35th燃气锅炉+6WM汽轮发电机组建设项目可行性研究报告.docx

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35th燃气锅炉+6WM汽轮发电机组建设项目可行性研究报告

35t/h燃气锅炉+6WM汽轮发电机组建设项目可行性研究报告

第一章概述

1.1设计依据

1、国家计委颁发的《热电联产项目可行性研究技术规定》

2、国家发展改革委员会、国家经信委员会、建设部颁发的计基础（2000）1268号文“关于发展热电联产的规定”

3、国家技术监督局、中华人民共和国建设部联合发布的《小型火力发电厂设计规范》

4、太原玉盛源能源发展有限公司提交给沈阳市傲瀚节能工程有限公司的可行性研究报告设计委托书

5、太原玉盛源能源发展有限公司提供的热负荷、焦炉煤气及其它有关设计资料

1.2设计范围

本报告的设计范围包括以下三部分内容：

1、综合利用自备电厂工程围墙内生产、生产附属、辅助生产工程及有关建筑。

2、热电联产工程。

3、编制工程投资估算并做出财务评价。

属于本工程以下内容，由建设单位另行委托其他有关部门完成。

1、工程地质及水文地质报告。

2、环境影响评价报告书。

1.3城市概况

清徐县位于山西省中部，是省城太原的南大门。

208、307两条国道、青银高速公路和正在建设中的太中银铁路穿境而过，交通便利，土地肥沃，水系密布，湖泊众多。

全县总面积609平方公里，辖4镇5乡1个街道办事处、192个行政村和6个社区居委会，常住人口34万，享有“文化名城醋都葡乡”的美誉。

　　清徐古称梗阳，始建于春秋，历史悠久，人文荟萃，迄今已有2500多年的历史，是古典文学名著《三国演义》作者罗贯中的故里。

尧城村曾是尧帝建都之地，因此有“中华第一都”之称。

清徐也是晋商的重要组成部分，至今徐沟、大常、贾兆等地尚有保存相对完整的晋商古民居和古村落。

全县共有国家级文物保护单位2个、省级4个、市级6个，其中，国家级文物保护单位狐突庙、清源文庙享誉全国，省级文物保护单位香岩寺、千佛洞是中国北方地区佛教石窟艺术的代表。

清徐还是中国民间艺术之乡，徐沟背铁棍艺术被誉为“空中舞蹈、流动杂技、无言戏剧”，是省级非物质文化遗产。

　　清徐有中国葡萄之乡之称。

“清徐有葡萄，相传自汉朝”。

清徐葡萄种植历史悠久，所产的龙眼葡萄皮薄、味甜、营养丰富，是鲜食、酿酒的佳品，被中国特产之乡评审委员会评为中国葡萄之乡。

全县葡萄种植面积5万亩，葡萄品种超过160个。

成为全国传统四大葡萄名产地之一。

地处白石沟山区的葡峰山庄生态环境优良，葡萄漫山遍野，吸引了无数游人慕名而来，现已成为国家级农业生态旅游示范点。

同时拥有多个葡萄加工企业，年产葡萄酒、葡萄饮料达80万公斤，转化葡萄250万公斤。

　　清徐又中国醋都之称。

“自古酿醋数山西，追根溯源在清徐”。

清徐是山西老陈醋的正宗发源地，酿醋史源远流长，传统酿造工艺是国家首批非物质文化遗产。

清徐老陈醋酸味纯正柔和、口感醇厚、微甜爽口、回味绵长，有“天下第一醋”的美誉，曾获1924年巴拿马国际商品博览会优质商品一等奖。

现有老陈醋、陈醋、熏醋、白醋、保健醋、风味醋六大系列60多个品种。

是全国最大的老陈醋生产基地，被中国特产之乡评审委员会命名为中国陈醋之乡。

1.4项目建设的必要性

太原玉盛源能源发展有限公司集团有限公司紧邻一焦化厂，采用捣固炼焦技术生产优质焦炭的80万吨/年煤气焦化

，该厂一方面生产的焦炭、焦油、硫磺、硫铵、粗苯等可增大企业效益，另一方面多余的焦炉煤气可用来供给太原玉盛源能源发展有限公司进行热电联产项目的运行。

焦化厂目前稳定正常生产，焦化产焦炉煤气39940Nm3/h，其中回炉煤气17532Nm3/h，粗苯管式炉需用煤气765Nm3/h，剩余煤气21643Nm3/h，焦炉煤气中含有大量的可燃有害气体，其低位发热量为17900KJ/Nm3。

