高爐煤氣余壓透平發(fā)電(TRT)裝置及電機變頻控制系統(tǒng)節(jié)能建設項目可行性研究報告

1 高爐煤氣余壓透平發(fā)電（ 置 及電機變頻控制系統(tǒng)節(jié)能建設項目 可 行 性 研 究 報 告 2 目 錄 1、總論 1 2、 藝及設備 4 3、電機變頻控制系統(tǒng) 18 4、總圖 24 5、給排水 26 6、土建 28 7、通風設施 29 8、電訊設施 30 9、安全衛(wèi)生與消防 32 10、環(huán)境保護 37 11、能源 39 12、投資估算 41 13、經(jīng)濟分析 43 1、總論 某某公司擁有 2250擬定為高爐配套高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置，同時對擁有熱軋帶鋼固溶生產(chǎn)線配備電機變頻控制系統(tǒng)。 3 福建某某有限公司的委托書。 福建某某有限公司提供的建設地址區(qū)域的地形圖。 設備生產(chǎn)廠家資料和文件。 冶金行業(yè)是全國最大的能源用戶，用電量約占全國總用量的 13 15%，而高爐又是鋼鐵企業(yè)的能耗大戶，占鋼鐵企業(yè)用電的 40%左右。 國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)高爐煤氣余壓透平運行情況看，節(jié)能效率和環(huán)保效果良好，經(jīng)濟效益和社會效益顯著，不但能回收煤氣的余壓進行高 效發(fā)電，而且有效地解決了減壓閥組減壓時產(chǎn)生的噪音污染和管道振動，對高爐的穩(wěn)定生產(chǎn)也有益處。 福建某某有限公司現(xiàn)有高爐的煤氣凈化均采用脈沖布袋干法除塵工藝，干法除塵 電量較濕法提高 20%以上，故高爐上建設 1 套全干式 但將煤氣壓力能轉(zhuǎn)換成電能，還可充分利用煤氣顯熱，提高發(fā)電效率，降低煉鐵工序能耗及成本，減少噪音污染，是一項收效十分顯著的節(jié)能和環(huán)保項目。 高爐煤氣余壓透平發(fā)電（ 套設施，主要內(nèi)容包括 平主機和發(fā)電機系統(tǒng)、高低壓發(fā)配電系統(tǒng)、大型閥門系統(tǒng)、液壓伺服控制系 統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、氮氣密封系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)，以及 氣管道、支架和操作平臺。 4 熱軋帶鋼和固溶電機變頻控制系統(tǒng)對帶鋼軋制和固溶生產(chǎn)線的電機采用變頻器調(diào)速。 全干式 通過發(fā)電機變成電能，同時又代替了煤氣調(diào)壓閥組控制爐頂壓力，改善了高爐頂壓調(diào)節(jié)品質(zhì)，更利于高爐生產(chǎn)，又解決了原調(diào)壓閥組的噪聲污染，但 行中必須遵循以下原則： 在正常啟動、運行、停機過程中，不得影響高爐正常生產(chǎn)。 當 不能對高爐頂壓造成大的波動。 不能單獨向用戶供電，只能與工廠電力系統(tǒng)并網(wǎng)運行。 在保證高爐爐況穩(wěn)定的前提下，爭取多發(fā)電。 本工程 用先進實用、成熟可靠的工藝技術(shù)，達到最佳的經(jīng)濟效益，建設成投資省、質(zhì)量好、效益高、能耗低的工程。 福建某某有限公司在高爐建設時已經(jīng)預留 爐爐區(qū)總體平面布置合理，水、電條件均具備。 術(shù)已經(jīng)成 熟，設備制造非常可靠。國內(nèi)大型設備制造廠既有自己開發(fā)研制的自有知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，又有引進消化吸收的國外先進技術(shù)，有力地保證了 內(nèi)先后投產(chǎn)的上百套 大部分由國內(nèi)廠家生產(chǎn)制造，運行良好，并發(fā)揮了很好的經(jīng)濟效益。 5 本項目經(jīng)濟效益較高，社會效益好。預計達產(chǎn)后 發(fā)電量為 12231萬 系統(tǒng)自用電量 320萬 可供電量 11911萬 機變頻控制系統(tǒng)年節(jié)電量 6970萬 年可節(jié)約折標準煤 66084噸，減少二氧化硫產(chǎn)生量為 1056 噸。項目達產(chǎn)年 新增產(chǎn)值 元，得稅后，項目內(nèi)部收益率為 全部投資回收期 建設期 1年），財務凈現(xiàn)值（ 0%）為 建借款償還期為 3年（含建設期 1年）。 