燃气轮机联合循环、热电联产项目可行性研究报告13491 (2).doc

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1、 江苏滕氏能源科技有限公司江苏滕氏能源科技有限公司 淮北燃气轮机联合循环项目淮北燃气轮机联合循环项目 可行性研究报告可行性研究报告 （A 版） 工程咨询证书编号： 工程设计证书编号： 2012 年 06 月 目目 录录 第第 1 1 章章概述概述 1 1.1. 项目概况1 1.2. 编制依据1 1.3. 公司概况2 1.4. 研究范围2 1.5. 建设的必要性3 1.6. 工作简要过程4 1.7. 主要结论4 第第 2 2 章章热负荷热负荷 6 2.1. 热负荷现状6 2.2. 热负荷特性和用汽参数6 2.3. 设计热负荷6 第第 3 3 章章主机选择和供热方案主机选择和供热方案 7 3.1.

2、 发电方式选择7 3.2. 燃气轮发电机组选择11 3.3. 余热锅炉选择13 3.4. 汽轮发电机组选择14 3.5. 装机规模和热电联产方案14 3.6. 热、电平衡和技术经济指标15 3.7. 运行方式分析16 3.8. 推荐主机主要技术参数16 第第 4 4 章章燃料供应系统燃料供应系统 20 4.1. 燃料来源及成分20 4.2. 焦炉煤气来源及项目耗量21 4.3. 燃料的消耗量21 4.4. 燃油系统22 4.5. 燃气系统23 4.6. 燃气增压系统24 4.7. 氮气系统28 第第 5 5 章章建厂条件建厂条件 30 5.1. 厂址地理位置30 5.2. 工程地质30 5.3

3、. 水文地质：30 5.4. 气象条件30 5.5. 地震烈度30 第第 6 6 章章工程设想工程设想 31 6.1. 项目总体规划和厂区总平面布置31 6.2. 燃气轮机及余热锅炉岛布置32 6.3. 主厂房布置33 6.4. 热力系统34 6.5. 压缩空气系统36 6.6. 电厂化学部分37 6.7. 水工部分42 6.8. 电气部分45 6.9. 热工控制46 6.10.暖通部分49 6.11.土建部分50 第第 7 7 章章环境保护环境保护 53 7.1. 本工程设计中执行的环保标准53 7.2. 拟建项目环境影响分析对策53 7.3. 污染防治54 7.4. 环境监测55 7.5.

4、 生态环境影响结论55 第第 8 8 章章消防消防 56 8.1. 概述56 8.2. 总图布置与交通要求56 8.3. 建筑物与构筑物要求56 8.4. 消防给水和电厂各系统的消防措施57 8.5. 工艺系统的防火措施58 8.6. 消防供电61 第第 9 9 章章劳动安全与工业卫生劳动安全与工业卫生 62 9.1. 设计依据62 9.2. 安全和卫生危害因素62 9.3. 劳动保护措施66 第第 1010 章章节约和合理利用能源节约和合理利用能源.69 10.1.节能69 10.2.节水69 10.3.其它70 第第 1111 章章生产组织和劳动定员生产组织和劳动定员 71 11.1.概述

5、71 11.2.组织机构、人员编制及指标71 第第 1212 章章投资估算和经济分析投资估算和经济分析.72 12.1.工程概况72 12.2.投资估算72 12.3.企业经济效益评估73 第第 1313 章章结论和建议结论和建议.77 13.1.结论77 13.2.建议78 附件： 1. 项目可研设计委托书 ，江苏滕氏能源科技有限公司 2. 勘察设计委托书江苏滕氏能源科技有限公司 3. 安徽滕氏高端铸造循环经济有限公司年产 70 万吨高端铸件循环经济园 项目的批复。 4. 安徽滕氏化工有限公司年产 50 万吨化产品深加工项目的批复。 5. 当地电力部门同意接入意见书(暂缺，需业主提供) 6.

6、 当地水务管理部门同意的供水协议(暂缺，需业主提供) 7. 焦炉煤气供应协议书(暂缺，需业主提供) 8. 对外供热协议书(暂缺，需业主提供) 9. 厂址地理位置图(暂缺，需业主提供) 附图: 1. AXD2012-162K-Z01 厂区总平面图 2. AXD2012-162K-J01 原则性热力系统图 3. AXD2012-162K-J02 燃机及余热锅炉区域平面布置图 4. AXD2012-162K-J03 燃机及余热锅炉区域立面布置图 5. AXD2012-162K-J04 燃机外部管道系统图 6. AXD2012-162K-J05 焦炉燃气系统图 7. AXD2012-162K-J06

