《地热电站设计规范》[条文说明]GB 50791-2013

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1总则

1 总则


    地热发电是利用地热这种天然资源进行发电,即利用含有地热能源的有较高温度和压力的地下水或汽进行发电。
    目前,国外地热电厂发展较好的国家包括美国、日本、意大利、印度尼西亚、菲律宾、新西兰、冰岛、以色列等国和中美洲、非洲的部分国家,其中单机容量最大的已达120MW。截至2005年,全世界地热发电总装机容量为8035MW。
    我国是一个地热资源较丰富的国家,从20世纪70年代开始利用地热发电,已在西藏自治区建有拉萨市当雄县羊八井地热电站、阿里地区的朗久地热电站、那曲地区双工质循环地热示范电站,总装机容量达2万多千瓦,最大单机容量3150kW,从最早开始发电的羊八井地热电站至今,已有30多年的时间。


3基本规定

3.1 地热电站建设规模

3.1 地热电站建设规模


    地热电站的建设规模受多个因素的影响,包括地热田的储量及可采储量、地热流体参数、地热田和机组的寿命等,同时还需充分考虑当地电力系统规划容量、电力负荷增长的需要和电网结构等因素。
    根据现行国家标准《地热资源地质勘查规范》GB/T 11615中对地热田利用储量计算年限的建议,同时结合地热电站主、辅设备的寿命,本规范提出地热电站设计寿命按30年考虑。


3.2 地热电站发电方式

3.2 地热电站发电方式


3.2.1 根据《地热资源地质勘查规范》GB/T 11615中按地热资源温度划分,在90℃≤t<150℃之间的为中温地热资源,t≥150℃的为高温地热资源,中温及以上地热资源就可用于发电。

3.2.2 地热蒸汽循环发电包括直接利用地热生产井出来的蒸汽冲转汽轮机和地热汽水两相经减压扩容产生的蒸汽送至汽轮机发电两种方式。前者一般为高温地热田,地热流体为干蒸汽,如意大利的Larderello、美国的Geyers、日本的松川(单机23.5MW)等地热电站。后者一般为中、高温地热田。对于减压扩容地热蒸汽发电,地热井出口流体为汽水两相,经汽水分离器,得到的地热湿蒸汽送至汽轮机。若分离器排出的地热水流量较大,温度较高,经技术经济比较后,可送入二级扩容器,部分地热水由于压力降低转化为水蒸气,将该蒸汽送入同一汽轮机低压级做功,或送至另一台低压汽轮机。目前各国一般均采用一级或二级扩容发电,我国的西藏朗久(单机1MW),新西兰的Wairakei(现157MW+5MW+双工质14MW),日本的滝上(单机25MW)、大岳(单机12.5MW)、葛根田(最大单机50MW),菲律宾的Malitbog(单机77.5MW)、Mahanagdong(单机60MW)等地热电站采用单级扩容发电。我国的西藏羊八井(单机3MW)、墨西哥的Gerro Prieto,日本的八丁原(单机55MW)、森等地热电站采用两级扩容发电。
    双工质循环发电利用地热流体与低沸点的烷烃类有机碳氢化合物,例如(正、异)戊烷、(正、异)丁烷等进行热交换后,使低沸点介质蒸发并产生蒸汽,送入汽轮机发电,如我国西藏那曲(单机1MW)、新西兰的Ngawha(单机20MW)、日本八丁原双工质机组(单机2MW)。另外美国、冰岛、菲律宾等国的地热电站均有采用这样的发电方式。
    地热联合循环发电为将地热蒸汽循环发电和双工质循环发电这两者相结合的发电方式,即地热蒸汽汽轮机为背压式机组,其排汽作为双工质循环机组的热源,加热和蒸发低沸点工质,产生的低沸点工质蒸汽被送入汽轮机,如菲律宾的Upper Mahiao(单机:1×20.31MW扩容机组+3×3.8MW双工质机组)。

3.2.3 地热蒸汽循环发电、双工质循环发电和联合循环发电这三种发电方式的选择一般要经技术、经济比较后确定。新西兰一般以230℃作为地热蒸汽循环发电和双工质循环发电的分界,他们认为230℃以上地热井口流体介质以湿蒸汽为主,这个参数选择蒸汽循环发电从技术上和经济上均更有优势,反之推荐双工质循环发电。如果地热流体为干蒸汽,则以180℃为界限。新西兰的地热发电专家认为,双工质循环地热电站的建设成本至少是地热蒸汽循环电站的2倍,而且机组的热效率也更低,在得到同样蒸汽量的情况下,双工质循环地热电站的地热流体温度低,其蒸汽闪蒸率也低,扩容产生的蒸汽量少,大量的热量被地热水带走排掉,相应需打更多的生产井。根据我们对国外的了解,打一口1500m~2000m深的生产井,需投资5000万~6000万元人民币。而双工质循环地热电站从地热水和蒸汽中都能获取能量,其地热能量利用率更高。新西兰Ngawha地热电站地热生产井口温度在190℃左右,其装机1×20MW机组和2×6MW机组均采用的以色列ORMAT公司生产的双工质循环机组。
    我国20世纪70~90年代建设的地热电站,缘于当时的建设方式和投资体制,生产井为国家投资建设,地热电站建设和运营方不需对生产井投资,因此原则上地热流体温度在90℃~120℃之间推荐采用双工质循环发电。当然,在解决技术和投资方面更优的方案,就是将地热蒸汽循环发电与双工质循环发电相结合的联合循环发电,这既提高了地热能的利用率,又使单位投资最小化。
    另外,地热发电方式除技术经济比较外,还应结合地热流体成分分析(包括不凝气体含量)、元素含量、腐蚀结垢等情况确定。


3.3 地热电站共性要求

3.3 地热电站共性要求


3.3.2 为保持地热储压力、地热田水源的补给和地热资源可持续利用,减少地热流体直接排放对环境的污染,要求地热尾水应进行回灌(除用于综合利用的外,如采暖、灌溉等),对达到排放标准的地热尾水,可少量排至地表。新西兰的Ngawha地热电站和菲律宾的Malitbog、Mahiao、Mahanagdong等地热电站,要求所有地热尾水必须进行回灌,地表为零排放。日本的八丁原、滝上等地热电站,对达到排放标准的汽轮机排汽,冷却后就排至地表,而来自分离器底部的尾水,排至回灌水池后,通过回灌泵排至回灌井。

3.3.3 地热发电使用经验表明,由于铝及铝合金会产生严重的孔蚀,在大多数地热利用选材中不予采用。资料显示,H2S和NH3对铜和铜合金的腐蚀有重要影响。当地热水中含有微量的硫化氢时,可很快导致铜构件表面生成超过1mm厚的硫化铜膜,在膜的破裂处将产生严重的缝隙腐蚀。黄铜在地热水循环系统中可能产生脱锌腐蚀。黄铜的脱锌会使部件的强度大大降低,甚至会造成穿孔。铜合金在含氨介质中会产生氨应力腐蚀破坏。所以,在含H2S和NH3的地热流体中不宜采用铜和铜合金。


4站址选择

4 站址选择


4.0.1 地热电站的突出特点是利用地热资源,所以在选择站址时,与常规火电厂不同的是要将地热田的开发规划放在首要位置。地热电站的建设程序同小型火力发电厂一致,要求有多站址比选,应对与站址有关的各个方面进行技术经济比较后确定最佳站址。

4.0.2 根据地热田的开发情况,地热电站可分期建设。在选站阶段应对初期工程和规划容量统筹分析。

4.0.3 地热电站的热源来自地热田生产井,从节约热力管线工程量和减少热源汽水损失角度考虑,应尽量靠近井口。

4.0.4 地热电站站址选择除根据自有特点外,所需要考虑的常规因素可参考《小型火力发电厂设计规范》GB 50049的有关条款。


5站址总体规划

5.1 一般规定

5.1 一般规定


5.1.1 本条强调地热电站应统筹规划的各个方面,其中地热井、热力管道、地热尾水回灌及综合利用是地热电站所特有的。

5.1.2 节约用地是国家的重要政策。地热电站本身用地是不大的,但由于地热井的分布范围宽,热力管线多,所以应注意节约站外热力管线的用地。

5.1.3 地热井的分布是由地热田的勘探来确定的,但是根据电站的分期规划,应对各期相应的地热井进行规划和分区。

5.1.4 地热电站的地热尾水应进行回灌。但根据国外的一些研究,在地质条件不同的情况下,回灌效果相差很大。所以尾水如何回灌主要依据地热田的勘探结果。此外,很多地热水适用于温泉洗浴,根据羊八井地热电站温泉开发情况,如果地热尾水可用于综合开发,可增加企业收入和当地旅游收入。