綜合分析，本項目在經(jīng)濟上合理，技術(shù)上可行，具有良好的經(jīng)濟效益和顯著的社會效益，建議抓緊對項目進行立項，爭取早日投產(chǎn)。 2、 藝及設備 表 2 高爐主要生產(chǎn)指標和技術(shù)參數(shù) 6 序號 項 目 單位 參數(shù)值 備 注 1 爐容 250 2 年產(chǎn)煉鋼生鐵 104t 220 3 綜合冶煉強度 t/d 4 利用系數(shù) t/d 5 綜合焦比 kg/00 6 焦比 kg/80 7 煤比 kg/50 8 渣鐵比 kg/85 9 熱風溫度 1150 10 爐頂壓力 0 180 11 富氧率 % 3 12 平均煤氣發(fā)生量 104m3/h 13 爐頂煤氣溫度 120 280 14 年工作日 d 355 15 一代爐齡 a 8 10 表 2 減壓閥組前凈煤氣主要參數(shù) 序號 項目 單位 參數(shù)值 備注 1 壓力 20 200 7 2 溫度 120 250 3 流量 104m3/h 45 60 4 灰塵含量 mg/ 10 主要性能參數(shù)見表 2 表 2 主要性能參數(shù) 序號 項 目 名 稱 單位 設 計點 最大點 1 透平入口煤氣流量 104m3/h 0 2 入透平煤氣壓力 70 200 3 入透平煤氣溫度 150 220 4 出透平煤氣壓力 0 10 5 透平效率 % 86 86 6 透平功率 4800 16300 7 發(fā)電機效率 % 97 97 8 發(fā)電機功率 4356 15811 9 入網(wǎng)電壓 0 爐頂壓力波動值 高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置由以下 八大系統(tǒng)組成： 透平主機和發(fā)電機系統(tǒng) 高低壓發(fā)配電系統(tǒng) 大型閥門及煤氣管道系統(tǒng) 液壓伺服控制系統(tǒng) 8 潤滑油系統(tǒng) 氮氣密封系統(tǒng) 冷卻水系統(tǒng) 自動控制系統(tǒng) 高爐煤氣凈化采用干法布袋除塵工藝，凈煤氣溫度高，含水量少、含塵量低，由于爐容不大， 藝設計擬采用全量回收法，并選用全干式 高爐所產(chǎn)生的煤氣能夠全量經(jīng)過透平膨脹機， 置不僅能全部回收高爐煤氣的壓力能，還能回收煤氣的顯熱，盡可能多發(fā)電。 統(tǒng)與高爐調(diào)壓閥組并聯(lián)布置。 高爐干法除塵凈化后的煤氣送至余 壓透平發(fā)電系統(tǒng)，在干法除塵系統(tǒng)中已預留透平系統(tǒng)的高壓側(cè)（進口）接口，在外部管網(wǎng)調(diào)壓閥組后亦預留透平系統(tǒng)的低壓側(cè)（出口）接口。透平主機、發(fā)電機為高架式，為檢修和調(diào)試方便，主廠房內(nèi)配置橋式起重機，廠房側(cè)面設置主控樓，一層為低配室，二層為電纜層和工具間、更衣室，三層為控制室。 工藝過程是由布袋除塵器出來的高壓高溫、干燥潔凈的煤氣經(jīng)電動二次偏心蝶閥、電動敞開式插板閥、快速切斷閥進入透平膨脹機，透平的第一級靜葉為可調(diào)，用其調(diào)節(jié)進透平機的煤氣流量，并用其控制爐頂壓力。通過導流器使煤氣轉(zhuǎn)成軸向進入葉柵，煤氣在靜葉柵和動葉 柵組成的流道中不斷膨脹作功，壓力和溫度降低，并轉(zhuǎn)化為動能作用于工作輪（即轉(zhuǎn)子及動葉片）使之旋轉(zhuǎn)，工作輪通過聯(lián)軸帶動發(fā)電機一起轉(zhuǎn)動而發(fā)電。葉柵出口的煤氣經(jīng)過擴壓器進行擴壓，以提高其背壓達一定值，然后經(jīng)排氣蝸殼流出透平，進入減壓閥組合后的煤氣管道。膨脹后的煤氣壓力為 10過出口煤氣 9 管上電動封閉式插板閥接入外部管網(wǎng)；啟動時，為控制煤氣流量在入口蝶閥旁設 1個電動啟動蝶閥；當 原有調(diào)壓閥組不能及時開啟，增加 1個旁通管，設置一個液動快開閥，在出現(xiàn)重大故障時，緊急切斷閥將在小于 1此時聯(lián)鎖旁通快開閥（一般約 1 4s）打開，使高壓煤氣短時間內(nèi)快速泄壓至煤氣管道低壓側(cè)，避免爐頂壓力突然升高，同時調(diào)壓閥組其它閥自動打開，在旁通快開閥慢關(guān)時（一般約 40s），調(diào)壓閥組自動閥逐漸開大，自動調(diào)節(jié)爐頂壓力，爐頂壓力轉(zhuǎn)至高爐側(cè)控制，使 證高爐正常運行。 正常運行時，煤氣不經(jīng)過減壓閥組，爐頂壓力由 透平主機系統(tǒng)是 括透平膨脹機和發(fā)電機。 本次設計以國產(chǎn) 步擬選用陜鼓集團 產(chǎn)品，型號： 透平膨脹機型式：干式軸流、二級反動式、第一級靜葉可調(diào)并可實現(xiàn)全關(guān)閉、煤氣透平膨脹機。 