巴西火电厂可行性研究报告.docx
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巴西火电厂可行性研究报告
巴西卡迪奥塔火电厂二期C项目(1X335MW)可行性研究阶段
第1卷
可行性研究报告
目 录
1概述1
1.1设计依据1
1.2项目概况1
1.3研究范围3
1.4 主要设计原则4
1.5工作简要过程5
2电力系统6
2.1能源状况分析6
2.2电网概况6
2.3电气主接线7
3燃料供应7
3.1煤源概况7
3.2燃料运输方式11
4厂址条件11
4.1厂址概述11
4.2交通运输11
4.3电厂水源12
4.4贮灰场12
4.5岩土工程12
4.6水文气象12
5工程设想12
5.1厂区总平面布置12
5.2装机方案和机组选型15
5.3电气部分16
5.4热力系统18
5.5燃烧系统20
5.6燃料运输系统21
5.7除灰渣系统22
5.8供水系统24
5.9化水部分30
5.10热力控制32
5.11主厂房布置33
5.12主要生产建构筑物的结构形式及地基处理36
5.13通风空调及输煤除尘系统38
5.14烟气脱硫39
6环境保护43
6.1标准限值43
6.2污染防治对策43
6.3污染物排放状况44
7投资估算及经济效益分析45
7.1投资估算45
7.2经济效益分析49
8结论49
1概述
受中信集团公司(CITIC)委托,我院承担了巴西卡迪奥塔火电厂二期C项目可行性研究报告的编制工作,本报告是根据中巴两国于2004年11月12日签署的巴西卡迪奥塔火电厂二期C项目“合作框架协议”,及巴西电力公司(Elotrobras)和热电公司(CGTEE)提供的资料,及中方代表团2005年1月现场踏勘的基础上,在中信公司的组织,协调下,编制完成的。
编写本研究报告的目的是为中信公司和国家开发银行(CDB)实施该项目的决策过程提供帮助和参考。
本工程安装一台亚临界凝汽式燃煤机组容量为350MW,属扩建性质,不考虑再扩建,拟采用原阿尔斯通公司设备,计划安装在巴西共和国,南里约格兰德州卡迪奥塔市,距离首府阿雷格雷港400公里。
即建设在巴西热电公司所拥有梅迪西总统热电厂附近(坎迪奥塔热电厂二期B),使之成为二期项目的扩展。
本工程以230kV接入系统。
电厂年利用小时数为5500小时。
本工程计划于2005年10月开工,计划工期36个月。
1.1设计依据
1)于2005年2月26日召开的本项目会议纪要,备忘录。
2)CGTEE提供的电厂所在地的自然条件,设备资料和老厂设施的资料。
3)阿尔斯通公司的技术资料。
4)现行的中国国家标准和电力行业规程、规范。
1.2项目概况
1.2.1坎迪奥塔二期工程概况:
1974年,坎迪奥塔二期第一阶段(A)完工,该电厂包括两台63MW的发电机组(整个为126MW),使用燃煤发电,设备由意大利的GIE公司提供,频率为60Hz。
1987年该电厂二期第二阶段(B)完工运行,它包括两台发电机组(每台160MW),梅迪西总统热电厂(坎迪奥塔二期)的总发电能力达到446MW。
这一扩建工程是1977年进行的国际招标,最终阿尔斯通公司中标,1978年签约。
商业运行开始于1989年。
1.2.2本项目概况
坎迪奥塔三期热电厂作为巴西和法国一系列技术合作项目(6×350MW),于1981年9月在南里约格兰德州的坎迪奥塔市开始建设,1983年由于执行单位——南里约格兰德州电力公司——缺乏资金而停工。
最初,坎迪奥塔三期热电厂的建设预算为5.3亿美元,其部分资金是由法国政府及法国金融机构提供,法国政府提供的资金为1.65亿美元,并由法国企业阿尔斯通-大西洋公司参与建设。