5.1.5 地热电站汽水从生产井引出后,需根据工艺需要采用汽水分离和闪蒸扩容等措施,根据考察电站的情况,这些设施可设在井口附近、站区附近或站区内。汽水分离后不能做功的热水和蒸汽做功后的冷凝水需进行回灌,通常在站区内或站区附近根据工艺要求设置回灌及事故备用水池。

5.1.6 地热电站从站区至各井口的管线多且可能较长,该部分工程量较大,需进行重点规划。

5.1.7 地热电站站外设施最重要的就是地热井,本条即针对地热井的保护提出了具体要求。通常地热田的范围很大,而且开发影响边界很难确定,所以热田边界是不需要设置隔离措施的。根据考察电站的情况,热力管道沿线基本不考虑防护设施。


5.2 总平面布置

5.2 总平面布置


5.2.1 地热电站的发电方式较多,基本的方式有三种:地热蒸汽循环发电、双工质循环发电和这两者相结合的地热蒸汽-低沸点工质联合循环发电。而不同的发电方式的站区总平面布置型式差别较大,本条主要对电站的不同发电机组的布置进行相应的明确。

5.2.2 地热电站内最大的建构(筑)物一般就是冷却塔,所以冷却塔的布置对站区总平面布置影响较大。

5.2.3 热力系统的汽水分离器、扩容器的占地相对较大,如果布置在站内,最好集中布置在主厂房附近,节约用地。

5.2.4 地热电站的配电装置布置型式和用地面积根据机组容量不同,相差较大。本条仅对配电装置的通用性要求进行明确。

5.2.5 地热电站的附属设施很少,本条仅对行政管理及生活设施进行总体明确。相对于火力发电厂,地热电站内几乎没有综合水处理等设施。

5.2.6 建(构)筑物间距主要是参考现行国家标准《小型火力发电厂设计规范》GB 50049进行确定。


5.3 竖向布置

5.3 竖向布置


    地热电站的竖向布置、标高的确定均按现行国家标准《小型火力发电厂设计规范》GB 50049进行确定。


5.4 管线综合布置

5.4 管线综合布置


    地热电站与常规电厂热力管线的敷设不同。由于地热电站热力管线非常多,所以强调热力管线应提前进行好各项规划。为节约投资,根据羊八井及国外考察电站的情况,热力管线宜布置在地上,采用矮支墩架设方式。


5.5 交通运输及绿化规划

5.5 交通运输及绿化规划


    地热电站的交通量较小,公路标准不宜太高,但各区域之间应设有检修维护的简易通道。


6主厂房布置

6.1 一般规定

6.1 一般规定


6.1.1 对于双工质循环发电,由于烷烃类有机碳氢化合物为易燃易爆介质,因此一般建议采用露天或半露天(只设置屋顶)布置。但对于环境条件恶劣的地区,可考虑设置主厂房,如我国西藏那曲地热电站。

6.1.2 主厂房内的汽轮机、发电机及辅助设备在工艺流程中的布置位置应恰当、紧凑、合理,以节省建设提资。

6.1.3 本条从安全生产、运行维护方便考虑,对主厂房的布置提出了基本要求,以给生产运行维护管理创造良好的环境,充分体现了以人为本的思路。除执行本条所列有关规定外,尚应符合《火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规定》DL/T 5035、《火力发电厂和变电站照明设计技术规定》DL/T 5390、《建筑照明设计标准》GB 50034、《工业企业厂界环境噪声排放标准》GB 12348和《声环境质量标准》GB 3096、《小型火力发电厂设计规范》GB 50049等标准的有关规定。

6.1.4 主厂房布置应综合考虑机、电、土、水、热控、暖通等专业的要求,经技术经济比较后,选择合适的厂房跨度尺寸和层高。

6.1.5 检修起吊设施和检修场地的设置应根据最大的检修起吊重量和占地尺寸确定,并需考虑主厂房内的运输条件。


6.2 布置

6.2 布置


6.2.1 对于地热电站,其主厂房就是汽轮机房,汽轮发电机采用横向或纵向布置应与发电机出线、扩容器、凝汽器、抽真空设备等辅助设备相协调。

6.2.2 考虑运行、检修人员的工作条件,建议对于向下排汽的汽轮机运转层设置大平台,以改善工作条件;汽轮机排汽向上、侧面或轴向排汽时,不需再设置运转层。


6.4 综合设施

6.4 综合设施


6.4.2 对于扩容器和凝汽器,为便于运行人员的巡回检查、检修和操作,建议设置运行检修平台。


7地热生产井口系统及设备

7 地热生产井口系统及设备


7.0.2 地热井与石油、天然气井类似,分为自喷井和引喷井。对于自喷井,只需将井口阀门开启,地热流体即喷出;对于引喷井,需采用引喷技术将井内流体引出,对不同井采用不同的方法,常用的引喷技术有抽吸、减压,或采用液氮、压缩空气、起泡剂等。
    潜水泵具有增压防垢作用,以达到抑制地热井内或地热流体输送管路中水垢出现。潜水泵及所配电机、电缆等附件应满足地热水质要求,具备防腐、防垢、耐高温、耐高压力性能。采用了潜水泵的地热发电一般为双工质循环地热发电,即将地热水作为热源,在热交换器加热低温介质使其进入汽轮机做功的发电方式。
    通过潜水泵增压后,能有效地防止溶解在地热流体内CO2的析出,以达到防垢的目的。如我国的西藏那曲双工质循环地热电站就采用这样的增压防垢方式。

7.0.3 汽水分离器用以汽、水介质的分离,同时具有对地热流体储存和对井口流体的缓冲,分离地热流体中夹带的物理杂质的功能,因此要求两相流的地热生产井设置分离器。我国羊八井地热电站每口井设置了一台30m3的汽水分离器。

7.0.4 由于有些来自地热生产井的地热流体流量和压力有波动,因此建议在进入机组前的地热蒸汽输送管路上设置蒸汽稳压箱,通过稳压箱来调节管路中地热蒸汽流量和压力。当地热蒸汽流量大于相应负荷对应的流量时,多余的蒸汽可通过接在稳压箱上的消声器排至大气,以达到稳定蒸汽流量和压力。


8汽轮机系统及设备

8.2 扩容分离系统及扩容器

8.2 扩容分离系统及扩容器



8.2.1 对于来自地热生产井的蒸汽,应根据蒸汽品质,设置必要的过滤器或雾化分离器,防止蒸汽中携带的杂质和水进入汽轮机。

8.2.2、8.2.3 汽水分离器和扩容器一般由汽轮机厂配供,设备露天布置在汽机房外或生产井口附近。
    采用一级扩容还是两级扩容,应根据技术经济比较确定。日本的有关资料介绍,在使用相同生产井参数的情况下,采用两级扩容发电比单级扩容发电总投资增加大约5%,发电量增加15%~25%,发电成本减少10%~20%。


8.3 双工质循环系统及设备

8.3 双工质循环系统及设备


8.3.1 双工质循环系统及设备一般由专门的制造厂进行成套供货,如我国的西藏那曲,新西兰的Ngawha,日本的八丁原双工质循环机组,菲律宾的Upper Mahiao地热电站,其汽轮发电机组和空冷凝汽器、低沸点工质循环泵及补充泵、低沸点工质储罐及相应的连接管道、阀门等,均由以色列的ORMAT公司进行设计供货。
    另据了解,日本的富士、三菱公司也能设计生产双工质循环系统及设备,只是单机容量仅能达到250kW。双工质循环系统的低沸点工质一般选用(正、异)戊烷、(正、异)丁烷等,如西藏那曲地热电站低沸点工质为异戊烷。

8.3.2 由于双工质循环的热交换器传热系数小,所需热交换器传热面积大,考虑地热系统可能出现的结垢现象,换热器内地热介质流速不宜大于1m/s。根据国外研究结果,换热器传热系数一般为300w/(m2·K)~3000W/(m2·K),面积一般约为15ft2/kW(1.4m2/kW)。

8.3.3 裕量10%主要考虑循环泵老化和其他未估计到的因素。由于低沸点工质易燃,要求所配电机为防爆型。但对于双工质循环补充泵,以色列ORMAT公司一般配供气动泵。

8.3.6 一般双工质循环地热电站,其储存低沸点工质的储罐设置两个。一个正常情况下储存低沸点工质用于机组泄漏后的补充;另一个正常情况下为空罐,机组检修前后,工质循环补充泵将罐内的低沸点工质输送入机组内或将机组内的工质送入空罐内储存,机组内残余的工质放入临时容器内。储罐容量应满足整个机组及管线内低沸点工质体积的总和,并留有余量。


