淮北燃气轮机联合循环、热电联产项目可行性研究报告.doc

淮北燃气轮机联合循环、热电联产项目可行性研究报告

目 录
第1章 概述 1
1.1. 项目概况 1
1.2. 编制依据 1
1.3. 公司概况 2
1.4. 研究范围 2
1.5. 建设的必要性 3
1.6. 工作简要过程 4
1.7. 主要结论 4
第2章 热负荷 6
2.1. 热负荷现状 6
2.2. 热负荷特性和用汽参数 6
2.3. 设计热负荷 6
第3章 主机选择和供热方案 7
3.1. 发电方式选择 7
3.2. 燃气轮发电机组选择 11
3.3. 余热锅炉选择 13
3.4. 汽轮发电机组选择 14
3.5. 装机规模和热电联产方案 14
3.6. 热、电平衡和技术经济指标 15
3.7. 运行方式分析 16
3.8. 推荐主机主要技术参数 16
第4章 燃料供应系统 20
4.1. 燃料来源及成分 20
4.2. 焦炉煤气来源及项目耗量 21
4.3. 燃料的消耗量 21
4.4. 燃油系统 22
4.5. 燃气系统 23
4.6. 燃气增压系统 24
4.7. 氮气系统 28
第5章 建厂条件 30
5.1. 厂址地理位置 30
5.2. 工程地质 30
5.3. 水文地质： 30
5.4. 气象条件 30
5.5. 地震烈度 30
第6章 工程设想 31
6.1. 项目总体规划和厂区总平面布置 31
6.2. 燃气轮机及余热锅炉岛布置 32
6.3. 主厂房布置 33
6.4. 热力系统 34
6.5. 压缩空气系统 36
6.6. 电厂化学部分 37
6.7. 水工部分 42
6.8. 电气部分 45
6.9. 热工控制 46
6.10. 暖通部分 49
6.11. 土建部分 50
第7章 环境保护 53
7.1. 本工程设计中执行的环保标准 53
7.2. 拟建项目环境影响分析对策 53
7.3. 污染防治 54
7.4. 环境监测 55
7.5. 生态环境影响结论 55
第8章 消防 56
8.1. 概述 56
8.2. 总图布置与交通要求 56
8.3. 建筑物与构筑物要求 56
8.4. 消防给水和电厂各系统的消防措施 57
8.5. 工艺系统的防火措施 58
8.6. 消防供电 61
第9章 劳动安全与工业卫生 62
9.1. 设计依据 62
9.2. 安全和卫生危害因素 62
9.3. 劳动保护措施 66
第10章 节约和合理利用能源 69
10.1. 节能 69
10.2. 节水 69
10.3. 其它 70
第11章 生产组织和劳动定员 71
11.1. 概述 71
11.2. 组织机构、人员编制及指标 71
第12章 投资估算和经济分析 72
12.1. 工程概况 72
12.2. 投资估算 72
12.3. 企业经济效益评估 73
第13章 结论和建议 77
13.1. 结论 77
13.2. 建议 78

附件：
1. 《项目可研设计委托书》，江苏滕氏能源科技有限公司
2. 《勘察设计委托书》江苏滕氏能源科技有限公司
3. 安徽滕氏高端铸造循环经济有限公司年产70万吨高端铸件循环经济园项目的批复。
4. 安徽滕氏化工有限公司年产50万吨化产品深加工项目的批复。
5. 当地电力部门同意接入意见书(暂缺，需业主提供)
6. 当地水务管理部门同意的供水协议(暂缺，需业主提供)
7. 焦炉煤气供应协议书(暂缺，需业主提供)
8. 对外供热协议书(暂缺，需业主提供)
9. 厂址地理位置图(暂缺，需业主提供)

附图:
1. AXD2012-162K-Z01厂区总平面图
2. AXD2012-162K-J01原则性热力系统图
3. AXD2012-162K-J02燃机及余热锅炉区域平面布置图
4. AXD2012-162K-J03燃机及余热锅炉区域立面布置图
5. AXD2012-162K-J04燃机外部管道系统图
6. AXD2012-162K-J05焦炉燃气系统图
7. AXD2012-162K-J06燃油系统图
8. AXD2012-162K-S01水量平衡图
9. AXD2012-162K-H01化学水处理系统图
10. AXD2012-162K-D01电气主接线图