焦炉煤气点燃后对空排放，既造成了能源浪费，又对大气造成了污染。

本着对环境负责和充分利用能源的原则，对剩余煤气进行综合利用是十分必要的。

1.5法人篇

1.6建设规模

根据余热情况，建设规模为35t/h燃气锅炉+6WM汽轮发电机组。

1.7主要技术原则

1、本工程体现以余热定电的原则。

2、厂房布置力求紧凑，改善环境，减少占地。

3、主体工程与环保、安全和工业卫生同时考虑，尽量消除发电生产的“三废”对环境的影响。

4、节约工程投资、降低工程造价、缩短建设周期，力求较好的经济和社会效益。

第二章燃料及热负荷

2.1燃料

2.1.1燃料来源

本工程为太原玉盛源能源发展有限公司焦炉煤气综合利用工程，本工程采用燃气锅炉，锅炉燃料为周边焦化厂副产的焦炉煤气。

焦化厂主要工艺流程如下：

由备煤车间来的洗精煤，由输煤栈桥运入煤塔，装煤推焦机行至煤塔下方，由摇动给料机均匀逐层给料，用21锤固定捣固机分层捣实，然后将捣好的煤饼从机侧装入炭化室。

煤饼在950-1050℃的温度下高温干馏，经过约22.5小时后，成熟的焦炭被推焦车经拦焦车导焦栅推出落入熄焦车内，由熄焦车送至熄焦塔用水喷洒熄焦，熄焦后的焦炭由熄焦车送至晾焦台，经补充熄焦、晾焦后，由刮板放焦机放至皮带送焦场。

熄焦塔处设光电自动控制器，通过控制器中的时间继电器调整喷洒时间，保证红焦熄灭。

熄焦后的焦炭卸至晾焦台上，冷却一定时间后送往筛贮焦工段。

干馏过程中产生的荒煤气经炭化室顶部、上升管、桥管汇入集气管。

在桥管和集气管处用压力为约0.3MPa，温度约78℃的循环氨水喷洒冷却，使约700℃的荒煤气冷却至84℃左右，再经吸气弯管和吸气管抽吸至冷鼓工段。

在集气管内冷凝下来的焦油和氨水经焦油盒、吸气主管一起至冷鼓工段。

从炼焦车间来的焦油氨水与煤气的混合物约80℃入气液分离器，煤气与焦油氨水等在此分离。

分离出的粗煤气进入横管式初冷器，初冷器分上、下两段，在上段，用循环水将煤气冷却到45℃，然后煤气入初冷器下段与制冷水换热，煤气被冷却到22℃，冷却后的煤气进入煤气鼓风机进行加压，加压后煤气进入电捕焦油器，捕集焦油雾滴后的煤气，送往脱硫及硫回收工段。

来自冷鼓工段的粗煤气进入脱硫塔下部与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触洗涤后，煤气中的硫化氢含量脱至100mg/Nm3以下，煤气经捕雾段除去雾滴后全部送至硫铵工段。

由脱硫及硫回收工段送来的煤气经煤气预热器后进入喷淋式饱和器上段的喷淋室，在此煤气与循环母液充分接触，使其中的氨被母液吸收。

煤气经饱和器内的除酸器分离酸雾后送至洗脱苯工段。

来自硫铵工段的粗煤气，经终冷塔冷却后从洗苯塔底部入塔，由下面上经过洗苯塔填料层，与塔顶喷淋的循环洗油逆流接触，煤气中的苯被循环洗油吸收，再经过塔的捕雾段脱除雾滴后离开洗苯塔，其中一部分送焦炉做回炉煤气，一部分送粗苯管式炉作燃料，剩余部分送热电厂发电。

