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项目建议书(锅炉煤改气)沈煤集团

沈煤集团燃煤锅炉改造工程 项 目 建 议 书
项目号:CD16019DL
第A版

辽宁地利新能源集团

2016-04

沈煤集团燃煤锅炉改造工程 项 目 建 议 书
项目号:CD16019DL
第A版

项目负责人: 总工程师: 副总经理:





1 总论............................................................................................................................................................ 1 1.1 编制依据 ..................................................................................................................................................... 1 1.2 项目背景 ..................................................................................................................................................... 1 1.3 项目概况 ..................................................................................................................................................... 2 1.4 研究范围 ............................................................................................................................................... 2

1.5 主要指导思想和技术原则 ......................................................................................................................... 2 1.6 遵循的标准规范 ......................................................................................................................................... 3 2 气候条件 .................................................................................................................................................... 4 3 技术方案 .................................................................................................................................................... 4 3.1 燃煤锅炉改造的途径 ................................................................................................................................. 4 3.2 设计基础数据 ............................................................................................................................................. 5 3.3 采暖负荷计算 ............................................................................................................................................. 6 3.4 浴池用热水负荷计算 ................................................................................................................................. 6 3.5 改造方案 ..................................................................................................................................................... 7

沈煤集团锅炉煤改气工程项目建议书

1 总论
1.1 编制依据 ⑴ 业主提供的基础数据。 ⑵ 国家相关政府部门关于燃煤锅炉排放物控制相关政策、规定。 1.2 项目背景 为解决大气污染问题,2013 年 9 月 12 日,国务院印发了关于大气污染防治行动计 划的通知,国发(2013)37 号《大气污染防治行动计划》,该文件发布了“十条措施” 力促空气质量改善,简称大气防污“国十条”,其中第 4 条明确指出控制煤炭消费量, 加快清洁能源替代使用。 2014 年 5 月 16 日,环保部公告 2014 年第 35 号发布了 GB13271-2014《锅炉大气 污染物排放标准》的污染物排放控制要求,新修订的《锅炉大气污染物排放标准》增 加了燃煤锅炉氮氧化物和汞及其化合物的排放限值,规定了大气污染物特别排放限值, 取消了按功能区和锅炉容量执行不同排放限值的规定,以及燃煤锅炉烟尘初始排放浓 度限值,提高了各项污染物排放控制要求。 2015 年 11 月 6 日,国家能源局、国家发改委、环保部等七部委联合发布《燃煤锅 炉节能环保综合提升工程实施方案》,规划到 2018 年推广高效锅炉 50 万吨,淘汰落 后燃煤锅炉 40 万吨,完成节能改造 40 万吨,提高燃煤工业锅炉运营效率 6 个百分点, 计划节约 4000 万吨标准煤。 我国北方采暖锅炉绝大部分以煤为能源,燃煤锅炉在实际使用运行中,热效率低、 能源浪费大、排尘浓度大、煤的含硫量高、对大气污染严重,不仅成为冬季北方的雾 霾主要成因,同时每年还需上缴大量的排污费用,对企业和社会都很不利。相对于燃 煤锅炉,燃气锅炉具有热效率高,对大气污染低,有很好的环保性等特点。因此,为 解决大气污染问题,国家及地方政府相继提出措施,推进“煤改气”方针政策,即将 现有燃煤锅炉改为燃气锅炉。

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随着国家、省、市环境保护管理力度的加大,企事业单位环保意识增强。沈煤集 团从长远发展考虑,决定利用清洁能源作为燃料,对社区现有燃煤供暖系统进行改造。 该项改造措施既可以改善当地的空气环境、节约资源,又可以节省一部分排污费用。 1.3 项目概况 沈煤集团现有 1 台额定热工率为 2.8MW(4t)的燃煤蒸汽锅炉,为沈煤集团宾馆、 办公提供采暖热水,总供暖面积达 14000m2。考虑到燃煤锅炉效率低,能耗大,污染重 等因素,为响应国家节能降耗、使用清洁能源的号召,按当地环保政策的要求,拟将 原有燃煤热水锅炉改为其他清洁能源,满足沈煤集团采暖要求。 1.4 研究范围 本次研究范围主要包括:沈煤集团燃煤锅炉改造工程的投资建议。本着安全环保、 技术可行、规避投资风险的原则,采用实施和预留相结合的规划方针进行设计。主要 工作内容包括: (1) 燃气蒸汽锅炉置换燃煤蒸汽锅炉(改气)方案及气源的可行性。 (2) 系统配套方案。 (3) 技术经济预估。 (4) 建议运营方案。 1.5 主要指导思想和技术原则 ⑴ 贯彻执行国家、省、市有关环保法规和政策,坚持“节能减排”、“清洁生产” 及“循环经济”原则。 ⑵ 对供热系统改造工艺进行细致的技术、经济论证,有针对性地提出技术先进、 经济可行的工艺方案。 ⑶ 采用的工艺流程合理、成熟、可靠,充分利用资源,在布局上留有发展余地。

