济东电厂初设及循环流化床冷渣器设计.docx

济东电厂初设及循环流化床冷渣器设计中国矿业大学徐海学院毕业设计答辩及综合成绩答辩情况提出问题回答问题正确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字：年月日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人：年月日摘要CFB锅炉灰渣排放的问题是CFB锅炉安全经济运行的一个重大关键点。本设计对济东电厂CFB火电机组的冷渣器展开研究，设计主要包括初步设计和专题设计两个部分：初设部分：介绍了济东电厂的设计依据、原则；对电力、热力负荷进行了介绍和计算；阐述了厂区的选定和总体布置方案；并对锅炉、汽机进行了选型，对相关燃料、蒸汽等系统进行了设计阐述；对DCS系统也进行了介绍。初设部分对专题设计部分的原始数据进行了提取，包括煤耗量、煤质成份、汽机参数等等。并且绘制了全面性热力系统图、全厂剖面图、底层以及运转层设备布置图，共两张A0、两张A1图纸。专题部分：对冷渣器的原理、作用、分类进行了详细的阐述，并针对现存问题设计了高低速冷渣器。基于初设部分济东电厂的一些数据，对高低速冷渣器进行了热力计算、布风装置设计、水冷埋管设计和相对详细的结构设计。并绘制了三维装配图、一张A1的剖视图和三张A4零件图纸。关键词：济东电厂；电厂初设；流化床冷渣器；高低速冷渣器。ABSTRACTThe problem of CFBboiler ashemissions isamajor keypoint about CFBboilersafe and economic operation. This designhad astudy of the ash cooleraboutJidongPlant CFBthermal power,the design includespreliminarydesignand thematicdesign in two parts:Preliminary design section: Introduced Jidong plant design basis, principles; inreoduced electricity, heat load calculation; describes the plant area selection and the general layout scheme; and selected the boiler, turbine, designed and elaborate the relevant fuel and steam systems; DCS system was also introduced. Preliminary design partextracted original data about thematicdesignpart, including the consumption of coal, coal quality ingredients, turbine parameters, etc. And draw the comprehensive thermodynamic system, all of factory profiles, the bottom and operation layer of equipment layout, a total of two A0, two A1.Thematic design section: Elaborated principle,classification and the role of ash cooler, and designed the high and low ash cooler for the existing problems. According to some of the data of Jidong power plants, high-low heat ash cooler were calculated, designed air distribution system, designed water-cooled pipe and designed relatively detailed structural. And draw the three-dimensional assembly drawings, a sectional view of A1 and three parts drawings of A4.Keywords: JidongPower; Plant Preliminary Design; Fluidized Bed ash cooler; High and low ash cooler. 