分布能源項目技術方案.docx

目 錄1. 項目概述22. 項目運行參數(shù)23. 分布式能源站方案介紹23.1 方案概述23.2 QDR20A型燃氣輪機介紹33.2.1工藝流程33.2.2機組結構與組成43.2.3機組總成53.3 電站主要設備及輔助系統(tǒng)63.3.1燃機廠房部分63.3.2燃料供應83.3.3燃氣輪機滑油系統(tǒng)83.3.4發(fā)電機滑油系統(tǒng)93.3.5主要電氣系統(tǒng)93.3.6軟水處理及除氧系統(tǒng)113.3.7余熱鍋爐（蒸汽）系統(tǒng)113.3.8循環(huán)冷卻水系統(tǒng)123.3.9水、電、氣、汽、儀表風供應與輸送（按最大量考慮）123.3.10電力并網(wǎng)系統(tǒng)（未含入造價中）133.4 電站機房方案134. 主要設備清單145. 工程工期156. 組織機構和定員計劃157. 項目投資估算158. 節(jié)能減排計算159. 項目案例169.1.1分布能源典型項目1621. 項目概述燃氣輪機分布能源項目，該項目采用“以熱定電”原則，該項目對蒸汽需求巨大，蒸汽參數(shù)為0.6MPa，180過熱蒸汽15t/h，計劃發(fā)電規(guī)模為4MW，并網(wǎng)電壓10.5kV，并網(wǎng)不上網(wǎng)運行，氣源為管輸天然氣。2. 項目運行參數(shù)項目單位24h運行備注裝機規(guī)模kW4000凈輸出電功率千瓦（kW）40002臺燃氣輪機機組產(chǎn)蒸汽量噸/小時15小時耗氣量Nm/h985燃氣熱值35.5MJ/Nm運行時間（小時）7920凈輸出電量（萬度/年）3009.6發(fā)電功率*運行時間年產(chǎn)蒸汽量（噸/年）118800蒸汽價格元/噸200電價元/度0.663. 分布式能源站方案介紹 3.1 方案概述根據(jù)熱電需求，擬建設2臺QDR20A燃機熱電聯(lián)供發(fā)電機組，配套1臺15t/h燃氣鍋爐作為備用。工程主要建設內(nèi)容為：1) 2套QDR20A型燃氣輪機發(fā)電機組（單臺容量2MW，本方案數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)均為在ISO工況下的數(shù)據(jù)。燃機不配置單循環(huán)運行用的旁路煙囪系統(tǒng)）； 2) 1套15t/h燃氣鍋爐；3) 2套單壓、無補燃余熱鍋爐；4) 蒸汽管道系統(tǒng)5) 凝結水&給水系統(tǒng)6) 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)7) 水處理系統(tǒng)8) 工業(yè)水、生活水系統(tǒng)9) 暖通空調(diào)系統(tǒng)10) 消防系統(tǒng)11) 廠用電系統(tǒng)12) 配套熱工儀表、控制系統(tǒng)3.2 QDR20A型燃氣輪機介紹3.2.1工藝流程在QDR20A型燃氣輪機發(fā)電機機組中，燃氣輪機是原動機，它將燃料中的熱能轉換成機械能，然后再通過其拖動的發(fā)電機轉換成電能。燃氣輪機在啟動時，先由與主機相聯(lián)的電機拖動機組運轉。待燃氣輪機升速到一定轉速后，其燃氣輪機上的壓氣機能將外部的空氣吸入并增壓送至燃燒室中。當燃氣輪機升速達到點火轉速時，天然氣經(jīng)燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)后進入燃氣輪機燃燒室，與進入的空氣混合并點火燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃氣以驅動燃氣輪機渦輪作功。機組自動升到工作轉速后，與燃氣輪機相連的同步發(fā)電機就可發(fā)電了。在額定狀態(tài)下，從燃氣輪機渦輪排出流量約20kg/s、溫度約為380-430的尾氣，通過排氣管道引入余熱鍋爐。 