結(jié)構(gòu)特點：采用大流通面積，低圓周速度，平直粗壯葉型。 透平轉(zhuǎn)數(shù)： 3000r/許超速 3350r/括發(fā)電機轉(zhuǎn)子）。 透平工作轉(zhuǎn)向：從透平進氣端看為順時針方向。 設計壽命：主機 10萬小時，透平連續(xù)不開蓋運行時間 18個月。 透平主機效率： 86%。 透平主機包括機殼、轉(zhuǎn)子、靜葉、伺服油缸、危機保安器、軸承箱、盤車裝置、密封裝置、主油泵、底座和聯(lián)軸器等 部件。 10 機殼是透平機最重要的承壓件，采用鑄造結(jié)構(gòu)，水平剖分，厚中分面法蘭，預緊應力螺栓，中分面經(jīng)過精密加工，以防泄漏。度 260設計制造，機殼進行水壓試驗。機體為機殼和靜葉承缸雙層結(jié)構(gòu)，變形適應力強。 轉(zhuǎn)子葉片采用斜棱型縱樹葉根，徑向插入，隔葉塊固定，兩級葉片用重熔不銹鋼制成，轉(zhuǎn)子動平衡精度為 。 葉型采用 弦長、大節(jié)距，不易積灰、堵塞、磨損，氣體流動性能好，透平出力效率高，第一級靜葉可作到全關(guān)閉，且啟動、調(diào)節(jié)性能好。葉片端面加工成以轉(zhuǎn)子為中心的 球面，全關(guān)、全開轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)間隙不變，流動效率高。葉能全關(guān)，泄漏量小。 靜葉伺服油缸安裝內(nèi)缸體上，采用雙伺服油缸、同步帶動調(diào)節(jié)圈來調(diào)節(jié)靜葉角度，并配有位置傳感器及行程開關(guān)，確保動作靈敏、可靠性高。在指令信號電液伺服控制下，自動可調(diào)，提高變工況效率，并使爐頂壓力保持穩(wěn)定，效率處于最佳工況區(qū)。 主機配有機械式危機保安器，在飛車狀態(tài)下飛錘飛出，快速打開保安器油門，具有獨立性和可靠性。 軸承箱與機殼采用分體結(jié)構(gòu)，軸承采用壓力潤滑的滑動軸承，軸瓦材質(zhì)為巴氏合金。支承軸承采用四油葉軸承。推力軸承采用金氏貝雷電型，該軸 承可以隨軸向力的變化而自動調(diào)整瓦塊位置，保證瓦塊間承受載荷的均勻性，具有極高的承受能力。 電動盤車裝置安裝在轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器端，手動嚙合，由防爆電機、齒輪和機械式超越離合裝置構(gòu)成，其工作可靠性高，使用壽命長，當主軸超過一定轉(zhuǎn)數(shù)時，自動脫開。 11 透平軸端密封裝置采用充氮式拉別令密封裝置，并外加巴氏合金密封，可有效防止煤氣外泄，同時減少氮氣消耗量，使得氮氣消耗量不高于240m3/h。 主油泵安裝在透平主機軸端，為 1臺螺桿式油泵，供機組各潤滑點軸承用油。主油泵與電動輔助油泵之間可實現(xiàn)無擾動切換。 底座采用碳素鋼焊 接結(jié)構(gòu)的整體型底座，能夠承受透平機的靜載荷和動載荷并傳導到基礎上，透平機相對于底座不是絕對剛性固定，是采用以一個死點為定位點，其余沿導向鍵可在水平軸向自由熱膨脹的結(jié)構(gòu)。 主要部件材質(zhì) 機殼： 轉(zhuǎn)子主軸： 25動葉片： 0 靜葉片： 2 底 座： 靜葉調(diào)節(jié)優(yōu)點 置是高爐的從屬生產(chǎn)設施，直接用其控制穩(wěn)定爐頂壓力，其運行好壞，關(guān)系到高爐生產(chǎn)運行，以一級可調(diào)靜葉開度變化控制煤氣進透平流速，可有效保證爐頂壓力波動控制在要 求范圍內(nèi)。 采用可調(diào)靜葉機構(gòu)，它最大的優(yōu)勢是靜葉片轉(zhuǎn)動靈活，調(diào)節(jié)性能好，一級靜葉可做到全關(guān)，調(diào)節(jié)范圍寬，透平設計點以持續(xù)時間最長的負荷作為設計點，在負荷降低或提高時，即偏離設計點，對效率的影響都較小。 發(fā)電機包括主、付勵磁機、空氣冷卻器、數(shù)字式勵磁柜。 12 發(fā)電機型式：無刷勵磁同步發(fā)電機； 型號： 額定功率： 18000額定電壓： 透平轉(zhuǎn)數(shù)： 3000r/功率因數(shù)： 頻率： 50采用同軸交流主勵磁機的無刷勵磁及永磁式副勵磁機方式 ，由于 勵磁調(diào)節(jié)裝置能對發(fā)電機實現(xiàn)手動、自動的強勵磁及快速滅磁要求，同時具備以下功能，發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)在高爐工況變化范圍內(nèi)，能使發(fā)電機并網(wǎng)前按恒電壓自動調(diào)節(jié)、并網(wǎng)后按恒無功自動調(diào)節(jié)和恒功率因數(shù)自動調(diào)節(jié)、勵磁調(diào)節(jié)裝置具備自身故障報警功能。