垃圾填埋气地内燃发电机组尾气ORC发电技术方案设计07031

word中船重工某某新能源某某垃圾填埋气的内燃发电机组尾气ORC发电技术方案某某西达透平动力技术某某2017年07月目录一、企业简介3二、透平发电机介绍3三、技术方案41.热源情况42.余热回收计算5发电机组技术参数54.工艺流程图65.界区公用工程条件66.占地77.换热器选型78.电力电子79.工质泵810.储气罐9四、性能指标911.机务专业912.仪控专业1013.电气专业11五、设备配置12六、技经分析13一、 企业简介某某西达透平动力技术某某成立于2016年5月，是由某某西达低温设备某某研发局部拆而来，仍由某某西达低温设备某某控股的子公司。公司注册资金1000万元，目前员工30人，主要经营：低温ORC发电设备的开发、制造、销售，蒸汽背压机、乏汽透平设备、高速离心风机的驱动等设备。公司自主研发的透平膨胀发电机组系列，也已经投产并交付客户使用。某某西达低温设备某某成立于1993年4月，位于某某市西南郊、太湖之滨的历史文化名镇木渎。占地面积6500平方米，建筑面积3200平方米。是一家融设计、工艺、制造、经营于一体，专业生产、经营低温机械与配套产品的经济实体。公司是以透平膨胀机和低温机械产品为主，同时生产低温冷箱、低温处理成套设备、油田气回收制冷装置和配件。二、 透平发电机介绍透平膨胀机是一种旋转式制冷机械，它由窝壳、导流器、工作轮和扩压器等主要局部组成。当具有一定压力的气体进入膨胀机的窝壳后，被均匀分配到导流器中，导流器上装有喷嘴叶片，如下列图：气体在喷嘴中将气体的热力学能内能转换成流动的动能，气体的压力和焓降低，出喷嘴的流速可高达200m/s左右。当高速气流冲到叶轮的叶片上时，推动叶轮旋转并对外做功，将气体的动能转换为机械能。通过转子轴带动制动风机、发电机或增压机对外输出功。某某西达透平动力技术某某的GGT系列发电一体机，是采用高效向心径流式透平与气悬浮轴承支承系统的高速永磁同步发电机一体的发电设备。高速同步电机采用稀土永磁转子，电机最高效率可达95%以上。气体轴承实现支撑的新型轴承，无接触、振动小、 使用寿命长、维护费用低等特点。本项目的气悬浮技术的开发积累了多年的气体轴承制造使用经验，结合多年高速叶轮机械转子动力学经验，可以为用户提供高效稳定的气悬浮轴承。机器运行时噪音等级80dB(A)。气体轴承的气源来源于工质气。能量通过蒸发器将有机工质蒸发为压力气体，气体一方面支撑轴承，另一方面通过透平机膨胀作功发电，经过高速发电机转化为电功率后输出电力。三、 技术方案1. 热源情况为3台1065KW垃圾填埋气的内燃发电机组排放尾气每台机组的排气参数见下表：满负荷的废气温度490Bmep=13.5【bar】的废气温度497Bmep=9【bar】的废气温度504废气最大流量湿Kg/h5634废气最大流量干Kg/h5219废气量湿Nm3/h4402废气量干Nm3/h3887内燃机之后的最大排气背压mbar602. 余热回收计算烟气-导热油换热器烟气侧介质：烟气进口温度：497.0 设计流量：13,071.9 Nm/h1.2930 kg/m3每天内燃机流量：5,634.0 kg/h三台内燃机流量：16,902.0 kg/h4.70 kg/s出口温度：125.0 导热油侧进口温度：95.0 换热效率：96.0%流量：8.66 kg/s31.16 t/h出口温度：150.0 吸热功率：1,759.1 kW3. ORC发电机组技术参数设计工况机组型号：GGT200-105/39-2H工作介质：R245fa总流量：8.131 kg/s透平流量：7.637 kg/s轴承气流量：0.494 kg/s进口压力：1.396 MPaA进口温度：382.5 K109.5 出口压力：0.267 MPaA等熵效率：83.0%出口温度：64.3 发电机功率：187.4 kW电压：400 V频率：296.7 HZ效率：94.3%绝缘等级：H级防护等级：IP65单叶轮：mm转速：17,804 r/min模块功率：174.3 kW额定电压：400 V额度频率：50.0 HZ模块效率：9.9%回热：有发电机定子冷却方式：工质冷却4. 工艺流程图见附图15. 界区公用工程条件(1) 电自用电：交流AC380V10%，50Hz(-1.0+0.5)，三相三线PE仪表用电：DC24V涡旋压缩机采用双电源切换：交流AC380V10%，50Hz(-1.0+0.5)，三相三线PE，电机功率：14KW。