第1章 概述
1.1. 项目概况
项目名称：淮北燃气轮机联合循环、热电联产项目
主办单位：能源科技有限公司
项目法人：
江苏滕氏能源科技有限公司（以下简称滕氏能源）在淮北烈山经济开发区雷山工业园拟建设的年产70万吨高端铸件项目、50万吨化产品深加工项目及淮北燃气轮机联合循环、热电联产项目。其中70万吨高端铸件项目为滕氏能源旗下子公司安徽滕氏高端铸造循环经济有限公司所有，50万吨化产品深加工项目为滕氏能源旗下子公司安徽滕氏化工有限公司所有，淮北燃气轮机联合循环项目为滕氏能源旗下子公司安徽滕氏燃气发电有限公司所有。淮北燃气轮机联合循环、热电联产项目的建立正是为解决高端铸项目及化产品深加工项目的用电用汽需求，电厂性质为企业的自备电厂。
淮北燃气轮机联合循环项目所用煤气由江苏滕氏能源科技有限公司70万吨高端铸件项目的配套工程长源（淮北）焦化有限公司120万吨焦化厂供应。
本项目采用燃气-蒸汽轮机联合循环、热电联产，产出的电能，自发自用，富余部分上网销售，热能除满足高端铸件及化产品深加工项目外，同时也提供给烈山经济开发区其他企业。燃气-蒸汽联合循环、热电联产的方式的效率高，实现了资源综合利用，发展了循环经济，提高了企业经济效益、社会效益和环境效益，是典型的节能型项目。
淮北燃气轮机联合循环项目采用燃气轮机发电机组+余热锅炉+汽轮发电机组组成联合循环、热电联供。建设规模确定为：3台32MW级燃气轮机+ 3台48t/h余热锅炉+1台25MW抽凝式汽轮发电机组。本项目一次建成，工程完成后，可发电118.94MW/h,供热80t/h。
1.2. 编制依据
(1)、《项目可研设计委托书》江苏滕氏能源科技有限公司。
(2)、《项目勘察设计委托书》江苏滕氏能源科技有限公司。
(3)、建设方提供的其它基础资料。
(4)、国家有关能源开发利用和热电联产的政策、文件。
(5)、热电联产项目可行性研究技术规定以及国家有关技术规程、规范等。
1.3. 公司概况
本项目的投资人是滕道春先生，他先后投资兴建了江苏天裕能源化工集团有限公司和江苏滕氏能源科技有限公司。安徽滕氏高端铸造循环经济有限公司是江苏滕氏能源科技有限公司在安徽注册的新公司。
江苏滕氏能源科技有限公司设立于2009年，注册资本1600万美元，现有职工1200人，其中技术及管理人员200余人。公司主要经营机械制造、铸造、煤炭开采、煤炭洗选、焦炭资源再生及综合利用、企业生产排放物的再利用技术开发及其应用。
江苏滕氏能源科技有限公司下属徐州徐工路友工程机械有限公司、徐州高科铸造有限公司、曲靖市天泰投资有限公司、曲靖市富森矿业有限公司、徐州义安洗煤有限公司、徐州褔森进出口有限公司等6家控股子公司。目前公司年产工程机械350台、中端铸件10万吨、开采煤炭30万吨、洗选精煤150万吨，同时已探明可开采优质主焦煤储量4500万吨。
目前公司在滕道春董事长的领导下，以天裕集团为基础、本着精诚合作、共同发展的原则，与徐州矿务集团、江淮动力、徐工集团、美国GE公司、日本JFE化工公司等国内外大型企业集团建立了长期的战略合作关系，在原料供应、产品销售、先进技术引进与利用、股权投资等领域开展了全面合作，为江苏滕氏能源科技有限公司的长期、稳定、快速的发展奠定了坚实的基础。
江苏滕氏能源科技有限公司结合自身实际，树立了3-5年内打造出滕道春董事长领导下的第二个百亿企业的奋斗目标。为了实现这一宏伟目标，公司决定依托天裕集团的人力资源、技术资源，利用淮北市优厚的招商引资条件，走规模经济、循环经济、资源综合利用、发展新能源的路子，在淮北市设立安徽滕氏高端铸造循环经济有限公司、安徽滕氏燃气发电有限公司、安徽滕氏化工有限公司三家子公司，在淮北烈山经济开发区内投资建设三个项目：1、年产70万吨的铸造项目；2、装机容量120MW的燃气发电项目；3、50万吨化产品深加工项目。三个项目计划总投资48亿，用地2500亩，建设周期36个月。项目建成后预计可实现销售收入115亿元，利税10亿元。
1.4. 研究范围
按《项目可研设计委托书》的要求，本阶段的工作主要是围绕淮北燃气轮机联合循环项目进行可行性研究工作，研究范围主要包括热负荷调查及核实、厂区布置、机组选型、电气、化学水处理系统、燃料供应系统、热工自动化及环境保护、消防、安全等方面的可行性研究，并作出相应的工程投资估算与财务评价，具体如下：
1) 研究和论证本项目工程的建设条件：燃气气源及供给量、水源和供水条件、厂址工程地质、交通运输等；
2) 进行热、电负荷的调查、分析以及与公司热、电网系统的连接建议；
3) 对本项目的厂区布置、建设规模、主机和辅机选型、主厂房和附属车间布置、供电、供热方式等提出建议；
4) 在工艺和设备选型、燃料供应系统、电气系统、供排水系统、化学水处理系统、热工自动化、环境保护、消防、安全等方面进行可行性研究，作出技术上、经济上的论证，并进行投资估算和经济效益分析。
有关本项目的环境影响评价、厂区围墙外道路及厂外供热管网、电力接入系统报告、地质灾害、文物保护以及水土保持、工程地质勘察、地形测绘等专门报告，由业主另行委托相关专业单位编制。
1.5. 建设的必要性
1.5.1是科学发展观的本质要求。
节能减排是提高能源利用效率，减轻环境压力，保障经济安全，全面建设小康社会的必然选择；是促进循环经济发展，建设节约型社会，转变经济增长方式，实现可持续发展的必由之路；是贯彻落实科学发展观、提高人民生活质量、构建和谐社会的必然要求。燃气-蒸汽轮机联合循环、热电联产的方式能源利用效率高，正是响应国家政策，落实节能减排的又一个重要举措，符合科学发展观的本质要求。
1.5.2是企业自身发展的需要
本项目积极采用先进技术，充分合理的利用煤气资源，解决了企业自身用电需求，又降低了公司的生产成本，是企业节能降耗的重要途径。因此本项目的建设有利于增强企业的竞争力，是企业自身发展的需要。
综上所述，本项目可实现资源的综合利用，保护了环境，且具有良好的经济效益和社会效益，因此，本项目建设是十分必要的。
1.6. 工作简要过程
受滕氏能源委托，上海力顺燃机科技有限公司及济南工程咨询院于2012年2月至4月多次派相关专业人员赴安徽淮北市烈山经济开发区现场搜资并踏勘厂址条件，进行热负荷调查核实。滕氏能源相关领导、安徽滕氏燃气发电有限公司负责人及有关专业人员也陪同赴现场调查并介绍了有关情况，并按我公司搜资提纲提供了原始资料，得到了本工程的各项支持性文件,并根据《热电联产项目可行性研究技术规定》及附件和《燃气—蒸汽联合循环电厂设计规定》要求,经过各相关专业人员的资料分析、数据计算论证，编制了本可行性研究报告。
1.7. 主要结论
（1） 能源得到合理利用，能源综合利用效率高；项目组合方式、规模合理，符合国家行业产业政策。
（2） 原料来源充足、交通运输及供水有保障，本项目厂址具备建厂条件。
（3） 环保、劳动安全、职业卫生、消防等方面设计严格执行国家标准、规范。
（4） 本项目的兴建，解决了企业自身的热、电需求，具有良好的经济效益，投资回收期短。
（5） 实现了资源的综合利用，保护了环境，且具有良好的社会效益和环境效益。
（6） 本项目主要经济指标：
序号
项目名称
数 值
单 位
1
装机铬牌容量(以发电机计)
128.72
MW
2
发电总功率
118.94
MW
3
动态总投资
70380
万元
4
财务内部收益率
33.91
%
5
回收期
3.94
年
6
年运行小时数
7500
小时
7
年发电量
89203.39
万kWh
8
厂用电率
11.86
%
9
年供电量
78623.87
万kWh
10
发电气耗率
0.4704
Nm3/kWh
11
单位气量发电量
2.1258
kWh/ Nm3
12
小时耗气量
55950
Nm3/h
13
蒸汽产量
60
万吨