第一部分兖州矿务局济东热电厂初设说明1 概述1.1概况兖州矿务局济东热电厂是经国家计委批准立项的一座为满足济东新村全部供热同时发电所用的热电厂。济东新村是为济宁二号（400万吨/年）三号（500万吨/年）矿井和洗煤厂提供生产服务、生活服务和公共设施的现代化煤矿新村。新村包括居住人口4.5万人，部分为生产服务的辅助企业和矿区第三产业。在新村建设热电厂是煤矿地面改革的一项重要措施。济东热电厂按照以热定电的原则，设计经过比较和请示审定推荐“三炉两机”方案，选用335t/hCFB锅炉和26000kW抽气式汽轮机组。热电厂所产热能和电力可满足新村全部热负荷和电负荷要求。其多余电力经升压转送到济宁二号变电所。供矿区同一调配使用。热电厂与输变电、运煤铁路，热交换站紧密相关，本设计作于同一规划，按上级要求除输变电工程电单独编制设计外，运煤铁路和热交换站包括在电厂项目之内。热电厂位于济东新村东北角，规划热电厂西与楼压路为界。北以常营至济宁二号井准轨专用铁路为界。南以光明路中心向北150.5米为界，东至本厂用地边界，全厂设计占地8.43公顷。1.2设计依据（1）国家计委计（1996）742号文中第十条“为充分发挥集中供热的效益，同意建设初期在济东新村建一个26000KW发电厂一座。”（2）中国统配煤矿总公司（99）中煤总计第82号文“关于兖州矿务局济东新村输变电和热电厂工程主要技术原则问题的批复”。（3）中国统配煤矿总公司山东公司（99）路煤基管字第292号文“关于兖州矿务局济东新村输变电和热电厂工程主要技术原则问题的请示报告”。（4）济南煤矿设计所研究院（99）济煤设技字第7号“关于兖州矿务局济东新村输变电和热电厂工程主要技术原则问题的请示报告”。（5）兖州煤矿设计研究院1997年9月编制的“山东省兖州矿务局济东新村详细规划设计”和1998年编制的“济东新村公用工程初步设计”。1.3热电厂初步设计主要技术经济特征（1）济东新村：采暖期热负荷65.35t/h非采暖期热负荷5.66t/h近期电负荷4569kW远期电负荷5937kW设计选用三台35t/hCFB炉和两台抽气式6000kW汽轮机，最大可抽气112.5t/h，可发多余的电力4350-7430kW能满足新村热负荷和电负荷的需要。（2）热电厂所需燃料为济宁二号矿井0-25mm末煤，发热量位23267kJ/kg，锅炉小时燃用煤量4.741t/h台，全年总燃煤量7.97万吨，煤炭采用自营铁路专用6T型底开式自卸车运输，按最高季节用煤量计算，每两天送煤一次，每次一列，每列14辆，载重量840吨。（3）热电厂设标准专用铁路卸煤槽仓，仓长60米，可为4辆车同时卸煤，仓容量600吨，为最高用煤量的2天，经轧炭经济式叶轮机和胶带运输机运到圆桶贮仓内，贮仓容量1650吨，为最高用煤量的5天，贮仓到主厂房炉前仓亦为胶带运输机将煤炭运往炉前（容量为60吨）向锅炉供煤。设计最初做了有刷选分破碎工艺和无刷选分破碎工艺两种方案比较，考虑到煤种比较固定和燃料工艺保证程度，故设计推荐无刷选分破碎工艺。（5）热电厂接入系统与输变电工程同一论证，经方案比较，优化后征得当地电业部门意见报请主管部门批准，采用与济宁二号井110kV变电所以110kV输电线路连网，该电源线一方面作为热电厂用电电源，另一方面作为厂多余电力输送给矿区自用的电源线。热电厂技术经济指标：年发电量68800000度（6880万度）年售电量58870000度（5887万度）年供热量9635400度（百万大卡）1.4设计原则及范围（1）按有关的批文进行初步设计。（2）锅炉为335t/h，机组为6000kW的C6-35/5抽气式汽轮机两台。QF-6-2发电机两台。（3）电厂所发电供新村生产、生活之用，多余电力售出并对新村及邻近矿井供热。（4）厂外的供热管线和设施不包括在本初设范围内。（5）本初设仅在参考电力和热力负荷的前提下，主要对机各部分的电力系统、燃烧系统、主厂房布置及电厂总平面布置进行初步设计。有关水电、电气等有关专业人员另行设计。1.5需要说明的几个问题热电厂厂址工程地址受客观因素条件限制，尚未钻探，由于厂址为一片第四纪土层覆盖，因为洪积层其地质构造比较均匀，因而本设计按相近的施工基地工程勘探资料作为参考依据，待客观条件具备即进行正式勘探后以作为设计依据。（1）热电厂在锅炉选用35t/hCFB锅炉的炉型上重点考虑了燃烧效率，对燃料适应性好，可以燃烧无烟煤、烟煤、贫煤、链条炉渣和煤矸石等，而且还能燃烧高硫分煤，较好的解决了脱硫问题，环境保护效益好，初期工程为“三炉两机”，后期留有扩建的地方，这样对于热点联产供热电厂优点较多，主要是锅炉检验时间比较长，可在非采暖期轮换检修，可以保证机组满负荷发电。