8.4 辅机冷却水系统

8.4 辅机冷却水系统


8.4.1 来自供水专业循环水泵房的循环水一般作为主、辅机的冷却水。在无补充水源或水量不足的条件下,可将汽轮机排汽凝结后的地热水供至循环水泵房作为冷却水源补水。

8.4.2 冷却水系统可分为开式、闭式或开式与闭式相结合的系统。开式系统较为常见,系统简单。如淡水水源充足,循环水作冷却水且无须处理,不回收时,宜采用开式系统;如淡水水源不足或质较差,需要进行澄清、过滤或化学处理时,可选用闭式系统,回收重复利用。


8.5 凝汽器及辅助设备

8.5 凝汽器及辅助设备


8.5.1 地热流体扩容发电所采用介质为地热蒸汽,其做功后无须回收,当采用淡水作冷却水源时,凝汽器宜采用混合式;采用海水作冷却水源时,考虑地热水的回灌,凝汽器宜采用表面式。双工质循环机组做功介质为低沸点工质,该工质冷凝回收后通过循环泵送入热交换器循环使用。本规范条文说明第8.3.1条所列举的双工质循环地热电站,其凝汽器均采用空冷式。

8.5.2 部分地热蒸汽循环地热电站的地热流体中含有的Cl-、SO42-、CO32-和H2S、NH3等,对金属具有腐蚀性。地热流体中含有二氧化硅、钙和铁等组分,这些组分会与前面的阴离子结合附着在管道和设备内壁上形成垢,因此凝汽器应采用防腐、防垢的材料制作。

8.5.3 对于地热流体扩容发电,由于地热流体中含有不凝气体(主要是CO2、H2S、NH3气体),混合式凝汽器应配备可靠的抽真空设备,如射水抽气器、射汽抽气器、真空泵。当全部抽真空设备投入运行时,应能满足机组启动时建立真空度的要求。
    由于CO2的可用能比水蒸气的可用能少,汽轮机的单位出力将随着蒸汽中CO2浓度增加而减少。地热水中CO2是以溶解气体或碳酸盐的形式存在,其中以碳酸钠、碳酸钙和碳酸氢钠、碳酸氢钙最为常见。根据国外地热电站的经验,只需从地热水中闪蒸出百分之几的蒸汽,85%以上的CO2便能从地热水中析出。因此可将这闪蒸出的蒸汽和CO2通过冷凝,蒸汽冷凝为水后再送回循环系统中,而将CO2排入大气。通过这样的改进,可降低抽真空设备的负荷和厂用电率,增加机组净出力。一般CO2的重量占地热水的3%左右。


9地热水回灌系统及设备

9 地热水回灌系统及设备


9.0.1~9.0.3 由于发电用地热水一般温度较高,并可能含有较多气体组分、化合物及重金属元素,甚至有毒物质,易于在使用过程中产生沉淀、析出、变质或腐蚀现象,而发电后的地热尾水也容易污染地表水,或产生浅层地表土壤热污染的情况。因此要求发电后的地热水回灌至地下,同时增加地热水补给量,维持地下热矿水资源的可持续利用。
    地热水回灌系统由地热尾水收集储存、输送管线及回灌水池、泵组成。
    地热回灌应考虑热储的赋存规律特点,兼顾热源补给、开采干扰、径流渗透能力和系统调节的操控性。
    不同的地热田,要求的回灌方式不同。回灌井的位置、数量和深度等,均由地热田的勘探地质部门进行回灌试验确定。
    根据调研,新西兰、菲律宾和日本在确定生产井、回灌井和地热电站厂址的位置时,一般将生产井选择在海拔高的地方,海拔低的地方选择回灌井位置,这样利用地势高差易于回灌,而地热电站站址选择介于生产井与回灌井之间的海拔高度。


10水工系统及设施

10.1 供水系统

10.1 供水系统


10.1.2 地热电站在选择供水系统时,应考虑到地热资源的水质情况,防止对水环境造成污染。

10.1.3 本条参照现行国家标准《小型火力发电厂设计规范》GB 50049编写。考虑到地热电站装机都比较小,取水标准参照小型火电厂标准执行。但是考虑到地热电站的建设主要受地热资源的限制,在应用中,可结合工程实际情况,经过充分的技术经济比较后,取水标准可适当降低。

10.1.4 本条为强制性条文,必须严格执行。我国地下水资源较为贫乏,应限制开采。当考虑以地下水作为地热电站水源时,应进行相关的水文地质勘察工作,获得确切的评价报告,以确保供水的可靠性。

10.1.7 地表水中的悬浮物含量在50mg/l~100mg/l时是否需要处理,可结合全厂供水条件、工业水系统水质要求等进行技术经济比较后确定。

10.1.11 目前地热电站循环供水系统多采用混合式凝汽器,蒸汽经水冷却混合后不能自流上冷却塔,应设置循环水回水泵。回水泵设置宜与循环水泵对应,扬程应经过水力计算后确定。

10.1.12 目前地热资源的水质情况随着地域、埋藏深度以及周围的水系环境等不同,也有较大差异。在选择循环水系统设备及管道时,应结合水质情况,考虑必要防腐措施。循环水管可采用玻璃钢管。


10.2 取水构筑物和水泵房

10.2 取水构筑物和水泵房


10.2.1 本条参照现行国家标准《小型火力发电厂设计规范》GB 50049编写。

10.2.3 本条参照现行国家标准《小型火力发电厂设计规范》GB 50049编写。考虑到地热电站装机都比较小,泵房标高参照小型火电厂标准执行。


10.3 冷却设施

10.3 冷却设施


10.3.2 由于地热电站装机规模小,建设周期较短,机力通风冷却塔初期投资小、建设周期短、冷却效果稳定,同时占地少,推荐采用。设计中也可结合全厂的气象条件、场地布置以及施工周期等综合因素,经技术经济比较后选择合适的冷却塔型式。
    根据目前国外应用的情况,随着热源的不同,选择的发电方式和系统也有不同。总结起来,对于采用混合式凝汽器的地热电站,多配置水冷式机力通风冷却塔;对于采用双工质循环发电的地热电站,多配置空冷凝汽器,冷却系统采用空冷方式。

10.3.3 在冷却塔内装设除水器,可以极大地减少出塔空气中带出的漂滴损失,降低水耗。

10.3.4 为防止冷却塔结冰,确保循环水系统正常运行,在寒冷地区应考虑防冻措施,如自然塔采用内外围配水、进水设旁路管、进风口挂挡风板等,机力塔进风口装设百叶窗等方式。

10.3.5 近年来,冷却塔噪声对周围环境的影响逐渐引起重视。设计中应根据环境保护的相关要求,结合总布置,使冷却塔远离噪声敏感区。同时,也可采取相关降低冷却塔淋水噪声的措施,以满足环境保护的要求。

10.3.6 从目前羊八井地热电站机械通风冷却塔运行情况来看,由于水质腐蚀性较强,风机及水池腐蚀很严重。设计中应根据地热水源的水质情况,对水池壁、混凝土维护结构以及风机等与循环水介质接触的部位采取适当的防腐措施,风机叶片可选择玻璃钢材质。


10.4 生活给水和废水排放

10.4 生活给水和废水排放


10.4.3 随着环境保护要求的逐渐提高,地热电厂也应该采取雨污分流的方式,防止水体污染。


10.5 水工建筑物

10.5 水工建筑物


10.5.1 水工建(构)筑物要因地制宜地进行设计,并与地形、地质、水文、气象、施工条件以及建筑材料供应等有密切的关系。因此,本条文规定应通过技术经济比较后,选择经济、合理的设计方案。

10.5.2 本规范第16章“建筑与结构”中,有关地热电站土建设计的一般规定,在水工建(构)筑设计中应遵照执行;同时也应满足现行行业标准《火力发电厂水工设计规范》DL/T 5339的有关规定。

10.5.3 为保护水工建(构)筑物,延长其使用寿命,其地热资源的水质对循环水系统的水工建构筑物具有有腐蚀性的,建议采取必要的防腐蚀建筑材料,如采用抗硫酸硅酸盐水泥,采用纤维混凝土等。其他的防腐措施可采用适当增加混凝土保护层厚度,在接触面涂覆防腐涂料等措施。

10.5.4 本条强调在进行水工建(构)筑物的建筑设计中,建筑立面、造型、色彩等建筑处理,应与电站内的其他建筑群体或环境相协调。

10.5.5 根据实际状况,当取水构筑物和水泵房离厂区较远时,可以考虑配备必要的生产和生活设施,如通讯室、值班休息室、卫生间等,以方便管理。

10.5.6 为改善地热电站运行的工作环境,水泵房电气运转层、值班控制室采用水磨石地面、防滑地砖地面较好。其他层地面可采用水泥地面。

10.5.7 本条明确了水工建(构)筑物宜采用塑钢门窗;设备进出口的大门宜采用电动金属卷帘门,以取代陈旧的钢架木门和钢门窗。

10.5.8 修建于软弱地基上的水工建构筑物,应采取可靠的地基处理措施,满足地基变形和稳定的要求,并在基础四周设置沉降观测点。软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。