综合各方面建设条件，本项目建设从技术上，经济上是可行的，建设也是十分必要的。

71

第2章 热负荷
2.1. 热负荷现状
根据滕氏能源提供的资料，安徽滕氏高端铸造循环经济有限公司、安徽滕氏化工有限公司各生产装置需要的热力介质及烈山经济开发区其他企业总计热需求量为80t/h。
2.2. 热负荷特性和用汽参数　
高端铸造及化工深加工的生产为三班制连续工作，两者的热电荷主要是工业用汽，昼夜用热均匀，全年生产平衡稳定，热电荷波动较小、用热负荷较稳定。　
热用户均为直接加热，用汽参数：压力为0.8MPa，温度≥饱和温度(170.4℃)，热值为大于或等于2767kJ/kg。
因此．本项目供热蒸汽设计参数为0.98MPa，280 ℃，供热热源为本项目联合循环的余热锅炉低压及汽轮机的抽气，扣除本项目自用汽量后，本项目对外供热能力：70-90t/h。
2.3. 设计热负荷　
由于安徽滕氏高端铸造循环经济有限公司、安徽滕氏化工有限公司用热主要是工业用汽，昼夜用热均匀，全年生产平衡稳定，热电荷波动较小、用热负荷较稳定，为保证供热的可靠性，本项目设计额定热负荷确定为80t/h，并具有外供90t/h蒸汽的能力。