7、燃油系统图 8. AXD2012-162K-S01 水量平衡图 9. AXD2012-162K-H01 化学水处理系统图 10.AXD2012-162K-D01 电气主接线图 1 第第 1 章章 概述概述 1.1. 项目概况 项目名称：淮北燃气轮机联合循环、热电联产项目 主办单位：江苏滕氏能源科技有限公司 项目法人：滕道春 江苏滕氏能源科技有限公司（以下简称滕氏能源）在淮北烈山经济开发区 雷山工业园拟建设的年产 70 万吨高端铸件项目、50 万吨化产品深加工项目及 淮北燃气轮机联合循环、热电联产项目。其中 70 万吨高端铸件项目为滕氏能源 旗下子公司安徽滕氏高端铸造循环经济有限公司所有，50

8、万吨化产品深加工项 目为滕氏能源旗下子公司安徽滕氏化工有限公司所有，淮北燃气轮机联合循环 项目为滕氏能源旗下子公司安徽滕氏燃气发电有限公司所有。淮北燃气轮机联 合循环、热电联产项目的建立正是为解决高端铸项目及化产品深加工项目的用 电用汽需求，电厂性质为企业的自备电厂。 淮北燃气轮机联合循环项目所用煤气由江苏滕氏能源科技有限公司 70 万吨 高端铸件项目的配套工程长源（淮北）焦化有限公司 120 万吨焦化厂供应。 本项目采用燃气-蒸汽轮机联合循环、热电联产，产出的电能，自发自用， 富余部分上网销售，热能除满足高端铸件及化产品深加工项目外，同时也提供 给烈山经济开发区其他企业。燃气-蒸汽联合循环、

9、热电联产的方式的效率高， 实现了资源综合利用，发展了循环经济，提高了企业经济效益、社会效益和环 境效益，是典型的节能型项目。 淮北燃气轮机联合循环项目采用燃气轮机发电机组+余热锅炉+汽轮发电机 组组成联合循环、热电联供。建设规模确定为：3 台 32MW 级燃气轮机+ 3 台 48t/h 余热锅炉+1 台 25MW 抽凝式汽轮发电机组。本项目一次建成，工程完成后， 可发电 118.94MW/h,供热 80t/h。 1.2. 编制依据 (1)、 项目可研设计委托书江苏滕氏能源科技有限公司。 (2)、 项目勘察设计委托书江苏滕氏能源科技有限公司。 (3)、建设方提供的其它基础资料。 2 (4)、国家

10、有关能源开发利用和热电联产的政策、文件。 (5)、热电联产项目可行性研究技术规定以及国家有关技术规程、规范等。 1.3. 公司概况 本项目的投资人是滕道春先生，他先后投资兴建了江苏天裕能源化工集团 有限公司和江苏滕氏能源科技有限公司。安徽滕氏高端铸造循环经济有限公司 是江苏滕氏能源科技有限公司在安徽注册的新公司。 江苏滕氏能源科技有限公司设立于 2009 年，注册资本 1600 万美元，现有 职工 1200 人，其中技术及管理人员 200 余人。公司主要经营机械制造、铸造、 煤炭开采、煤炭洗选、焦炭资源再生及综合利用、企业生产排放物的再利用技 术开发及其应用。 江苏滕氏能源科技有限公司下属徐州

11、徐工路友工程机械有限公司、徐州高 科铸造有限公司、曲靖市天泰投资有限公司、曲靖市富森矿业有限公司、徐州 义安洗煤有限公司、徐州褔森进出口有限公司等 6 家控股子公司。目前公司年 产工程机械 350 台、中端铸件 10 万吨、开采煤炭 30 万吨、洗选精煤 150 万吨， 同时已探明可开采优质主焦煤储量 4500 万吨。 目前公司在滕道春董事长的领导下，以天裕集团为基础、本着精诚合作、 共同发展的原则，与徐州矿务集团、江淮动力、徐工集团、美国 GE 公司、日 本 JFE 化工公司等国内外大型企业集团建立了长期的战略合作关系，在原料供 应、产品销售、先进技术引进与利用、股权投资等领域开展了全面合作

12、，为江 苏滕氏能源科技有限公司的长期、稳定、快速的发展奠定了坚实的基础。 江苏滕氏能源科技有限公司结合自身实际，树立了 3-5 年内打造出滕道春 董事长领导下的第二个百亿企业的奋斗目标。为了实现这一宏伟目标，公司决 定依托天裕集团的人力资源、技术资源，利用淮北市优厚的招商引资条件，走 规模经济、循环经济、资源综合利用、发展新能源的路子，在淮北市设立安徽 滕氏高端铸造循环经济有限公司、安徽滕氏燃气发电有限公司、安徽滕氏化工 有限公司三家子公司，在淮北烈山经济开发区内投资建设三个项目：1、年产 70 万吨的铸造项目；2、装机容量 120MW 的燃气发电项目；3、50 万吨化产品 深加工项目。三个项