10.5.9 取水构筑物和水泵房的施工,受自然条件影响较大,施工条件差,施工难度大。因此,应按规划容量统一规划和布置。为了节约初期投资,降低造价,条件允许时,可分期建设。当分期建设施工条件困难,且在布置上又受到限制、在经济上不合理时,通过论证可按规划容量一次建成。


11化学水处理

11.1 一般规定

11.1 一般规定


11.1.2 地热井流体的全分析资料对发电系统的防垢、防腐工作非常重要。当地热流体为过热蒸汽时,应分析地热流体中蒸汽与不凝结性气体的比例(体积比)及不凝结性气体中各成分占不凝结性气体总量的比例(体积比),并取得蒸汽凝结成水的水质全分析资料;当地热流体为水和蒸汽混合物时,应分析地热流体中蒸汽与不凝结性气体的比例(体积比)及不凝结性气体中各成分占不凝结性气体总量的比例(体积比),并取得地热水的水质全分析资料。蒸汽凝结成水、地热水的水质全分析报告可参考现行行业标准《火力发电厂化学设计技术规程》DL/T 5068-2006附录A提供的表格格式,蒸汽与不凝结性气体成分分析报告可参考表1格式:


表1 蒸汽与不凝结性气体成分分析报告表


项目

数据

蒸汽量(占气体总量之体积百分比)


不凝结性气体(占气体总量之体积百分比)


气体成分
(占不凝结性气体总量之体积百分比)

CO2


H2S


其他成分



11.2 水汽取样

11.2 水汽取样


11.2.1 系统中设置取样点,通过定时取样分析,可以了解系统运行状况,对于及早发现和处理系统中出现的问题,保证机组的安全稳定运行,有着重大意义。资料显示,在地热井口设置取样点对地热井流体进行定期分析,可适时分析地热贮备层的情况。根据国外地热电站调研情况,地热电站中,一般在生产井井口、汽水分离器出口水侧、汽水分离器出口汽侧、汽轮机进汽口、循环冷却水系统、地热水回水井井口设有水汽取样点,当采用双工质发电方式时,在热交换器进汽口也设置有水汽取样点;各取样点取样周期在不同电站也不尽相同,有的电站所有样点均为1个月取样1次,有的电站所有样点均为3个月取样1次,有的电站根据样点不同半个月取样1次或者1个月取样1次;各取样点大多数按就地手工取样设置,有部分电站汽轮机进汽口取样点按在线连续监测方式设计,设置有钠表,用以监测汽水分离器的运行状况。国外地热电站进行水汽分析的主要项目如下:
    水分析项目:pH、SiO2、Cl-、Mg2+、Na+、K+、NH4+等;
    气体在蒸汽中所占体积百分比分析项目:主要为CO2、H2S,其次还包括NH3、N2、H2、Ar等。

11.2.4 从国外地热电站调研情况来看,电站设置的水汽取样点基本为手工取样。由于各取样点取样周期比较长,取样点因电站的具体布置情况也较为分散,故在各取样点仅设置取样一次阀(现场看,取样一次阀多为双阀),需要取样时,将移动式取样装置与取样阀连接进行取样。此设置可以减少电站运行维护工作量。


11.3 化学加药

11.3 化学加药


11.3.1 根据地热电站调研情况,并不是每口地热生产井都有结垢现象,也不是每口地热生产井都需要化学加药。新西兰某电站生产井口中有产生钙垢趋势,电站在生产井口设置有钙阻垢剂加药装置,钙垢阻垢剂采用聚丙烯酸盐;菲律宾某电站中有部分生产井产出流体pH值偏低,电站在生产井口设置有加碱装置,有部分井口中有产生钙垢趋势,电站在生产井口设置有钙阻垢剂加药装置,钙垢阻垢剂采用聚丙烯酸盐,对其余的生产井没有进行化学加药。也有部分地热电站,由于其在地热进口设施中考虑有防垢、除垢措施,所以没有对生产井进行化学加药。比如,西藏那曲双工质循环地热电站,在地热井口内设置潜水泵,通过潜水泵增压防止地热流体内的CO2析出,从而防止生产井口中出现结垢现象;西藏羊八井地热电站,没有对生产井进行化学加药,而是在井口设置机械除垢装置,定期清理井口中产生的结垢。

11.3.2 正常运行中,由于电站循环冷却水是由地热流体产出的蒸汽冷凝而来,因此循环冷却水pH值较低,为防止循环冷却水系统出现腐蚀现象,电站需设置循环冷却水加碱装置。

11.3.3 部分地热回水有结硅垢趋势,为防止在地热水回灌井中出现结硅垢现象,在地热回水中应投加酸降低回水pH值,防止回灌井中产生硅垢。


11.4 药品贮存和计量、化验室及化验设备

11.4 药品贮存和计量、化验室及化验设备


11.4.3 在国外地热电站调研中发现,水汽化验工作并不是每个电站都有,有的电站将此部分工作委托给专门从事该业务的专业公司,有的是就近的几个电站共用一个化学实验室。


12电力系统

12.1 电站与电网的连接

12.1 电站与电网的连接


12.1.1 一般情况下,在电站接入系统设计之前,电站所在区域应先开展电网发展规划研究,因此地热电站的接入系统方案应与电站所在区域的电网发展规划相协调。
    地热电站的接入系统方案应满足现行行业标准《电力系统安全稳定导则》DL 755的有关要求。
    对同一热田的多个电站,采用先集中再升压的方式接入系统,有利于节约投资。
    在地热电站近区无负荷的情况下,地热电站的出线电压等级应为一级电压。当电站近区负荷需要电站供电时,可考虑电站出两级电压。
    除考虑电站电力送出与电网的连接外,电站还应从电网取得启动电源。

12.1.2 地热电站的送出线路应满足“N-1”情况下的热稳定要求。电站的出线应不堵死扩建的可能性,以满足电网远期发展的需要。

12.1.3 主变压器的电压抽头至少应满足典型运行方式下的电压质量要求,必要时可采用带负荷调压变压器。

12.1.4 电站出线断路器开断电流的选择在满足电网中期发展的基础上还应留有适当裕度。

12.1.5 一般由于地热电站容量较小,地热电站主接线应简单灵活。但如果电网主要依靠地热电站供电时,地热电站主接线应保障负荷安全供电。
    地热电站单机容量较小时,设发电机母线汇集有利于减少电站主变台数。


12.2 系统保护

12.2 系统保护


12.2.1 现行国家标准《继电保护和安全自动装置技术规程》GB 14285适用于35kV及以上电压电力系统中电力设备和线路的继电保护和安全自动装置,涵盖了地热电站的系统保护要求。电力设备都应有主保护和后备保护,在主保护拒动时,还有后备保护可用于切除故障,达到任何故障都可切除的目的。

12.2.2 线路保护的配置方案受到电压等级、线路长度、线路型号、架设方式、主接线形式、保护通信方式、电网稳定要求等因素的影响。

12.2.3 后备保护分为远后备和近后备两种方式。220kV及以上电压等级采用近后备方式,一些特殊地区电网110kV电压等级也采用近后备方式。

12.2.4 母线保护的配置方案受到电压等级、主接线形式、站点在电网的地位及作用、电网稳定要求等因素的影响。

12.2.5 地热电站一般容量较小,接入110kV及以下电网。110kV电网采用三相一次重合闸方式。

12.2.6 单机容量大、重要的地热电站应装设专用故障记录装置。

12.2.7 应按照现行行业标准《电力系统安全稳定导则》DL 755和《电力系统安全稳定控制技术导则》DL/T 723的三级安全稳定标准的要求,说明地热电站接入电网后是否会引起新的电网稳定问题,提出安全稳定控制措施及配置方案。


12.3 调度自动化

12.3 调度自动化


12.3.1 对于已明确由地区电网调度的小型地热电站其调度自动化设计应以现行行业标准《地区电网调度自动化设计技术规程》DL/T 5002为依据。对于已明确由省级调度中心调度的地热电站,其调度自动化设计应以现行行业标准《电力系统调度自动化设计技术规程》DL/T 5003为依据。

12.3.2 将地热电站的远动信息传送给有关调度中心,主要是为调度实时监视和了解电站的运行工况提供数据,所以电站的远动信息传送内容应由有关调度中心提出要求。对已明确由地区电网调度的小型地热电站,其调度自动化信息可参照现行行业标准《地区电网调度自动化设计技术规程》DL/T 5002的有关内容确定;对于已明确由省级调度中心调度的地热电站,其调度自动化信息可参照现行行业标准《电力系统调度自动化设计技术规程》DL/T 5003的有关内容确定。