第3章 主机选择和供热方案
3.1. 发电方式选择
本工程设备选型以立足于国内和国内配套，国内不能满足要求的采用引进设备为原则，根据目前淮北燃气轮机联合循环项目煤气供应量以及安徽滕氏高端铸造循环经济有限公司、安徽滕氏化工有限公司热、电需求来确定本项目建设规模，并在此基础上进行发电方式的比较。经调查和研究，相适应的发电方式有如下三种。
一、 燃气锅炉+蒸汽轮机发电、热电联供方式
装机容量：3×25MW 外供蒸汽80t/h，这是一个非常传统工艺方式，是国内常规电厂模式。主要设备是燃气燃烧器、锅炉本体、化学水系统、给水系统、蒸汽轮机、冷凝器、冷却塔、发电机、变压器和控制系统，工艺流程比较复杂。
根据国内煤气锅炉对燃料的要求：当锅炉燃料的发热量≥12.56MJ/Nm3时，即可使锅炉稳定燃烧；根据长源（淮北）焦化有限公司120万吨焦化厂提供的煤气资料，完全可以满足锅炉稳燃的要求。长源（淮北）焦化有限公司120万吨焦化厂焦炉煤气保证供应量为55950Nm3/h, 根据煤气气量、热值，可选用三台100t/h高温高压燃气锅炉，按以热定电原则，可选配三台25MW汽轮发电机组；在保证热需求的前提下，机组总发电功率约66.08MW；外供蒸汽80t/h。

优点：
● 对于燃料气体要求比较低，只要燃气燃烧器能够承受的气体，一般都可以适应，煤气只需要有限的压力，因而煤气处理系统投资比较简单；电厂的运行、维修、管理等国内都有一套可参考的成熟经验，单位投资5000元/kW左右。
缺点：
● 工艺复杂，建设周期比较长，永久性基础，难以再移动；
● 锅炉蒸发量大，化水处理规模亦要大；
● 机组占地面积大，投资相对较大；
● 水消耗量大，机组需要的冷却水循环量约15000t/h（损失消耗量约为300t/h）；
● 厂房结构、设备复杂、施工周期较长；
● 机组启动较慢，约需4小时以上，且低负荷运行对机组效率影响大。
二、采用燃气内燃机发电方式
装机容量：63台×1250kW =78750kW， 外供蒸汽：无
燃气内燃机的工作原理基本与汽车发动机无异，需要火花塞点火，由于内燃机气缸内的核心区域工作温度可以达到1400℃，使其效率大大超过了蒸汽轮机，甚至燃气轮机。燃气内燃机的发电效率通常在30%～40%之间，比较常见的机型一般可以达到35% 。
在使用焦炉煤气时，由于煤气的热值不太稳定，含氢量较大，杂质含量较大，实际使用条件与设计值偏差较大，其发电效率一般在25%左右甚至更低，进口机组效率在30%左右。
目前我国已经有几家厂商可以提供相应的机组，例如山东胜利油田胜动机械厂，可以生产500kW级燃气内燃机，并在中小型焦化厂得到大量应用，但因其发电功率小仅500kW，发电电压低仅380V，因此只能作为厂用电，无法并网外输，无法大规模利用焦化煤气，该公司正在研制1000kW级以上的机组，并网电压也将有所提高。此外，国外的卡特彼勒和顔巴赫等公司也有相关技术和运行经验。