采用空氣密閉循環(huán)冷卻，空氣冷卻器放在發(fā)電機基礎下部。 高爐煤氣余壓發(fā)電與普通的發(fā)電廠差別，一是發(fā)電機的出力不能按用電負荷的需要進行調(diào)節(jié)，而是保證高爐爐頂壓力的穩(wěn)定；二是為避免發(fā)電機頻繁停車及復風后的重新啟動，在高爐短期休風時，發(fā)電機須轉(zhuǎn)入電 動運行，當高爐復風時，隨著風量增大，煤氣量及頂壓增高，會自動由電動機運行轉(zhuǎn)到發(fā)電機運行。 入口電動三偏心硬密封蝶閥 該蝶閥安裝在 格為 用溫度 300，密封性能要求高，設備附帶防爆型電機。 入口電動敞開式插板閥 13 該閥安裝在 格為 用溫度 300，電機為防爆型，密封性能要求零泄漏量，作為 用國產(chǎn)設備； 電動啟動調(diào)節(jié)蝶閥 該蝶閥正常工作時啟閉時間為 20 秒 ，并可做到 5 秒內(nèi)全行程快關(guān)。啟動閥僅用于透平發(fā)電機的啟動，一旦透平發(fā)電機并網(wǎng)，緊急切斷閥全開后即自動關(guān)閉。透平發(fā)電機正常運行時此閥處于全關(guān)狀態(tài)，且在緊急切斷閥全開到位前不得以任何方式關(guān)閉啟動閥。規(guī)格為 用溫度300，設備附帶調(diào)節(jié)機構(gòu)和防爆電控箱，選用進口設備； 液動快速切斷閥 快速切斷閥 1 臺，規(guī)格 用溫度 300，可實現(xiàn)快關(guān)，與危機保安器連鎖，具有快關(guān)、慢關(guān)、慢開以及 0 15范圍內(nèi)游動等功能，在 保護透平主機和發(fā)電機， 緊急切斷煤氣時使用，彈簧油缸驅(qū)動 間可調(diào)），一旦透平危機保安器泄漏管接通，可在短時間內(nèi)快關(guān)。設備附帶液壓伺服機構(gòu)、液壓控制系統(tǒng)和防爆電控箱。在正常情況時，處于失電狀態(tài)，事故狀態(tài)處于得電狀態(tài)。該閥必須可靠，靈敏度高，選用進口設備； 電動均壓蝶閥 該蝶閥規(guī)格為 用溫度 300，設備附帶防爆型電機，安裝在快速切斷閥旁通管路上。 液動旁通快開調(diào)節(jié)蝶閥 該蝶閥規(guī)格為 用溫度 300，設置在 統(tǒng)旁通管路上，伺服油缸驅(qū)動， 1 4秒快開（時間可調(diào)），在 14 快速切斷閥關(guān)閉后，防止高爐頂壓迅速升高，讓 規(guī)定的時間 1 4 秒內(nèi)，根據(jù)瞬時流量自動打開到指定開度。該閥必須可靠，靈敏度高，選用進口設備； 出口電動封閉式插板閥 該閥安裝在 格為 用溫度 300，電機為防爆型，密封性能要求零泄漏量，作為 用國產(chǎn)設備； 該系統(tǒng)由潤滑油站、主油泵（透平主機帶）、高位油箱、機旁潤滑油管道及閥門、檢 測儀表等組成，給各軸承潤滑點提供一定量的稀油強制循環(huán)潤滑?；瑵櫽驼居扇輻U泵（國產(chǎn)）、雙聯(lián)濾油器、雙聯(lián)冷油器和自立式調(diào)壓閥等組成。 潤滑油：透平油 油泵出口壓力： 主油泵吸程高度： 潤滑油工作壓力： 輸油量： 1080L/ 油箱容積： 12000L； 油過濾精度： 20； 高位油箱積容： 3000L； 用油量： 12t； 位油箱由不銹鋼板焊接的立式圓筒形油箱，安裝高度距機組中 15 心 5 7m，作為機 組因故停電、停機時靠自然位差維持對機組惰走的供油。 地儀表盤設在油站上，設有壓力、溫度等測點顯示。遠傳儀表在總管最遠處安裝壓力變送器，作為機組與油站輔泵聯(lián)鎖啟動控制信號。報警值分別暫定 49現(xiàn)滑潤點進口壓力降到 警及輔助油泵自動投入，當油壓繼續(xù)下降到 49警及自動停機。 平主機及發(fā)電機在正常運轉(zhuǎn)時由主油泵供給，透平機啟動或主油泵出現(xiàn)事故時，由潤滑油站內(nèi)的電動輔助螺桿泵供給，同時設有圓形高位油箱向系統(tǒng)供油，以確保透平主機、發(fā)電機在停電及事 故狀態(tài)下，為使透平安全停機，靠自然位差維持機組惰走所需潤滑油。 滑系統(tǒng)的管路均采用不銹鋼管，在各潤滑點均設置閥門和油流指標器等附件。 液壓伺服控制系統(tǒng)由動力油站、液控單元、伺服油缸及檢測儀表等組成。液控單元包括透平主機靜葉液控單元、入口緊急切斷閥液控單元、啟動閥液控單元和旁通快開閥液控單元四部分組成，共用 1個動力油站。