12.3.3 地热电站不宜设置专用的远动机房,故本条只提出调度自动化设备的安装地点应满足其对环境的要求和运行维护的方便。

12.3.4 为保证远动系统可靠供电,首先要提高电站远动系统交流和直流供电电源的可靠性。


12.4 系统通信

12.4 系统通信


12.4.2 现行行业标准《电力系统技术导则》SD 131要求:地热电站至调度中心,至少应有两个相互独立的调度通道。

12.4.3 针对现行国家标准《小型火力发电厂设计规范》GB 50049电力载波方式的建议,本条文提出:系统通信方式应根据审定的电力系统通信设计或相应的接入系统方案通信设计确定。


13电气设备及系统

13.1 电气主接线

13.1 电气主接线


13.1.2 若地热机组容量较小(容量在20MW及以下时),电厂需升压送出时,技术经济比较后宜设置发电机电压母线,多台机容量汇总后由主变送出,也利于厂用电源的引接。

13.1.3 若地热机组容量较大,需升压送出时,为保证可靠性,接在发电机电压母线上的主变压器不宜少于2台。


13.2 厂用电系统

13.2 厂用电系统


13.2.4 厂用变压器容量的选择留有10%左右的裕度,是考虑今后负荷发展和临时用电的需要。

13.2.6 厂用变压器接线组别的选择,应使厂用工作电源与备用电源之间相位一致,以便厂用电源可采用并联切换方式。


13.3 电气设备及导体选择

13.3 电气设备及导体选择


13.3.2 对于采用双工质循环发电方式的地热电站,使用的低沸点工质一般具有易燃易爆的特点。电气设备选型时需要针对具体工程采用的工质和存在低沸点工质的区域来考虑是否需要采用防爆型设备。具有低沸点工质的区域一般是低沸点工质储存区、空冷塔、汽轮机等区域。


13.5 电气设备布置

13.5 电气设备布置


13.5.2 变压器采用就地检修方式时,应考虑在变压器附近留有必要的检修场地和车辆进出口的道路,以及设置必要的起吊设施。


13.6 交流不停电电源(UPS)系统

13.6 交流不停电电源(UPS)系统


13.6.1 由于已建的地热电站建厂时间较早,均采用常规控制方案,对新建的地热电站一般推荐采用DCS控制系统,故本条说明当地热电站采用DCS控制时,应配置UPS系统。

13.6.2 本规范仅对UPS系统作出原则性的规定,详见现行行业标准《火力发电厂、变电站二次接线设计技术规程》DL/T 5136中对UPS系统作出的详细规定。


13.7 直流系统

13.7 直流系统


13.7.2 井口泵房一般较为分散,本条主要考虑对距离主厂房较远的直流负荷,如直接从机组直流系统引接会增加电缆并加大直流接地的概率。


13.13 厂内通信

13.13 厂内通信


13.13.4 根据电话交换设备技术的发展,本条文提出:电话交换机的基础容量宜按150线配置。每增加一台机组,电话交换机的容量增加50线。基础容量未包括中继容量。

13.13.5 根据电话交换设备技术的发展,本条文提出:生产调度电话交换机的基础容量宜按80线配置。每增加一台机组,电话交换机的容量增加20线。基础容量未包括中继容量。

13.13.8 由于地热井口的生产设施及生产用房较少,因此不考虑在井口区单独设置交换机等通信设施,仅在地热井口设置一部到两部电话分机或无线对讲机。

13.13.9 依照各网省公司目前对通信电源系统的配置要求,本条文提出:通信电源系统应由两套独立的直流电源设备和两组蓄电池组组成,较现行国家标准《小型火力发电厂设计规范》GB 50049的规定有所提高。


14仪表与控制

14.2 控制方式和控制水平

14.2 控制方式和控制水平


14.2.1 无论是一厂有多台机组或是一厂多站的情况,均应设置集中控制室。特别是一厂多站,仅需集中控制室配置运行监视人员,其余发电站均为无人值班。如日本的八丁原发电站,以大岳发电站控制室作为监视和管理的中心,采用从大岳发电站控制室对八丁原、滝上发电站等四个发电站共五台机组进行远程监控的模式。

14.2.3 双工质发电方式中的低沸点工质汽轮机组,一般由制造商随机组配供控制器或系统,控制设备应布置在机组附近的就地控制室内。

14.2.4 由于地热电站为带固定负荷连续运行方式,没有必要进行经常性的操作,所以无人值班的地热电站,在控制室、主厂房、厂区等处应设置闭路电视监视摄像头,并将视频信号送至集中控制室。

14.2.5 当采用DCS系统时,均应做到在集中控制室以操作员站为监控中心,实现全厂运行工况的监视和调整,异常工况的报警和事故处理。


14.3 检测

14.3 检测


14.3.5 地热田的动态监测,应按现行国家标准《地热资源地质勘查规范》GB 11615的规定执行。本规范中的地热生产井监视与控制系统仅考虑地热生产井出口蒸汽流量、压力和温度等常规参数的监视和测量。


15采暖通风与空气调节

15.1 一般规定

15.1 一般规定


15.1.1、15.1.2 这两条分别给出了划分集中采暖地区和采暖过渡地区的气象条件。
    在本次规范的编写过程中,有关采暖区的划分问题基本上是参照了现行国家标准《大中型火力发电厂设计规范》GB 50660的相关内容。
    考虑到以下两条原因,本规定仍使用采暖过渡区的提法。
    (1) 与现行国家标准《大中型火力发电厂设计规程》GB 50660统一一致;
    (2) 地热电站具有方便的热源条件,采用采暖过渡区的提法不会造成初投资的过大增加。
    对于集中采暖地区的各类建筑物,只要室内经常有人停留或工作,或者工艺对室内温度有一定要求时,均应设集中采暖。

15.1.3 地热电站的热源条件比较方便,规范提出了过渡地区各类建筑物设置集中采暖的条件。应该说明的是,本条特别强调了位于过渡地区的“某些生产厂房和某些辅助建筑物”可以按照集中采暖地区的条件设计集中采暖,而并非过渡地区所有的建筑物均可设置集中采暖。就过渡地区而言,气象条件差别仍然很大,所以设置了集中采暖建筑物的种类也因地而异。一般情况下,主厂房属于热车间,在过渡地区不宜设计集中采暖;而对于网控楼、电气楼、生产办公楼等建筑物,由于工艺要求和其重要程度,需要设计集中采暖;至于电厂其他辅助建筑物是否设计集中采暖,还应视电厂的室外采暖计算温度和其他因素决定。

15.1.5 推荐采用地热水作为采暖热媒的理由:其一,蒸汽采暖凝结水含铁量高,水质不合格,难以回收利用;其二,由于种种原因,蒸汽采暖热能消耗大于热水系统;其三,地热电站可用于采暖热媒的蒸汽只有直接引自地热生产井的地热蒸汽和经汽水分离器分离出来的地热蒸汽(即经处理后的地热蒸汽)两种,地热蒸汽具有腐蚀性,容易在采暖管道系统结垢,影响采暖系统的运行。
    采用地热水为采暖热媒,可以克服上述问题。热网加热器的热源可以采用经汽水分离器分离出来的地热水或上述地热蒸汽。地热水、地热蒸汽等地热流体在管道内的流速一般较火电厂的汽水管道流速取值低,管道易结垢,地热流体中含有Cl-、S042-和H2S、NH3等,对金属具有腐蚀性。地热流体中含有二氧化硅、钙和铁等组分,这些组分会与前面的阴离子结合附着在管道和设备内壁上形成结垢,因此热网加热器应采用防腐、防垢的材料制作。


15.2 主厂房采暖通风空调

15.2 主厂房采暖通风空调


15.2.3 通风天窗有多种形式:有老式的通风天窗,也有带电动挡板的轻型通风天窗(又称作屋顶通风器或屋顶排风器)。上述通风天窗都算作自然通风设备。

15.2.5 由于钢窗逐渐被淘汰,各种节能环保型的塑钢窗被日渐广泛地应用在火电厂工程中,推拉窗成为主要窗型,而推拉窗的可开启面积小于平开窗。因此规定在自然通风计算时,应按可开启部分的外窗面积计算。


15.3 电气建筑通风空调

15.3 电气建筑通风空调


15.3.2 免维护式蓄电池全称为阀控式密封铅酸性蓄电池,这种蓄电池为密封结构,电解液不会泄漏,也不会排出酸雾,正常运行时不会排出任何气体。但在严重过充时,会将水电解成氢、氧气体使电池内部气压升高到一定值,为安全起见,蓄电池会打开单向安全阀,排出少量气体至室内空气中,因安全阀上装有滤酸装置,酸雾不会随排出气体而排入室内。
    免维护式蓄电池的放电容量及寿命均与环境温度有密切的关系,该类型的蓄电池在浮充电压2.23V/个、环境温度25℃条件下,浮充预期寿命为10a~15a。但是当环境温度为35℃时,则其浮充预期寿命将降低一半左右。设备生产厂家在其产品样本上推荐的蓄电池室环境温度范围为5℃~30℃。为保证蓄电池室室内温度夏季控制在30℃以内,故规定当夏季通风不能满足设备对室内温度的要求时,根据《采暖通风与空气调节设计规范》GB 50019中的规定,宜设置直流空气调节装置。