(2)补充水：补充水：用于蒸发式冷凝器压 力0.30 Mpa(G)温 度环境温度流 量2.7 t/h水质软化水或自然水以上6. 占地见附图2烟气导热油换热器占地：暂无ORC发电机组为撬装式快装机组室内布置。尺寸：4.6m2.6 m2.5 m 长宽高 按高度集成紧凑布置蒸发式冷凝器：6.0 m2.6 m4.6 m 宽厚高7. 换热器选型有机工质换热器选型采用板壳式换热器或板翅式换热器，回热器采用铝合金板翅式，工质冷凝采用蒸发冷。8. 电力电子发电机输出的180275Hz的交流电需要整流与逆变，才能与市电并网。本方案采用带整流装置的并网逆变器技术参数：型 号隔离方式工频变压器隔离最大输入功率235KWp交流输入线制三相三线额定交流输入电压380Vac交流输入频率X围500900Hz额定交流输出功率300KW最大交流输出功率220KW总电流波形畸变率0.99额定功率时最大效率94%输出功率 KW允许电网电压X围三相310VAC450VAC额定电网频率50Hz系统自耗电100W自动投运条件输入与电网满足要求，逆变器自动运行断电后自动重启时间2min保护功能交流过压与欠压保护，交流过、欠频保护，过载保护，短路保护，过热保护，防孤岛保护等显示 7寸触摸屏通讯接口RS485/以太网使用环境温度2550使用环境湿度095%，不结露海拔高度6000米超过2000米需降额使用冷却方式强制风冷噪音65dB防护等级IP20室内9. 工质泵采用屏蔽电泵技术规格：工作介质：五氟丙烷:R245fa，纯度:100%，化学式：CF3CH2CHF2泵入口设计压力：0.24 MPaA设计扬程：116.16 m设计流量：9.11 kg/s结构型式：变频驱动泵入口设计温度：38.00 泵入口介质密度：1,291.0 kg/m3泵入口粘度：329.8 实际工作点扬程：101.01 m实际工作点流量：8.13 kg/s防护等级：IP55防爆等级：法兰连接标准：HG20592-2009 PN25 RF电源:380V、50Hz、3数量：1台10. 储气罐700770；进口法兰：DN32 PN25；出口法兰：DN32 PN25。四、 性能指标11. 机务专业1) 透平膨胀发电一体机核心部件叶轮、主轴、轴承、密封中，叶轮、主轴、密封采用某某西达透平动力技术某某的产品，轴承由国内外优秀的磁悬浮轴承设计专家联合开发；2) 提供备件清单与两年备件明细；3) 提供专用工具如有；4) 设备类资料图纸、说明书、操作维护手册等为中文版或英文版；5) 对外法兰接口冷源、热源压力等级为PN25、PN16，法兰标准按HG20592-2009。提供配套反法兰、垫片、螺栓等；管道采用HG/T20553Ia系列。6) 提供管道、阀门与附件的质量证明文件、材质；7) 提供机组制造计划与关键质量控制点；8) 提供操作维护培训服务；9) 机组公用底座根据机组情况自行设计，底座为单件整体钢板，底座带起吊耳、排液面板和排液孔；底座外周布置调水平螺钉；发电机与膨胀机支撑脚均设横向水平调整和轴向对中定位用顶螺丝，并提供配套地脚螺栓。10) 机组的密封性保证运行周期不低于8000小时，泄漏量0.05。11) 技术、质量、验收标准：GB50049-2011 小型火力发电厂设计规XGB/T29542-2013 工业尾气能量回收透平膨胀机GB/T55782007固定式发电用汽轮机技术条件GB/T133991992汽轮机安全监视装置技术条件12. 仪控专业1) 采用西门子S7-300系列 (冗余点15%)，配置MODUBUS通讯接口，与相应卡件；2) 提供P&ID，仪表清单与对应数据表，I/O清册、地址，PLC源程序，逻辑控制图；3) 紧急迫断阀采用某某工装或者某某进典产品，阀体材料采用WCB，阀芯采用 ，西门子定位器， SMC过滤器减压阀；4) 压力变送器要求采用川仪横河EJA变送器，带就地LCD显示，带HART协议；5) 压力表采用不锈钢、接头M20*1.5，外表直径150mm，耐振型，天康或等同产品；6) 温度计采用PT100，接口M27*2，川仪或等同产品；7) 调节阀如有采用某某工装或者某某进典产品，阀体材料采用WCB，阀芯采用304 ，ASCO电磁阀，SMC过滤器减压阀；8) 仪表阀采用SS304，接头M24*1.5；9) 引压管采用SS304；管径14*2；10) 仪表防护等级IP65；11) 负责控制系统设计；12) 配置现场符合各自控制要求的UPS电源设置，电池选用国内主流优质电池；13) 将机组监视系统、保护系统、调节系统与控制系统详细阐述，并提供相应配置清单；14) 将机组所有仪控系统需独立设置，独立完成，与原有生产装置无关联处，只采用通讯协议，进展信号互传；15) 提供平面布置图上考虑仪控系统所有现场控制柜位置。