为综合利用焦炉剩余煤气，同时解决全厂生产、生活、采暖等用蒸汽的需要，本工程拟建设一座综合利用自备热电厂。

遵照国家计委“关于鼓励发展小型热电联产和严格限制凝汽式小火电建设的若干规定”的精神，本设计采用热电联产的方案。

在满足供热需要的前提下，多发电。

这不仅具有节能效益，同时降低了企业的生产成本，还会减轻大气污染，从而提高经济效益和社会效益。

2.1.2燃料（焦炉煤气）量

a）煤气：

流量：

39940Nm3/h

回炉煤气流量：

17532Nm3/h

粗苯管式炉流量：

765Nm3/h

送热电厂煤气流量：

21643Nm3/h

洗苯后：

温度：

～27℃

压力：

～0.08MPa（表）

净干煤气组成：

成分

H2

CH4

CO

CmHn

CO2

N2

O2

热值

V%

55～60

23～27

5～8

2～4

1.5～3

3～7

0.3～0.8

17900KJ/Nm3

杂质组成：

含杂质量

焦油

氨

硫化氢

HCN

苯

萘

g/Nm3

微量

0.03

0.02

～0.3

2～5

0.2

2.1.3锅炉蒸发量

焦炉煤气是煤在焦炉中干馏时产生的可燃气体混合物，是一种高热值燃料。

焦化剩余焦炉煤气量为21643Nm3/h,热量为17900kJ/Nm3,燃气锅炉热效率按89%，焦炉煤气损耗按5%考虑，额定蒸汽压力3.82MPa，温度450℃,蒸汽焓值为3334kJ/kg，150℃未饱和水焓值为634kJ/kg，剩余煤气产蒸汽量为17900×21643×95%×89%÷（3334-634）=121.316t/h

经计算得知，余热可充分保证一台35t/h锅炉100%负荷运行。

2.1.4储存及运输方式

为保证锅炉及发电机组的运行稳定性，设置一座干式低压煤气储柜，储存煤气量按每小时消耗量的90%计算，储气柜容积为20000m3。

焦炉煤气通过煤气管道一路送至储气柜，一路直接送至燃气锅炉燃烧。

煤气压力不稳时由储气柜补充。

2.1.5锅炉点火

锅炉点火采用德国最新全自动点火系统。

2.2热负荷

2.2.1工业热负荷：

焦化厂各装置的蒸汽用量详见全厂热负荷汇总表：

序号

车间或

工段名称

用汽等级

加热方式

蒸汽参数

用汽量t/h

冷凝液m3/h

压力

MPa

温度

℃

冬季

夏季

平均

平均

100℃0.3MPa

1

炼焦

II

0.5

158

1.2

0.4

2

冷鼓.电捕

II

0.5

158

3

2

2.5

3

脱硫及硫回收

II

0.5

158

7.0

6.5

4

硫铵

II

0.5

158

2

1.5

5

洗脱苯

II

0.5

158

4.0

2.5

6

制冷

II

0.5

158

0

10

8

7

生化处理

0.5

158

4

2.5

8

生活及其它

0.5

158

1.20

1.00

9

采暖

0.5

158

5.0

0

10

管网损失

0.5

158

2.

2.