（2）热电厂设计已与输变电工程，铁路专用线，热交换站统一协调，具有配套分期建设的条件，电厂建设初期可以利用已有的6kV临时电源建厂，为满足热负荷需要也可先建锅炉间及热交换站；继而再建汽轮机，建设汽轮机同时可建110kV电源线和110kV室内外设施，发电时电力输出。总之世纪具有分期配套建设的灵活性。（3）为了缓解炭用电紧张的局面，保证济宁二号、三号矿井和选煤厂用电，建议尽早建设本热电厂，可实现早起以发电为主，后期以供热为主。2 电力和热力负荷2.1电力系统概况济宁东部矿区现有电力部门管辖的接庄区域变电所一座，该变电所设计主要为两台12万千伏安（现安装一台），电压为220/110/35千伏。两回220千伏2GJQ-400输电线分别引自济宁电厂和邹县电厂（济宁电厂和邹县电厂1990年规划容量分别为25万千瓦+210万千瓦与430万千瓦）。两回110千伏输电线引自济宁电厂，导线型号2GJ-185，线路长度为17公里。两回110千伏馈出线去罗9厂变电所，导线型号分别为2GJ-120与2GJ-185，长度分别为15公里与18公里。两回110千伏馈出线去济宁二号矿井变电所，导线型号为2GJ-120，长度为5.5公里。2.2电力负荷根据兖州煤矿设计研究院1997年9月编制的山东省兖州矿务局济东新村详细规划设计新村用电气电力负荷近期为4569千瓦。近期为5937千伏，详见电力负荷计算表（表2.1）。热电厂除对新村负荷供电外，当全部工程竣工后满负荷发电时，多余电力4350-7430千瓦，由矿井自用，通过输变电工程110/63千伏，1000千伏安变压器升压后，送至济宁二号矿井与济宁三号矿井。济宁二号矿井及选煤厂电力负荷为22083.7千瓦。此处设计按照以热定电的原则进行机炉的选择，故热负荷的准确尤为重要。表2.1电力负荷计算表序号名称计算负荷（kW）备注（一）居住区（近期）1济宁二号1342包括基建施工区及公共建筑2济宁二号1163包括公共建筑等3辅助企业865包括公共建筑等小计3370电容器补偿以后（0.8）2696（二）辅助企业区1总材料分库1522总坑木场（包括木材加工厂）224表2.1电力负荷计算表（续）序号名称计算负荷（kW）备注3金属构件厂1744商品混凝土站1285汽车队136包括保养场6消防队167微波通讯站738煤气站2759自来水厂及水源泵房55510污水处理厂及厂外污水泵房20411食品加工厂及劳动服加工厂16412机动医院分院24013雨水泵站698雨季使用不计负荷小计2341电容器补偿以后（0.8）1873（一）+（二）=4569kW（三）居住区（远期）发展区1709包括公共建筑等电容器补偿其以后（0.8）1368（一）+（二）+（三）59372.3热负荷2.3.1热负荷总汇根据有关批文的内容，本热电厂的热用户主要由建筑物采暖（居住区及其浴室加热及洗衣机房的洗衣烘干用热等）。关于近期有关各热用户的热负荷和采暖期及非采暖期的汇总最大热负荷见表2.2。表2.2a济东新村供热负荷表（近期）序号名称热负荷（万大卡/小时）备注采暖期非采暖期（一）居住区1济宁二号井996.600590.992济宁三号井1570.4918162.873辅助企业740.527847.52小计3307.6201301.38（二）辅助企业1建筑采暖352.32采暖负荷2生产工艺负荷3水煤气站90.0060.00蒸汽负荷4商品混凝土站15.0015.00蒸汽负荷5木材干燥室9.009.00蒸汽负荷6汽车队63.0063.00蒸汽负荷7消防队14.0014.00蒸汽负荷小计205.00175.00蒸汽负荷（一）+（二）负荷5277.4284583.90表2.2b济东新村供热负荷表（远期）序号名称热负荷（万大卡/小时）备注采暖期非采暖期（一）居住区1济宁二号井996.600590.992济宁三号井1570.4918162.873辅助企业740.527847.52小计3307.6201301.38（二）辅助企业1建筑采暖352.32采暖负荷表2.2b济东新村供热负荷表（远期、续）序号名称采暖期非采暖期备注生产工艺负荷1水煤气站160.00120.00蒸汽负荷2商品混凝土站15.0015.00蒸汽负荷3木材干燥室9.009.00蒸汽负荷4汽车队63.0063.00蒸汽负荷5消防队14.0014.00蒸汽负荷6环境治理14.0014.00蒸汽负荷小计275.00235.00蒸汽负荷（三）发展区275.00235.00（一）+（二）+（三）负荷5277.4284583.90注：本表及上表数据均出自山东省兖州矿物局济东新村詳細规划设计2.3.2热负荷分析由山东省兖州矿物局济东新村詳細规划设计提供的热负荷可看出，用户需要热负荷有两种类型，一是建筑物采暖通风热负荷，属于季节性热负荷，一是生产工艺热负荷，属于非季节性热负荷。