五新生物化工 ORC-25-130余熱電站整體解決方案技術(shù)設(shè)計(jì)及投資建議書

－五新生物化工有限公司：琪裕公司感謝貴司對磁懸浮ORC余熱發(fā)電項(xiàng)目的關(guān)注和重視！琪裕公司是一家低溫余熱回收和發(fā)電領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)，我司自主研發(fā)完成的低溫余熱發(fā)電技術(shù)磁懸浮ORC余熱發(fā)電機(jī)組，能有效解決貴司在生產(chǎn)過程中的余熱余壓發(fā)電利用問題，技術(shù)先進(jìn)性及設(shè)備可靠性處于國內(nèi)外領(lǐng)先水平。我司根據(jù)貴司提供的熱源參數(shù)情況，完成了貴司余熱發(fā)電方案設(shè)計(jì)和初步投資預(yù)算。項(xiàng)目的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下：具體指標(biāo)參數(shù)備注蒸汽溫度（℃）130(0.3mPa飽和蒸汽)(0.7mPa飽和蒸汽)16臺(tái)410kw機(jī)組蒸汽流量（t/h）25(0.3mPa飽和蒸汽)(0.7mPa飽和蒸汽)16臺(tái)410kw機(jī)組蒸汽壓力（bar）2~3(0.3mPa飽和蒸汽)(0.7mPa飽和蒸汽)16臺(tái)410kw機(jī)組蒸出水溫度（℃）60蒸出水流量（t/h）25裝機(jī)功率（kW）13723臺(tái)410kw機(jī)組額定功率（kW）1372凈發(fā)電功率（kW）1152ORC發(fā)電系統(tǒng)自身會(huì)損耗60KW發(fā)電量年供電量（萬度）921.6按全年發(fā)電8000小時(shí)計(jì)算年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤（萬噸）285.69按每度電折合標(biāo)煤0.31kg計(jì)算年減排CO2（萬噸）956.16按每度電折合CO20.83kg計(jì)算年發(fā)電收益（萬元）518.4電價(jià)按0.45元/度計(jì)算發(fā)電機(jī)組投資（萬元）1200調(diào)試運(yùn)輸費(fèi)用（萬元）115項(xiàng)目設(shè)備總投資（萬元）1315每年節(jié)水量（萬噸）20現(xiàn)在有25t/h的蒸汽量，每年按照8000小時(shí)計(jì)算。每年節(jié)省水費(fèi)（萬元）184現(xiàn)有水費(fèi)價(jià)為9.20元/噸每年總收益（萬元）702.4水+電總收益項(xiàng)目靜態(tài)投資收回周期（年）1.87財(cái)務(wù)投資收回另請專門公司核算綜上指標(biāo)，該項(xiàng)目技術(shù)實(shí)施可靠，不存在任何技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，投資收益也具有可行性。供貴司決策參考。五新生物化工有限公司余熱電站整體解決方案技術(shù)設(shè)計(jì)及投資建議書項(xiàng)目概況項(xiàng)目名稱利用磁懸浮ORC余熱發(fā)電機(jī)組回收使用過后的蒸汽、冷凝水及蒸出水的熱能。當(dāng)前現(xiàn)場工況工況描述：五新生物化工有限公司廠房內(nèi)工藝流程需要使用蒸汽，蒸汽在使用完后有1/3左右的蒸汽量冷凝為水，同時(shí)在工藝過程中會(huì)產(chǎn)生一部分蒸出水，剩下的蒸汽仍然保持氣態(tài)，且有一定壓力，現(xiàn)場目前將使用完后的蒸汽直接排放掉，冷凝水及蒸出水經(jīng)冷凝器降溫后再次利用，冷凝器將水的熱量直接釋放到環(huán)境中，會(huì)產(chǎn)生大量的熱能浪費(fèi)。工況分析：根據(jù)上述現(xiàn)場工況，ORC發(fā)電機(jī)組可直接吸收蒸汽、冷凝水及蒸出水的熱量，利用這部分熱量加熱有機(jī)工質(zhì)使有機(jī)工質(zhì)相變氣化產(chǎn)生高壓，再通過高壓有機(jī)工質(zhì)膨脹使產(chǎn)生的機(jī)械功發(fā)電。磁懸浮膨脹機(jī)簡介磁懸浮高速永磁同步發(fā)電機(jī)采用磁懸浮軸承，磁懸浮軸承利用可控電磁力將高速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮在發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)主軸中心，轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)靜止部件非接觸，無任何轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦，特別適合葉輪機(jī)械的應(yīng)用。