余熱鍋爐從這些尾氣中回收部分熱量來產(chǎn)生蒸汽，從而就實現(xiàn)了燃氣輪機熱電聯(lián)供的目的。單臺燃氣輪機發(fā)電機組工藝流程圖如下：3.2.2機組結構與組成QDR20A型燃氣輪機發(fā)電機組是以固定式廠房為安裝基礎的一種機組。固定式廠房主要包括主機房、控制室及高低壓室等。主機房分為上、下二層結構，上層為進氣道，下層為燃機發(fā)電間。機組總成安裝在燃機發(fā)電間內(nèi)一整體隔振鋼筋混凝土基礎上，燃氣輪機、發(fā)電機、起動電機通過它們之間的聯(lián)軸器布置在同一軸線上，并共同固定在一個整體臺架上，燃氣輪機滑油系統(tǒng)、發(fā)電機滑油系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)布置在整體臺架內(nèi)。發(fā)電間正面分別設置了消音大、小門，燃氣輪機的尾部與穿墻處安裝有排氣連接裝置，可以與余熱鍋爐連接，或直接與排氣煙囪連接。在上層的進氣道內(nèi)裝有進氣過濾、進氣消音、防爆抽風等裝置，滑油冷卻模塊可根據(jù)現(xiàn)場實際狀況布置在廠房附近?？刂剖液透叩蛪菏腋鶕?jù)實際工程需要進行設計，一般與主機房布置在一起，形成一個整體建筑。QDR20A燃氣輪機發(fā)電機組主要由機組總成、進氣過濾裝置、進氣消音器、滅火管路、排氣連接、排氣煙囪、滑油冷卻模塊、防爆抽風系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、起動系統(tǒng)、馬達控制中心等系統(tǒng)組成。其中控制系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、起動系統(tǒng)、馬達控制中心等電氣設備布置在主控室和低壓室內(nèi)，其它設備主要布置在主機房及其周圍。為便于機組維護，在主機房內(nèi)設置有一臺單軌吊車。根據(jù)用戶需要，可在機組的排氣端增加余熱鍋爐等設備，利用燃氣輪機排放的高溫尾氣產(chǎn)生蒸汽或熱水，從而實現(xiàn)熱電聯(lián)供。QDR20A型機組主機房布置如圖1所示。圖1 機組主機房布置1.防爆抽風裝置；2.進氣過濾裝置；3.進氣消音器；4.機組總成；5.滅火管路；6.排氣連接；7.單軌吊車3.2.3機組總成機組總成是指機組整體臺架以及安裝在整體臺架上的設備，主要由整體臺架、WJ6G1型燃氣輪機、同步發(fā)電機、起動電機總成、輸出軸聯(lián)軸器總成、發(fā)電機滑油系統(tǒng)、主支撐、輔助支撐、進氣噴水罩、燃機滑油系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)等設備組成。機組總成外形及布置如下圖所示：機組總成外形及布置1.整體臺架；2. WJ6G1燃氣輪機；3. 輔助支撐；4. 主支撐；5. 進氣噴水罩；6.輸出軸聯(lián)軸器總成；7.同步發(fā)電機；8.起動電機總成；9.發(fā)電機滑油系統(tǒng)；10.燃機滑油系統(tǒng)；11. 燃料系統(tǒng)3.3 電站主要設備及輔助系統(tǒng)3.3.1燃機廠房部分3.3.1.1 WJ6G1型燃氣輪機WJ6G1型燃氣輪機主要性能參數(shù)輸出軸轉向(順進氣方向看)順時針轉速(輸出軸)1000r/min空氣流量19.67kg/s壓比7.45排氣溫度450排氣流量20.3kg/s最大輸出功率2500kW額定輸出功率2000kW燃料耗率(額定工況)15.65MJ/kWh發(fā)電效率23%燃料進氣壓力0.90.05MPa電站用的WJ6G1型燃氣輪機是單軸式燃氣輪機，該機經(jīng)受了嚴格的考驗，是一種技術成熟、質量可靠、使用壽命長的原動機。 WJ6G1型燃氣輪機由減速器、附件傳動裝置、壓氣機、燃燒室、動力渦輪等組成。