1、近期热负荷（1）采暖通风热负荷为：（3307.6201-301.38）+352.32=3358.5601万大卡/小时折算到电厂出口：Dck=QDCyfw(isc-tw)10-3取：w=0.950.98=0.931取回水温度100，则tw=1004.1868kJ/kg故：Dck=3358.56014.18681040.931(2955.4-418.68)10-3=59.54t/h（2）生产工艺热负荷采暖期（考虑用热的同期使用系数sy=0.8）0.8（301.38+200.5）=405.104万大卡/小时折算到电厂出口：Dck=405.1044.18681040.931(2955.4-0)10-3=6.041t/h非采暖期Dck=0.8(301.38+175)4.18681040.95(2955.4-0)10-3=5.683t/h2、远期热负荷（1）采暖通风热负荷为：（3307.6201-301.38）+352.32+（1342.4883-47.52）=4653.5284万大卡/小时折算到电厂出口：Dck=4653.5284418681040.931(2955.4-1418.68)10-3=82.5t/h（2）生产工艺热负荷采暖期折算：Dck=0.8301.38+47.52+2754.18681040.95(2955.4-0)10-3=7.443t/h非采暖期折算：Dck=0.8(301.38+47.52+275)4.18681040.95(2955.4-0)10-3=6.966t/h（3）采暖期共抽气：Dck=Dck+Dck=82.5+7.443=89.943t/h表2.3热负荷统计计算成果表时间近期远期用户总热负荷（万大卡/小时）折算后（t/h）用户总热负荷（万大卡/小时）折算后（t/h）采暖期3864.940165.5815277.428489.943非采暖期476.385.683583.96.9662.3.3热负荷原始数据一、洼里煤矿改扩建90万吨后热负荷情况1、工业场地新增行政生活福利建筑需设置集中采暖耗热量5384880 kJ/h2、工业场地新增工业建筑集中采暖4990787 kJ/h3、工业场地现有建筑已设集中采暖9851121 kJ/h4、工业场地现有建筑未设集中采暖（注：也应设置）为3351887 kJ/h工业场地采暖热负荷总计为23578675 kJ/h5、居住区现有建筑物未设集中采暖8223530 kJ/h6、居住区新增建筑物未暖耗热量8994669 kJ/h7、浴室淋浴器用汽耗热量3956530 kJ/h8、浴室采暖耗热量7876418 kJ/h9、洗衣房耗热量41868 kJ/h10、井筒保湿耗热量11209000kJ/h二、洼里煤矿改扩建150万吨后热负荷情况1、居住区及公共建筑物新增采暖热负荷3609409W（即12993872kJ/h）2、地面生产系统新增供暖热负荷29561620W（即1064218kJ/h）3、热水浴室新增热负荷1631000W（即5871600kJ/h）4、井筒防冻新增热负荷1314006W（即4730422kJ/h）注：浴室采暖采用汽暖总计：采暖热负荷Q=23578675+12993872+17218199+1064218=54854964kJ/h浴室用汽热负荷Q=3956530+7876418+5871600=17704548kJ/h洗衣烘干热负荷Q=11209000+4730422=15939422kJ/h2.3.4热负荷统计计算一、冬夏季最大、最小热负荷计算计入热力管网热损10%，换热器热损5%，厂自用汽10%。二、冬季（采暖期）小时最大热负荷及最小热负荷Qmax=Q采+Q井+Q浴+Q洗烘=1.1554854964+1.115939422+1.117704548+1.141868=100137630kJ/h=23917462kcal/h考虑厂自用汽10%时Qmax=1.1Qmax=1.123917462=26309208kcal/h=43.85t/hQmin=Q采+Q井=1.1554854964+1.115939420=80616573kJ/h=19254937kcal/h考虑厂自用汽10%时Qmin=1.1Qmin=1.119254937=21180431kcal/h=35.30t/h三、夏季（非采暖期）最大、最小热负荷Qmax=Q浴+Q洗烘=1.1（3956530+5871600）+1.141868=10856998kJ/h=2593149kcal/h考虑厂自用汽10%时Qmax=1.1Qmax=1.12593149=2852464kcal/h=4.75t/hQmin=Q洗=1.141868=46055kJ/h=11000kcal/h考虑厂自用汽10%时Qmin=1.111000=12100kcal/h=0.02t/h四、冬夏季平均热负荷计算1、冬季最大用汽量为6小时，则Q1=643.85=263.1t最小用汽量为18小时，则Q2=1835.30=635.4t每日平均小时用汽量263.1+635.424=37.44t/h2、夏季最大用汽量为6小时，则Q1=64.75=28.5t最小用汽量为12小时，则Q2=120.02=0.24t特殊情况下用汽为0。