磁懸浮軸承包含徑向軸承和軸向軸承及磁懸浮軸承控制器，目前，磁懸浮高速永磁電機(jī)已經(jīng)普遍應(yīng)用在了磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)、磁懸浮空氣壓縮機(jī)、磁懸浮制冷壓縮機(jī)等領(lǐng)域。渦輪膨脹機(jī)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子主軸直連，結(jié)構(gòu)如附圖所示。一級進(jìn)氣一級進(jìn)氣一級出氣二級進(jìn)氣二級出氣熱力循環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生的飽和介質(zhì)蒸汽進(jìn)入一級膨脹機(jī)入口，經(jīng)一級膨脹葉輪膨脹后，由一級膨脹機(jī)出口排出，進(jìn)入二級膨脹機(jī)進(jìn)氣口，并經(jīng)二級膨脹葉輪膨脹后，由二級出氣口排出，進(jìn)入回?zé)崞骱屠淠鳌u輪膨脹機(jī)和發(fā)電機(jī)與整個(gè)熱力系統(tǒng)通過管路直接鏈接，形成整套密封系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)所發(fā)出電能經(jīng)全功率AC-DC-AC變頻器進(jìn)行電力變換，并經(jīng)升壓變壓器進(jìn)行并網(wǎng)運(yùn)行。膨脹機(jī)性能參數(shù)如下：第一級第二級單位進(jìn)氣排氣進(jìn)氣排氣質(zhì)量流量kg/s13.513.28813.28813..217總溫℃127101.4101.576.0總壓kPa1800807.8800291.6軸向力N-744.83671.4總-總膨脹比2.232.75轉(zhuǎn)速rpm1000010000膨脹功kW152.96208.78總-靜效率%85.688.0膨脹機(jī)總輸出軸功率410kW，總軸向力2926.7N。發(fā)電機(jī)冷卻參數(shù)如下：由管路將冷媒從遠(yuǎn)方引入發(fā)電機(jī)并通過管路將冷卻電機(jī)后的冷媒送入ORC系統(tǒng)的冷凝器，同時(shí)冷媒的流動(dòng)由遠(yuǎn)方的工質(zhì)泵驅(qū)動(dòng)，依據(jù)GB/T1993-93《旋轉(zhuǎn)電機(jī)冷卻方法》，發(fā)電機(jī)冷卻方式為IC3f7。發(fā)電機(jī)冷卻冷媒進(jìn)口壓力350kPa（a），溫度50℃，出口壓力300kPa。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速10000rpm。膨脹機(jī)向發(fā)電機(jī)內(nèi)部的泄漏量1級為0.22kg/s，2級為0.071kg/s，泄露溫度分別為127℃與100℃。發(fā)電機(jī)各部件溫升如下：部件最高溫度℃平均溫度℃環(huán)境溫度℃最高溫升K定子繞組134.4126.54094.4定子鐵心97.989.157.9轉(zhuǎn)子磁鋼71.969.031.9推力軸承線圈106.589.366.5徑向軸承線圈77.771.737.7實(shí)施方案及效果針對本項(xiàng)目現(xiàn)場工況，擬采取如下技改措施：通過氣液分離器將工藝流程使用過后的蒸汽、水混合物分離，蒸汽與冷凝水、蒸出水分別通過不同的管道輸入ORC發(fā)電機(jī)組的換熱系統(tǒng)中，ORC發(fā)電機(jī)組利用蒸汽、水的熱量發(fā)電，經(jīng)ORC發(fā)電機(jī)組后的蒸汽、冷凝水、蒸出水最終全部轉(zhuǎn)化為45℃的水，可為廠房供暖或?yàn)槠渌に嚵鞒淌褂?。通過這一技改措施，可以利用工藝流程使用過后的廢蒸汽、冷凝水及蒸出水發(fā)電，廢蒸汽全部冷凝為水，避免了水資源浪費(fèi)，節(jié)省水費(fèi)的同時(shí)產(chǎn)生巨大的直接經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，同時(shí)ORC系統(tǒng)還可為廠房供暖或生活熱水。ORC系統(tǒng)可通過旁路利用廢蒸汽、冷凝水及蒸出水的熱量，若ORC系統(tǒng)發(fā)生故障，不會(huì)對原有系統(tǒng)產(chǎn)生影響。