16) 技术、质量、验收标准GB_50049-2011 小型火力发电厂设计规XGBJ 93 工业自动化仪表工程施工与验收规XGB50093-2002 自动化仪表工程施工与验收规XGBJ 131 自动化仪表安装工程质量检验评定标准HGJ 71 洁净室施工与验收规X/T 5234 工业控制计算机系统验收大纲13. 电气专业1) 发电机按高速发电机，并网电压采用400V电压等级并网；2) 发电机由某某西达透平动力技术某某与其专用供给商合作生产；3) 发电机中性点和并网柜内互感器、电流互感器要求变比一样，为同一厂家同一批次；4) 技术、质量、验收标准：QGDW_480-2010 分布式电源接入电网技术规定DL/T5136-2001 火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程GB/1032-2005 三相异步电机试验方法DL/T5161.1-1997 电气装置安装工程质量检验与评定规程DL/T5202-2004 电能量计量系统设计技术规程GB 50169 电气装置安装工程接地装置施工与验收规X GB 50254 电气装置安装工程低压电器施工与验收规X 五、 设备配置供货X围主要设备清单序号名称型号和规格数 量原产地和备注制造商名称1ORC透平发电机GGT200-105/39-2H1某某西达透平动力技术某某3相400V，气体轴承向心透平永磁同步发电机2透平机控制阀3某某工装、某某进典气动阀3储气罐7007701某某当地压力容器或等同4涡旋压缩机YSH450T1G-1001不低于英华特5手动阀、滤网、管道与附件PN25、PN16，截止阀、球阀17国内品牌6撬装底座1某某西达透平动力技术某某7控制系统S7-300系列 (冗余点15%)1某某西达透平动力技术某某8管路仪表压力表、温度计、压力变送器、温度远传、电磁阀5川仪、布莱迪、某某中环或等同9电力电子220kW,400V,3相1VACON/博奥斯或等同含并网开关10配电盘工质泵变频器、涡旋压缩机等各路负载1汇川或等同11有机工质蒸发器HG/T 20592-2009 PN25换热器型式：板式或板翅式1某某捷码/SWEP12回热器HG/T 20592-2009 PN25换热器型式：板式或板翅式1某某捷码/某某三川/SWEP13蒸发式冷凝器HG/T 20592-2009 PN16换热器型式：板式或管壳式1某某万享/某某捷码14有机工质1霍尼韦尔/巨化15静音无油空压机1牧德/奥突斯16包装、运输1某某西达透平动力技术某某17设备保温1某某西达透平动力技术某某18整体设计制造1某某西达透平动力技术某某设备制造周期：合同生效后6个月。六、 技经分析自用电测算序号名 称装机数量工作数量单机容量装机容量工作容量需要系数costg有功功率(kW)1工质循环泵115.5 5.5 17.89 117.89 2蒸发冷1120.5 20.5 20.50 120.50 3导热油循环泵115.5 5.5 2.57 12.57 4电动执行器440.20 0.64 5仪用电源11221.00 11.00 6自用电合计42.6 7发电模块输出功率174.3 8输出净功率131.7 9自用电率24.4%技术经济指标名称单位设计工况春秋季夏季冬季备注热源流量31.16 31.16 31.16 发电模块输出功率kW174.29 174.29 174.29 自用电量42.6 42.6 42.6 系统净输出功率131.7 131.7 131.7 发电模块毛效率9.9%机组年运行时间h3,300 1,100 1,650 6,050 年供电量104kWh43.46 14.49 21.73 电价元/kWh0.80 年供电收入万元34.77 11.59 17.38 年运营费用7.50 年节约标煤t/年260.54 按327g/kwh项目年净效益万元72.18 设备投资181.79 蒸发器、冷凝器、气体轴承透平发电机、工质泵、控制系统、轴承气供给系统、仪表阀门、电力电子配套工程82.18 包含导热油换热器、导热油泵、土建、设计、施工、外围材料总投资207.93 投资回收期年2.88 14 / 14