13、目计划总投资 48 亿，用地 2500 亩，建设周期 36 个月。项 目建成后预计可实现销售收入 115 亿元，利税 10 亿元。 3 1.4. 研究范围 按项目可研设计委托书的要求，本阶段的工作主要是围绕淮北燃气轮 机联合循环项目进行可行性研究工作，研究范围主要包括热负荷调查及核实、 厂区布置、机组选型、电气、化学水处理系统、燃料供应系统、热工自动化及 环境保护、消防、安全等方面的可行性研究，并作出相应的工程投资估算与财 务评价，具体如下： 1)研究和论证本项目工程的建设条件：燃气气源及供给量、水源和供水条件、 厂址工程地质、交通运输等； 2)进行热、电负荷的调查、分析以及与公司热、电网系统

14、的连接建议； 3)对本项目的厂区布置、建设规模、主机和辅机选型、主厂房和附属车间布 置、供电、供热方式等提出建议； 4)在工艺和设备选型、燃料供应系统、电气系统、供排水系统、化学水处理 系统、热工自动化、环境保护、消防、安全等方面进行可行性研究，作出 技术上、经济上的论证，并进行投资估算和经济效益分析。 有关本项目的环境影响评价、厂区围墙外道路及厂外供热管网、电力接入 系统报告、地质灾害、文物保护以及水土保持、工程地质勘察、地形测绘等专 门报告，由业主另行委托相关专业单位编制。 1.5. 建设的必要性 1.5.1 是科学发展观的本质要求。 节能减排是提高能源利用效率，减轻环境压力，保障经济安全

15、，全面建设 小康社会的必然选择；是促进循环经济发展，建设节约型社会，转变经济增长 方式，实现可持续发展的必由之路；是贯彻落实科学发展观、提高人民生活质 量、构建和谐社会的必然要求。燃气-蒸汽轮机联合循环、热电联产的方式能源 利用效率高，正是响应国家政策，落实节能减排的又一个重要举措，符合科学 发展观的本质要求。 1.5.2 是企业自身发展的需要 本项目积极采用先进技术，充分合理的利用煤气资源，解决了企业自身用 电需求，又降低了公司的生产成本，是企业节能降耗的重要途径。因此本项目 的建设有利于增强企业的竞争力，是企业自身发展的需要。 4 综上所述，本项目可实现资源的综合利用，保护了环境，且具有良

16、好的经 济效益和社会效益，因此，本项目建设是十分必要的。 1.6. 工作简要过程 受滕氏能源委托，上海力顺燃机科技有限公司及济南工程咨询院于 2012 年 2 月至 4 月多次派相关专业人员赴安徽淮北市烈山经济开发区现场搜资并踏 勘厂址条件，进行热负荷调查核实。滕氏能源相关领导、安徽滕氏燃气发电有 限公司负责人及有关专业人员也陪同赴现场调查并介绍了有关情况，并按我公 司搜资提纲提供了原始资料，得到了本工程的各项支持性文件,并根据热电联 产项目可行性研究技术规定及附件和燃气蒸汽联合循环电厂设计规定 要求,经过各相关专业人员的资料分析、数据计算论证，编制了本可行性研究报 告。 1.7. 主要结论

17、（1）能源得到合理利用，能源综合利用效率高；项目组合方式、规模 合理，符合国家行业产业政策。 （2）原料来源充足、交通运输及供水有保障，本项目厂址具备建厂条 件。 （3）环保、劳动安全、职业卫生、消防等方面设计严格执行国家标准、 规范。 （4）本项目的兴建，解决了企业自身的热、电需求，具有良好的经济 效益，投资回收期短。 （5）实现了资源的综合利用，保护了环境，且具有良好的社会效益和 环境效益。 （6）本项目主要经济指标： 序号项目名称数 值单 位 1 装机铬牌容量(以发电机计) 128.72MW 2 发电总功率 118.94MW 3 动态总投资 70380 万元 4 财务内部收益率 33.9

18、1% 5 5 回收期 3.94 年 6 年运行小时数 7500 小时 7 年发电量 89203.39 万 kWh 8 厂用电率 11.86% 9 年供电量 78623.87 万 kWh 10 发电气耗率 0.4704Nm3/kWh 11 单位气量发电量 2.1258kWh/ Nm3 12 小时耗气量 55950Nm3/h 13 蒸汽产量 60 万吨 综合各方面建设条件，本项目建设从技术上，经济上是可行的，建设也是 十分必要的。 6 第第 2 章章热热负荷负荷 2.1. 热负荷现状 根据滕氏能源提供的资料，安徽滕氏高端铸造循环经济有限公司、安徽滕 氏化工有限公司各生产装置需要的热力介质及烈山经济

19、开发区其他企业总计热 需求量为 80t/h。 2.2. 热负荷特性和用汽参数 高端铸造及化工深加工的生产为三班制连续工作，两者的热电荷主要是工 业用汽，昼夜用热均匀，全年生产平衡稳定，热电荷波动较小、用热负荷较稳 定。 热用户均为直接加热，用汽参数：压力为 0.8MPa，温度饱和温度 (170.4)，热值为大于或等于 2767kJ/kg。 因此本项目供热蒸汽设计参数为 0.98MPa，280 ，供热热源为本项目 联合循环的余热锅炉低压及汽轮机的抽气，扣除本项目自用汽量后，本项目对 外供热能力：70-90t/h。 2.3. 设计热负荷 由于安徽滕氏高端铸造循环经济有限公司、安徽滕氏化工有限公司用

