预规 ） ） ；7.1.2 与技经工作有关的现行法令、法规、标准及规定。7.2 建设规模及设计范围7.2.1 建设简介蒸汽余汽发电单元建设的目的，是利用装置余汽发电，保证项目蒸汽平衡不过剩，充分利用蒸汽能源，提高项目能源利用率，保证项目能源利用的合理性和利益最大化。7.2.2 设计范围本次设计范围包括蒸汽余汽发电单元区域内的汽轮机及其附属生产系统、辅

27、助生产系统等设施，不考虑送出线路的投资。7.2.3 工程概况见专业相关说明。7.2.4 资金来源及计划工期本工程注册资本金暂按工程静态投资的 20考虑，其余 80拟采用银行贷款。贷款年利率 5.94%。7.3 编制原则及依据神华煤化工蒸汽余热发电单元方案论证137.3.1 工程量依据本院设计专业提供的资料计列工程量。7.3.2 定额采用中国电力企业联合会 2007 年 11 月 9 日发布的电力建设工程概算定额 （2006 年版）建筑工程、热力设备安装工程、电气设备安装工程三项定额标准以及配套预算相关定额。7.3.3 装置性材料预算价格安装工程装置性材料价格：选用发电工程装置性材料综合预算价格

28、（2006 年版） 的综合预算价格。不足部分采用电力建设工程装置性材料预算价格（2006 年版） 中的预算价格。7.3.4 设备价格设备价格本工程汽轮发电机采用信询价，其他设备采用工程建设全国机电设备价格汇编和全国电力工程建设常用设备价格(2007)价格，不足部分参考同期同类工程计列。设备运杂费率根据 2006 年版火电预规执行。 7.3.5 人工价格7.3.5.1 综合工日单价按照北京地区人工单价计取，其中建筑工程 26 元/工日，安装工程 31 元/工日。7.3.5.2 根据内蒙古自治区电力建设定额站颁发的内电定200802 号文件关于发布内蒙古自治区火力发电工程 2006 版定额体系使用

29、与管理办法的通知调整工资性津贴，地区工资性津贴调增 0.8 元/工日。7.3.6 编制年价差神华煤化工蒸汽余热发电单元方案论证147.3.6.1 定额计价材料与机械费调整根据内电定200803 号文关于印发内蒙古电力建设工程定额材料与机械费调整办法的通知进行调整。其中建筑工程定额中部分可以调整的材料，以内蒙古自治区电力建设定额站文件 内电定 200803 号文附件所列材料为准，其价差近期建筑工程材料市场价格计列。以上调整值作为价差处理，只计取税金，计入编制年价差。7.3.6.2 装置性材料价差调整安装工程材料价差参考火电工程限额设计参考造价指标 （2007 年水平）计取。7.37 其他费用根据 2006 年版火电预规计列。其中建设用地征地费用由业主统一考虑，暂不计列；本估算未计列施工租地费用。7.3.8 基本预备费根据 2006 年版火电预规以建筑工程费、安装工程费、设备购置费、其他费用（不含基本预备费）之和的 3计取。7.3.9 投资价格水平基准年度工程静态投资达到 2007 年水平。7.4 工程造价工程静态投资：8256 万元， 工程动态投资：8457 万元。