通過四部分既各自獨立又相互聯(lián)系的液壓伺服控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動調(diào)節(jié)，以控制透平平穩(wěn)升速和控制高爐爐頂壓力波動在允許范圍內(nèi)。 量油 泵（二臺互為備用、國產(chǎn)）、雙聯(lián)式濾油器、電加熱器、閥門、連接管道及就地檢測元件等組成。能按系統(tǒng)要求的油流量大小而變量供油，保持供油壓力穩(wěn)定。當發(fā)生停電或者其它故障使油泵不能供油時，能及時發(fā)出要求緊急停機信號，并能通過蓄能器向伺服油缸提供足夠的壓力油（突然停電的事故狀態(tài)下）使透平主機能安全停止工作。變量油泵、濾油器均為兩臺，互為備用，當一臺泵有故障時，油壓降低，備用 16 泵能自動啟動。 潤滑油：透平油 油壓： 流量： 99L/ 油過濾精度： 5； 油粘度： 10 30 油清潔度： 工作油溫： 30 55； 油箱容積： 1800L（材質(zhì)為不銹鋼）； 用油量： 統(tǒng)可實現(xiàn)對透平主機可調(diào)靜葉、啟動閥、旁通快開閥既可實現(xiàn)手動，也可實現(xiàn)液壓伺服控制，對緊急切斷閥可實現(xiàn)自動或手動快關(guān)、與危急保安器聯(lián)鎖快關(guān)，慢關(guān)以及 0 15范圍內(nèi)游動等動作的功能。 平可調(diào)靜葉由伺服油缸驅(qū)動， 1 4 秒開啟（時間可調(diào)），可調(diào)靜葉與啟動閥配合，可使透平發(fā)電機在 1000 3000r/圍內(nèi)以小于10r/和減速。 一液控單元均由電液伺服閥及油路塊和底座組成，油管及管件采用不銹鋼材料。 該系統(tǒng)用于透平軸端密封（低壓密封支路）防止煤氣泄漏。透平軸端密封氣源氮氣壓力一般為 后經(jīng)氣動調(diào)節(jié)閥調(diào)壓后至密封處的氮氣壓力高于被密封的煤氣壓力 保煤氣不外泄。 17 采用充氮式機械組合螺旋密封，使得氮氣耗量較低，原則上無氮氣時停機。 該系統(tǒng)主要供發(fā)電機空氣冷卻器、動力油站油冷卻器、潤滑油站油冷卻器循環(huán)水和發(fā)電機消防用水。 冷卻水 水壓： 水溫（夏季）： 35； 供水量 發(fā)電機冷卻水： 255t/h； 潤滑油站冷卻水： 165t/h； 動力油站冷卻水： 9t/h； 發(fā)電機一次性消防滅火用水量 300t/h，供水時間不少于 30 發(fā)電機控制系統(tǒng) 發(fā)電機額定功率 18000電壓 率 50率因數(shù) 磁方式采用結(jié)構(gòu)緊湊、維護方便、無火花和運行安全可靠的無刷勵磁方式。 高壓系統(tǒng) 10設四臺開關(guān)柜，包括一臺進線柜，一臺 發(fā)電機出線柜，一臺電壓互感及避雷器柜和一臺低壓配電變壓器出線柜。 發(fā)電機中心點設備采用集中組柜方式，共設二臺中心點 ，與其它10 18 設獨立的低壓廠用電系統(tǒng)，擔負 考慮到 壓系統(tǒng)采用單母線接線，由二路獨立電源供電。設一臺 630 10就近引一路 380用雙電源自動切換。低壓柜共 5臺。 為了提供電氣系統(tǒng)的控制和保護電源，本站 設置一套微機控制高頻開關(guān)直流電源裝置。 發(fā)電機控制與保護 發(fā)電機在控制室集中控制，設一臺控制屏，設手動和自動準同期裝置，自動同期裝置選用進口產(chǎn)品。發(fā)電機采用帶永磁機的無刷整流勵磁方式，自帶勵磁調(diào)節(jié)柜，采用數(shù)字式勵磁控制系統(tǒng)，能滿足自動和手動勵磁調(diào)節(jié)及強勵磁的要求，并且有恒電壓自動調(diào)節(jié)的功能和按恒無功功率、恒功率因數(shù)自動調(diào)節(jié)的功能。能使發(fā)電機在失磁狀態(tài)下短時運行，以便卸掉負荷，并且能從發(fā)電機運行狀態(tài)過度到電動機運行狀態(tài)，同時也能滿足在運行中由電動機狀態(tài)恢復到發(fā)電機運行狀態(tài)，勵磁裝置也 同樣具有自動適應的能力。 發(fā)電機勵磁調(diào)整裝置，隨發(fā)電機成套供貨，采用微機勵磁控制系統(tǒng)。 發(fā)電機保護采用微機綜合保護裝置，具備四遙功能，保護配置符合有關(guān)設計規(guī)范。 測量和計量表計按有關(guān)設計規(guī)范裝設。 輔機控制系統(tǒng) 低壓輔機系統(tǒng)連鎖及控制納入 制室不再設備用手操設備，機旁操作僅用于檢修試驗，正常采用集中控制，操作方式選擇開 19 關(guān)設在機旁。 電氣室布置在控制樓底層，二層為電纜夾層，控制室布置在三層，為儀電合用。 