每小时平均用汽量为28.5+0.2424=1.20t/h五、全年用汽量计算每年按6000小时计，其中采暖期按2000小时计，非采暖期按4000小时计。采暖期Q1=37.442000=74880t非采暖期Q2=1.204000=4800t全年用汽量Q=Q1+Q2=74880+4800=79680t注：以上各式热量单位换算按1kcal/h=1.163W1t/h=600000kcal/h2.3.5热负荷曲线图2.1夏季典型日热负荷曲线图图2.2冬季典型日热负荷曲线图图2.3年热负荷曲线图根据热负荷的汇总和分析，经热负荷单位换算，并按每日24小时，每月720小时，每年8760小时计，分别给出了东（采暖期）、夏（非采暖期）季，日、月热负荷曲线和年热负荷曲线图，使之比较直观的反映了热负荷的变化周期性和不均匀性，为机组的选择和系统的设计提供了依据。3厂区总平面布置3.1设计主要依据（1）厂址根据上级批准的兖州设计院编制的“济东新村公用工程”详细规划的位置。（2）热电厂建设规模26000千瓦抽汽式发电机组并留有后期发展的余地。（3）关于“济东新村公用工程初步设计审查意见”热电厂对外道由光明路通往接庄路（即热电厂大门朝西）。（4）依据公用工程初步设计热电厂南围墙距光明路中心为150.5米。（5）热电厂所在地区低势平坦，全年及夏季主导风向为东南风，冬季主导风向为北、东北风，全年最小风频为西风。（6）新村热电交换站与热电厂统一规划。3.2厂区总体规划位置厂区位于济东新村东北角，厂区西侧距济宁二号井约4公里，电厂采用标准轨距铁路运煤，铁路位于厂区北侧，灰渣前期填济宁二号井塌陷区，后期可由矿务局同一考虑作为建材厂等单位的原料，予以综合利用。输配电工程110KV高压线出线走廊位于厂区西部配电装置西围墙外侧，往北向西济宁二号井110KV变电所。厂区西侧约45米处为新村接庄路，南侧约147米处为光明路，新村交通甚为方便。热电厂宿舍设在新村居住区内，由新村统一规划。热电厂施工场可利用厂区东侧空地（见图3.1）。3.3总平面布置根据厂区地形、供水、输配电、运煤除灰、铁路、公路及新村总体规划条件，总平面布置所遵循的原则是：在满足热电厂生产工艺流程及铁路运输的前提下，尽量缩短供排水、灰管及运输线路长度和减少管线误差、减少占地、减少土方量、保证运行资金、保证扩建和施工方便，做到统筹安排、近远结合、紧凑合理。厂区总平面布置有两个方案。两个方案的主要不同点在于厂房的朝向方位不同。第一方案：汽机房朝西方案（1）本方案主厂房的汽机房朝西，锅炉朝东，南为固定端，铁路站位于厂区北侧，厂区主要建筑物的布局，设计采用了锅炉房-汽机房-输变电装置由东向西布置：输煤系统为燃料接受仓转载站向南至燃料仓，向西至锅炉煤仓间，煤由皮带运输机输送，自然通风冷却塔，化学处理室及热交换站位于主厂房东侧与南侧，供水管有厂区东南侵入清水池、灰池及灰浆泵房位于锅炉房北侧，输配电线装置及供电工区位于汽机房西侧，便于向西出线，厂区西围没有人流大门和货运大门。（2）厂前区位于西南角，靠近接庄路，位于常年主导风向的上风向。该区由综合办公楼、食堂、浴室、绿化美化小品等组成。（3）辅助生产。材料仓库区位于厂区北侧。设货流出入口。该区由汽车库、材料库、维修车间及泵房等组成。本方案的主要特点是：厂区布置与新村总体规划协调统一、工艺流程合理、功能分区明确、布置紧凑、互相干扰少、施工安装方便、有利于扩建发展，厂区建设及道路布置整齐美观、外形规整。主要缺点是汽机房朝西，采光通风不如朝南向。厂区占地面积为8.43公顷（参见图3.2厂区总平面示意图）。第二方案：汽机房朝南方案本方案主厂房的汽机房朝南，西为固定端，东为扩建端。主控制开关及输配电装置位于汽机房南侧，供电工区在厂区围墙外西南角。热交换站、化学水处理、配电装置与供电工区分开，厂前区亦被分割两处管理不便、输煤系统复杂。厂区布置不如第一方案合理，开阔。本方案占地面积为8.30公顷（参见图3.3）。根据以上两个方案比较，设计推荐第一方案为主导方案。3.4竖向布置厂区自然地形开阔，坡度平缓，地面标高36.10到36.50米之间，自然坡度为1%，竖向布置采用平坡式，最高洪水位标高为36.48米，按照竖向布置及场地排除雨水的要求厂区的主要建筑物如主厂房，主控制楼等室内标高确定为37.00米，室外平场标高为36.70米左右，高于洪水位，以确保热电厂的安全。