因此,法国阿尔斯通-大西洋公司于1981年与南里约格兰德州电力公司签约,负责设计、生产和提供国外设备(约占合同额的40%),同时负责设计规划在巴西国内生产设备(约占60%)。
该合同包括运费和保险,还负责机组的监督组装和现场试车。
南里约格兰德州电力公司负责基本定义,总体设计和土建工程。
1983年6月,由于缺乏必要的自有资金用以采购在巴西国内生产的设备和支付该项目所要求的土建工程,南里约格兰德州电力公司申请暂停国外设备的生产。
对于那些已经进入组装线的设备可以继续生产,并在1984年完工。
根据该州电力公司的报告(此后根据2000年5月10日由矿产和能源部第111/00号命令对该报告进行审定和更新),由阿尔斯通公司所生产的设备的已完工比例如下:
●蒸汽发电机及辅助设备:
87%
●涡轮机组及附件:
98.74%
●交流电机及附件:
100%
●机械设备:
83.92%
●电力部分:
14.81%
●525KV变电站:
50%
●锅炉:
56.10%
●涡轮机组及附件(备用零件):
90%
●交流电机及附件(备用零件):
30%
●机械设备(备用零件):
90%
●电力部分(备用零件):
35.74%
总体上看,由阿尔斯通公司在法国生产的75%签约设备,在13年间,一直储存于法国多个地点,对于签约甲方来说要承担大量的仓储费用。
目前所有的设备都已运到巴西,并储存于坎迪奥塔市的梅迪西总统热电厂附近的工业仓库里。
对于巴西国产设备,是由法国公司在阿雷格雷港进行生产的,在1983年也陷入停顿。
那时在当地正在执行的各个工程处于以下阶段:
●安装工程:
对于多个锅炉的土建工程的设计和辅助设备
从1991年到1994年,先后组建了三个工作组对停顿的工程提出替代性解决方案。
所有工作组的结论都是需要对坎迪奥塔三期热电厂重新恢复实施。
在这些工作组所提出若干结论中,兹摘出下列重要建议:
●重新提出坎迪奥塔三期热电厂第一机组的项目,并与目前的梅迪西总统热电厂(坎迪奥塔二期热电厂)进行合并,而不是以前的计划——将其与其他五台相同的机组(350MW)合并安装;
●在南里约格兰德州电力公司拒绝同意继续建设该热电厂之后,联邦政府承担了与法国银行和阿尔斯通公司所签合同中规定的财产、权利和义务;
●立即重新启动与阿尔斯通公司的商业合同的谈判,使这些设备适应当前的新状态。
●推动项目的招标,使该项目能够向私营企业移交和运行。
在该工作组的上述的结论中,值得一提的是第一点:
根据矿产和能源部1994年8月29日第345号命令组建的一个委员会提出,将坎迪奥塔三期热电厂的实施与梅迪西总统热电厂(坎迪奥塔热电厂二期)合并,以充分使用现已存在的所有基础设施、材料、人力资源以及设备。
1.3研究范围
1.3.1我院负责的研究设计项目
1.3.1.1主厂房、辅助,附属生产设施全套工程。
1.3.1.2230kV配电装置,电气工程。
1.3.1.3循环水及补给水系统工程。
1.3.1.4除灰设施。
1.3.1.5循环水处理及化学补给水处理系统工程。
1.3.1.6厂内燃料输送系统工程。
1.3.1.7厂内锅炉点火燃油设施工程。
1.3.1.8扩建区范围内照明,上、下水管道,道路工程。
1.3.1.9烟气脱硫工程。
1.3.1.10厂内通讯工程。
1.3.1.11厂区总体规划与布置。
1.3.1.12废水处理工程。
1.3.1.13扩建厂区绿化规划。
1.3.1.14厂区消防系统
1.3.1.15国内版投资估算及经济效益分析。
1.3.2顾客需另行委托或外委其它设计单位的项目。
1.3.2.1环境影响评价报告。