項(xiàng)目建設(shè)的必要性本項(xiàng)目回收利用差壓蒸汽進(jìn)行發(fā)電，所發(fā)電能用于廠區(qū)生產(chǎn)，其建設(shè)必要性有以下幾點(diǎn)：1）符合國家政策導(dǎo)向開展資源綜合利用，是我國的一項(xiàng)長期的重大技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，也是我國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中一項(xiàng)長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略方針。余熱發(fā)電技術(shù)的推廣應(yīng)用，對于節(jié)約資源、改善環(huán)境狀況、提高經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)優(yōu)化配置和可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。2）優(yōu)化企業(yè)能耗結(jié)構(gòu)回收利用的余壓、余熱發(fā)電，可以降低企業(yè)的生產(chǎn)用電量，一方面提高一次燃料的利用率，另一方面對企業(yè)整體能耗結(jié)構(gòu)產(chǎn)生優(yōu)化作用。從更高的層面來看，企業(yè)自身能耗的優(yōu)化，為緩解社會(huì)能源供求的緊張，減少煤炭消耗和二氧化碳排放也產(chǎn)生積極的作用。3）產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益本項(xiàng)目在滿足企業(yè)需求的同時(shí)，能耗的降低將轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品能源成本的減少，為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益，增加企業(yè)的核心競爭力。工程建設(shè)內(nèi)容主要包括：機(jī)組設(shè)備的底座基礎(chǔ)工程、蒸汽管道的接入接出工程、電氣工程、公輔介質(zhì)工程、機(jī)組設(shè)備的安裝調(diào)試等。工程布置平面布置：磁懸浮膨脹發(fā)電機(jī)組可根據(jù)現(xiàn)場情況靈活布置?；A(chǔ)底座：機(jī)組尺寸及重量參見我方提供的圖紙資料，底座占地面積及載荷量由設(shè)計(jì)院核定。蒸汽管道及水、氣管道：蒸汽、壓縮空氣通過架空敷設(shè)管道接至系統(tǒng)蒸汽入口處，水管道采用地面敷設(shè)，盡量利用用戶廠區(qū)現(xiàn)有的建筑物或構(gòu)筑物做管道的支吊架，以減少占地面積和節(jié)省投資。管道保溫采用CAS標(biāo)準(zhǔn)卷材，巖棉外包鍍鋅鐵皮，保溫厚度由設(shè)計(jì)院確定。公輔介質(zhì)工程：由用戶方提供本項(xiàng)目所需的各類公輔介質(zhì)并將其接至各公輔設(shè)備的接入端。電氣及自控工程：盡量利用用戶方現(xiàn)有控制室擺放各電氣設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備，電纜采用橋架敷設(shè)。包括：工程的電氣主接線，工程接入系統(tǒng)；工程用電配電，工程用輔機(jī)控制；熱工自動(dòng)化；照明、防雷及接地設(shè)計(jì)；工程通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其它工程：由設(shè)計(jì)院根據(jù)需要設(shè)計(jì)。公用工程條件項(xiàng)目方案熱力工藝方案主要設(shè)備選型磁懸浮膨脹機(jī)第一級第二級單位進(jìn)氣排氣進(jìn)氣排氣質(zhì)量流量kg/s13.513.28813.28813.217總溫℃127101.4101.576.0總壓kPa1800807.8800291.6軸向力N-744.83671.4總-總膨脹比2.232.75轉(zhuǎn)速rpm1000010000膨脹功kW152.96208.78總-靜效率%85.688.0發(fā)電機(jī)額定功率：400*4kw額定電壓：380V額定轉(zhuǎn)速：10000rpm效率：97%電氣發(fā)電接入方案根據(jù)擬建的余熱發(fā)電工程的具體情況，為確保新建工程生產(chǎn)運(yùn)行及管理的合理順暢，擬在新建工程發(fā)出來的電并附近高壓配電室。