大同二电厂7号、8号机组供热改造工程可行性研究报告.doc
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1、大同二电厂7号、8号机组供热改造工程可行性研究报告1. 概述1.1 项目概况及编制依据1.1.1 项目概况(1)项目名称:国电大同二电厂7、8号机组供热改造工程(2)建设单位名称:国电大同第二发电厂(3)企业性质:国有企业(4)项目概况大同市为山西省第二大城市,有丰富的煤炭资源及旅游资源,近年来,大力开展城市改造,市容面貌日新月异,作为城市基础设施的集中供热,也得到飞速的发展。到2009年热电联产集中供热面积已达2000多万平方米,对改善当地的大气环境起了重要作用。2009年大同市提出拆除已有的剩余采暖锅炉,新增一批建筑,共需增加供热面积800万平方米,经大同市与国电公司协商,国电公司同意将大
2、同第二发电厂7#、8#机改为供热机组,以支持大同市的集中供热工作。从2007年起大同第二发电厂已分批将厂内6200MW凝汽机组改为供热机组,承担了大同市近一半的集中供热采暖面积,稳定的供热得到了相关单位及市民的一致好评。7#、8#为国产600MW空冷机组,原为凝汽方式,改为供热在国内为首次。本工程在哈尔滨汽轮机厂的配合下,从汽轮机中、低压联通管上打孔,引出蒸汽管道,至汽水换热站,加热热网循环水,蒸汽放热凝结后回汽机凝结水系统,热网循水加热升温后由厂内送入市区。1.1.2 编制依据(1)国电大同第二发电厂对7#、8#机组供热改造工程可行性研究报告编制工作的委托书(2)哈尔滨汽轮机厂:大同600M
3、W亚临界供热改造可靠性分析报告(3)大同市政府办公会纪要(4)二电厂供热改造技术方案研讨会会议纪要(5)国家近期颁布的相关法律文件及业主提供的相关资料及要求等(6)大同市热力有限责任公司关于热负荷的函(7)城市热力网设计规范CJJ34-2002(8)工业金属管道设计规范GB50316-2000(9)城镇直埋供热管道工程技术规范CJJ/T81-981.2 研究范围1.2.1 范围研究范围为由汽机中低压缸导汽管开孔接管后的,(不包括蒸汽管道上为安全运行配套的各种阀门),机组旁固定支架后蒸汽管道开始,包括厂区热水管道,凝结水管路、汽水换热站的工艺、土建、电气、仪表自控等专业全部设计。1.2.2 总体
4、布置及高参数抽汽的利用(1)车间内抽汽管道的走向布置方式(2)汽水换热站的布置方案(3)高抽汽参数的合理利用的多方案论证1.2.3 工程设计蒸汽管路、热水管路的设计,汽水换热站各专业设计。1.2.4 工程投资估算及经济评价参照国家有关规定进行。1.3 工程建设的必要性大同市为了加快城市建设进一步改善大气环境,要求拆除已有分散采暖小锅炉,加上2009年新增的供热面积共800万平方米。已有的热电联产机组供热能力已饱和,新建供热机组无论从规划、环保各方面看都不可能,最现实的作法即把临近市区的凝汽机组改为供热机组,即不增加污染物总排放量,还由于小锅炉的停供起到节能减排的目的。凝汽机组改供热,在技术上是
5、要可行的,厂区环境的布置有可操作性,改造后具有较好的节能效益及社会效益,因此本项目的建设是非常必要的。1.4 主要设计原则1.4.1 提高能源利用,最大限度利用抽汽高品位的能量。1.4.2 节约合理用地,根据现场实际情况,减少不必要的拆除。1.4.3 管线布置不影响正常运行及检修,与主机接口及过渡利用机组的大、小修完成。1.4.4 设备及管路系统的应量按1000万平方米(两台机)选择,与外网配套。1.5 简要工作过程2009年3月中旬大同第二发电厂邀请设计院去电厂作前期准备,我院派员到现场,了解机组性能,运行情况及制造厂提供的汽机抽汽改造方案。2009年3月底派员参加大同二电厂去哈尔滨汽轮机厂