合计

0.5

158

29.4

28.4

10.5

根据工艺条件，焦化厂各种用汽量冬季平均为29.4t/h，夏季平均为28.4t/h，参数为0.5MPa饱和蒸汽。

折算到热电厂出口的设计热负荷为冬季26t/h，夏季27t/h。

2．2．2供暖热负荷

太原玉盛源能源发展有限公司厂区内目前现有供暖面积12×104m2,供热方式为以各车间土暖气供热，热效率低，能源浪费，环境污染严重。

供暖面积12×104m2，供暖热指标取220kJ/m2h，供暖热负荷为26GJ/h。

太原市清徐县供暖期室外计算温度为-7℃，当地冬季平均温度为-3℃，供暖期天数120天，由此计算出：

平均供暖热负荷与设计最大供暖热负荷之比：

[18-（-3）]/[18-（-7）]=0.84

最小供暖热负荷与设计最大供暖热负荷之比：

（18-5）/[18-（-7）]=0.52

由此得出近期供暖热负荷如下：

最大热负荷：

26GJ/h

平均热负荷：

22GJ/h

最小热负荷：

13GJ/h

2.2.3设计热负荷

根据工业热负荷及采暖热负荷，折算到电厂出口的设计热负荷见下表。

设计热负荷汇总表

项目

单位

供暖期

非供暖期

最大

平均

最小

最大

平均

最小

工业

热负荷

GJ/h

87

81

69

84

78

69

T/h

29

27

25

28

26

23

供暖

热负荷

GJ/h

26

22

13

T/h

9

7

4

合计

GJ/h

113

103

82

84

78

69

T/h

38

34

29

28

26

23

第三章电力系统

太原玉盛源能源发展有限公司原电力系统由6.3KV母线对本公司各耗电单位供电，供电线路6条，总负荷1000kW左右，所有负荷全部由该系统供给。

本案发电机组投产后，全部满足公司的生产、生活用电。

根据该工程的特点，为了提高整个公司的经济效益，节省建设投资，简化审批手续，本工程采用孤网运行，由6.3KV母线直接对厂内供电。

第四章机组选型及供热方案

4.1机组选型及蒸汽平衡

4.1.1机组选型

考虑到热能利用率和全厂经济效益，本期机组参数确定为：

锅炉蒸汽参数为3.82Mpa，450℃,相应汽机进汽参数为3.43Mpa，435℃。

按照全部利用焦炉剩余煤气，同时满足全厂热负荷，兼顾以气（煤气）定电和热电联产的原则，并提高热电厂的效率和经济效益，在机组选择上充分考虑保证运行安全可靠，操作简单灵活，节省投资等因素，本工程拟定以下装机方案：