1.3.2.2水土保持方案。
1.3.2.3劳动安全预评价报告。
1.3.2.4地质勘探报告,水文气象报告,测量报告
1.4 主要设计原则
-―本工程系扩建电厂性质,本期建设规模为1×335MW,不考虑再扩建。
――本工程应充分利用现场阿尔斯通公司已到货的主辅机设备。
——三大主机由阿尔斯通公司提供,其中汽机为亚临界凝汽式机组,额定功率为330MW,发电机工作频率为60HZ,锅炉为亚临界直流塔式燃煤锅炉,最大连续蒸发量为1099t/h。
――电厂年利用小时数为5500小时。
――电气主接线:
本期1台机组以发电机――变压器单元接线升压到230kV开关站,电气主接线采用单元接线,启备电源从230kV开关站引接。
――汽机房纵向布置,锅炉补给水为三台电泵方案,不设除氧间,本期热力系统采用单元制。
――本工程烟风系统采用双风机系统,单管烟囱,制粉系统采用中间仓贮式制粉系统,3台磨煤机采用钢球磨方案。
――本期来煤方式为皮带来煤,对原系统进行改造,增加输送能力,本期新增碎煤机室,输煤皮带,转运站,不新建贮煤场。
――除渣系统按刮板捞渣机机-渣仓-汽车外运方案,设渣水循环冷却系统;
――除灰系统采用正压气力除灰系统,灰渣送至原灰渣库,外运不在本工程范围内。
――本期一台机组循环水系统方案采用两台循环水泵,冷却方式为机力塔水冷方案。
――取水口设施二期已建成,本期增建补给水泵—管道—厂内水池―预处理系统。
――消防系统按巴西消防规程进行设计。
――锅炉补给水处理系统采用一级除盐加混床方案。
——化学废水,工业废水按集中统一处理原则进行设计。
――单元机组机、炉、电采用分散控制系统(DCS),各辅助系统控制相对集中。
――全厂建构筑物地基采用天然地基。
――烟气脱硫采用石灰干法一体化脱硫系统。
1.5工作简要过程
受中信集团公司(CITIC)委托,我院于2004年11月和2005年1月两次随中信代表团前往巴西,考察本项目工程情况,其间与CGTEE签订了会议纪要和备忘录。
随后,我院结合二期工程进行了大量致工作,于2005年2月会同中信公司,东方电气公司进行专门研究,确定了可研的设计原则,于2005年4月初,完成了本可行性研究工作。
2电力系统
2.1能源状况分析
巴西电力系统占主导地位的是水电,水电站都带有可调节多年(4-5年)水量的大型水库,这使得它们在丰年可以储存超额的水量,并在枯年使用。
与此同时,由于水电项目建设的长期性、环境问题、法律问题,以及对长期投资回报率的需求,使这种能调节水量的水电项目颇为缺乏。
因此在下一个十年计划(2003-2012年)中,大量发电设施将投入运行。
这些因素,加上在2001年爆发的能源危机,表明电力供应源多元化的必要性,这一多元化起到了对水电的补充作用,在水源缺乏期内,满足了对发电的需求
与其他发电源(主要是水电和天然气热电)相比,燃煤热电表现出相当的竞争力。
2.2电网概况
在南里约格兰德州,最近几年电力供应平均增长46%,电力需求为4960MW。
南里约格兰德州以目前这种增长速度发展,3年后,其发电能力将达到极限,不能继续满足电力市场需求。
目前向该州南部提供电力的230KV输电网,非常脆弱,在不切断负荷的情况下,无法应对突发的电力意外。
该州南部的整个地区都依赖于梅迪西热电厂(第二阶段B,2×160MW)的供应。
电力系统发展计划局(CCPE)和全国电网运营组织(ONS)共同成立的协调委员会进行的电力研究表明,在坎迪奥塔地区需要发电量。
随着坎迪奥塔二期C项目的335MW的并入,该州南部的运行电压的可靠性和稳定性水平都会提高到全国电网运营组织推荐的要求。