优点：
● 设备集成度高，安装快捷。
● 对气体中的粉尘要求不高，
● 基本不需要水。
缺点：
● 综合热效率低：虽然发电效率可达30%，通常只有热水而没有蒸汽，无法同时满足用户用电和用蒸汽的要求。
● 机组可用性和可靠性较低：从目前其它焦化厂使用的燃气内燃发电机组的运行情况来看，机组的稳定性不高，运行100～200小时就停机检修，有时不得不采取增加发电机组台数的办法，来消除利用率低的影响。
● 燃料的不同，对机组出力影响较大：一台500kW燃气内燃发电机组当燃用焦化煤气时（4000kcal/m3）,其出力仅为燃用天然气时的55%左右（280～320kW）。
● 单机容量小：目前国内生产的机组大多为1000kW，燃用焦炉煤气其出力仅为600kW左右。
● 气缸、进排气阀、火花塞更换频繁；
● 需要频繁更换机油，消耗材料比较大，
● 内燃机设备对焦化煤气中的水分子含量和硫化氢比较敏感，可能导致硫化氢和水形成硫酸腐蚀问题，需要采取一些必要措施加以克服。
建站投资情况：
采用国产燃气内燃机发电主要是单机容量偏小，组成的台数也多，500kW级燃气内燃机只能以380V等级并网，因此只能作为厂用电电源，还无法实现大规模利用焦化煤气，同时也难以满足大型设备的启动和运行；机组对煤气热值要求高（热值需稳定，而焦化厂很难保证煤气热值不变化），因此机组适应范围小，稍有波动，即影响机组的稳定运行。根据用户实地考察的煤气发电机组实际运行情况，长期运行时发电功率仅能达到额定功率的64%，机组不能做到满发满供，也不能满足供蒸汽的要求。
热效率约为30% 。单位投资为4000元/kW左右。
三、采用燃气轮机联合循环热电联产方式
装机容量128.82MW，外供蒸汽80t/h。
从工作原理上看，燃气轮机无疑是最适合焦化煤气利用的工艺技术之一:燃气轮机是从飞机喷气式发动机的技术演变而来的，它通过轴流压气机将空气压缩，高压空气在燃烧室与燃料混合燃烧，燃气急速膨胀推动动力涡轮旋转做功驱动发电机发电，因为是旋转持续做功，可以利用热值比较低的燃料气体。
燃气轮机产生的废热烟气温度高达450～550℃，可以通过余热锅炉再次回收热能转换蒸汽，驱动汽轮机再发电，构成燃气轮机—蒸汽轮机联合循环发电，综合发电效率可以达到45～50%，一些大型机组甚至可以超过55%，如果采用热电联供，综合热效率可达到75%以上。燃油和燃天然气的联合循环电厂在国内外都有上千套运行，对于燃料为焦炉煤气，国内企业已经开始有所尝试，并取得不少的经验。
采用燃气轮机的优势相对比较多；首先设备的可用性和可靠性较高，燃气轮机发电机组综合利用率一般可保持在90%以上；再有就是发电额定出力稳定性好，一般不会减少，甚至因为燃料进气量增加而有所增加；第三，联合循环电厂又具有环保性能好，无飞灰，排污少，占地少，耗水量少，操作人员精简，建设周期短，见效快等特点，因此采用燃气—蒸汽联合循环发电厂本身就是一项节能举措，也是一个节能项目,是目前国家大力提倡的最好的节能途径。
但是，燃气轮机燃料进气压力要求比较大；越是发电效率高的机组，燃料(COG)进气压力越高，需使用煤气压缩机来压缩煤气，压缩煤气要消耗大量的能量，提高了厂用电率，影响到电厂的实际输出功率；某些机型甚至要消耗燃气轮机发电机组12～14%的功率，对于联合循环项目可能是10～15%的输出功率，采用联合循环系统比较复杂，总投资也比较大，同时汽轮机搬迁也比较困难。
焦炉煤气在国际上主要归类为高氢燃料，燃气轮机在我国焦炉煤气利用上已经有不少成功的尝试，根据滕氏能源本项目提供的焦炉煤气资料，本项目采用燃气轮机的方式情况如下：
装机容量(以发电机计)：128.82MW,实际发电量118.94MW，外供电量104.83MW，外供蒸汽80t/h。
根据焦炉煤气气量及热值，可选用3台32MW等级燃气轮机组和一台C25-4.9/0.981抽凝式汽轮机配置3台双压余热锅炉（高压5.3MPa、475℃、42.98/h,低压1.1MPa、220℃、4.768t/h）。
该方案可满足滕氏能源下属用电和用汽的要求。
优点：
● 实际发电容量达118.94MW，热效率为65.245%（含外供蒸汽）。
● 单位装机千瓦投资少（5356元/kW）、电厂建设周期短，投资回收周期短。
● 机组结构简单、启动迅速、运行稳定、故障率低、维修工作量小、灵活方便、自动化程度高。
● 占地面积小
● 水消耗量小，LM2500+G4燃气轮机发电机组每台机组需要的冷却水循环量约250t/h。（消耗量约为4.4t/h、大气温度25～40℃）。
缺点：
● 燃气轮机联供机组需按制造厂家要求进行定期的维护检查工作，燃气轮机大修需返制造厂修理，燃料进气压力要求高，需增设煤气增压装置。
各发电方式比较表
项目
方式一
方式二
方式三
装机型式
蒸汽轮机
燃气内燃机
燃气轮机
额定功率
66087kW
78750kW
118938kW
机组自用耗电率
12%
6%
11.86%
外供电能力
58157kW
74025kW
104832kW
装机台数
3+3台套
63台套
3+3+1台套
外供蒸汽
80t/h
不能供蒸汽只能供热水
80t/h