15.3.3 蓄电池室的空气中含有氢气,遇火花可能会发生爆炸。为此,规定其通风系统所用通风机及电动机均应采用防爆型,且通风机和电动机应直联。因为如果采用三角皮带传动,会由于产生静电而发生爆炸事故。

15.3.5 国产油浸式变压器的最高允许环境温度为40℃,为保证不超过这一环境温度,确保变压器的安全满负荷运行,对排风温度应有所限制。目前各电力设计院采用的经验数据为夏季排风温度不超过45℃。在夏季室外通风计算温度比较低的地区,为保证变压器室有足够的通风量,规定了进风和排风温差不超过15℃。

15.3.6 油浸式变压器室宜采用机械送风,将送风直接吹向变压器散热排管,对散热排管进行强迫冷却,以提高变压器的冷却效果。

15.3.7 目前,主厂房内厂用变压器常采用干式变压器。干式变压器一般由生产厂家做成柜式直接布置在厂用配电室内,并与低压厂用配电柜紧靠布置。但在炎热地区,为了减少厂用配电室降温通风(或空调)的冷负荷,或其他原因,也有将变压器单独设置的。
    干式变压器的冷却方式有自然空气冷却和机械风冷两种。一般设有防护罩,进风从变压器底部进入,由风机送入(或自然地进入)变压器线绕筒体内,热空气从上部排出。该类变压器当其冷却方式由自然空冷改为采用机械风冷时,其输出容量可提高50%。由此可见,变压器冷却的好坏直接影响其出力。虽然干式变压器对环境温度要求最高允许也为40℃,但考虑到干式变压器的冷却方式与油浸式变压器完全不同。当室内环境温度过高,且变压器设有防护罩并采用自然冷却方式时,必使得干式变压器线绕筒体内运行环境更为恶劣,影响干式变压器的安全、正常运行。因此当干式变压器单独设置时,规定变压器室夏季排风温度按不超过40℃设计。

15.3.9 不论室内是否布置干式变压器,室内配电装置室均应设事故排风。

15.3.11 通常中小容量的发电机组才设出线小室。电压互感器、电流互感器、励磁灭磁盘以及灭磁电阻发热量很小,运行过程中不会产生油气,一般采用自然通风即可满足要求。当室内有油断路器、电抗器等设备时,油断路器在发生事故时会产生油烟,因此要求设事故通风;而电抗器和励磁变压器会产生较大的余热,应设置排除余热为主的机械通风。

15.3.12 油断路器在发生事故时产生的油烟必须及时排出,故设此规定。出线小室内还有电抗器或励磁变压器时,通风量均按夏季排风温度不超过40℃计算,且保证换气次数不少于每小时10次。

15.3.13 发电机励磁的整流柜,内有硅整流元件、快速熔断丝、变压器、电阻、电容等发热体,其中硅整流元件发热量最大。硅整流装置最高允许环境温度为40℃,且要求环境中不允许有导电尘埃。故规定采用自然进风、机械排风系统,进风应过滤。

15.3.14 电抗器按内部结构可分为油浸式、混凝土柱式和干式,从安全角度考虑,目前油浸式电抗器已很少使用,而常采用混凝土柱式和干式,这两类电抗器的最高允许环境温度为40℃,故规定通风系统按夏季排风温度不超过40℃设计。

15.3.18 电动机要求周围空气温度不高于40℃(如果超过,电动机出力会降低),且不低于0℃,空气洁净,无蒸汽、酸碱等腐蚀性气体。不允许在含有爆炸性气体尘埃的环境中工作。对相对湿度无明确要求。

15.3.19 本条根据现行行业标准《火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规程》DL/T 5035编写,并结合现行国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GB 50019的规定,要求事故通风量按每小时12次换气计算。


15.4 辅助及附属建筑采暖通风空调

15.4 辅助及附属建筑采暖通风空调


15.4.1 化学加药间、化验室、试验室等散发腐蚀性或储存腐蚀性药品的房间,其采暖通风设备、管道及附件,应采取防腐措施。


15.5 厂区采暖热网及加热站

15.5 厂区采暖热网及加热站


15.5.1 关于热网加热器的台数和备用问题,考虑到一台发生故障时,允许室内温度暂时降低,故规定留有60%~75%的备用容量,此数据取自《火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规程》DL/T 5035。
    考虑到有些电站有扩建可能性,但扩建部分的公用建筑少,采暖热负荷远少于新建工程,如果能在一期建设时通盘考虑全厂的采暖热网系统规划,只用一个热网加热系统,并根据每期的热负荷分期逐步增加热网加热器,可大大简化系统,又不致提前挤占资金。这时,应预留出下几期热网加热器的安装位置。当然,有的工程情况特殊,一、二期工程必须分开设置热网加热系统,那就该另当别论。

15.5.2 热水采暖系统热网循环水泵的流量不宜过大,防止系统长期在大流量低温差的工况下运行所造成的不合理、不经济现象。
    采暖通风负荷偏大,系统运行调整比较混乱,选择的水泵流量偏大,缺乏仔细的水力计算……以上都是造成系统在大流量小温差的工况下运行的原因。为了克服上述缺点,本条规定对水泵的流量及扬程均要求留有15%的富裕度,作为统一标准。在设计时应对热网做水力计算,注意系统调整及阻力平衡,合理地选择水泵,不再考虑其他安全系数。
    热网循环水泵的台数,应根据热水系统的规模和调节方式确定,以达到安全、经济运行的目的。根据火电厂供热系统规模,一般采用中央质调节的方式。很多情况下有一台热网循环水泵可满足要求,但考虑到调整的可能,特别是运行安全可靠的要求,规定一般不少于两台。
    规定热网循环水泵承压主要是指水泵入口,有些类型的国产水泵(如IS型)入口承压不能超过0.3MPa,这种泵就不宜用在定压点压力大于0.3MPa的热网系统中。

15.5.5 热水管网的补水定压是供暖系统设计中最重要的内容之一,由于各地气候条件、工程条件千差万别,不可能规定出一种适用于各种情况的定压方式。除了本条规定给出的三种基本定压方式外,还有气体(氮气、蒸汽)定压、稳压膨胀罐定压、微机调速变频补水泵定压等多种方式。只要能够满足补水定压的要求,都是可以考虑采用的。

15.5.8 对于厂区采暖热网管道的敷设方式,视当地气象条件、水文地质、地形、建筑物及交通密集程度等进行综合考虑,并与总平面布置协调。同时还应根据技术经济合理性、维修方便等因素,经综合比较,确定采用架空、地沟(不通行、半通行)或直埋等常用的敷设方式。


16建筑与结构

16.1 一般规定

16.1 一般规定


16.1.1、16.1.2 这两条规定了地热电站建筑设计的原则。

16.1.3 本条规定了地热电站内各建(构)筑物的防火设计原则。

16.1.4 本条规定了室内装修设计防火的执行标准。

16.1.5 按现行国家标准《厂房建筑模数协调标准》GB 50006和《建筑模数协调统一标准》GBJ 2的规定,采用装配式或部分装配式钢筋混凝土结构、混合结构的厂房和一般民用建筑物的应符合模数协调。对采用现浇钢筋混凝土结构或钢结构,以及特殊形体的建筑物和建筑物的特殊形体部分可以参照执行。目前地热电站建(构)筑物已普遍采用现浇钢筋混凝土结构或钢结构,为方便工艺布置和设计优化,本条明确了建筑物模数设置的原则。

16.1.6 本条规定了建筑物中关键部位的隔声减噪设计原则。对采用双工质循环发电工艺的地热电站,由于汽轮机房多为敞开或半敞开式,其设备噪声较大,在人员聚集的建筑入口处宜设置门斗,外墙与外窗宜考虑隔声措施,其室内噪声控制水平应符合现行国家标准《工业企业噪声控制设计规范》GBJ 87的规定。当地热电站周围设有住宅、工业区或处于交通干线两侧时,还应考虑由厂内噪声源辐射至厂界的噪声声级,不应对外界造成影响。