20、热主 要是工业用汽，昼夜用热均匀，全年生产平衡稳定，热电荷波动较小、用热负 荷较稳定，为保证供热的可靠性，本项目设计额定热负荷确定为 80t/h，并具 有外供 90t/h 蒸汽的能力。 7 第第 3 章章 主机选择和供热方案主机选择和供热方案 3.1. 发电方式选择 本工程设备选型以立足于国内和国内配套，国内不能满足要求的采用引进 设备为原则，根据目前淮北燃气轮机联合循环项目煤气供应量以及安徽滕氏高 端铸造循环经济有限公司、安徽滕氏化工有限公司热、电需求来确定本项目建 设规模，并在此基础上进行发电方式的比较。经调查和研究，相适应的发电方 式有如下三种。 一、 燃气锅炉+蒸汽轮机发电、热电联供方

21、式 装机容量：325MW 外供蒸汽 80t/h，这是一个非常传统工艺方式，是国 内常规电厂模式。主要设备是燃气燃烧器、锅炉本体、化学水系统、给水系统、 蒸汽轮机、冷凝器、冷却塔、发电机、变压器和控制系统，工艺流程比较复杂。 根据国内煤气锅炉对燃料的要求：当锅炉燃料的发热量12.56MJ/Nm3 时， 即可使锅炉稳定燃烧；根据长源（淮北）焦化有限公司 120 万吨焦化厂提供的 煤气资料，完全可以满足锅炉稳燃的要求。长源（淮北）焦化有限公司 120 万 吨焦化厂焦炉煤气保证供应量为 55950Nm3/h, 根据煤气气量、热值，可选用三 台 100t/h 高温高压燃气锅炉，按以热定电原则，可选配三台

22、 25MW 汽轮发电机 组；在保证热需求的前提下，机组总发电功率约 66.08MW；外供蒸汽 80t/h。 优点： 对于燃料气体要求比较低，只要燃气燃烧器能够承受的气体，一般都可以适 应，煤气只需要有限的压力，因而煤气处理系统投资比较简单；电厂的运行、 8 维修、管理等国内都有一套可参考的成熟经验，单位投资 5000 元/kW 左右。 缺点： 工艺复杂，建设周期比较长，永久性基础，难以再移动； 锅炉蒸发量大，化水处理规模亦要大； 机组占地面积大，投资相对较大； 水消耗量大，机组需要的冷却水循环量约 15000t/h（损失消耗量约为 300t/h） ； 厂房结构、设备复杂、施工周期较长； 机组启

23、动较慢，约需 4 小时以上，且低负荷运行对机组效率影响大。 二、采用燃气内燃机发电方式 装机容量：63 台1250kW =78750kW， 外供蒸汽：无 燃气内燃机的工作原理基本与汽车发动机无异，需要火花塞点火，由于内 燃机气缸内的核心区域工作温度可以达到 1400，使其效率大大超过了蒸汽轮 机，甚至燃气轮机。燃气内燃机的发电效率通常在 30%40%之间，比较常见的 机型一般可以达到 35% 。 在使用焦炉煤气时，由于煤气的热值不太稳定，含氢量较大，杂质含量较 大，实际使用条件与设计值偏差较大，其发电效率一般在 25%左右甚至更低， 进口机组效率在 30%左右。 目前我国已经有几家厂商可以提供

24、相应的机组，例如山东胜利油田胜动机 械厂，可以生产 500kW 级燃气内燃机，并在中小型焦化厂得到大量应用，但因 其发电功率小仅 500kW，发电电压低仅 380V，因此只能作为厂用电，无法并网 外输，无法大规模利用焦化煤气，该公司正在研制 1000kW 级以上的机组，并网 电压也将有所提高。此外，国外的卡特彼勒和顔巴赫等公司也有相关技术和运 行经验。 9 优点： 设备集成度高，安装快捷。 对气体中的粉尘要求不高， 基本不需要水。 缺点： 综合热效率低：虽然发电效率可达 30%，通常只有热水而没有蒸汽，无法同 时满足用户用电和用蒸汽的要求。 机组可用性和可靠性较低：从目前其它焦化厂使用的燃气内

25、燃发电机组的运 行情况来看，机组的稳定性不高，运行 100200 小时就停机检修，有时不 得不采取增加发电机组台数的办法，来消除利用率低的影响。 燃料的不同，对机组出力影响较大：一台 500kW 燃气内燃发电机组当燃用焦 化煤气时（4000kcal/m3）,其出力仅为燃用天然气时的 55%左右 （280320kW） 。 单机容量小：目前国内生产的机组大多为 1000kW，燃用焦炉煤气其出力仅 为 600kW 左右。 气缸、进排气阀、火花塞更换频繁； 需要频繁更换机油，消耗材料比较大， 内燃机设备对焦化煤气中的水分子含量和硫化氢比较敏感，可能导致硫化氢 和水形成硫酸腐蚀问题，需要采取一些必要措施