厂区填方量为46500立方米，采用矿井矿石建筑。厂区雨水大部分利用道路雨水集水，通过雨水管排入厂外新村雨水系统，围墙边角处少部分雨水可由围墙泄水孔排出厂外。3.5厂区道路为满足消防和生产联系需要，厂区内在主厂房等建筑物周围布置了环形通道，厂内道路采用立道牙路，混凝土路面，主要道路6米宽，次要道路4米宽，转弯半径一般为9米。3.6厂区绿化为了文明生产美化环境，在厂前区作重点绿化，布置集中绿地设置花坛，道路两旁、燃料接受仓及铁路周围种植树体高大，枝叶茂密的乔木，逐步实现林荫道路，在厂房四周及适当的空地上植树种花，以减轻污染，美化厂区环境，有利于职工身心健康。3.7铁路运输一、济东热电厂交通概况：热电厂厂址位于济东新村东北角，东侧有矿区铁路支线的常营集配站，济宁二号、三号矿井专线分别自热电厂北侧及东侧通过，本热电厂燃料初期由济宁二号矿井提供，后期也可改为济宁三号矿井提供。厂区东侧有接石路，西侧有接庄路，公路交通方便。二、接轨点：在常营集配站初步设计中，已预留热电厂专用线接轨点，济宁二号，三号矿井及热电厂专用线均在常营集配站西端咽喉区接轨。三、铁路专用线及卸车站：（1）专用线运输量：热电厂在采暖期内三台锅炉运行，最大日耗煤量为341.4吨，非采暖期内二台锅炉运行，日耗煤量为227.6吨，铁路每两天送一次车，按两天最大耗煤量682.8吨，考虑1.2的运输不均衡系数，每两天运煤量为682.81.2=819.4吨。列车由14辆K1860吨煤漏斗车组成，全年煤运量为7.97万吨，材料用汽车运输，铁路布置见图3.1。（2）专用线主要技术标准：a) 专用线等级：三级专用线b) 机车类型：前进型c) 牵引吨数：1176吨d) 最小曲率半径：R=400米e) 坡度：0%卸车站：卸车站仅设一股卸车线，列车自常营集配站由机车推送到电厂卸车重车线上，机车即返回，送车方式由常营站至热电厂按调车办理。单取单送，卸车时由铁斗推送至重车到位，卸煤坑厂66米，每次卸4辆车，分4次卸载，卸车可用人工或压缩风开启车门，卸车线为尽头式，卸煤坑不考虑机车通过。卸车站设铁路专用电话，信号由兖州煤矿设计元统一考虑。3.8交通概况济东热电厂交通概况：热电厂厂址位于济东新村东北角，东侧有矿区线路支线的常营集配站。济宁二号、三号矿井专用线分别自热电厂北侧及东侧通过。本热电厂燃料初期由南屯矿井运来，二号、三号矿井投产后则由二号、三号井供应。厂区东侧有接石路，西侧有接庄路，公路交通甚为方便。图3.1铁路专用线示意图图3.2厂区总平面布置示意图图3.3厂区总平面布置示意图方案二4 热机4.1锅炉4.1.1锅炉选型设计选择335t/h的链条炉，沸腾炉、CFB炉三个方案比较见表4.1。CFB锅炉几乎可燃用任何类型的燃料，其中包括高灰份、高硫份、高水份、低挥发份、低热值的烟煤，无烟煤、褐煤、泥煤和煤坪石、树皮，油页岩以及锅炉排渣，这是链条炉、沸腾炉所无法比拟的。链条炉要求燃用的煤种必须接近设计煤种，否则其炉拱就不可能保证燃料的着火和燃尽，对于灰份大的劣质燃料，其燃烧效率很低。沸腾炉虽然可以燃用无烟煤和劣质燃料，但由于其埋管的布置和燃料的热值有很大关系，所以对已按某一种设计的锅炉，使用的燃料的热值变化不能太大。CFB锅炉的燃料效率很高：以在明水热电厂的测试情况看，35t/hCFB锅炉在燃用不同煤种时，在不同负荷下，燃料效率都比较高，燃用烟煤、贫煤时，燃料的效率在95%以上，燃用链条炉渣时，燃烧效率也可达到91.89%。同时由于这种可以采用较小的过量风系数，产热效果好，汽锅炉热效率也比较高。在燃用烟煤和贫煤时，热效率可达到81-86%，在燃用炉渣时，热效率也可达到76.12%。这样，该种锅炉的热效率比一般锅炉热效率可高出10%左右，每小时可节煤500公斤，按年运行7000小时计，每年每台锅炉可节煤3500吨。CFB炉能较好的解决脱硫问题，环境保护效益好，一般35t/h链条炉在燃用高硫煤时，尾部腐蚀很严重，不仅设备容易损坏，而且污染大气。沸腾炉虽然可以采取添加石灰石的办法去脱硫，但石灰石利用率很低，较细的石灰石颗粒很容易被吹走，而较粗的石灰石，由于脱硫过程中表面进行化学反应生成一层CaSo4阻碍反应继续进行，所以脱硫过程只是在石灰石表面进行，脱硫效率很低，而CFB锅炉所用的石灰石颗粒可以控制的较细，而且在锅炉内多次循环，从而延长在炉内停留时间，所以脱硫效率较高，在脱硫摩尔比为2时，脱硫效率可达80%-90%，由于我国大约有五分之一的煤炭资源含硫超过2%，尤其南方各省主要生产高硫煤，所以CFB锅炉可在炉内使用简便的方法脱硫，这就解决了高硫煤的燃用问题。