结论：
通过以上三个方式的比较，综合各方面条件，方式三在燃气供应保证情况下，其组合方式较优，较合适地应用于本项目；因此本报告推荐选用方式三，并以此方式进行本报告的研究分析论证。
3.2. 燃气轮发电机组选择
燃气轮机是一种以空气及燃气为工质、靠连续燃烧燃料做功的旋转式热力发动机,主要结构有三部分：1.压气机（空气压缩机）；2.燃烧室；3.透平(动力涡轮)。其工作原理为：轴流式压气机从外部吸收空气,压缩后送入燃烧室,同时燃料（气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温压缩空气混合,在受控方式下进行定压燃烧。生成的高温高压烟气进入透平膨胀做功,推动动力叶片高速旋转,从而使得转子旋转做功,转子做功的大部分（现时情况下约2/3左右）用于驱动压气机,另约1/3的功率被输出用来驱动机械设备,如发电机、泵、压缩机等。透平出来的烟气温度大约540℃,通常被排入大气中或再加利用（如利用余热锅炉进行联合循环）。
燃气轮机发电机组构成联合循环，热电联供广泛应用于世界各地，机组普遍采用天然气，LPG，柴油，重油作为燃料，采用煤气化技术的IGCC燃气轮机发电在国内外也有应用的例子。应用高炉煤气和焦炉煤气进行联合循环发电在我国也有一些项目应用。
由于焦炉煤气采用燃气轮机发电起步相对较晚，运行经验相对较少，加上可燃用焦炉煤气的燃气轮机发电机组普遍为国外机组，总投资费用和维护维修费用相对较高，机组运行管理水平要求也较高，因此以前的焦炉煤气综合利用普遍采用锅炉+汽轮机的发电、供热模式，相比而言总投资额度低，但这种方式能源利用率低，排放污染高，严重地浪费了能源和污染了环境。随着我国经济能力的增强，对循环经济和节能减排作为国策来加以重视。因此国内一些有见识、经济实力强的焦化企业对焦炉煤气综合利用采用高效率、低排放的燃气轮机发电机组联合循环开始进行尝试和建设运行。
受滕氏能源委托，和业主共同对国内外燃气轮机生产厂商的适宜于焦炉煤气发电的燃气轮机发电机组进行认真的调研,从燃气轮机发电机组的系统参数、消耗的煤气量，烟气排放指标、机组可靠性和可维护性、操作性和自动化程度、发电效率及机组性价比等多方面综合评定，对于GE公司的LM2500+G4(RC318)燃气轮机发电机组和索拉公司大力神T130机组进行了全面的比较，下面整理了两种机型的方案对比。
GE公司的LM2500+G4(RC318)燃气轮机发电机组是属于航改型发电机组，设计紧凑,燃气轮机发电机组是完全高度集成化,箱装体结构，适合于露天布置，出厂就可以安装，对用户而言，仅需建设设备基础等。系统包括燃气轮机发动机、齿轮箱、发电机、控制系统、燃料系统、滑油系统和启动系统等。
LM2500+G4(RC318) 型燃气轮机是双轴发动机，由一个燃气发生器和一个六级低速动力涡轮组成。用通过轴封并延伸至排气收集器的弹性联轴器将轴功率传递到热端驱动设备(发电机)做功。燃气发生器由一个变几何形状的压缩机、一个常规环形燃烧室、一个高压涡轮、一个附件齿轮箱，控制系统及其附件组成。3000rpm的动力涡轮是一个六级低压涡轮，匹配耦合到燃气发生器，由燃气发生器驱动。
采用LM2500+G4(RC318) 型燃气轮机，电厂装机容量(以发电机计)：128.82MW,实际发电量118.94MW，外供电量104.83MW，外供蒸汽80t/h。根据焦炉煤气气量及热值，可选用3台32MW等级燃气轮机组和一台C25-4.9/0.981抽凝式汽轮机配置3台双压余热锅炉（高压5.3MPa、475℃、42.98/h,低压1.1MPa、220℃、4.768t/h）。
根据本项目的实际情况，燃气轮机也可以选择美国索拉公司生产的大力神T130机组。大力神130发电机组是应用在工业发电的设计紧凑的发电设备,发电机机组是完全高度集成化,系统包括燃气轮机发动机、齿轮箱、发电机、控制系统、燃料系统、滑油系统和启动系统。大力神130燃气轮机发动机是单轴、轴流式的,其输出齿轮箱，包括辅助驱动齿轮,安装在透平进气端的部分,出力(ISO 标准状况)15MW。根据本项目所提供的煤气量，可以配置6台大力神T130机组。