26、加以克服。 建站投资情况： 采用国产燃气内燃机发电主要是单机容量偏小，组成的台数也多，500kW 10 级燃气内燃机只能以 380V 等级并网，因此只能作为厂用电电源，还无法实现大 规模利用焦化煤气，同时也难以满足大型设备的启动和运行；机组对煤气热值 要求高（热值需稳定，而焦化厂很难保证煤气热值不变化），因此机组适应范 围小，稍有波动，即影响机组的稳定运行。根据用户实地考察的煤气发电机组 实际运行情况，长期运行时发电功率仅能达到额定功率的 64%，机组不能做到 满发满供，也不能满足供蒸汽的要求。 热效率约为 30% 。单位投资为 4000 元/kW 左右。 三、采用燃气轮机联合循环热电联产方式

27、 装机容量 128.82MW，外供蒸汽 80t/h。 从工作原理上看，燃气轮机无疑是最适合焦化煤气利用的工艺技术之一:燃 气轮机是从飞机喷气式发动机的技术演变而来的，它通过轴流压气机将空气压 缩，高压空气在燃烧室与燃料混合燃烧，燃气急速膨胀推动动力涡轮旋转做功 驱动发电机发电，因为是旋转持续做功，可以利用热值比较低的燃料气体。 燃气轮机产生的废热烟气温度高达 450550，可以通过余热锅炉再次回 收热能转换蒸汽，驱动汽轮机再发电，构成燃气轮机蒸汽轮机联合循环发电， 综合发电效率可以达到 4550%，一些大型机组甚至可以超过 55%，如果采用热 电联供，综合热效率可达到 75%以上。燃油和燃天然

28、气的联合循环电厂在国内 外都有上千套运行，对于燃料为焦炉煤气，国内企业已经开始有所尝试，并取 得不少的经验。 采用燃气轮机的优势相对比较多；首先设备的可用性和可靠性较高，燃气 轮机发电机组综合利用率一般可保持在 90%以上；再有就是发电额定出力稳定 性好，一般不会减少，甚至因为燃料进气量增加而有所增加；第三，联合循环 电厂又具有环保性能好，无飞灰，排污少，占地少，耗水量少，操作人员精简， 建设周期短，见效快等特点，因此采用燃气蒸汽联合循环发电厂本身就是一 项节能举措，也是一个节能项目,是目前国家大力提倡的最好的节能途径。 但是，燃气轮机燃料进气压力要求比较大；越是发电效率高的机组，燃料 (CO

29、G)进气压力越高，需使用煤气压缩机来压缩煤气，压缩煤气要消耗大量的能 量，提高了厂用电率，影响到电厂的实际输出功率；某些机型甚至要消耗燃气 轮机发电机组 1214%的功率，对于联合循环项目可能是 1015%的输出功率， 11 采用联合循环系统比较复杂，总投资也比较大，同时汽轮机搬迁也比较困难。 焦炉煤气在国际上主要归类为高氢燃料，燃气轮机在我国焦炉煤气利用上 已经有不少成功的尝试，根据滕氏能源本项目提供的焦炉煤气资料，本项目采 用燃气轮机的方式情况如下： 装机容量(以发电机计)：128.82MW,实际发电量 118.94MW，外供电量 104.83MW，外供蒸汽 80t/h。 根据焦炉煤气气量

30、及热值，可选用 3 台 32MW 等级燃气轮机组和一台 C25- 4.9/0.981 抽凝式汽轮机配置 3 台双压余热锅炉（高压 5.3MPa、475、 42.98/h,低压 1.1MPa、220、4.768t/h）。 该方案可满足滕氏能源下属用电和用汽的要求。 优点： 实际发电容量达 118.94MW，热效率为 65.245%（含外供蒸汽） 。 单位装机千瓦投资少（5356 元/kW） 、电厂建设周期短，投资回收周期短。 机组结构简单、启动迅速、运行稳定、故障率低、维修工作量小、灵活方便、 自动化程度高。 占地面积小 水消耗量小，LM2500+G4 燃气轮机发电机组每台机组需要的冷却水循环量

31、约 250t/h。 （消耗量约为 4.4t/h、大气温度 2540） 。 缺点： 燃气轮机联供机组需按制造厂家要求进行定期的维护检查工作，燃气轮机大 修需返制造厂修理，燃料进气压力要求高，需增设煤气增压装置。 各发电方式比较表 项目方式一方式二方式三 装机型式蒸汽轮机燃气内燃机燃气轮机 额定功率 66087kW78750kW118938kW 机组自用耗电率 12%6%11.86% 外供电能力 58157kW74025kW104832kW 装机台数3+3 台套63 台套3+3+1 台套 外供蒸汽 80t/h 不能供蒸汽只能供热水 80t/h 结论： 12 通过以上三个方式的比较，综合各方面条件，