燃氣輪機的壓氣機是一單轉子十級軸向式亞音速壓氣機，它由靜子、轉子和進氣導向器三部分組成。為保證燃氣輪機起動和加速時的穩(wěn)定工作，在壓氣機第五和第八級各裝有兩個放氣活門以防止機組在啟動過程中出現(xiàn)喘振現(xiàn)象。放氣活門的打開與關閉由計算機按燃機升速情況進行自動控制。燃氣輪機的燃燒室是一帶十個頭部的混合式燃燒室，其由燃燒室機匣、火焰筒、噴嘴、點火器和燃料總管等組成。該燃燒室具有燃燒均勻、燃燒效率高、尺寸小、重量輕、壽命長等特點。動力渦輪是三級軸向反應式，它由轉子和靜子組成。燃氣輪機的排氣溫度由裝在排氣渦殼上四支熱電偶進行測量。WJ6G1型燃氣輪機剖面圖1、減速器；2、附件傳動機匣；3、壓氣機；4、燃燒室；5、動力渦輪；6、尾噴段3.3.1.2同步發(fā)電機發(fā)電機為TFW2000-6型無刷同步發(fā)電機，此型發(fā)電機為凸極臥式開啟結構，座式滑動軸承，軸承潤滑方式采用壓力供油及油環(huán)復合潤滑。電機的勵磁方式為無刷勵磁。在電機定子線圈上下之間埋有六個測溫元件(每相兩個)，用以測量線圈的溫度。發(fā)電機的輸出電壓可根據(jù)需要選擇6.3kV或10.5kV，這兩種不同電壓等級的發(fā)電機采用同一安裝尺寸。TFW2000-6型型同步發(fā)電機主要性能參數(shù)容量2500KVA額定功率2000kW額定電壓10.5KV額定電流138A功率因數(shù)0.8(滯后)頻率50Hz50Hz1000r/min3.3.1.3同步發(fā)電機起動機采用三相交流異步電機，由變頻器控制異步電機拖動機組冷轉和起動，起動機型號為Y315L2-10，功率為75kW。3.3.2燃料供應進入到燃機的天然氣壓力需有0.9MPa以滿足燃機進氣需求，天然氣熱值按8500kcal/Nm計算，單臺機組消耗天然氣為985Nm3/h。本方案中不含壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，后根據(jù)情況再做調(diào)整。3.3.3燃氣輪機滑油系統(tǒng)燃氣輪機的滑油系統(tǒng)用于給燃氣輪機提供合適溫度、壓力的清潔滑油，以潤滑、冷卻其軸承等傳動部件，同時還給燃氣輪機放氣活門控制器提供用油。本章介紹的燃氣輪機滑油系統(tǒng)為燃氣輪機本體外的滑油系統(tǒng)，主要包括主滑油箱、檢查油箱、滑油散熱器、管道油泵、雙筒過濾器、壓力表、溫度表及連接管道、閥門等設備，這些設備除檢查油箱和滑油冷卻模塊外都布置在整體臺架上。檢查油箱和滑油散熱器集中布置在一個撬裝底座上，形成一個單獨的滑油冷卻模塊，滑油冷卻模塊一般布置在機組總成或主機房附近。滑油系統(tǒng)主要技術參數(shù)如下表所示。 燃機滑油系統(tǒng)主要技術參數(shù)序號參數(shù)名稱單位額定工況1流量L/min1252滑油消耗量L/h0.353工作壓力（進燃機前）MPa0.010.024工作溫度進油溫度5605回油溫度100 3.3.4發(fā)電機滑油系統(tǒng)發(fā)電機滑油系統(tǒng)用于冷卻和潤滑發(fā)電機前后軸瓦，帶走由于摩擦而產(chǎn)生的熱量，同時為發(fā)電機提供頂軸用油，即在機組起動過程中注油頂軸，以減小發(fā)電機的起動力矩，利于機組起動。發(fā)電機滑油系統(tǒng)主要由主滑油箱、油泵、過濾器、散熱器、高位油箱、壓力變送器、溫度傳感器、壓力表、以及連接管道等設備組成，這些設備除散熱器布置在整體臺架外的滑油冷卻模塊上外，其余設備都布置在整體臺架內(nèi)。主要技術參數(shù)如下：技術參數(shù)滑油進油壓力0.050.2MPa頂軸進油壓力4MPa滑油進油溫度2540流量9L/min3.3.5主要電氣系統(tǒng)3.3.5.1起動、控制、保護系統(tǒng)機組的起動、控制、保護和發(fā)電過程控制(包括勵磁、并網(wǎng)、功率調(diào)節(jié)、正常停機和緊急停機等)采用PLC控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。