经比较：CFB锅炉具有燃烧效率高，煤种适应性广，脱硫效果好，比之链条炉、沸腾炉具有明显的优点，故推荐选用35t/hCFB锅炉。4.1.2锅炉主机型号及主要参数锅炉型号YG-35-39-M3额定蒸发量35t/h过热蒸汽压力3.82MPa(39kgf/cm2)过热蒸汽温度450给水温度150排烟温度138锅炉效率87.2%锅炉燃料粒度0-13mm一次风温度180二次风温度120表4.1炉型选择比较方案比较表比较内容炉型CFB锅炉链条炉煤粉炉蒸发量几台数35t/h335t/h365t/h2锅炉热效率87.20%83.90%86%小时耗煤量4.696吨/时台4.69吨/时台8.2吨/时台锅炉本地价格100万元/台90万元/台185万元/台发电量及供汽量采暖期抽汽：65.58t/h发电：12000kW抽汽：89.943t/h抽汽：65.58t/h发电：12000kW抽汽：89.943t/h抽汽：66.146t/h发电：12000kW抽汽：89.943t/h发电：9000kW发电：9000kW发电12000kW电负荷机电率2393kVA16.1%2092.7kVA12.95%2026.86kVA19.51%输煤系统直接用0-25m直接用0-25m制粉系统末煤末煤主厂房建筑体积40129.8m339020m346888.8m3工程投资比较中中高说明：表4.1中数据根据YG-3E/3.82-M3鉴定材料所得4.1.3燃料来源、煤质燃料、耗煤量根据兖州矿务局意见，本店厂初期燃料供应以南屯矿井洗煤厂混末煤为锅炉燃料。煤质分析资料如下表4.2。表4.2煤质分析资料表成份煤种Cy%Hy%Oy%Ny%Sy%南屯混煤60.673.637.960.770.63Ay%Wy%Wf%Vy%Qy DWkJ/kgkdo16.34102.5137.74232661.22锅炉每小时耗煤量是按锅炉定蒸汽量进行计算的。年利用小时为7200小时，其中2400小时为采暖期，非采暖期为4800小时。耗煤量计算成果如下表4.3。表4.3耗煤量计算成果表锅炉台数耗煤量小时耗煤量(t)日耗煤量(t)年耗煤量（万吨）备注采暖期非采暖期采暖期非采暖期采暖期非采暖期合计1235t/h9.3924.696225.40112.72.2522.254.508南末煤2235t/h14.0889.392338.112225.43.3814.507.8894.1.4送风系统根据济南锅炉厂提供的YG-3E/38.2-M3CFB锅炉总图。该锅炉一次风道及二次风道分割成两条。因此，需要设置两台风机（一次风机和二次风机）。一次风和二次风入口均设置在12米标高的位置。一、二次风经钢制风道由一、二次风机分别送入第一级及第二级风预热器，预热后，一次风由热风道直接进入锅炉底部的风室，由布风板均匀地进入炉室；二次风先进入二次热风总风道，然后分8个送风管，分别从炉膛的四个侧面进入炉膛，从而加强了炉膛内气流的扰动。使燃料充分燃烧。二次风的温度为119。二次风的风量为总进风量的50%（厂家提供具体系统图）。表4.4理论风量表（厂家提供）编号内容符号单位数据1RO2容积VRO2Nm3/kg1.1372N2理论容积量Vo N2Nm3/kg4.833H2O理论容积Vo H2ONm3/kg0.6254平均过量风系数1.24.1.5烟气系统炉膛烟气量惯性分离器及分离器，到各受热面，有风预热器出来后，用钢制烟道送到除尘器，设计选用耐磨损、耐腐蚀的直径2500mm文丘里水膜除尘器三台，每炉各一台。烟气由引风机送至烟道，经烟囱排入大气，灰尘经冲走沟排至冲灰池。烟囱高度80m，上口直径2.5m钢筋混凝土烟囱一座。表4.5燃烧系统数据编号内容符号单位数据备注1排烟温度py138厂家提供及给定值2排烟热焓Ipykcal/kg417.663冷风温度tlk304冷风焓Io lkkcal/kg44.685化学不完全燃烧热损失q3%0.66机械不完全燃烧热损失q4%47排烟损失q2%6.128灰渣物理热损失q5%0.989散热损失q6%1.1010热损失之和q%12.811锅炉效率%87.212过热蒸汽热焓ikcal/kg796.1213给水热焓igskcal/kg151.614饱和热焓ibkcal/kg263.115锅炉吸热量Qkcal/kg650.116热风温度trk30517烟囱Hm80图4.1CFB锅炉系统示意图4.2汽轮机发电机组4.2.1汽轮机发电机组选型根据近期最大负荷11942698kJ/h(43.97t/h)及远期最大热负荷206241768kJ/h(82.1t/h)。同时考虑从保证工程质量、设备可靠的角度出发，又尽可能缩短运输距离，减少运输费，设计推荐汽轮机及发电机组选用本省生产的设备。汽轮机选用青岛汽轮机厂生产的抽汽式汽轮机两台。其主要参数见表4.6如下。