32、方式三在燃气供应保证情况 下，其组合方式较优，较合适地应用于本项目；因此本报告推荐选用方式三， 并以此方式进行本报告的研究分析论证。 3.2. 燃气轮发电机组选择 燃气轮机是一种以空气及燃气为工质、靠连续燃烧燃料做功的旋转式热力 发动机,主要结构有三部分：1.压气机（空气压缩机）；2.燃烧室；3.透平(动 力涡轮)。其工作原理为：轴流式压气机从外部吸收空气,压缩后送入燃烧室,同 时燃料（气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温压缩空气混合,在受控方式下进 行定压燃烧。生成的高温高压烟气进入透平膨胀做功,推动动力叶片高速旋转, 从而使得转子旋转做功,转子做功的大部分（现时情况下约2/3左右）用于驱动

33、压气机,另约1/3的功率被输出用来驱动机械设备,如发电机、泵、压缩机等。透 平出来的烟气温度大约540,通常被排入大气中或再加利用（如利用余热锅炉 进行联合循环）。 燃气轮机发电机组构成联合循环，热电联供广泛应用于世界各地，机组普 遍采用天然气，LPG，柴油，重油作为燃料，采用煤气化技术的IGCC燃气轮机发 电在国内外也有应用的例子。应用高炉煤气和焦炉煤气进行联合循环发电在我 国也有一些项目应用。 由于焦炉煤气采用燃气轮机发电起步相对较晚，运行经验相对较少，加上 可燃用焦炉煤气的燃气轮机发电机组普遍为国外机组，总投资费用和维护维修 费用相对较高，机组运行管理水平要求也较高，因此以前的焦炉煤气综

34、合利用 普遍采用锅炉+汽轮机的发电、供热模式，相比而言总投资额度低，但这种方式 能源利用率低，排放污染高，严重地浪费了能源和污染了环境。随着我国经济 能力的增强，对循环经济和节能减排作为国策来加以重视。因此国内一些有见 识、经济实力强的焦化企业对焦炉煤气综合利用采用高效率、低排放的燃气轮 机发电机组联合循环开始进行尝试和建设运行。 受滕氏能源委托，和业主共同对国内外燃气轮机生产厂商的适宜于焦炉煤 气发电的燃气轮机发电机组进行认真的调研,从燃气轮机发电机组的系统参数、 消耗的煤气量，烟气排放指标、机组可靠性和可维护性、操作性和自动化程度、 发电效率及机组性价比等多方面综合评定，对于GE公司的LM

35、2500+G4(RC318)燃 13 气轮机发电机组和索拉公司大力神T130机组进行了全面的比较，下面整理了两 种机型的方案对比。 GE 公司的 LM2500+G4(RC318)燃气轮机发电机组是属于航改型发电机组，设 计紧凑,燃气轮机发电机组是完全高度集成化,箱装体结构，适合于露天布置， 出厂就可以安装，对用户而言，仅需建设设备基础等。系统包括燃气轮机发动 机、齿轮箱、发电机、控制系统、燃料系统、滑油系统和启动系统等。 LM2500+G4(RC318) 型燃气轮机是双轴发动机，由一个燃气发生器和一个六 级低速动力涡轮组成。用通过轴封并延伸至排气收集器的弹性联轴器将轴功率 传递到热端驱动设备(

36、发电机)做功。燃气发生器由一个变几何形状的压缩机、 一个常规环形燃烧室、一个高压涡轮、一个附件齿轮箱，控制系统及其附件组 成。3000rpm 的动力涡轮是一个六级低压涡轮，匹配耦合到燃气发生器，由燃 气发生器驱动。 采用 LM2500+G4(RC318) 型燃气轮机，电厂装机容量(以发电机计)： 128.82MW,实际发电量 118.94MW，外供电量 104.83MW，外供蒸汽 80t/h。根据 焦炉煤气气量及热值，可选用 3 台 32MW 等级燃气轮机组和一台 C25-4.9/0.981 抽凝式汽轮机配置 3 台双压余热锅炉（高压 5.3MPa、475、42.98/h,低压 1.1MPa、

37、220、4.768t/h）。 根据本项目的实际情况，燃气轮机也可以选择美国索拉公司生产的大力神 T130 机组。大力神 130 发电机组是应用在工业发电的设计紧凑的发电设备,发 电机机组是完全高度集成化,系统包括燃气轮机发动机、齿轮箱、发电机、控制 系统、燃料系统、滑油系统和启动系统。大力神 130 燃气轮机发动机是单轴、 轴流式的,其输出齿轮箱，包括辅助驱动齿轮,安装在透平进气端的部分,出力 (ISO 标准状况)15MW。根据本项目所提供的煤气量，可以配置 6 台大力神 T130 机组。 采用索拉 T130 燃气轮机系统配置方案如下：装机容量(以发电机计)： 115MW,实际发电量 111.