采用索拉T130燃气轮机系统配置方案如下：装机容量(以发电机计)：115MW,实际发电量111.4MW，外供电量97.39MW，外供蒸汽80t/h。根据焦炉煤气气量及热值，可选用6台大力神T130燃气轮机组和一台C25-4.3/0.981抽凝式汽轮机配置6台双压余热锅炉（高压4.5MPa、435℃、20t/h,低压0.975MPa、178℃、3.768t/h）,同样也可以满足该方案可满足滕氏能源下属用电和用汽的要求。
综合以上两种燃气轮机配置方案，考虑到最终系统效率和可靠性以及投资运行管理成本诸多因素，LM2500+G4(RC318)燃气轮机方案相比较而言机组效率稍高并且便于管理，初步确定选择GE公司的LM2500+G4(RC318)燃气轮机发电机组。
3.3. 余热锅炉选择
我国燃气轮机余热锅炉自从1988年开始制造和生产。余热锅炉的设计、制造、生产已具备相当规模，并形成了部分专业制造厂家。
由于各用户对余热锅炉的要求不同，因此同一型号的燃机可以配置不同型号的余热锅炉。目前国内生产的余热锅炉其综合技术水平与国际基本同步，但设备价格至少比进口设备便宜三分之一，因此完全可以选用由国内生产制造的设备。通过比较，拟选用无补燃型双压自然循环余热锅炉,其优点如下：
1、自然循环余热锅炉的受热面是竖式布置的，有利于露天布置时冬季管道的放空防冻。
2、自然循环余热锅炉不需要设置炉水循环泵，以及相应的配电和控制，减少了设备，同时运行维护工作量也相对减小，故障率降低，综合效益更好。
3、双压余热锅炉更加符合能量梯级利用的理论，有效地提高余热的利用率，余热利用率增加约8～10%。
4、余热锅炉设备的配置包括锅炉本体及其管道、钢架、进排气烟道、除氧器、给水泵、汽水系统、高、低压加药系统，系统集成度高，可采用露天布置。
如前所述，本项目焦炉煤气综合利用发电方案为:选择3台GE公司LM2500+G4(RC318)燃气轮机发电机组。LM2500+G4(RC318)燃气轮发电机组在现场工况条件下单台燃机额定功率为32.479MW，额定运行工况耗用焦炉煤气18650Nm3/h台，产生的尾气烟气量336.44t/h，燃机排烟温度541.6℃，热值约为505kJ/kg，有相当的利用价值；因此非常必要选择余热锅炉，充分合理利用该热值，减少对环境的热污染，使得以循环发电、热电联供。
为有效地达到热电联供的目的，对燃机烟气热值，热值交转换能力分析，综合热电联供的要求，采用双压余热锅炉以提高排气的能量利用率，第一个压力为次高温次高压系列，第二个压力为外供蒸汽系列，经过计算分析比较，确定余热锅炉参数为：次高温次高压蒸汽蒸发量为42.98t/h，蒸汽压力为5.3MPa(a)、温度475℃和低压蒸汽蒸发量为4.768t/h，蒸汽压力为1.1MPa(a)，温度220℃的双压、无补燃型自然循环锅炉；以1台燃气轮机发电机组配1台余热锅炉较合理，即本项目共选择3台双压自然循环余热锅炉。
3.4. 汽轮发电机组选择
根据前述的热负荷以及热负荷特性，公司热负荷主要为生产热负荷，常年用热稳定，波动性小，但考虑外供和冬季取暖等因素，具有一定的变化率及用热增长，因此，综合不同汽轮机运行特性，本项目宜采用抽凝式汽轮发电机组，余热锅炉低压部分蒸汽供安徽滕氏高端铸造循环经济有限公司及安徽滕氏化工有限公司使用，不足部分由汽轮机抽汽来供应。根据焦炉煤气的平衡量，余热锅炉的蒸汽产量，合理配置机组，选用一台25MW最为合理适宜。
3.5. 装机规模和热电联产方案
根据对燃机、余热锅炉及汽轮发电机组的选择，本项目的装机规模为：3×LM2500+G4(RC318)燃气轮机发电机组配3台双压余热锅炉(高压42.98t/h， 5.3MPa、475℃和低压1.1MPa，220℃， 4.768t/h)+1×C25-4.9/0.981抽凝汽轮发电机组。
本项目建成后，发电功率118.94MW，外供蒸汽量80t/h；其中汽机约21.5 MW，扣除自用部分电，对外供电104.83MW，供热可满足滕氏能源各子公司的供电、供热要求。
3.6. 热、电平衡和技术经济指标
根据确定的热电联供方案和装机规模,本项目电热平衡表如下：
序号
参 数
单位
数值
备注
1
铭牌装机功率(以发电机计)
MW
3×32.94＋30＝128.82