16.1.7 本条规定了地热电站建筑物采光设计的基本原则。

16.1.8 本条规定了地热电站建(构)筑物屋面防水设计的基本原则。

16.1.9 本条明确了楼梯设计的原则要求。

16.1.10 地热电站采用双工质循环发电工艺时,其汽轮发机电机组、低沸点工质储存罐和泵区域属于重点防火防爆区域,应采取隔离防护措施,提高电站运行的安全性。

16.1.11 本条明确了卫生间设置的原则,要求卫生用房宜有自然采光和自然通风,有条件时宜分设前室,以改善卫生条件。

16.1.12 本条明确了建(构)筑物的墙体材料采用原则。

16.1.13 本条规定了地热电站内工业建(构)筑物防腐蚀设计的基本原则。

16.1.14 为适应建筑节能设计要求,地热电站内建筑按使用功能可分为工业建筑、居住建筑和公共建筑。其中办公建筑、职工食堂、警卫传达室等为公共建筑;值班宿舍、招待所等为居住建筑;为工艺服务的建筑,如主厂房、配电室(间)、控制楼等为工业建筑。

16.1.15 地热电站多处于较为偏远的地区,其周边配套设施较差,因此考虑一定的备品备件存储和适当的检(维)修能力,有利于提高电站的利用率,保障电站的正常运行。设置必要的附属生活用房有利于方便运行管理人员。

16.1.16 本条明确了建(构)筑物造型与色彩设计的基本原则。


16.2 防火防爆

16.2 防火防爆


16.2.1 地热电站内建(构)筑物在生产过程中的火灾危险性和耐火等级除应符合《建筑设计防火规范》GB 50016的规定外,还可参考《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB 50229规定中的类似性质建筑确定。

16.2.2 双工质循环发电工艺是利用地热流体与低沸点的烷烃类有机碳氢化合物进行热交换后,使低沸点介质蒸发并产生蒸汽,送入汽轮机发电的方式。如新西兰那发(NGAWHA)地热电厂、菲律宾UPPER MAHIAO地热电厂和日本八丁原地热发电站均采用双工质循环发电工艺。
    低沸点介质多采用(正、异)戊烷、(正、异)丁烷等,其爆炸危险等级属特级,与空气混合到一定浓度后极易爆炸。因此规定汽轮机房应采用敞开、半敞开式厂房,并且采用钢筋混凝土柱、钢柱承重的框架和排架结构,以起到良好的减爆效果。
    如果因为外部条件或设备因素的制约,汽轮机房采用封闭式设计时,其建筑的防爆设计应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016的规定。

16.2.3 总控制室设备仪表较多、价值高,是全厂或运行过程中的重要指挥控制、调度与数据交换、储存场所。为了保障人员、设备仪表的安全,要求将其与汽轮机房分开,单独建造,减少其所受危害。

16.2.4 根据现行国家标准《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB 50229的规定,考虑地热电站内的主控制楼、屋内配电装置楼与火力发电厂的主控制楼、屋内配电装置楼功能相同,因此提出本规定。

16.2.5 根据配电装置室安全疏散的需要,作本条规定。

16.2.6 变压器室、配电装置室、蓄电池室、电缆夹层、电缆竖井火灾危险性较大,因此要求采用乙级防火门。为避免发生火灾时,由于人员惊慌拥挤而使内开门无法开启而造成不应有的伤亡,因此要求门向疏散方向开启。


16.3 建筑热工与节能

16.3 建筑热工与节能


16.3.1 本条规定了地热电站建筑热工设计的原则。

16.3.2 本条规定了不同建筑气候分区对建筑热工的要求。

16.3.3 本条明确了地热电站内进行建筑节能设计的范围。

16.3.4 在国家现行标准《公共建筑节能设计标准》GB 50189、《民用建筑热工设计规范》GB 50176、《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 26、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 134、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ 75等规范中,对各个热工设计分区建筑物的门窗保温性和气密性标准均有明确规定。
    综合《电力建设房屋工程质量通病防治工作规定》的要求,20m及以上外窗的抗风压和气密性能不宜低于4级、水密性能不低于3级,20m以下外窗的抗风压和气密性能不宜低于3级、水密性能不低于2级,其性能等级划分应符合现行国家标准《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T 7106的规定。


16.4 建筑构造

16.4 建筑构造


16.4.1 楼、地面构造设计除应符合现行国家标准《建筑地面设计规范》GB 50037的规定外,尚应符合《建筑地面工程施工质量验收规范》GB 50209有关楼、地面构造设计的规定。

16.4.2 考虑电气、控制等设备用房的重要性,为防止冲洗水侵入其房间而影响安全运行,设置挡水措施是必要的。可采取在房间门下设置门槛或提高室内标高的措施防止冲洗水侵入。

16.4.3 为保证生产运行中的安全性,在临空处应采取必要的防护措施。

16.4.4 地热电站中的主厂房、控制楼、电气建筑和办公楼的屋面应按Ⅱ级防水设防。主要是考虑到以上建筑物的重要性,以及目前有一味强调造价的节约性而忽视屋面防水可靠性的现象,避免因屋面渗漏而影响电站的运行。

16.4.5 本条文规定了选择外门、外窗的原则性要求。设计中可根据具体情况,在类型繁多的门窗中选择符合要求的类型。
    当厂房设置采暖系统时,有条件的建筑外窗宜符合以下要求:
    (1) 在严寒地区,厂房外门、外窗的传热系数分级不宜低于现行国家标准《建筑外门窗保温性能分级及其检测方法》GB/T 8484-2008规定的5级水平;
    (2) 在寒冷地区,厂房外门、外窗的传热系数分级不宜低于现行国家标准《建筑外门窗保温性能分级及其检测方法》GB/T 8484-2008规定的2级水平。

16.4.6 本条规定参考了《火力发电厂建筑设计规程》DL/T 5094中对类似性质的各类生产车间和作业场所采光系数的有关规定。

16.4.7 本条规定参考了《火力发电厂建筑设计规程》DL/T 5094中对类似性质的各类生产车间和作业场所室内噪声控制设计标准的有关规定。

16.4.8 本条明确了有腐蚀性介质作用和有可燃气体的房间和地段,其建筑构造设计的基本原则。

16.4.9 本条明确要求有腐蚀介质作用的楼地面应做防腐面层和隔离层,并应设置排水坡度和地漏。

16.4.10 本条明确了墙体设计的原则。

16.4.11 由于排水管有产生渗漏水、冷凝水的可能,存在安全隐患,为避免影响电站的安全运行,因此要求避免穿越控制室、电气设备室、通信室、计算机室等房间。

16.4.12 本条明确了外墙装修设计的原则。

16.4.13 室内装修工程应采用防火、防尘、吸声、保温、隔热、防污染、防潮、防水、不产生有害气体和射线的装修材料和辅料,符合现行国家标准《建筑内部装修设计防火规范》GB 50222和《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB 50325的规定。


16.5 结构设计

16.5 结构设计


16.5.1 地热电站汽轮发电机机组厂房常与主控制室、配电装置布置在一起,组成框(排)架结构,一般采用现浇或预制钢筋混凝土结构,或采用其他组合结构,所以本规范提出宜采用钢筋混凝土结构。当工期紧迫,钢材供应有保证或投资允许时,也可采用全钢结构。

16.5.2 本条规定的屋架类型及其与跨度的关系,系按电力系统多年实践经验而定的。钢网架结构因其造价较高,故需进行技术经济比较。

16.5.3 当承重结构采用钢筋混凝土时,预制钢筋混凝土大型屋面板或用压型板作底模的现浇板是常用的形式,也可选用其他形式的预制板。对于钢结构,为减轻厂房屋盖的重量,采用金属压型钢板更为适宜。

16.5.4 目前有些厂房常将配电建筑或办公建筑与汽轮机房毗邻布置,由于其建筑体型差异较大,有时地基条件也不同,如厂房为人工地基,而其他建筑采用天然地基,这样易产生不同沉降。

16.5.5 制定本条的主要目的是便于对沉降的观测。

16.5.6 本条为对地基与基础设计的总的要求。对适用的基础形式进行技术经济比较,优化设计,使地基基础设计更加合理、安全、可靠。

16.5.10 根据汽轮发电机的运行特点,防止基础在运行时产生共振现象,设计时除了满足设备和工艺布置要求外,还应满足现行国家标准《动力机器基础设计规范》GB 50040的构造要求,并进行必要的动力计算。

16.5.11 在满足功能需要和工艺布置要求的情况下,统一规划布置,协调支架形式,尽可能减少支架类型,以方便施工。


16.6 活荷载

16.6 活荷载


    本节所指活荷载系指设备检修、施工安装、管道、运输工具、材料堆放等荷载,不包括设备检修中一些特殊荷载,如汽轮机转子安装、检修时的支撑荷载及大设备的拖运荷载等。由于尚无地热电站的荷载取值经验,故提出按照现行国家标准《小型火力发电厂设计规范》GB 50049的有关规定执行。