随着坎迪奥塔二期C项目和塞瓦尔电厂(500MW的装机容量,也位于坎迪奥塔地区)的并入,在该州南部将又增加供应点,这将大大满足上述电力研究报告所提到的需求。
这个新的电力供应点,要求建设一个500KV的与阿雷格雷港地区相连的输电网,以此来保证该州南部地区的电压,提高输电网的可靠性,使之能在不切断负荷的情况下,应对突发电力意外。
变电站的连接,形成一个500KV的电力环路,这样将大大提高输电网的电力运营可靠性。
输电网的发展也会使该州所拥有的诸多电厂相连,生产出更多所需电力。
在巴西南端出现一个新的电力供应点,将加快南美大陆电力一体化的步伐,促使与乌拉圭和阿根廷的关系更加紧密。
通过与南方共同市场(成员国有巴西、阿根廷、乌拉圭和巴拉圭)的这条新的电力联系线,将使巴西国产电力的进出口成为可能。
通过巴西南部的这一新的国际联系线,南部各州的电力供应将变得更加充足,这将提高他们应对输电网突发意外的能力,在不切断负荷的情况下。
2.3电气主接线
Candiota电厂原有4台发电机组,总容量440MW(2×160+2X60)。
电厂以230kV一级电压接入系统,230kV为双母线接线。
Candiota电厂本期扩建规模为1×335MW发电机组,采用发电机-变压器组单元接线,经主变升压至230kV接入厂内230kV升压站。
电气主接线图见F4553K-A01-05
3燃料供应
3.1煤源概况
3.1.1煤源
据巴西CGTEE介绍,巴西全国煤炭总贮量为323.3亿吨。
南大河州内煤炭贮量为288.1亿吨,占全国煤炭总贮量的89%。
Candiota矿区煤炭贮量为127亿吨,占南大河州煤炭总贮量的44%,此区域煤炭资源丰富。
Candiota矿区是露天煤矿,距离电厂厂区约2~3公里。
煤矿的覆盖面积约为1万公顷,为电厂的ⅡA期、ⅡB期和将要建设的ⅡC期供煤。
Candiota煤矿为地表面煤层,较易开采。
去除表面第一层的粘土层和第二层的硬质岩石层,下面两层煤可以开采利用,每层的厚度约2.5米。
在两层煤层之间是0.5~1.0米厚的粘土层。
煤矿现有的开采设备有:
一台索斗铲为1260W;二台电铲为1600W;二台转动钻机为35R;二条冲击压碎生产线为2×400T/H;一条皮带输送系统为600T/H。
煤矿公司表示,煤矿的生产能力可以根据市场的需求量调整,或投资新的设备,保证满足电厂ⅡC期188万吨/年燃煤量的要求。
CGTEE公司认为,减少煤中灰分和硫分,提高煤的热值,降低燃煤的消耗量,对于提高电厂经济效益是非常有意义的。
所以CGTEE将投资建设一套洁净煤设施。
3.1.2燃煤量及煤质
CGTEE公司提供的2005年的煤质为采用洁净煤设施后煤质,作为电厂的设计煤质。
1995年的煤质为原设计时煤质,作为电厂的校核煤质。
3.1.2.1煤质及灰成分分析
根据巴西工程提供最新煤质资料整理换算。
资料中煤质对应燃料干基,Aar等为换算值。
1995年煤质
校核煤质
2005年煤质
设计煤质
TOTALMOISTURE
Mar(Mt)
%
16
16
AIRDRIEDMOISTURE
Mad
%
VOLATILEMATTER
Vdaf
%
44.56
44.12
Var
%
17.22
18.9
Vd
%
20.5
22.5
FIXEDCARBON
Cd
%
23.6
28.5
ASH
Ad
%
54
49
Aar
%
45.36
41.16
HIGHHEATINGVALUE
Qgr.d
kcal/kg
3078
3500
LOWERHEATINGVALUE
Qnet.ar
kcal/kg
2377
2718
HARDGROVEINDEX