选用一台35t/h，3.82MPa，450℃中温中压燃气锅炉并配置一台6MW抽凝机组。

确定机炉配置方案如下：

锅炉：

YG-35/3.821台

汽机：

C12-3.43/0.9811台

发电机：

QF-12-2型1台

4.1.2运行方式分析

1.本工程为余气利用工程，根据焦炉煤气情况，锅炉负荷为89%，汽轮发电机组为额定负荷率的88%。

不需减温减压供汽就能满足要求。

装机方案蒸汽平衡表单位：

t/h表4-1

类别

项目

35t/h+6MW

供暖期

非供暖期

最大

平均

平均

最小

3.82Mpa锅炉

新

蒸汽

锅炉蒸发量

35

35

35

35

汽轮机进汽量

31.15

31.15

31.15

31.15

减温减压器用汽量

0

0

0

汽水损失

3.7

3.7

3.7

3.7

平衡比较

0

0

0

工

业

用

汽

抽汽量

15.7

12.2

13.7

10.3

减温减压器供汽量

0

0

0

0

抽汽使用

高加

用汽量

6

6

6

6

除氧器

用汽量

2.7

3.2

2.7

3.3

外供汽量

0

0

0

0

热

负

荷

GJ/h

T/h

平衡比较

0

0

0

0

发电功率

5280

5280

5280

5280

装机方案热经济指标

表4-2

序号

项目

单位

35t/h+6MW

供暖期

非供暖期

最大

平均

平均

最小

1

热负荷

t/h

38

34

26

23

GJ/h

113

103

78

69

2

锅炉蒸发量

t/h

35

35

35

35

3

汽机进汽量

t/h

31.15

31.15

31.15

31.15

4

汽机外供汽量

t/h

0

0

0

0

5

汽机外供热量

GJ/h

30

30

30

30

6

减温减压器用汽量

t/h

0

0

0

0

7

减温减压器供汽量

t/h

0

0

0

0

8

汽水损失

t/h

1.7

1.7

1.7

1.7

9

发电厂用电率

%

3.5

10

供热厂用电率

%

2.9

11

综合厂用电率

%

6.4

12

年供热量

GJ/a

158400

13

年发电量

Kwh/a

38016000（6000X0.88X7200h）

14

年供电量

Kwh/a

35582976

15

全年耗焦炉煤气量

Nm3/a

38957400

16

机组年利用小时数

h

7200

17

热电比

%

119

18

全厂热效率

%

41.9

19

年节标煤量

t/a

23750

注：

焦炉按年运行7200小时计算。

4.2主机规范

1.锅炉：

35t/h中温中压燃气锅炉

型号：

YG40-3.82/450

额定蒸发量：

35t/h

额定工作压力：

3.82MPa

蒸汽温度：

450℃

给水温度：

150℃

排烟温度：

150℃

燃烧方式：

室燃

排污率：

2%

设计燃料：

焦炉煤气

设计效率：

>90%

数量：

1台

2.汽轮机规范

型号：

6MW-3.43/0.981

额定功率：

6MW

额定转速：

3000r/min

进汽压力：

3.43Mpa

进汽温度：

435℃

进汽量（额定/最大）：

102/128t/h

抽汽压力：

0.981Mpa

抽汽温度：

305℃

抽汽量（额定/最大）：

60/80t/h

额定排汽压力：

0.0049Mpa

冷却方式：

水冷

设备布置形式：

双层

运转层标高：

7米

数量：

1台

3.发电机规范

型号：

QF-12-2

额定功率：

6MW

电压：

6300V

功率因数：

0.8

额定转速：

3000r/min

临界转速（1次/2次）：

1960-1990/6040r/min

励磁方式：

静态励磁

台数：

1台

4.3供热方案

电厂机组可满足热用户的用热需求，汽机正常运行时，其抽汽量足可满足生产和采暖用汽量，汽机发生故障时，通过减温减压器对外供热，以保障热用户的正常生产和采暖。

第五章建厂条件

5.1厂址选择

5.1.1厂址概况

本工程厂址选择在太原玉盛源能源发展有限公司现有厂区内，与焦化厂相邻。

不需另外征地。

5.2交通运输

清徐县位于山西省中部，距离省城太原41公里，公路、铁路交通运输方便。

建设场地工厂南门紧靠旧太汾公路，距307国道约1公里，距县城外环西路约800米，经县城外环上大运高速公路约2公里。

周围大型企业均有铁路专用线，必要时，本项目产品可以借用。

5.3电厂水源

本工程新鲜水用量258.4m3/h。

工业用水全部为矿坑水。

为了节约用水，设计考虑废水回收，一水多用，在保护环境的同时也能提高电站的经济效益。

5.4储灰场

本工程锅炉燃用焦炉煤气，无灰渣排放。

5.5工程地质和水文地质

5.5.1场区自然气候

清徐县属暖温带大陆性季风气候，一年四季分明，春节干旱多风，夏季高温多雨，秋季凉爽晴朗，冬季绵长寒冷。

厂址地处清徐平川温和区，年平均气温10.2℃，最冷月一月平均气温-5.7℃，极端最低气温-25℃，最热月七月平均气温24℃，最高气温40℃。

全年平均气压927.7百帕，年平均降雨量441.2mm，相对湿度61%，年平均风速2.2m/s，全年盛行东北风（1-10月），次主导风向为西南风（11-12月），静风频率29%。

