ICS27.100 K59 中华人民共和国国家标准 GB/T30138—2013 往 往复式内燃燃气电站 余热利用系统设计规范 Designcodeforexhaustandcoolingwaterheatrecoverysystemofgaselectric powerplantwithreciprocatinginternalcombustionengines 2013-12-17发布 2014-05-10实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由中国电器工业协会提出。 本标准由全国往复式内燃燃气发电设备标准化技术委员会(SAC/TC372)归口。 本标准起草单位:中国石油集团济柴动力总厂、山西汾西重工有限责任公司、郑州金阳电气有限公 司、淄博淄柴新能源有限公司、机械工业北京电工技术经济研究所、青岛凯能锅炉设备有限公司、煤炭工 业太原设计研究院、青岛依科节能环保设备有限公司、青岛汽车散热器有限公司、烟台荏原空调设备有 限公司。 本标准起草人:杨赛青、党永浩、李树生、王安忠、王令金、王志刚、崔鹤松、张卫华、周效龙、史清晨、 张宏斌、陈作俊、王波、贠利民、郭海良、邱玉文、王登峰、高金梁、徐祥根。 ⅠGB/T30138—2013 往复式内燃燃气电站 余热利用系统设计规范 1 范围 本标准规定了往复式内燃燃气电站(以下简称“燃气电站”)的余热利用系统工程的设计原则、设备 要求、计量要求等。 本标准适用于陆用往复式内燃燃气电站余热利用系统的工程设计。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T1576 工业锅炉水质 GB/T1883.1 往复式内燃机 词汇 第1部分:发动机设计和运行 术语 GB/T7190.1 玻璃纤维增强塑料冷却塔 第1部分:中小型玻璃纤维增强塑料冷却塔 GB/T7190.2 玻璃纤维增强塑料冷却塔 第2部分:大型玻璃纤维增强塑料冷却塔 GB/T12145 火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量 GB18361 溴化锂吸收式冷(温)水机组安全要求 GB/T18362 直燃型溴化锂吸收式冷(温)水机组 GB/T18431 蒸汽和热水型溴化锂吸收式冷水机组 GB/T28056 烟道式余热锅炉通用技术条件 GB50049 小型火力发电厂设计规范 GB/T50062 电力装置的继电保护和自动装置设计规范 NB/T47004 板式热交换器 3 术语和定义 GB/T1883.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 燃气发动机 gasengine 一种基本燃用气体燃料工作的发动机。 [GB/T1883.1—2005,定义4.2] 3.2 燃气发电机组 gasgeneratingset 由燃气发动机、发电机、控制装置、开关装置和辅助设备联合组成的发电机组。 3.3 燃气电站 gaselectricpowerplant 由一台或数台燃气发电组及其相关系统组成的供电电源。 1GB/T30138—2013 3.4 余热 exhaustandcoolingwaterheat 燃气发电机组排烟的热能、燃气发动机缸套水、中冷水的热能和润滑油的热能等。 3.5 燃气冷热电联产系统 gas-firedcombinecoolingheatingandpowersystem 布置在用户附近,以燃气发电机组发电,并利用燃气发电机组余热制冷、供热,同时向用户输出电 能、冷(热)的分布式能源供应系统。 3.6 燃气冷热电联产总效率 gas-firedcombinecoolingheatingandpoweroverallefficiency 燃气冷热电联产系统发电和余热利用的总有效热量占发动机消耗燃料总热量的百分比。 3.7 余热利用系统 exhaustandcoolingwaterheatrecoverysystem 以环境温度为基准,对燃气电站运行过程中排出的热载体热能回收利用的系统。 3.8 余热锅炉 exhaustheatboiler 以燃气发电机组排气为热源,产生蒸汽或热水的锅炉。 3.9 补燃型余热锅炉 complementarycombustiontypeexhaustheatboiler 具有补充燃烧装置的余热锅炉。 3.10 余热吸收式冷(温)水机组 exhaustheatabsorptionchillers(heater) 直接利用燃气发电机组排烟和缸套水进行制冷、制热的机组。可分为烟气型及烟气热水型冷(温) 水机组。 