HI
100
100
CARBON
Car
%
27.66
31.14
HYDROGN
Har
%
2.08
2.34
NITROGEN
Nar
%
0.62
0.924
OXYGEN
Oar
%
6.68
7.48
ASH
Aar
%
45.36
41.16
SULPHUR
Sar
1.596
0.96
TOTAL
%
100
100
TOTALSULPHUR
S
%
1.9
1.14
INITIALDEFORMATION
℃
1035
SOFTENINGPOINT
℃
1240
FUSIONPOINT
℃
1475
FLOWPOINT
℃
1520
SiO2
%
68.25
Al2O3
%
20.42
Fe2O3
%
5.35
TiO2
%
0.8
SO3
%
0.42
Na2O
%
0.1
P2O3
%
0.12
MgO
%
0.75
CaO
%
0.85
K2O
%
1.35
3.1.2.2锅炉燃煤量
名称
单位
设计煤种
校核煤种
1×335MW
1×335MW
小时耗煤量
吨/时
300
341
日耗煤量
吨/日
6000
6820
年耗煤量
万吨/年
165
188
注:
1.日耗煤量按20小时计;
2.年耗煤量按5500小时计。
3.1.3点火及助燃油
点火采用轻油,轻油分析资料如下:
SPECIFICGRAVITYAT15.6℃0.887~0.825
VISCOSITYSAYBOLTMAX.AT37.8℃40SSU
HIGHERHEATINGVALUE10550TO10950Kcal/Kg
POURPOINT6.7(MAX.)℃
FALSHPOINT37(MIN.)℃
LOWHEATINGVALUE10000TO10300Kcal/Kg
CHEMICALANALYSIS(%BYWT)
CARBON86TO88
HYDROGEN12TO14
SULPHUR0.05TO1.0
ASHNIHIL
CARBONRESIDUEON10%BOTTOMS0.35MAX.%
SEDIMENTANDWATER0.1MAX.(%BYVOL)
助燃油采用重油,重油分析资料如下:
SPECIFICGRAVITYAT20℃0.98TO0.912
VISCOSITYSAYBOLT
MIN.AT37.8℃150SSU
MAX.AT50℃3000SSU
HIGHERHEATINGVALUE10300TO10800Kcal/Kg
POURPOINTMAX.15TO21℃
FALSHPOINTMIN.66TO114℃
LOWHEATINGVALUE9550TO10200Kcal/Kg
CHEMICALANALYSIS(%BYWT)
CARBON86.5TO90.2
HYDROGEN9.5TO12
SULPHUR2.5TO5.5
ASH0.014TO0.19
CARBONRESIDUE6TO12%
VANADIUM3TO200ppm
NICKEL30TO70ppm
SEDIMENTANDWATER0.5to2.0MAX.(%BYVOL)
3.2燃料运输方式
本期电厂燃煤的运输采用厂外长皮带来煤方式。
本期1×335MW机组的年耗煤量为188万吨,燃用Candiota当地煤,煤矿的供煤矿点到电厂运距约2.5KM。
4厂址条件
4.1厂址概述
巴西位于南美洲,卡迪奥塔二期C项目1×335MW位于巴西南大河洲南部的卡迪奥塔市,北距洲府阿雷格雷港约400km,,西南距乌拉圭约40km。
卡迪奥塔二期C项目1×335MW电厂位于该州电力公司的梅迪西总统热电厂(即卡迪奥塔二期A、B期)的西北,属扩建电厂。
4.2交通运输
4.2.1公路