6、洽谈,该厂对大二厂2600MW空冷机组进行供热改造的可靠性分析,哈汽厂经过努力工作,提交了可靠性分析报告及供热工况图。2009年4月初国电大同第二发电厂正式委托中国市政华北设计研究总院对2600MW亚临界空冷机组供热工程进行可行性研究及设计。市政华北设计研究总院提交了2600MW(7、8号机)供热改造工程三个设计方案,大同二电厂于2009年4月13日组织有关专家进行了研讨,重点在于高参数抽汽的利用,针对提出的三个方案,进行了论证,形成会议纪要。2. 热负荷根据大同市集中供热的发展,2009年供热面积增加8001000万平米,绝大部分为居民采暖、并正在拆除小型锅炉房。根据初步统计如下表共655万
7、,城市规划和拆迁工作正在进行,最终规模按1000万m2计算,平均热指标64w/m2。2009年大同市集中供热拆除小锅炉房统计表序号名称位置规模m21经营公司华祥里小区新建北路15万2外贸小区新建北路15万3红卫里小区新建北路10万4邮政局小区新建北路10万5福园新建北路15万6岳秀园新建北路15万7五医院家属区东风里后街10万8酒厂家属区锅炉房白泊洼15万9市农业开发办白泊洼卫星里1号10万10铁路西一场锅炉房白泊洼10万11房产经营公司华安里小区华安里10万12迎宾园锅炉房新建南路15万13供热公司体育馆锅炉房迎宾西路15万+10万14邮电大楼新建南路10万15新南客运站新建南路10万16九
8、龙出租汽车公司新建南路5万17山西必高汽贸新建南路5万18解放村新建南路5万19南郊地税局府南路10万20中铁十七局迎宾东路10万21三江物业宾西路15万22大同站锅炉房站前街10万23铁路局西锅炉房局西20万24雁北煤校站东大街10万25玄东花园玄东门20万26运输八公司大北街5万27煤管局小区佛殿庙街21号20万28房管局开发公司大东街大东街10万29供热公司十三校锅炉房大东街10万30供热公司皇城街锅炉房皇城街10万31大同艺术学校大东街5万32庆丰园大庆路10万33电力公司小区大庆路10万34飞达小区大庆路10万35农行家属院大庆路10万36大同市医药公司大庆路10万37金牛装饰城南三
9、环15万38房管局开发公司七佛寺小南街15万39裕鑫宾馆东关10万40房产经营公司玄东桥5万41矿业公司车队迎春里5万42元件三厂新建南路10万43宝利达汽修新建南路5万44铁建宾馆新华街5万45大同市军用饮食供应站新华街5万46机车厂北生活区大庆东路20万两座47锅炉厂家属楼大庆路10万48福园小区大庆路10万49实验小学西剑道1号5万50云泉里小区云泉里15万+10万51水务局家属楼黄花街10万52空十军东院西门外15万53绿园三号院同左路20万54一医院大十字街5万55二医院雁同西路15万56三二二医院新开南路2号10万57四医院工农路10万58商业医院新建南路5万合计655万3. 工程
10、方案3.1 热源3.1.1 概述国电大同第二发电厂总装机容量3600MW,分三期建设,一期工程6200MW1978年8月动工,1988年最后一台机投产,二期工程2600MWW亚临界空冷机组于2005年投产,三期为2660MW超临界空冷机组,已安装完毕。其中一期6200MW三缸三排汽凝汽机组已于20072008年先后改为供热机组,供热规模1000万平方米。本工程是从二期2600MW亚临界风冷机组上抽汽供热。该机组为哈尔滨汽轮机厂生产,型号为NZK600-16.7/538/538,四缸四排汽。3.1.2 抽汽量的确定(1)按供热负荷需求:根据大同市的建设速度及市政府要求,需提供1000万m2建筑面