3.11 余热补燃型吸收式冷(温)水机组 exhaustheatsupplementary-firedabsorptionchillers(heater) 除利用余热外,还带有燃烧器,可通过直接燃烧燃气制冷、制热的余热吸收式冷(温)水机组。可分 为补燃烟气型及补燃烟气热水型冷(温)水机组。 3.12 热负荷 heatload 供热系统的热用户(或用电设备)在单位时间内所需的供热量。 3.13 冷幅 coolrange 冷却装置被冷却介质的出口出水温度与湿球温度之差。 4 总则 4.1 燃气电站余热利用系统的设计宜不影响发电机组的性能要求,如有特殊要求时,可按制造商和用 户的技术协议进行设计,其影响应在燃气发电机组制造商允许范围内。 4.2 燃气电站余热利用系统宜对燃气发电机组缸套水和烟气热量进行联合利用,其燃气冷热电联产总 效率应不小于70%。 4.3 余热利用设备应靠近发动机布置,并应设有设备安装、检修、运输的空间及场地,设备间的净距离 应符合各余热设备的安装技术要求。 4.4 燃气电站余热利用系统外表面温度高于50℃的设备和管道宜进行保温隔热,对不宜保温且人员 2GB/T30138—2013 可能接触的部位应设护栏或警示牌。 4.5 设备室外布置时,应根据环境条件和设备的要求设置相关防护措施。 4.6 余热利用设备的能效等级应满足国家现行有关标准的要求。 4.7 燃气电站余热利用系统设计中应执行国家和地方有关环境保护和劳动安全设计的法律、法规和 标准。 5 余热容量的确定 燃气电站余热容量应依据燃气发电机组发电装机容量计算确定,燃气发电机组缸套水余热(中冷水 余热可参照使用)按公式(1)计算,烟气余热按公式(2)计算。 Qk=∑i 1Wk,i·Ck,i(Tk1,i-Tk2,i) 3600……………………(1) 式中: Qk ———单位时间内燃气发电机组缸套水余热总和,单位为千瓦(kW); Wk,i———燃气发电机组缸套水流量,单位为立方米每小时(m3/h); Ck,i———燃气发电机组缸套水比热,单位为千焦每立方米每摄氏度[kJ/(m3·℃)]; Tk1,i———燃气发电机组缸套水出口温度,单位为摄氏度(℃); Tk2,i———燃气发电机组缸套水进口温度,单位为摄氏度(℃)。 Qr=∑i 1Ei(Cp1,i·Tp1,i-Cp2,i·Tp2,i) 3600……………………(2) 式中: Qr ———单位时间内燃气发电机组产生的烟气余热总和,单位为千瓦(kW); Ei ———燃气发电机组烟气流量,单位为立方米每小时(m3/h); Cp1,i、Cp2,i———余热利用设备烟气平均定压比热,单位为千焦每立方米每摄氏度[kJ/(m3·℃)], 按附录A计算确定; Tp1,i ———余热利用设备烟气进口温度,单位为摄氏度(℃); Tp2,i ———余热利用设备排气温度,单位为摄氏度(℃)。 6 余热利用系统工艺选型 余热利用系统应根据用户需要和机组现场情况综合选用制热余热利用系统和制冷余热利用系统。 系统工程设计宜根据实际应用条件选择如附录B所示工艺流程。 7 设备要求 7.1 余热锅炉与烟气系统 7.1.1 余热锅炉的技术条件应符合GB/T28056。 7.1.2 余热锅炉参数的选择应满足用户要求。当设计热负荷和最大热负荷相差较大时可选用补燃型 余热锅炉。 7.1.3 余热锅炉烟气阻力应满足燃气发电机组允许背压的要求。 7.1.4 余热锅炉在使用过程中,任何时候不应缺水。 7.1.5 余热锅炉前后端烟气系统应符合如下要求: a) 在余热锅炉烟气管道进口端应设置旁通管道,旁通管直径应不小于燃气发电机组排气主管道 3GB/T30138—2013 直径; b) 当使用补燃余热锅炉时,在锅炉出口处应额外设置一条排烟管道,其排烟能力应满足补燃燃 料燃烧后的最大排烟要求; c) 在锅炉进气口前烟气管道上应设置防爆阀; d) 在锅炉进气口前与旁通烟道相连处三通管上应设置烟量调节装置,余热利用烟道阀门与旁通 烟道阀门应有可靠的连锁; e) 烟气余热利用烟道应采用可靠的保温措施; f) 烟道阀门应能保证在最高排烟温度下长期、可靠运行。 7.1.6 余热锅炉与燃气发电机组宜采用一对一配置,当采用多台燃气发电机组合用一个总烟道对应一 台余热锅炉时,各燃气发电机组的排烟应不相互影响,且烟气应不流向停止运行的设备,余热锅炉烟气 入口前应设有泄爆口。 7.1.7 各段烟道底的设计均应向余热锅炉方向设置一定倾斜度,最低点设置排水口,并对保温结构采 取防水措施。 7.1.8 余热锅炉及烟气管道应设支吊架支撑。 7.1.9 烟道上每隔一定距离应设置温度补偿装置。 7.1.10 余热锅炉的布置方式,应根据当地的室外气象条件,并符合下列规定: a) 非寒冷地区,应采用露天布置; b) 一般寒冷地区,可采用露天