38、4MW，外供电量 97.39MW，外供蒸汽 80t/h。根据焦炉煤 气气量及热值，可选用 6 台大力神 T130 燃气轮机组和一台 C25-4.3/0.981 抽凝 式汽轮机配置 6 台双压余热锅炉（高压 4.5MPa、435、20t/h,低压 0.975MPa、178、3.768t/h）,同样也可以满足该方案可满足滕氏能源下属用 14 电和用汽的要求。 综合以上两种燃气轮机配置方案，考虑到最终系统效率和可靠性以及投资 运行管理成本诸多因素，LM2500+G4(RC318)燃气轮机方案相比较而言机组效率 稍高并且便于管理，初步确定选择 GE 公司的 LM2500+G4(RC318)燃气轮机发电

39、 机组。 3.3. 余热锅炉选择 我国燃气轮机余热锅炉自从1988年开始制造和生产。余热锅炉的设计、制 造、生产已具备相当规模，并形成了部分专业制造厂家。 由于各用户对余热锅炉的要求不同，因此同一型号的燃机可以配置不同型 号的余热锅炉。目前国内生产的余热锅炉其综合技术水平与国际基本同步，但 设备价格至少比进口设备便宜三分之一，因此完全可以选用由国内生产制造的 设备。通过比较，拟选用无补燃型双压自然循环余热锅炉,其优点如下： 1、自然循环余热锅炉的受热面是竖式布置的，有利于露天布置时冬季管道 的放空防冻。 2、自然循环余热锅炉不需要设置炉水循环泵，以及相应的配电和控制，减 少了设备，同时运行维护

40、工作量也相对减小，故障率降低，综合效益更好。 3、双压余热锅炉更加符合能量梯级利用的理论，有效地提高余热的利用率， 余热利用率增加约810%。 4、余热锅炉设备的配置包括锅炉本体及其管道、钢架、进排气烟道、除氧 器、给水泵、汽水系统、高、低压加药系统，系统集成度高，可采用露天布置。 如前所述，本项目焦炉煤气综合利用发电方案为:选择 3 台 GE 公司 LM2500+G4(RC318)燃气轮机发电机组。LM2500+G4(RC318)燃气轮发电机组在现 场工况条件下单台燃机额定功率为 32.479MW，额定运行工况耗用焦炉煤气 18650Nm3/h 台，产生的尾气烟气量 336.44t/h，燃机

41、排烟温度 541.6，热值约 为 505kJ/kg，有相当的利用价值；因此非常必要选择余热锅炉，充分合理利用 该热值，减少对环境的热污染，使得以循环发电、热电联供。 为有效地达到热电联供的目的，对燃机烟气热值，热值交转换能力分析， 综合热电联供的要求，采用双压余热锅炉以提高排气的能量利用率，第一个压 15 力为次高温次高压系列，第二个压力为外供蒸汽系列，经过计算分析比较，确 定余热锅炉参数为：次高温次高压蒸汽蒸发量为 42.98t/h，蒸汽压力为 5.3MPa(a)、温度 475和低压蒸汽蒸发量为 4.768t/h，蒸汽压力为 1.1MPa(a)， 温度 220的双压、无补燃型自然循环锅炉；以

42、 1 台燃气轮机发电机组配 1 台 余热锅炉较合理，即本项目共选择 3 台双压自然循环余热锅炉。 3.4. 汽轮发电机组选择 根据前述的热负荷以及热负荷特性，公司热负荷主要为生产热负荷，常年 用热稳定，波动性小，但考虑外供和冬季取暖等因素，具有一定的变化率及用 热增长，因此，综合不同汽轮机运行特性，本项目宜采用抽凝式汽轮发电机组， 余热锅炉低压部分蒸汽供安徽滕氏高端铸造循环经济有限公司及安徽滕氏化工 有限公司使用，不足部分由汽轮机抽汽来供应。根据焦炉煤气的平衡量，余热 锅炉的蒸汽产量，合理配置机组，选用一台 25MW 最为合理适宜。 3.5. 装机规模和热电联产方案 根据对燃机、余热锅炉及汽轮

43、发电机组的选择，本项目的装机规模为： 3LM2500+G4(RC318)燃气轮机发电机组配 3 台双压余热锅炉(高压 42.98t/h， 5.3MPa、475和低压 1.1MPa，220， 4.768t/h)+1C25-4.9/0.981 抽凝汽 轮发电机组。 本项目建成后，发电功率 118.94MW，外供蒸汽量 80t/h；其中汽机约 21.5 MW，扣除自用部分电，对外供电 104.83MW，供热可满足滕氏能源各子公司的供 电、供热要求。 3.6. 热、电平衡和技术经济指标 根据确定的热电联供方案和装机规模,本项目电热平衡表如下： 序号参 数单位数值备注 1铭牌装机功率(以发电机计)MW3