11、积的热量,按平均热指标64W/m2计算,每台机要提供320MW,考虑热换 失每台机供汽444t/h。(2)按热网供热能力:保温管直径DN1200,按允许流速3m/s计算,最大输送能力11500t/h,热网供回水温度55,每台机抽汽,506C/H,供热面积1265万m2,若温差为50时,抽汽464t/h,可供面积1150万平方米。综合考虑,供汽量按500t/h计算。供热约385MW,发电约510MW,热电比为0.75,符合要求。3.1.3 抽汽参数由于汽轮机提供的热平衡图以抽汽量600t/h作为计算依据,本报告均以此为准,抽汽口压力0.8MPa,温度330。3.1.4 抽汽方式由哈汽提供,在低压
12、联通管上打孔,孔内径为1260mm,每个联通管后均设一蝶阀,用以调整抽汽压力,抽汽管道上装设止回阀,电动阀及快速关断阀,以防止汽机甩负荷时超速。3.2 供热方案由于600MW汽轮机为空冷式凝汽机组,有防冻要求与常规的发电供热两用机相比,抽汽口参数高,如直接使用,将有2630MW的发电能力未被利用,造成较大的能量损失,为了充分利用能源就此方面提出三种方案。3.2.1 第一方案全部抽汽进背压机发电,排汽供热抽热400t/h500t/h进背压机,排汽压力0.3MPa,发电2630MW,排汽进汽水换热器加热热网循环水。3.2.2 第二方案部分利用抽汽作功每台机抽汽的一部分约70t/h进两台背压小汽机,
13、小汽机拖动单台1600KW的供热循环泵,背压0.3MPa(或0.25MPa)进热网加热器,与0.8MPa进汽的热网加热器混合进入或单独进入汽-水加热器。3.2.3 第三方案直接使用抽汽供热抽汽直接进入三台汽-水换热器,加热循环水供热。3.3 供热方案特点论述(1)第一方案对热能利用充分,弥补了冷凝机供热的自身缺陷,尽管投资高,作为非标产品的背压机开发设计加工周期长,需一年多,但经济效益十分显著,若条件许可,是非常合理的方案。经过反复现场测量布置,根据制造厂提供的设备初步尺寸,由于厂区场地狭窄,工程投资很大并设备及管道尺寸庞大,难以布置,没有可操作性。(2)第二方案部分利用高温位抽汽,用小汽泵替
14、代21600KW电动循泵,利用率15%左右,系统虽较复杂,但设备布置能容纳,且小汽机结构简单,占地面积小,调速灵活可靠,国内已有多台用于供热中运行,由于小汽机排汽热量比直接抽汽焓值低,需多增加8t/h抽汽为总,供汽量的1.6%,可节约厂用电833万度,供1000万平方米可节电1665万度,投资汽泵的费用一、二年即可回收。(3)第三方案未考虑能量回收,因之占地少,系统简单,投资最低。(4)在2009年4月13日由大二召集的方案研讨会上,与会专家经过充分论证,认为从现有实际条件出发,第一方案由于条件限制无法实现,第二、三方案作为可研中的比选方案,二、三方案流程图见R-4和R-5。(5)两方案主要设
15、备特性按-1-3表。第二方案主要设备表序号名称及规格型号单位数量备注1背压汽轮机及循环泵功率:1600KW蒸汽流量Q=37T/h汽压力0.8/0.26MPa,温度330水泵:流量31003500m3/h,H=133140m台22变速箱与水泵转速匹配2电动双吸循环水泵(水阻变频)Q=31003500m3/hH=133140mN=1600KW 电压6000V台2带金属软接头大小头3汽-水换热器加热介质:蒸汽压0.8MPa,温度310,循环水泵1660m3/h换热量130MW附水-水换热器循环水进出口水温120/65循环水2000T/h,循环水工作压力1.6MPa 凝结水温度85组台23234凝结水