清徐县逆温出现频率较高，尤其是冬季，发生频率可达89%，

5.5.2气象条件

历年平均温度15.9℃

历年最高温度42.8℃

历年最低温度-25.1℃

年平均降水量569.5mm

年平均风速2.6m/s

春秋冬季主导风向西南

夏季主导风向东北

冬季平均气压100.79kPa

夏季平均气压100.23kPa

最大冻土深度600mm

5.5.3场地岩土工程条件

5.5.3.1地形地貌

该场区地形平坦，地势无大起伏。

地貌形态单一，为山前冲洪积平原。

5.5.3.2地层岩性及其物理力学性质

根据山西省太原市勘察测绘研究院所做的《岩土工程勘察报告书（工程编号：

1040415）》，该厂址处未见不良地质情况。

厂区地层分布、地质构造、各层土的物理力学性质及主要技术指标分述如下：

第

（1）层杂填土（Q4ml）：

为灰岩质碎石，下部含植物根系及有机质。

该层层底埋深0.40-0.80m，平均埋深0.56m；层厚约0.50-0.80m，平均厚度0.56m。

第

（2）层粉质粘土（Q4al+pl）：

灰黄色，可塑，含铁锰质氧化物及少量有机质，混小豆状姜石，见白色螺壳碎片，干强度中等，韧性中等，无摇振反应，稍有光滑。

该层层底埋深3.20-3.60m，平均埋深3.45m；层厚约2.50-3.10m，平均厚度2.89m。

第（3）层粉质粘土（Q4al+pl）：

灰黄色-褐黄色，可塑-硬塑，含铁锰质氧化物及混大量姜石，见白色螺壳碎片，干强度高，韧性中等，无摇振反应，稍有光滑。

该层层底埋深6.70-8.50m，平均埋深7.61m；层厚约3.40-5.00m，平均厚度4.16m。

第（4）层粉土（Q4al+pl）：

黄色，密实-中密，稍湿，含铁锰质氧化物及云母片，见白色螺壳碎片，干强度低，无韧性，摇振反应迅速，无光泽反应。

该层层底埋深15.00-17.60m，平均埋深16.38m；层厚约7.20-10.30m，平均厚度8.77m。

第（5）层粉质粘土（Q3al+pl）：

褐黄色，可塑-硬塑，含铁锰质氧化物及混少量姜石，干强度中等，韧性中等，无摇振反应，稍有光滑。

该层层底埋深20.80-22.00m，平均埋深21.41m；层厚约3.60-6.50m，平均厚度4.87m。

第（6）层砂混砾卵石（Q3al+pl）：

灰色，稍密，以灰岩质砾卵石为主，填充少量细砂，级配较好，细砂成分以石英为主，级配较好，粘粒含量低，中密-密实，该层层底埋深25.00-35.00m，平均埋深29.00m；层厚约4.00-14.00m，平均厚度8.00m。

第（7）层粉质粘土（Q3al+pl）：

褐黄色，硬塑，含铁锰质氧化物及混大量姜石，干强度中等，韧性中等，无摇振反应，稍有光滑。

该层最大揭露埋深30.40m，最大厚度2.00m。

5.5.3.3地下水情况

由于在勘察深度范围内未见地下水存在，因此可不考虑地下水对混凝土基础的腐蚀。

5.5.4岩土工程分析与评价

5.5.4.1区域地质构造及其稳定性评价

据附近地质资料知该场区内无其他新构造迹象的活动断裂带存在，地质条件较好。

5.5.4.2场地土均匀性评价

据勘察，该场地地基土层坡度小于10%，因此，场地内的地基土是均匀的。

5.5.4.3地基上承载力及压缩模量的评价

表5-1

建议承载力特征值（KPa）

压缩模量Es（MPa）

第

（2）层粉质粘土

160

5.5

第（3）层粉质粘土

180

6.5

第（4）层粉土

190

7.0

第（5）层粉质粘土

200

8.0

第（6）层砂混砾卵石

260

15.5

第（7）层粉质粘土

230

9.5

5.5.5建筑抗震性能评价

5.5.5.1场地地震效应

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）有关规定：

太原市清徐县地震分组为第一组，抗震设防烈度为7度，设计地震基本加速度为0.10g。

5.5.5.2场地液化判定

由于该场区内水位较深，粉土可不考虑液化影响，场地土类型以中软场地土为主，场地类别为Ⅲ类建筑场地。

5.5.6岩土工程结论与建议

1、场地地基稳定，均匀，地形平坦，地貌单一，交通便利，适宜建筑。

2、场区抗震设防烈度为7度，设计地震基本加速度为0.10g，场区内无液化土层存在；建筑抗震设防类别为乙类，为建筑抗震的一般地段。

3、场区最大冻结深度为0.50米。

4、勘察深度范围内未见地下水。

5、建议采用天然地基，以第

层粉质粘土或第

层粉质粘土为天然地基持力层。

6、场地土类型为中软场地土，建筑场地类别为Ⅲ类。

第六章工程设想

6.1厂区总平面布置

6.1.1厂区总平面布置

本工程建设规模为35t/h燃气锅炉配6MW汽轮发电机组。

厂区总平面布置的原则是根据生产工艺的要求，结合厂址现有的具体情况，在满足防火、卫生、环保、交通运输和未来发展的前提下，力求减少占地，节约投资，经济合理，有利生产。

本着上述原则，对拟建电厂的总平面布置如下：

生产区位于原焦化厂的西部，接原厂房向北建设，自西向东依次布置了主厂房、烟道及烟囱。

主厂房的布置为东西