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⑷ 在工艺可靠、环保达标的前提下,尽可能降低工程投资,以期获得较好的经济 效益。 1.6 遵循的标准规范 《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》 《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》 《居住建筑节能设计标准》 《公共建筑节能(65%)设计标准》 《城镇供热管网设计规范》 《锅炉安全技术监察规程》 《建筑设计防火规范》 《石油天然气工程设计防火规范》 《城镇燃气设计规范》 《汽车加油加气站设计与施工规范》 《液化天然气(LNG)汽车加气站技术规范》 《工业设备及管道绝热工程设计规范》 《工业锅炉水质》 《公共建筑节能设计标准》 《工业金属管道设计规范》 《采暖与空调系统水力平衡阀》 GB50736-2012 JGJ 26–2008 DB21/T1476-2011 DB21/T1899-2011 CJJ34-2010 TSG G0001-2012 GB50016-2014 GB50183-2004 GB50028-2006 GB50156-2012(2014 年版) NBT 1001-2011 GB50264-2013 GB/T1576-2008 GB50189-2015 GB50316-2000(2008 版) GB/T28636-2012

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2 气候条件
沈阳市区位于辽宁省辽河平原中部, 地理坐标位于在东经 122°25′至 123°48′, 北纬 41°11′至 43°2′之间。东临抚顺市,南与本溪市和辽阳市相辖,西与台安、 黑山两县接壤,北与内蒙古自治区科左后旗相邻。全区以平原为主,山地、丘陵集中 在东北部。以平原为主,山地、丘陵集中在东南部,辽河、浑河、秀水河等途经境内, 市区面积 303.6 万 m2。 沈阳地区属温带季风型大陆性气候,四季分明。年平均气温 6.2~9.7℃。冬季严 寒、干燥,夏季湿热、多雨,春秋两季气温变化迅速,春季多风,秋季晴朗。全年气 温变化范围在-29℃~36℃之间, 年平均气温 8℃, 极端气温最高 35.2℃, 最低-30.6℃。 沈阳地区全年气温变化范围在-29℃~36℃之间, 年平均气温 6.2~9.7℃, 自 1951 年有完整的记录以来,沈阳极端最高气温为 38.3℃(1952 年 7 月 18 日),中心城区 极端最低气温为-32.9℃(2001 年 1 月 15 日),近郊近年来最低气温为-35.4℃(沈北 新区 2001 年 1 月 11 日)。一年中,7 月份气温最高,平均气温 25.6℃;1 月份气温最 低,平均气温-12℃,年温差为 37.6℃。气温的日变化中,最高气温出现在 14~15 时, 最低气温出现在 4~5 时,日温差一年之中冬季最大,夏季最小。

3 技术方案
3.1 燃煤锅炉改造的途径 燃煤锅炉改造的途径一般有以下几种: ⑴ 生物质燃料替代燃料煤 ⑵ 燃气替代燃料煤,对燃煤锅炉进行改造 ⑶ 燃气替代燃料煤,对燃煤锅炉进行整体替换 ⑷ 电加热替代煤加热 ⑸ 地热能、太阳能利用替代燃煤锅炉 ⑹ 低品位自然能利用,如空气能

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⑺ 其他替代技术 本工程拟采用燃气加热代替煤加热。 3.2 设计基础数据 ⑴ 本次改造涉及供暖对象为:沈煤集团办公、宾馆供暖,总供暖面积 14000m2。 ⑵根据 DB21/T1476 和 DB21/T1899,沈阳采暖度日数(HDD18)3929,属建筑节能 设计气候分区的严寒地区(I 区),推荐计算采暖期 150d,平均室外温度-4.5℃。 ⑶ 根据 GB50736 规定, 寒冷地区和严寒地区主要房间应采用 18℃-24℃, 居住建 筑的集中供暖系统应按连续供暖进行设计。 ⑷ CJJ34 推荐采暖热指标按下表取值(W/m2)