機組的起動由與發(fā)電機組同軸安裝的起動機來完成。并網(wǎng)發(fā)電采用的調(diào)節(jié)方法為恒功率調(diào)節(jié)，而獨立發(fā)電采用的調(diào)節(jié)方法為恒轉速調(diào)節(jié)。機組的保護設有報警和停機兩級保護，此外還具有手動緊急停機功能。機組緊急停機時，將瞬時完成跳閘、跳勵及切斷燃氣三項動作。機組保護分為電量參數(shù)超限保護和非電量參數(shù)超限保護。PLC控制器在機組報警和停機時，按優(yōu)先級對報警信號及停機信號排隊，并保留停機動作直到故障排除或手動復位。3.3.5.2機組監(jiān)控系統(tǒng)上位機通過工業(yè)以太網(wǎng)跟燃氣輪機專用控制器相連。同時，可以通過以太網(wǎng)實現(xiàn)燃氣輪機發(fā)電機組運行參數(shù)的遠程監(jiān)視和操作。燃機發(fā)電機組的起動、升速、勵磁、并網(wǎng)、功率和轉速調(diào)節(jié)、正常停車、緊急停車保護采用QDR20A燃氣輪機專用控制器?？刂破鞯挠布捎梦鏖T子300系列的PLC。由CPU模塊、開關量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊和通訊模塊組成。共分為兩個機架，通過以太網(wǎng)通訊把數(shù)據(jù)傳給上位計算機。 同時采用一塊電力綜合模塊(PAC3200)采集所有電量信號（電壓、電流、頻率、功率因素、有功、無功）通過DP電纜與CPU的DP接口連接。QDR20A燃機控制系統(tǒng)的操作都是通過上位機監(jiān)控程序進行操作，包括燃氣輪機的冷運轉、起動、并網(wǎng)等。QDR20A燃機控制系統(tǒng)采用WINCC 6.O作為人機界面。3.3.5.3馬達控制中心本機組馬達控制中心采用抽屜式配電柜，一般布置在低壓室，主要為所有的交流泵、加熱器、控制器及其它電氣儀表提供低壓電能。機組主要低壓交流負載清單如下表：機組低壓負荷表序號名稱額定功率備注1燃機滑油泵1.1kW380VAC2發(fā)電機滑油泵2.2kW380VAC3液壓泵1.1kW380VAC4防爆抽風機2.2kW380VAC5燃機滑油加熱器3kW380VAC6發(fā)電機滑油加熱器3kW380VAC7液壓油加熱器1.5kW380VAC8機組控制2kW220VAC3.3.5.4直流系統(tǒng)本電站配備一臺24VDC直流屏，用于給控制系統(tǒng)提供直流控制電源。機組還需配備一臺220VDC直流屏，用于在故障情況下給高壓系統(tǒng)提供直流控制電源。24VDC和220VDC直流屏的蓄電池容量和饋出回路的設置根據(jù)機組臺數(shù)的不同而進行設計，直流屏一般布置在低壓室內(nèi)。3.3.5.5高低壓配電系統(tǒng) 單臺機組的高壓配電系統(tǒng)共有4臺KYN型具有“五防” 功能的高壓開關柜，單母線運行。其中1臺發(fā)電機柜用于并網(wǎng)控制及電氣測量保護，1臺母線PT柜用于測量電網(wǎng)電壓，1臺饋電柜用于電能輸出，1臺站用變壓器柜用于給電站供電。發(fā)電機開關柜裝設縱差、過流保護；發(fā)電機(含PT)柜中裝設有低電壓、過電壓、低周和絕緣監(jiān)視等保護；饋電柜中裝有速斷和過流保護。低壓饋電柜提供機組的低壓動力及控制、起動、廠區(qū)照明、鍋爐動力及控制、直流充電等電源。3.3.6軟水處理及除氧系統(tǒng)軟水處理系統(tǒng)是鍋爐運行不可缺少的重要組成部分，水質處理的好壞直接影響鍋爐的壽命和安全。