電氣防雷及接地設計將按照國家的規(guī) 程規(guī)范設計。 因 燃、易爆炸氣體，因此將按照爆炸和火災危險環(huán)境電力設計規(guī)范（ 求進行設計。 該系統(tǒng)主要完成過程檢測系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)、順序邏輯控制系統(tǒng)三大功能。由以上系統(tǒng)對 程檢測和控制。在保證高爐正常生產(chǎn)、頂壓波動不超限的前提下，順利完成 速、并網(wǎng)、升功率、頂壓調(diào)節(jié)、正常停機、緊急停機、電動運行、正常運行等多項操作及控制。 組自控系統(tǒng)設計確保高爐正常生產(chǎn)，盡量多發(fā)電；無論在 任何情況下保證 有自動化程度高，能自動啟動、自動調(diào)速、自動調(diào)功率、自動調(diào)高爐頂壓、自動停機功能。 3、電機變頻調(diào)速系統(tǒng) 福建某某有限公司 1150 帶鋼固溶生產(chǎn)線安裝有大量的輥道電機，這些 20 電機存在頻繁啟動制動及速度變化的特點，根據(jù)同類生產(chǎn)線的經(jīng)驗，對這些電機采取變頻控制可節(jié)約很大的電能。 1150帶鋼固溶生產(chǎn)線的主要設備有加熱、軋制、以及退火、酸洗等設備，工藝平面見附圖 1。其中的入爐輥道、出爐輥道、粗軋前后輥道、精軋輸出輥道、開卷機、張力輥、卸卷機等設 備的電機均采用變頻調(diào)速控制裝置。這些電機總裝機容量為 55工作時間 7920小時。由于電機總?cè)萘看蟆⑦\行時間長，對此考慮節(jié)能節(jié)電措施，具有可觀的經(jīng)濟效益，同時也符合國家的節(jié)能減排政策。 該項目與天津電氣傳動設計研究所、國家高效軋制研究中心合作，由其設計、傳動柜制作，安裝調(diào)試，試運行生產(chǎn)服務和崗位員工的培訓，建設工期 12個月。 該項目均選用 司的 6列全數(shù)字變頻器， 6用交 交電壓型 頻器的調(diào)速方式采用 V/制方式。這種控制方式的框圖（可參見附圖 2） 交流調(diào)速傳動采用公共直流母線 +逆變器的傳動方案。根據(jù)軋線分區(qū)和整流母線容量等因素的考慮，交流調(diào)速輔助傳動分為 共直流母線采用整流方式。直流處加制動單元及制動電阻（參見附圖 3）。6頻器均由整流變壓器供電，公共直流母線共分四段，每段電源經(jīng)進線電抗器進線。為了補償長導線電容的充放電電流和限制加在交流電機繞組上的 dV/ 6%的輸出電抗器。 頻器節(jié)能原理 變頻器 具有平滑及速度調(diào)節(jié)的功能，使電機運行于最佳的工作狀態(tài)，從而達到節(jié)能節(jié)電的目的。 21 交流電動機的同步轉(zhuǎn)速表達式： n 60 f(1 s)/p (1) 式中 n 異步電動機的轉(zhuǎn)速； f 異步電動機的頻率； s 電動機轉(zhuǎn)差率； p 電動機極對數(shù)。 由式可知，轉(zhuǎn)速 要改變頻率 頻率 50動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器 就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。 為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機械在設計配用動力驅(qū)動時，都留有一定的富余量。電機不能在滿負荷下運行，除達到動力驅(qū)動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費，在壓力偏高時，可降低電機的運行速度，使其在恒壓的同時節(jié)約電能。 當電機轉(zhuǎn)速從 到 電機軸功率 （ P）的變化關(guān)系如下： （ 1） 3 ，由此可見降低電機轉(zhuǎn)速可得到立方級的節(jié)能效果。 （ 1）動態(tài)調(diào)整節(jié)能： 迅速適應負載變動，供給最大效率電 壓。變頻調(diào)速器在軟件上設有 5000次 /秒的測控輸出功能，始終保持電機的輸出高效率運行。 （ 2）通過變頻自身的 V/ 在保證電機輸出力矩的情況下，可自動調(diào)節(jié) V/少電機的輸出力矩，降低輸入電流，達到節(jié)能狀態(tài)。 22 （ 3）變頻自帶軟啟動節(jié)能： 在電機全壓啟動時，由于電機的啟動力矩需要，要從電網(wǎng)吸收 7 倍的電機額定電流，而大的啟動電流即浪費電力，對電網(wǎng)的電壓波動損害也很大，增加了線損和變損。