根据以上规范要求, 结合沈煤集团特殊性、 采暖需求和对 2011-2015 采暖季当地气 温趋势分析及实际情况,确定本次改造设计计算条件如下: 室外最低气温 室外平均最低气温 室内采暖温度 单位面积采暖热指标 供暖天数 -19℃ -4.5℃ 宾馆 20℃、办公楼 18℃ 根据上述 CJJ34 推荐采暖热指标按下表取值 150d

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3.3 采暖负荷计算 方案阶段采暖热负荷采用面积估算法进行初步估算,结果见下表。由于改造方案 可行与否的关键是运行费用是否合理可信,计算采用了平均热负荷估算,住宅区及配 套设施情况比较复杂,方案阶段难以逐项落实清楚,计算采用住宅综合项取用热指标, 详细设计时宜分项落实清楚,并按照建筑实际情况进行详细计算。 考虑部分宿舍及办公区采用地板辐射取暖形式,为保护采暖设施不因高温老化, 计算采用低温供回水方式。 采暖期平均热负荷估算
室内 房屋名称 温度 采暖室 外计算 建筑面积 温度 面积热指 最大热负 采暖日 采暖期 全年总 标 荷 时长 天数 耗热量 采暖 供水 温度 采暖回 循环水 水温度 流量

(℃) (℃) 办公楼正常供暖 宾馆正常供暖 合计 18 20 -19 -19

(m? ) (W/m? ) (kW) 2000 12000 14000 70 60 140 720 860

(h) (d) (GJ) (℃)(℃) (t/h) 24 24 150 150 1103.35 5861.91 6965.26 70 70 50 50 3.65 19.38 23.03

3.4 浴池用热水负荷计算 沈煤集团现有浴池热水罐容量约 200m3,每天消耗水量约 200 m3,锅炉提供热水温 度 55℃。 浴池供热水平均热负荷估算
初始温度 (℃) 水 20 工作温度 (℃) 55 日消耗水量 (t) 200 平均热负 荷 (kW) 340.3 供热水天 数 (d) 360 全年总耗热量 (GJ) 10584

介质名称

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3.5 改造方案 目前市场上的新型燃气锅炉不仅具有结构简单合理,运行安全可靠、出来足、微 正压燃烧、耗电量小、热效率高、环保效果好、操作简单、可维修性好等设计特点, 还具有大型化、整体快装化、运输安装简单、锅炉房要求低等安装特点。 1 设备选型 经计算,沈煤集团供暖和浴池最大估算热负荷为 1.2MW,综合考虑锅炉出力、热负 荷调度、 检修、 极端气候条件等, 选用单发 3t/h 燃气蒸汽锅炉 1 台, 总额定出力 2.1MW。 1 台 3t/h 燃气蒸汽锅炉的工程量及费用如下表。
序号 1 2 2.1 2.2 2.3 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 合计 4 5 6 7 合计 此报价含税,不含运费。 燃煤锅炉拆除 燃气锅炉安装 土建改造 供热管线改造 台 台 项 项 1 2 1 1 15000 40000 设备名称 锅炉主机 配套辅机 燃气燃烧机 电控柜 阀门仪表 锅炉房设备 循环水泵 烟囱 软化水设备 节能器 分汽包 JGGC4-168 Φ400×8000 Φ500×1750 配套 Φ325 台 套 套 台 台 2 1 1 1 1 7608 6240 8856 18720 5200 15216 6240 8856 18720 5200 375960 15000 40000 12000 10000 77000 BGN300M GLKZX-WQZ2-2D 配套 台 台 套 1 1 1 101520 5040 9168 101520 5040 9168 设备型号 WNS3-1.25-Q 单位 台 数量 1 单价 206000 总价 206000