卡迪奥塔二期C项目1x335MW电厂位于293洲道127km处,东距南里约格兰德港约200km,西距巴泽镇约40km。
电厂进厂道路从293国道处引接向西南约13km至电厂,已建成。
4.2.2铁路
厂址北侧约9km处有巴泽至佩塔罗的铁路从西向东通过。
4.2.3航空
巴西国内航空业发达,在南大河洲机场较多。
厂址北侧约6km处有一小型飞机场,机场的等级为2B,类型为VFR,按巴西国内有关规定,本期电厂烟囱(200m高)对机场无影响。
4.2.4港口
电厂所在南大河洲的港口主要有阿雷格雷港和南里约格兰德港。
其中阿雷格雷港为内河港口,南里约格兰德港为海港。
南里约格兰德港为巴西第三大港,电厂本期的设备可通过海运在此港口卸货,码头水深为12m。
港口的最大装卸能力为100t,不能满足电厂本期大件设备装卸要求,需采取措施。
设备卸货后可沿洲道293至电厂,约200km。
4.3电厂水源
具体说就是二期水坝所蓄积的盆地,即使是在最低水位也能足以确保坎迪奥塔二期0.235m3/s(850m3/h)最大用水量加上坎迪奥塔二期C项目预计的0.291m3/s(1050m3/h)的用水量,再加上0.223m3/s(800m3/h)的技术储备量,总耗水量约为0.750m3/s(2700m3/h)。
流经电厂附近的河流为ARTIFICALLAKE,电厂一期工程在该湖取水,经多年的运行正常,在一期工程中预留了一台泵的位置,本期工程仅在取水口处增设一台泵,可满足本期一台335MW机组大约1070m3/h用水量的要求。
4.4贮灰场(省略,不在本项目范围内)
4.5岩土工程(另见业主葡文报告)
4.6水文气象(另见业主葡文报告)
5工程设想
5.1厂区总平面布置
5.1.1老厂概述
梅迪西总统热电厂2×63MW建成于1974年,2×160MW建成于1987年。
电厂采用南里约格兰德州矿业公司(CRM)煤矿提供的燃煤,矿区位于电厂西侧的卡迪奥塔矿山。
最近三年的年平均耗煤量达到180×104吨,电厂燃煤从矿区的煤炭工业场地通过输煤皮带运至电厂,长约2.5km。
电厂灰渣可用于矿区回填已开挖的开采层。
梅迪西总统热电厂2×63MW机组冷却方式采用机力通风冷却塔,2×160MW采用间接空冷方式。
供水水源采用流经厂区东侧阿罗约·卡迪奥塔河,已建有水库和岸边取水泵房。
电厂污水和废水经管道收集后,排至厂区东南侧的四个大过滤池内,在其中进行处理。
电厂东侧已建有排水沟收集厂外部分雨水,排至过滤池内。
5.1.2厂区总平面布置
卡迪奥塔二期C项目1×335MW机组的主厂房位于梅迪西热电厂的西北部,其东侧为该电厂3号、4号机组的间接空冷塔。
本期是在原电厂的基础上进行扩建,可利用场地较为狭长,约有21.5hm2。
扩建场地较为平坦,间接空冷塔西侧地势较高,东侧地势较低,高差约10m。
现有扩建场地上东侧有原施工2×160MW机组时的施工办公室若干,需拆除,拆除面积约4250m2;间接空冷塔的北侧有一条原施工临时架空线需拆除,长约700m。
原厂区北侧有一排水涵管进入厂区内,在间接空冷塔的北侧经过,至升压站附近,本期扩建此排水管部分需改线,改线长约250m(方案一)。
a)厂区总平面布置
厂区总平面布置方案一是在厂区预留的位置上进行扩建,新建主厂房位于三、四号机间接空冷塔的西侧,三、四号机主厂房的北侧。
本期主厂房与原主厂房成90度垂直布置。
汽机房A排朝北,向东扩建。
主厂房全长95.5m,A排至烟囱中心距离202.04m。
电
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