采用軟啟動后，啟動電流可減小到 23倍額定電流，減少了啟動電流對電網(wǎng)的沖擊，節(jié)約了電費，也 減少了啟動慣性對設備的大慣量的轉(zhuǎn)速沖擊，延長了設備的使用壽命。 （ 4）提高功率因數(shù)節(jié)能： 電動機由定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組通過電磁作用而產(chǎn)生力矩。繞組由于其感抗作用。對電網(wǎng)而言，阻抗特性呈感性，電機在運行時吸收大量的無功功率，造成功率因數(shù)很低。采用變頻節(jié)能調(diào)速器后，由于其性能已變?yōu)椋?整流濾波后，負載特性發(fā)生了變化。變頻調(diào)速器對電網(wǎng)的阻抗特性呈阻性，功率因數(shù)很高，減少了無功損耗。 能評估 變頻器具有可靠性高， 噪音低， 長期運行無故障。調(diào)速范圍寬，效率高。具有免維護的特點 ，只需定期更換柜門上的通風濾網(wǎng)，不需停機，以保證生產(chǎn)的連續(xù)性。可以實現(xiàn)軟起動和軟制動，實現(xiàn)真正意義上的無極調(diào)速，對電網(wǎng)幾乎不產(chǎn)生沖擊，自動化系統(tǒng)具有邏輯控制能力，可以按照工藝要求進行相應自動控制。 項目建成后除了必要的運行成本外不需消耗新的能源。而每年可節(jié)約用電量達 6970萬 23 附圖 1 工藝 平面布置 圖 成 品 跨主 電 室變 壓 器 室電 控 室卷取區(qū)液壓潤滑站 主 軋 跨精軋液壓站精軋液壓A G C 站精軋區(qū)潤滑站粗軋區(qū)潤滑站粗軋區(qū)液壓站鋼 坯 修 磨 車 間原 料 跨軋 輥 修 磨 間熱送鋼坯輥道中心線配 電 室空壓站 24 附圖 2 無速度傳感器 V/F 控制系統(tǒng)框圖 n*: 速度設定 U*: 定子電壓設定 I* 最大定子電流設定 實際定子電流 直流中間回路電壓 定子電壓 定子頻率 斜坡函數(shù)發(fā)生器 電流限幅調(diào)節(jié)器 V/f : V/f 特性 滑差補償 IR : 償 正 定子電流檢測 + + - + f 有用 f 有用 - + + U* + M n* *R 25 附圖 3 交流輔傳動系統(tǒng)方案 26 4、總圖 本工程廠址位于福建省 路可連接 104國道、同三高速公路，公路交通方便。水路 運輸從廠區(qū)附近萬噸級碼頭可通達 14 個沿海開放城市，故該廠址水、陸交通運輸十分便利。 滿足工藝生產(chǎn)流程要求，物料運輸盡量短捷、順暢，功能分區(qū)明確，動力設施盡量靠近負荷中心，同時符合運輸、防火衛(wèi)生施工等有規(guī)范或規(guī)定，全面地將所有生產(chǎn)裝置、建構(gòu)筑物、運輸?shù)缆?、管線等進行合理布置。 采取有效措施，滿足節(jié)約用地要求，充分利用場地，合理確定建構(gòu)筑物各種間距，力求各生產(chǎn)區(qū)主要建構(gòu)筑物布置緊湊，以達到節(jié)約用地的目的。 要適應廠內(nèi)外運輸?shù)囊?，廠內(nèi)道路要做到與廠外道路銜接合理，廠內(nèi)道路應滿足人流、 貨流和消防等要求，主要干道應盡量避免和主要人流交叉干擾。 應適應廠區(qū)的自然條件，結(jié)合地形地貌、風向、朝向等自然條件，因地制宜進行總圖布置，減少土石方工程量，滿足防洪、排水等要求。 廠房和外部管線等組成。 根據(jù)高爐區(qū)總體規(guī)劃，將 位置適中，管線較短。 由于站區(qū)周圍排水系統(tǒng)已形成，本設計僅考慮新建設施的排水，排水方 27 式采用暗管，場地雨水經(jīng)道路兩側(cè)雨水蓖子引入下水管排出，排水路徑經(jīng)原有排水系統(tǒng)排出 。 高爐區(qū)道路網(wǎng)已形成，僅新建道路支線按汽 面寬 為水泥混凝土路面，路面采用 層厚 22灰爐渣基層厚30 為美化站區(qū)，凈化空氣，衰減噪音，創(chuàng)造舒適的生產(chǎn)和生活環(huán)境。建議在道路路肩兩側(cè)以及建構(gòu)筑物周圍一切空隙地帶種植樹木、草皮。設計綠化占地率 20%。 28 5、給排水 福建某某有限公司現(xiàn)擬建設高爐的煤氣余壓透平發(fā)電（ 置。生產(chǎn)所用的循環(huán)水并入高爐中低壓凈循環(huán)水系統(tǒng)，由中心循環(huán)泵房提供。 要求 根據(jù)用戶的要求，高爐 30m3/h。 其中：凈循環(huán)水用水量： 429m3/h。 生活用水： 1m3/h。 生產(chǎn)循環(huán)水的補充水量： 12m3/h。 凈循環(huán)給水系統(tǒng)是為 力油站和發(fā)電機生產(chǎn)使用的冷卻水，供水壓力為 環(huán)水量為 429m3/h。