從供水管路來的自來水經(jīng)增壓泵加壓后，進入鈉離子交換器進行離子交換，然后進反滲透處理系統(tǒng)進行二次處理，生成符合鍋爐要求的軟化水，軟化水經(jīng)軟化水箱貯存后，經(jīng)軟化水泵加壓送入除氧器，水除氧后經(jīng)給水泵送入余熱鍋爐。軟水處理系統(tǒng)由鈉離子交換器、反滲透裝置、鹽液池、鹽水泵，軟化水箱、增壓泵以及相關管路等組成。是利用鈉型陽離子交換樹脂和反滲透裝置去除水中鈣鎂離子，降低原水硬度，以達到軟化硬水的目的，從而避免碳酸鹽在管道、容器、鍋爐產(chǎn)生結垢現(xiàn)象。3.3.7余熱鍋爐（蒸汽）系統(tǒng)余熱鍋爐用于回收燃氣輪機排氣的余熱來產(chǎn)生蒸汽，以提高機組的熱利用率。鍋爐為立式結構，它由省煤器、換熱器、汽水分離器、除氧器、控制系統(tǒng)及其它輔件等組成。單臺余熱鍋爐在ISO標準條件下(P0.101325MPa、t15、H0m)的性能參數(shù)如下:技術參數(shù)蒸汽產(chǎn)量7.5t/h蒸汽壓力0.6MPa蒸汽溫度180（過熱蒸汽溫度）進口煙溫420出口煙溫120由軟化水處理裝置送來的軟水，經(jīng)給水調(diào)節(jié)閥進入到除氧器中，通過除氧后，由鍋爐給水泵增壓，再經(jīng)鍋爐給水調(diào)節(jié)閥分別進入到各汽水分離器中,完成鍋爐給水。鍋爐在運行中，應時刻保持汽水分離器的水位在一定范圍內(nèi)，水位調(diào)節(jié)由液位自控儀和鍋爐給水管道上的電動調(diào)節(jié)閥來實現(xiàn)。燃機廠房后是余熱鍋爐區(qū)，它包括余熱鍋爐和排氣煙囪,余熱鍋爐本體安放在地面的混凝土基礎上。余熱鍋爐的汽水分離器和除氧器包安裝在余熱鍋爐本體的一平臺上。采用一臺15t的燃氣鍋爐作為備用，燃氣鍋爐的耗氣量為1018.7Nm/h。蒸汽的凝結水按照65%的回收率計算，在用蒸汽末端對凝結水進行收集，統(tǒng)一匯總至凝結水水箱，再由水泵總之軟化水箱作為鍋爐補水使用。3.3.8循環(huán)冷卻水系統(tǒng)向單臺QDR20A燃氣輪機發(fā)電機組及壓縮機供應冷卻水：它包括一座20t冷卻水池；一座冷卻塔，三臺循環(huán)水泵（二開一備），以及管路、閥門等。循環(huán)水量約40t/h。3.3.9水、電、氣、汽、儀表風供應與輸送（按最大量考慮）3.3.9.1鍋爐給水供應單臺機組軟化用水水量為16t/h。該軟化水可以從軟化處理池進行提供，原水為業(yè)主提供的市政用水（生活水水質）。3.3.9.2冷卻水的供應:電廠所需冷卻水循環(huán)量為40t/h，冷卻水循環(huán)使用。其最大補充水量約為1.2t/h(冷卻水溫度25時，按3%損耗估算)、壓力為 0.35MPa, 水質應符合有關間接冷卻水的要求，冷卻水可以從廠區(qū)提供。 具體如下:夏季溫度不超過33水的PH值7-9.5懸浮物不大于200 毫克/升總硬度不大于210mg/L3.3.9.3電能輸送電廠發(fā)電機發(fā)出的電能通過高壓電纜輸送至變電站。站內(nèi)用電由站/廠用變壓器提供。主變包括主變下游的整個輸配電系統(tǒng)（包括相關電能計量系統(tǒng)）本方案未包含。3.3.9.4蒸汽輸送燃機機組最大蒸汽輸送為15t/h 蒸汽，蒸汽接至分汽包，不含出機房以外系統(tǒng)。2.3.9.5儀表風供應燃機電廠所需儀表風由輸送管線向燃機電廠提供。要求如下：壓力0.8 MPa單臺機組供氣量0.1m/min空氣質量級別3 級空氣污染物顆粒大小5m空氣污染濃度5 mg/m(水)露點溫度在-20時油的含量1 mg/m3.3.10電力并網(wǎng)系統(tǒng)（未含入造價中）本方案將10.5kV高壓電輸送至配電機房，但并網(wǎng)工程由電力公司負責。3.4 電站機房方案現(xiàn)場場地面積4040m，該分布式能源電站采用土建或鋼結構建筑，該部分由業(yè)主方自行建設，我方指導設計，使該機房具備降噪