16、加压泵(变频)Q=175m3/hH=204mN=185KW台24带金属软接头大小头耐温120,不锈钢叶轮和轴,各备用一台5BW型复合式过滤器进口DN900 PN=1.6MPa外型尺寸H=22004444台26定压补水泵(变频)Q=120m3/h,H=40m,N=37KW台27排污扩容器=2000H=3470台18疏水箱 160032009疏水泵Q=8.8m3/h,H=35m,N=4KW台210软化水箱V=30m3250045002500台111取样器=273台612LDT型电动单梁桥式起重机G=10T 跨度=16.5m台1方案三:抽气直接进入加热器0.8MPa抽气直接进入汽水换热器,凝结水85
17、送回7抽。第三方案主要设备表序号名称及规格型号单位数量备注1汽-水换热器1700/2000加热介质:蒸汽0.8MPa,340,166T/h循环水工作压力1.6MPa循环水进出口水120/65,循环水量1660m3/h凝结水温度85附水-水换热器套62双吸循环水泵(水阻变频)N=1600KW 电压6000VQ=31003500m3/h H=133140m台4带金属软接头和大小头3凝结水加压泵(变频) 200D435Q=175m3/h,H=185m,N=204KW台8耐温120,不锈钢叶轮和轴,进出口配大小头,金属软接头4BW型复合式过滤器DN900 PN=1.6MPa外型尺寸H=22004444
18、台2各备用一台5变频定压补水泵Q=120m3/h,H=50m,N=37KW台26疏水箱 160032007疏水泵8排污扩容器 H=3470 =2000台19软化水箱V=31m3 250045002500个110取样器=273台611LDT型电动单梁桥式起重机G=10T 跨度=165m台13.4 设备及管线布置3.4.1 抽汽管路,每台机抽汽管径DN1200,设计压力1.0MPa从运行层联通管上引出后,与联通管中心线同一标高,垂直于汽机轴线到A列,沿A列向南侧直至出墙,进汽水换热器。管道上安装快关阀,止回阀及电动关断阀,为了检修运行方便,阀门均低位布置,管道至A列后,先向下至14.7m布置阀门后
19、,再升高至适宜高位。3.4.2 汽水换热站布置二期主厂房扩建端外侧,两台机共用,离主厂房约15m,长72m,宽18m,汽水换热器共六台,分为7#、8#两个单元布置在标高7.0米的平台上,底层为各种水泵,第二方案循环水泵共六台,四台汽动循环泵,两台电动,三方案为四台电动循环泵,电动均采用水电阻调速方式。各种泵均布置在零米地面。大型循环水泵设置天车起吊,汽-水换热器凝结水由凝结水泵打至7#低加出口。补水由化学水车间直接送来一级除盐水,进入水箱由补水泵补入系统,不合格的凝结水及事故疏水均排入水箱,作为热网补水,由于补水量少,除氧效果差,大部分运行的换热站均不投入,本工程中不设除氧器。3.4.3 供热
20、管网管径DN1200进入汽水换热站先经除污器,再进循环泵加压,进入水-水换热器及汽水换热器,加热后送至供热管网,供热管网为母管制,热交换站进出供热管1200均采用直埋方式敷设,出厂后与市政管网联接,设计压力1.6MPa,设计供回水温度120/65,管材采用聚氨脂直埋保温管。根据以上综合比较,第二方案节能效果较好,虽投资略有增加,但在2年内即可回收,建议采用。3.5 系统的运行及调节蒸汽及凝结水系统均为单元制,每台供热机组配三台汽水热交换器,并列运行,热网水系统为母管制,循环泵并列运行,冷态运行时,由两台电泵循环,热态时发换到汽动泵,电泵处于备用状态,凝结水质合格后各自回本机系统。根据外网对抽汽
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