2
发电总功率
MW
118.94

燃气轮机发电机组
MW
3×32.479

C25汽轮机发电机组
MW
21.50

3
锅炉额定蒸汽量
t/h
3×(42.98+4.768)＝143.244

4
C25汽机进汽量
t/h
128.94

5
余热功率供热量
t/h
3×4.768＝14.304

6
汽机抽汽量
t/h
65.696

7
减温减压汽量
t/h
0

8
对外供汽量
t/h
80

9
供电量
MW
104.83

技术经济指标表如下；

序号
参 数
单位
数值
备注
1
总装机功率
MW
128.82

2
锅炉蒸发量
t/h
3×(42.98+4.768)

3
汽机进汽量
t/h
128.94

4
对外供热量
t/h
80

5
焦炉煤气消耗量
Nm3/h
55950

6
年利用时数
小时
7500

7
焦炉煤气消耗量
亿Nm3/a
4.196

8
年供热量
万GJ
180.83
3013.8Kj/Kg
9
年发电量
万kWh
89203.39

10
发电耗率
Nm3/kWh
0.4704

11
自用电率
%
11.86

12
年供电量
万度
78623.87

13
全厂热效率
%
65.245

3.7. 运行方式分析
根据主机选择及热电联产方案,主机产品技术成熟、运行可靠、连续稳定；燃机、锅炉、汽轮机组的年运行时间都能连续达8000h，无停机故障；因此基本考虑主机为同步运行。
当三台燃机及余热锅炉、汽轮机组正常运行时，燃机及锅炉以额定负荷出力，发电3×32.479MW，双压余热锅炉产生蒸汽量3×(42.98+4.768)t/h；低压蒸汽(14.304t/h)直接供管网外输，供热不足部分由次高温次高压蒸汽经汽轮机做功了的抽汽（0.981MPa，314℃，65.696t/h）抽至管网，此时25MW抽凝式汽轮发电机组以热定电运行，出力21500kW。扣除自用部分电后，对外供电118948kW，供热80t/h。
3.8. 推荐主机主要技术参数
3.8.1. LM2500+G4(RC318)燃气轮机
LM2500+G4燃气轮机发电机组在现场条件下的主要技术参数：
制造商
美国通用电气（GE）
燃机型号
LM2500+G4
燃料
COG/轻柴油
型式：
轻型,双轴
燃机出力（MW）（Site工况）
32.479
注水压力
2.4±0.05MPa
效率（%）
37.00%
热耗率（KJ/KWh）
9729
排气温度（℃）
541.6
排气流量（t/h）
336.44
燃机转速（r/min）
3000(PT)
燃机透平级数
6(2)
压气机组数
17
压气机压比
23：1
气耗（Nm3/h）
18650
注水量(kg/h)
6883
简单循环气耗率（Nm3/kWh）
0.4535
冷却方式
空气冷却
发电机额定转数
3000rpm
频率（Hz）
50

燃气轮机发电机组除燃气轮机发电机组本体外，带有三级进气过滤器进气系统、燃气轮机箱装体、滑油模块、双燃料系统、注水以控制NOx排放装置、电动液压启动系统、燃气轮机箱体消防系统、燃气轮机控制系统及清洗小车。
燃气轮机所配的发电机型号为Brush BDAX 7-193ERH，是全封闭的水-气冷却、两极发电机。额定值为 10.5kV，50Hz，32940kVA，功率因数为0.85，冷却水温度32℃，如在各种环境温度下相应调节冷却水的供应，则发电机可以在整个功率范围内连续地匹配燃气轮机的功率。发电机包含一个无刷励磁系统的永磁发电装置，包括中性点接线箱和电气接线箱。
3.8.2. 余热锅炉
a.余热锅炉本体
本余热锅炉为双压、无补燃、自带除氧器的自然循环余热锅炉，锅炉的传热元件为翅片管，包含有锅炉高压过热器，高压蒸发器，高压省煤器和低压过热器，低压蒸发器，低压省煤器，除氧蒸发器，高低压汽包和除氧锅筒及平台扶梯等部件。
b.锅炉的烟气系统
锅炉的烟气入口段由膨胀节和锅炉进口过渡烟箱组成，出口烟道由出口烟箱、膨胀节和烟囱组成。膨胀节采用非金属结构，可有效吸收锅炉的膨胀，能够满足整个装置在热态膨胀时安全可靠的运行。锅炉主烟囱为满足烟气排放的要求，高度暂定为30m。烟道不设旁路烟囱，余热锅炉允许短时间的干烧。
c.余热锅炉的辅助系统
除氧器：除氧用汽为除氧汽自带受热面提供，包含除氧水箱（除氧蒸发器汽包）、除氧头、供汽及补汽、上水、补水和控制等相关附件。
锅炉的给水系统：系统中配备高、低压锅炉水泵，除盐水补水(仅在汽轮机故障时)和凝结水进入高位布置的除氧器，被低压过热器加热的蒸汽加热后进入水箱，然后进入除氧蒸发器加热除氧，经过除氧后的除氧水再经过配置的高低压锅炉给水泵后分别进入高低压省煤器至高低压锅筒后，再经过高、低压过热器集汽集箱向外供汽。
锅炉的蒸汽出口母管上配备电动隔离阀。