在配電室內(nèi)新加一臺(tái)并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)柜與母線連接，作為機(jī)組與電網(wǎng)的接入點(diǎn)。在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)柜中設(shè)置勵(lì)磁及同期裝置，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的出口電壓及控制發(fā)電機(jī)出口斷路器的同期合閘，從而實(shí)現(xiàn)余熱發(fā)電機(jī)組與系統(tǒng)并網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，運(yùn)行方式為并網(wǎng)不上網(wǎng)。余熱電站設(shè)置總進(jìn)線配電箱，本工程用電設(shè)備采用放射式與樹干式相結(jié)合的供電方式；對于單臺(tái)容量較大的負(fù)荷或重要負(fù)荷應(yīng)采用放射式供電；對于照明及一般負(fù)荷可采用樹干式與放射式相結(jié)合的供電方式。供電級數(shù)不超過2級。動(dòng)力、照明配電電壓分別為交流380/220V。0.4kV系統(tǒng)為TN-S系統(tǒng)、中性點(diǎn)直接接地。余熱電站的接地網(wǎng)絡(luò)至少有兩點(diǎn)與主廠區(qū)接地網(wǎng)絡(luò)連接。供配電、電纜敷設(shè)、檢修與防雷接地系統(tǒng)等設(shè)計(jì)、供貨及安裝、調(diào)試均由總承包方負(fù)責(zé)。照明系統(tǒng)設(shè)置交流正常照明與事故照明；事故照明可采用自帶蓄電池的應(yīng)急燈。系統(tǒng)內(nèi)設(shè)照明配電箱及檢修箱，配電箱電源由總配電箱提供電源，照明燈具由就近照明配電箱引接。檢修電源箱電壓為380/220V，檢修電源箱需設(shè)置漏電保護(hù)，并符合安裝環(huán)境的要求。檢修電源箱內(nèi)應(yīng)采用有明顯斷開點(diǎn)的斷路器。防雷接地系統(tǒng)滿足要求。電纜及電纜敷設(shè)，總承包方負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、供貨、安裝、接線。電纜設(shè)施以電纜溝、橋架為主，輔以保護(hù)管?；馂?zāi)報(bào)警系統(tǒng)作為全廠火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的子系統(tǒng)。依據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，電纜應(yīng)有防火阻燃措施。依據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，采用封、隔、堵、涂等電纜防火措施?？刂葡到y(tǒng)PLC配置方案本項(xiàng)目PLC控制系統(tǒng)設(shè)置控制柜1套。所有就地箱、儀表控制通過硬接線完成。所有就地設(shè)備可在就地或者上位機(jī)操作，上位機(jī)操作站運(yùn)行監(jiān)視具有數(shù)據(jù)采集、CRT畫面顯示、參數(shù)處理、越限報(bào)警、制表打印以及各系統(tǒng)PLC參數(shù)設(shè)置、控制邏輯的修改、系統(tǒng)的調(diào)試等功能。經(jīng)濟(jì)效益分析系統(tǒng)設(shè)備自耗電序號技術(shù)指標(biāo)參數(shù)1.總耗電(kW)160主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)序號技術(shù)指標(biāo)參數(shù)1.裝機(jī)功率(kW)12122.額定功率(kW)12123.凈發(fā)電功率（kW）11524.年供電電量（萬度）921.65.年節(jié)約標(biāo)煤量（萬噸）285.696.年減排CO2量（萬噸）956.167.年發(fā)電效益（萬元）518.48年節(jié)省水量（萬噸）209年節(jié)省水費(fèi)（萬元）184說明：以上核算按8000h運(yùn)行時(shí)間，電價(jià)0.45元/kWh，節(jié)約標(biāo)煤指標(biāo)0.31kg/kWh，減排CO2指標(biāo)0.83kg/kwh。結(jié)論及建議綜上所述，我司為貴司提供的余熱電站整體解決方案，采用先進(jìn)的磁懸浮ORC發(fā)