44、32.9430128.82 2发电总功率MW118.94 燃气轮机发电机组MW332.479 C25 汽轮机发电机组MW21.50 3锅炉额定蒸汽量t/h3(42.98+4.768)143.244 4C25 汽机进汽量 t/h128.94 5余热功率供热量t/h34.76814.304 16 6汽机抽汽量 t/h65.696 7减温减压汽量t/h0 8对外供汽量 t/h80 9供电量 MW104.83 技术经济指标表如下； 序号参 数单位数值备注 1总装机功率MW128.82 2锅炉蒸发量t/h3(42.98+4.768) 3汽机进汽量 t/h128.94 4对外供热量t/h80 5焦炉煤气消

45、耗量Nm3/h55950 6年利用时数小时7500 7焦炉煤气消耗量亿 Nm3/a4.196 8年供热量万 GJ180.833013.8Kj/Kg 9年发电量万 kWh89203.39 10发电耗率Nm3/kWh 0.4704 11自用电率%11.86 12年供电量万度78623.87 13全厂热效率%65.245 3.7. 运行方式分析 根据主机选择及热电联产方案,主机产品技术成熟、运行可靠、连续稳定； 燃机、锅炉、汽轮机组的年运行时间都能连续达 8000h，无停机故障；因此基 本考虑主机为同步运行。 当三台燃机及余热锅炉、汽轮机组正常运行时，燃机及锅炉以额定负荷出 力，发电 332.479

46、MW，双压余热锅炉产生蒸汽量 3(42.98+4.768)t/h；低压 蒸汽(14.304t/h)直接供管网外输，供热不足部分由次高温次高压蒸汽经汽轮机 做功了的抽汽（0.981MPa，314，65.696t/h）抽至管网，此时 25MW 抽凝式汽 轮发电机组以热定电运行，出力 21500kW。扣除自用部分电后，对外供电 118948kW，供热 80t/h。 3.8. 推荐主机主要技术参数 3.8.1. LM2500+G4(RC318)燃气轮机 17 LM2500+G4 燃气轮机发电机组在现场条件下的主要技术参数： 制造商美国通用电气（GE） 燃机型号 LM2500+G4 燃料COG/轻柴油

47、型式：轻型,双轴 燃机出力（MW） （Site 工 况） 32.479 注水压力 2.40.05MPa 效率（%） 37.00% 热耗率（KJ/KWh） 9729 排气温度（） 541.6 排气流量（t/h） 336.44 燃机转速（r/min） 3000(PT) 燃机透平级数 6(2) 压气机组数 17 压气机压比23：1 气耗（Nm3/h） 18650 注水量(kg/h) 6883 简单循环气耗率 （Nm3/kWh） 0.4535 冷却方式空气冷却 发电机额定转数 3000rpm 频率（Hz） 50 燃气轮机发电机组除燃气轮机发电机组本体外，带有三级进气过滤器进气 系统、燃气轮机箱装体、滑

48、油模块、双燃料系统、注水以控制 NOx 排放装置、 电动液压启动系统、燃气轮机箱体消防系统、燃气轮机控制系统及清洗小车。 燃气轮机所配的发电机型号为 Brush BDAX 7-193ERH，是全封闭的水-气冷 却、两极发电机。额定值为 10.5kV，50Hz，32940kVA，功率因数为 0.85，冷 却水温度 32，如在各种环境温度下相应调节冷却水的供应，则发电机可以在 整个功率范围内连续地匹配燃气轮机的功率。发电机包含一个无刷励磁系统的 永磁发电装置，包括中性点接线箱和电气接线箱。 3.8.2. 余热锅炉 a.余热锅炉本体 本余热锅炉为双压、无补燃、自带除氧器的自然循环余热锅炉，锅炉的传

49、热元件为翅片管，包含有锅炉高压过热器，高压蒸发器，高压省煤器和低压过 18 热器，低压蒸发器，低压省煤器，除氧蒸发器，高低压汽包和除氧锅筒及平台 扶梯等部件。 b.锅炉的烟气系统 锅炉的烟气入口段由膨胀节和锅炉进口过渡烟箱组成，出口烟道由出口烟 箱、膨胀节和烟囱组成。膨胀节采用非金属结构，可有效吸收锅炉的膨胀，能 够满足整个装置在热态膨胀时安全可靠的运行。锅炉主烟囱为满足烟气排放的 要求，高度暂定为 30m。烟道不设旁路烟囱，余热锅炉允许短时间的干烧。 c.余热锅炉的辅助系统 除氧器：除氧用汽为除氧汽自带受热面提供，包含除氧水箱（除氧蒸发器 汽包）、除氧头、供汽及补汽、上水、补水和控制等相关附件。 锅炉的给水系统：系统中配备高、低压锅炉水泵，除盐水补水(仅在汽轮机 故障时)和凝结水进入高位布置的除氧器，被低压过热器加热的蒸汽加热后进入 水箱，然后进入除氧蒸发器加热除氧，经过除氧后的除氧水再经过配置的高低 压锅炉给水泵后分别进入高低压省煤器至高低压锅筒后，再经过高、低压过热 器集汽集箱