表4.6汽轮机参数及选用件抽汽式汽轮机主要参数备注型号C6-3.43/0.490排汽压力7.15kPa抽汽压力0.49MPa青岛汽轮机厂进汽压力3.43MPa(35ata)排汽温度248额定功率6000kW发电机主要参数备注型号QF-6-2额定转速3000n/min电流688A济南生建电机厂配套额定功率6000kW电压6300V功率因数0.84.2.2汽轮机运行工况该热电厂按以供热为主的原则设计（1）近期采暖期需要抽汽口的抽汽65.58t/h。当汽轮机按该工况运行时，进汽量为49.8t/h。考虑3%的汽水损失、轴封用汽，需要锅炉的蒸发量为249.81.03=102.588t/h，此时三台锅炉按97.7%额定工况运行，能满足全部热负荷并能发满电。非采暖期需要抽汽5.68t/h。当汽轮机按该工况运行时，进汽量为32.6t/h台，考虑3%汽水损失，运行一台锅炉时，需要锅炉蒸发量为32.61.03=33.578t/h，锅炉此时按95.9%额定工况运行；若运行两台炉两台机则共需蒸发量为67.156t/h。此时两台锅炉按89.75%额定工况运行，能同时满足热负荷并能发满电。（2）远期采暖期需要抽汽89.903t/h。此时两台汽轮机按非额定工况运行。抽汽44.972t/h台，进汽量51t/h台，按背压运行，考虑汽水损失后，锅炉蒸发量为1.03512=105t/h。此时，三台锅炉按额定工况运行。发电量为9000千瓦。本设计已有扩建余地，因此，亦可扩建一台锅炉。是否再需要扩建一台凝汽机组还有待今后研究。非采暖期需要抽汽6.966t/h，此工况下，可运行一炉一机，亦可运行两炉两机。当运行一炉一机时，汽轮机总进汽量为33.5t/h，考虑3%的汽水损失、轴封用汽，需锅炉蒸发量为63.74t/h，锅炉按91.05%额定蒸发量工况运行时，并能满足发电量。见表4.7。表4.7运行工况统计表运行工况供热(t/h)发电量(kW)备注近期三炉两机65.58112000采暖期两炉两机5.68312000非采暖期一炉一机5.6836000非采暖期远期三炉两机89.8439000采暖期两炉两机6.96612000非采暖期一炉一机6.9666000非采暖期表4.8纯凝汽工况热平衡表名称高加除氧器低加抽汽压力MPa0.5310.5310.0616抽汽温度24824887进水温度104.38244.94化学补充水温71.6化学补充水量t/h1.6出口水温105.55104.382抽汽量t/h2.680.551.734.3热力系统及辅助设备的选择本热电厂热力系统发电及供热具有较高的可靠性及灵活性因本热电厂锅炉和汽轮机的台数不配合，故主蒸汽管道采用单母管制系统，在母管上装设关断阀，将母管分成三个区段，防止母管发生事故时，导致全部锅炉和汽轮机停止运行，影响生产。这种系统的供气可相互支援。汽轮机具有两级抽汽，一级抽汽为可调整抽汽，供除氧器、高加和热交换站，二级抽汽为不调整抽汽，供低加加热器，为了保证全部采暖供热的可靠性，在主蒸汽管道上安装了减温减压装置，正常情况下从汽轮机抽汽口供气，当汽轮机故障及检修时，由蒸汽母管通过减温减压装置供气。主给水及低压给水系统均设置单母管制，凝汽水管道系统设计推荐切换母管制系统。正常情况下，除氧器与汽轮机单元运行。事故或检修时，也可切换运行，具有一定灵活性。主要辅机设备选择如下：（1）凝结水泵每台汽轮机选100NB60型水泵两台。一台运行，一台备用。其流量为36m3/h，压力为62mmH2O，功率为1.5kW。（2）低压加热器每台汽轮机配一台JD-20型，换热面积为20.25m2的低压加热器。（3）除氧及补给水系统在主厂房B到C柱+12.00米平台上布置DCY-75型除氧器。额定出力75t/h台。工作压力位0.2kgf/cm2，容积为25m2水箱两台。除氧器蒸汽管接至除氧器用汽母管，由化学补水母管向除氧器补水。除氧器出口接低压给水母管、高加疏水，其平衡管道，凝结水管等也分别接至除氧器。（4）高压加热器每台汽轮机配一台JD-50型高压加热器，换热面积为50m2。（5）给水泵设计选用4台DG46-50型电动给水泵。流量为46m3/h，扬程600mmH2O，功率N=150kW。其中一台备用。（6）疏水排污系统主厂房内设SK-0.75型疏水扩容器一台，供机组疏水用，并设容积20m3疏水箱一台。选IS65-40-200型疏水泵两台，流量17-30m3/h，扬程0.54-0.44MPa。电动机功率7.5kW。锅炉启动前可用疏水泵直接供水。三台锅炉设LP-1.5型连续排污膨胀器三台和DP-3.5型定期排污器供锅炉排污使用。（7）减温减压装置为了满足热交换站供热堆蒸汽温度压力的要求。在主厂房内设p1/p2=3.82/0.59MPa，t1/t2=450/190，流量60t/h和10t/h的减