17环境保护与水土保持

17.1 一般规定

17.1 一般规定


17.1.1 《中华人民共和国环境保护法》规定:产生环境污染和其他公害的单位,必须把环境保护工作纳入计划,建立环境保护责任制度;采取有效措施,防治在生产建设或者其他活动中产生的废气、废水、废渣、粉尘、恶臭气体、放射性物质以及噪声、振动、电磁波辐射等对环境的污染和危害。
    地热电站对环境的影响因素,主要是排放的地热流体、噪声、废渣。设计中应结合地热电站的特点,重点做好污染防治工程,采用成熟、先进、可靠的技术,使地热电站的污染源得到控制,满足国家标准和地方标准的要求,切实做到经济效益、社会效益和环境效益的统一。

17.1.2 自《中华人民共和国清洁生产促进法》于2003年1月1日实施后,国家对浪费资源和严重污染环境的落后技术、工艺、设备和产品实行限期淘汰制度。要求企业在进行技术改造过程中采取清洁生产措施。因此,应尽量创造条件利用发电后的地热流体,根据地热流体的焓值和温度,把发电结合采暖、干燥、温室、沐浴及水产养殖等组合起来,进而把排放的废热减至最小。

17.1.3 本条明确了对废弃物处理的原则要求。

17.1.5 地热发电项目应编制环境影响报告。根据有关规定,应编制水土保持方案报告的项目,进行编制并报送有关行政主管部门审批。经审批的环境影响报告、水土保持方案报告及其批复文件是地热发电工程环境保护设计、水土保持设计的重要依据,在地热电站设计中应落实环境影响报告、水土保持方案报告确定的各项治理措施,避免项目建成后对环境造成新的污染,引起新的水土流失。


17.2 污染防治

17.2 污染防治


17.2.1 据有限的数据分析,地热流体中可能含有的组分有:水溶固体、氯化物、钠、钙、镁、钾、铝、铁、溴化物、锰、锶、硼、锌、钡、锂、铯、氟化物、铅、铷、碘、铜、硫、砷、汞、铬、锑、镍、铋、锡、银、镉、铍、硒、硫酸盐、二氧化硅、铵、硝酸盐、CO2、H2S等,以及放射性物氡气等。根据各个地热井的具体情况,其地热流体组分及浓度可能不同。在运行温度下不会凝结成液体的不凝气体也是地热流体的重要组分。它们可以是游离气体、水溶气体或者是被裹胁进液体相的气体,主要成分有:CH4、CO2、N2、O2、H2S、H2、SO2、Ar、NH3、CO、H3BO3、He、As、Hg等。硫化氢目前一直是最受人关注的组分。地热流体扩散出蒸汽中不凝气体的浓度范围一般为0.3%~5%。
    20世纪70年代美国出版的《地热和地热发电技术指南》一书,曾介绍过地热发电的环境空气污染控制工艺,包括Stretfard工艺、铁触媒工艺、EIC工艺、Dow充氧处理工艺、Claus工艺、过氧化氢工艺、臭氧工艺、燃烧炉-涤气器工艺、触媒-涤气器工艺、氘工艺等,但在当时,这些工艺不是还没有用于地热工业,就是应用的规模还极其有限。根据我们的调研成果,大部分地热电站由于排放的H2S浓度很低,对H2S都没有采取治理措施,只有极个别的电站在H2S排放浓度超标时采用处理工艺将其转化为单质S。因此,应根据各个地热电站的具体情况以及执行的环境排放标准,选择环境空气污染物控制工艺。

17.2.2 在绝大多数情况下,地热发电的废水有两类:一类是汽水分离器或扩容器排出的地热尾水,或者是提取热量以后的残余水。第二类是冷却水和凝结水,冷却水可以来自外部,但在绝大多数情形下它最有可能是通过冷却塔做再循环的凝结水。在后一种情况下,废水将是多余的凝结水和塔下排污水。
    不同热储层的地热流体化学性质会有很大的变化,甚至在同一热储内部也会出现变化。回灌有可能会污染用于其他目的的地下水。由此回灌的结果不得使地热储以外的水体的物理和化学性质出现变化。另外还应当准备塘储能力,以便收容系统发生事故时可能出现的非计划性排放。
    此外,如果地热流体是在开放系统里利用,则废水一般在注回地下以前应先在水塘或水箱之中沉降以除去悬浮状固体物质。为了减少腐蚀性,废水可能还需要进行化学或物理法脱气,最后通过注水井注进地热储。
    地热电站产生的生活污水及其他废污水,与常规电厂处理方法一致。
    地热废水如何排放、能否排放到地表水域,都需要通过环境影响评价进行论证。
    国家规定:凡是有条件的项目,都应考虑合理利用资源、能源和原材料。根据地热流体的焓值和温度,可以把发电结合采暖、干燥、温室、沐浴及水产养殖等组合起来,进而把排放的废热减至最小。

17.2.3 本条第1款为强制性条文,必须严格执行。地热发电最大的噪声源是地热流体从井口、分离器和流体分配系统喷放管处的外溢。汽轮机发电站和冷却塔等,是第二位噪声源,其噪声固然也比较显著,但现场外的环境影响却远小于前者。
    噪声治理,首先应从地热电站选址上考虑远离居民区及其他保护目标。由于地热电站最强的噪声级来自蒸汽放喷,因而经常采用各种消声器。蒸汽放喷的噪声值可达到100dB(A)以上,安装消声器可以降低约30dB(A)。其他噪声控制措施与常规电厂相同。

17.2.4 处理地热废料,特别是清除含水组分,可能产生含有有害物质的淤泥。
    固体废物堆放场地的沥滤水以及/或者向地下的渗入都会引起污染,废弃泥渣堆放场地应满足《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》GB 18599-2001的要求。
    当电站停运后,堆放场地可能需要进行永久性拆除和连续性维护。


17.3 环境管理和监测

17.3 环境管理和监测


17.3.1 根据国家精简机构的精神和调研情况,小型发电厂可以不单独设置环保管理机构,但应在生产管理科室中设1名专职管理人员。

17.3.3 本条是为避免企业自备地热电站重复设置环境监测机构,并为节约建设资金而制订的。

17.3.4 电站废水在排出厂区时,应达到国家现行有关标准。为便于监督管理,电站废水总排口应设置采样点及计量装置。

17.3.5 凝汽器抽气器排气、冷却塔蒸发的蒸汽对环境产生影响,目前最受关注的组分主要是H2S,其次主要是CO2,应进行监测。
    各个地热电站的具体情况有所不同,监测项目根据地热电站的地热流体成分确定。


17.5 水土保持

17.5 水土保持


17.5.1 本条为强制性条文,必须严格执行。水土保持是我国的一项基本国策,为防治建设和生产过程中可能引起的水土流失,必须按照现行国家标准《开发建设项目水土保持技术规范》GB 50433的有关规定进行水土流失防治措施设计。

17.5.2 水土流失防治措施的实施进度应与主体工程的实施进度相协调,对可能产生的水土流失应预先采取预防措施。


18劳动安全与职业卫生

18.1 一般规定


18.1.1 改善劳动条件,保护劳动者在生产过程中的安全和健康,是我国的一项重要政策。劳动安全和职业卫生设施是地热电站建设中必不可少的设施。劳动安全卫生设施应与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用(简称“三同时”)是为了贯彻“安全第一、预防为主、防治结合”的方针。


19消防

19.1 一般规定

19.1 一般规定


19.1.2 本条为强制性条文,必须严格执行。地热电站重要的建筑物主要为主厂房及生产行政办公楼,一旦发生火灾,将会威胁运维人员的生命安全,同时会造成较大的经济损失。因此,为保障建筑物及运维人员安全、减少火灾损失,规定地热电站设置灭火效果良好、国内外广泛使用的水消防灭火系统,同时配备灭火器。经过国外实地考察,国外地热电站均配置有室内外消火栓及灭火器,针对个别的控制装置室还设置有气体灭火系统。


19.2 消防给水

19.2 消防给水


19.2.1 地热电站消防水管网可以根据生活水系统或工业水系统的供水条件,采用合并布置方式,但供水系统必须安全可靠。

19.2.3 当消防水池与其余生产、生活用水池合并时,应采取相应的技术措施,确保消防水不作他用。

19.2.5 对于地热电站的建筑物,主厂房防火安全等级最高,因此,要求室外消防水管设置成环状管网。

19.2.6 地热电站的主要建筑为主厂房、生产行政办公楼,应根据现行的防火规范和标准,考虑设置室内消火栓。


19.3 消防水泵房

19.3 消防水泵房


19.3.1 消防泵要求设备用泵,但考虑地热电站的装机一般不大,备用泵可采用电驱动方式。

19.3.3 采用不少于两条出水管与环状管网相连,以增加消防水泵供水的可靠性。


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