2 气源 供气规模 单台锅炉供气小时流量:247Nm3/h 设计压力:0.4MPa

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工作压力:10kPa~50kPa 设计温度:-35℃~50℃ 工作温度:-30~45℃ ⑴ 站址选择及总平面布置 拟选站址位于现沈煤集团锅炉房西南侧空地,方便给用气点锅炉房供气,与周边 间距满足防火间距要求,并离繁华的社区较远,安全、适用,符合环境保护及防火安 全的站址选取原则。 总平面布置: 气化站设置高 2m 以上的不燃烧实体墙, 既能防止 LNG 外泄及事故时减小波及范围, 又方便站内安全防护的有序管理。围墙内气化站总平面占地约 1600m2,分区布置,分 为生产区和生产辅助区。生产区设置 1 座 50m3LNG 低温储罐,2 座 500Nm3/h 空温气化器 (一开一备)及 1 座 500Nm3/h 的气化复热撬(水浴加热),一座 200Nm3/h 的储罐增压 器,三路 500Nm3/h 调压计量撬 1 座,卸车区设卸车增压撬一座,BOG 回收设 BOG 加热 器 1 台,低温放空设置 EAG 加热器,整个生产区设置 DN200 的天然气放散总管;生产 辅助区内含值班室、配电室、控制室及消防泵房和消防水池;站内道路满足 LNG 运输 车的转弯半径,道路硬化满足运输车辆载荷,按规范设置大于 3.5m 消防通道;生产区 按照工艺流程要求合理布置,站内规划紧凑,道路通畅,节省用地,满足功能需要, 符合交通运输,以及防火、安全、卫生、施工及检修等要求。 ⑵ 工艺流程 LNG 气化站的工艺主要包括 3 部分流程:卸车流程,储罐自增压流程及 LNG 气化流 程,调压计量供气流程,见下图。

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集 EAG 加热器 中 放 散 空温 LNG 运输槽车 储 罐 空温 气化器 卸车 增压器 储罐 增压器 BOG 加热器 锅炉房燃气锅炉 调压计量撬 气化器 复热撬

LNG 气化站及锅炉房供气流程框图 ① 卸车流程: LNG 槽车进入气化站,槽车与卸车台的气液相管道分别连接后,依靠站内设置(或 槽车自带)的卸车增压器,使槽车与 LNG 储罐之间形成一定的压差,将 LNG 通过进液 管卸入储罐。卸车完成后,切换气液阀门,将槽车内残留的 BOG 通过卸车台气相管道 回收。 ② 储罐自增压及 LNG 气化流程: 靠 LNG 储罐内压力的推动及液体自重,LNG 液体从储罐流入空温气化器,随着罐内 LNG 的流出,罐内压力不断降低,LNG 储罐出液速度逐渐变慢甚至停止,因此,正常供 气操作中必须不断向储罐补充气体,将罐内压力维持在一定范围内,才能使 LNG 气化 过程持续下去。储罐的增压是利用储罐增压器的自动增压调节阀和自增压气化器实现 的。当储罐内压力低于自动增压阀的设定开启值时,自动增压阀打开,储罐内 LNG 靠 液位差流入自增压空温气化器,在自增压空温气化器中 LNG 经与空气换热气化成气态 天然气,然后天然气进入储罐内,将储罐内压力升高至所需工作压力。再利用该压力 将储罐内 LNG 送入空温气化器,此过程不断循环,保证 LNG 的气化.。过程中,储罐及

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管道内逸散 BOG, 通过气相管道回收。 气化站设置 2 组空温式气化器组, 相互切换使用。 当一组使用时间过长,气化器结霜严重,导致气化器效率降低,出口温度达不到要求 时,人工(或者自动定时)切换到另一组使用,本组进行自然化霜备用。 LNG 经空温气化器后, 在夏季空温式气化器天然气出口温度可达 15℃直接经调压计 量加臭进入燃气锅炉燃烧器燃烧加热。在冬季或雨季,气化器的气化效率大大降低, 在项目所在地(盘锦),冬季气化器出口的天然气温度低于 0℃,而形成低温天然气。 为防止低温天然气直接进入中压管网导致管道阀门等设施产生低温脆裂,也为防止低 温天然气密度大而产生过大的贸易计量误差,气化后的天然气需再经水浴式天然气加 热器将其温度升到 10℃,然后再调压计量加臭,送入用气点。 ③ 调压计量供气流程: 站内设 1 座调压计量撬,撬内设 3 路计量调压,其中 2 路调节气化后天然气,一 用一备; 另一路调节加热后的 BOG, 均经过一级调压调节到锅炉燃烧器的额定燃烧压力, 加臭后通过管道输送至锅炉燃烧器。撬内设工艺放空及安全放空,放散天然气通过管 道输送至站内放散管集中放散。 ⑶ 自控方案 气化站设置 1 座 50m3 的 LNG 低温储罐,在储罐进、出口管线上设置气动切断阀, 通过储罐液位及压力对其进行控制;储罐液位及压力设有高、低报警,切断联锁。在 气化器进口管线上设置气动切断阀,通过气化器出口温度对其进行控制,以保证气化 器出口天然气温度。 调压计量撬内设三路调压计量, 每路均为一级调压, 均设置气动切断阀、 压力仪表, 并设置压力信号的高报警及高高联锁切断,在调压装置后设贸易级精度流量计,经温 压补偿后的流量数据用于贸易结算。 气化站内储罐进出、液管线、卸车管线、气化主线、BOG 管线上设温度仪表、压力 仪表以采集工艺参数。 站内设置控制室,控制室内设 1 套站控系统、1 台操作终端、1 套 UPS,站控系统 采用 PLC,现场仪表采集的数据上传至站控系统,用于实现站内生产控制。

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⑷ 建筑 气化站依托本次锅炉房改造后富余空间设置辅助生产用房:值班室、配电室、控制 室。建筑物结构形式为砌体结构,耐火等级不低于《建筑设计防火规范》GB50016-2014 规定的“二级”,平面布置满足《建筑设计防火规范》GB50016-2014、《城镇燃气设 计规范》GB50028-2006 规定的防火安全间距要求。 ⑸ 公用工程 ① 电气: 液化天然气气化站的供电系统符合《供配电系统设计规范》GB50052-2009“二级 负荷”的规定,供电系统采用双回路供电,如果没有双回路供电条件,考虑备用燃气 发电机。 厂区内配照明设施,站区内的所有工艺设备、管线、电气设备正常不带电的金属 外壳均可靠接地,接地电阻不大于 1Ω。 液化天然气储罐和放空立管直接接地,不靠管道的传导。 ② 通信: 值班室内设 1 台通信座机,气化站出、入口及站内关键地方设置设置防爆摄像头, 并将监控画面实时会传到控制室。 ③ 采暖与通风: 采暖空调:气化站需采暖房间利用原锅炉房设置,空间分隔后只需加装散热器即 可实现冬季采暖;夏季利用 LNG 回收冷量调节值班室、控制和机柜室室温度。 通风:配电间根据需要设置通风系统。 ④ 给排水与消防: 生活给水:锅炉房内的供水管道引一支管通过管道接入值班室。 排水: 站内排水主要为雨水和卫生清理用水。 雨水采用有组织排雨水设计排入附近 设施,卫生清理用水排入附近下水道。场站围墙内的排水系统采取相关措施防止 LNG 流入下水道或者其他顶盖密封的沟渠中。
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灭火器材:配置数量执行《城镇燃气设计规范》GB50028- 2006、《建筑灭火器配 置设计规范》GB50140-2005。 ⑸ 主要工程量
序号 1 2 3 4 5 6 7 9 10 10 11 12 13 14 合计 LNG 储罐 空温气化器 气化复热撬 储罐增压器 BOG 加热器 EAG 加热器 调压计量撬 管材、阀门 排水 自控系统 供电设备 地磅 土建、总图(含填方) 安装费 设备名称 设备型号 50m
3 3 3 3

单位 座 座 座 台 台 台 座 套 套 套 套 台 项 项

数量 单价(万元) 总价(万元) 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 40 5 4 4 4 3 10 8 2 8 2 6 40 20 40 5 4 4 4 3 10 8 2 8 2 6 40 20

500Nm /h 500Nm /h 200Nm /h 500Nm /h 200Nm /h 500Nm /h
3 3 3

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3 供热运营及成本分析 (1) 人工成本 燃气锅炉自动化程度比较高,正常运行值班人员配置为 6 人 。 (2) 单位供热成本 经计算,沈煤集团年耗热量为 10584GJ(见 3.3 计算表格),沈煤集团采暖年耗气 量为:317837.8Nm3/a,按气价 3.0 元/Nm3 计算,年运行费 95.4 万元。

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