該部分冷卻水為間接冷卻水，經(jīng)使用后的回水無其它污染僅有溫升，只需降溫處理即可循環(huán)使用。 統(tǒng)的凈循環(huán)給水并入高爐中低壓凈循環(huán)水系統(tǒng)，由中心循環(huán)泵房的高爐中低壓 凈循環(huán)水系統(tǒng)統(tǒng)一處理。給水由高爐中低壓凈循環(huán)水的供水管提供，使用后的回水也引入高爐凈循環(huán)回水管道，回高爐循環(huán)水泵房熱水吸水井，由水泵加壓上冷卻塔進行冷卻，冷卻后的水經(jīng)加壓循環(huán)使用。 系統(tǒng)所需的補充生產(chǎn)凈水由廠區(qū)生產(chǎn)凈水管道供給。 域的消防給水由高爐爐區(qū)現(xiàn)有的消防給水提供。廠區(qū)現(xiàn)有的消防給水系統(tǒng)采用生產(chǎn)凈水 消防給水管網(wǎng)，為低壓消防制。高爐爐區(qū)火災次數(shù)按同一時間內(nèi)發(fā)生一次考慮，室外消防水量按 20L/區(qū)內(nèi)生產(chǎn)消防給 29 水管道已經(jīng)建成，采用環(huán)網(wǎng)布置，設置室外消火栓。 廠內(nèi)職工飲用水、生活設施的用水采用生活用水，生活用水量為： 1m3/h，可直接接自生活給水管道。 高爐爐區(qū)現(xiàn)有的排水采用生產(chǎn)、生活、雨水分流制排水系統(tǒng)。 為保證生產(chǎn)循環(huán)水系統(tǒng)的工作正常和生產(chǎn)的安全，在凈循環(huán)給水的總管上設有流量、壓力及溫度監(jiān)測。 30 6、土建 本工程主要建、構(gòu)筑物有廠房、主控樓、煤氣管道支架及平臺，發(fā)電機平臺，潤滑油站，動力油站等?？偨ㄖ娣e為 2054 本工程建筑物、構(gòu)筑物抗震設防烈度為 6度， 一組。 氣溫 年平均溫度 一月平均溫度 七月平均溫度 極端最高溫度 極端最低溫度 降雨量 十一月份平均降雨量 月份平均降雨量 基本風壓（ n=50） 主控樓為三層樓房，鋼筋 混凝土框架結(jié)構(gòu)，卷材防水屋面上設架空隔熱層，采用有組織排水。主廠房為全鋼結(jié)構(gòu)，半敞開式，鋼吊車梁。廠房外墻做擋雨板用彩色壓型鋼板。 31 7、通風設施 采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范； 工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準； 夏季通風室外計算溫度 4 冬季采暖室外計算溫度 2 夏季空調(diào)室外計算溫度 36 夏季空調(diào)室外計算濕球溫度 夏季大氣壓力 季 室外平均風速 s 冬季大氣壓力 季室外平均風速 s 通風、空調(diào)采用降噪、隔振措施。 控制室采用柜式空調(diào)。 所有辦公室和其它房間均設置吊扇。 為改善操作環(huán)境，控制室內(nèi)設置立柜空調(diào)進行夏季降溫。高低壓配電室、電纜夾層為消除室內(nèi)余熱，夏季用軸流風機進行換氣。辦公室、更衣室及工具室間等采用吊扇進行夏季降溫。 32 8、電訊設施 行政電話是生產(chǎn)、管理部門對內(nèi)對外通信聯(lián)系的主要手段，在 部，電機變頻控制室設市話 1部。 調(diào)度電話是生產(chǎn)調(diào)度值班人員組織指揮生產(chǎn)、協(xié)調(diào)處理生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題的主要通信工具。本設計在 臺；煤氣調(diào)度電話分機 2臺，電機變頻主控室調(diào)度電話分機 2臺，全部通過外線通訊電纜接至相應的調(diào)度電話總機。 根據(jù)國家強制性標準火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范（ 冶金企業(yè)安全衛(wèi)生設計規(guī)定的有關(guān)要求，為及時發(fā)現(xiàn)和通報火災，防 止和減少火災危害，保護人身和財產(chǎn)安全，將火災撲滅在陰燃或初始階段，設置火災自動報警系統(tǒng) 1套。 本設計火災自動報警系統(tǒng)在 臺。 火災報警系統(tǒng)保護區(qū)域：潤滑油站、動力油站、 控樓（配電室、電纜夾層、 制室）等場所。在潤滑油站和動力油站采用感煙探測器與智能型纜式定溫探測器的組合；各電氣用房采用感煙探測器。在所有需要設置火災探測器的場所均設置手動報警按鈕和警鈴。本設計線纜全部采用阻燃型。 火災自動報警及消防聯(lián)動系統(tǒng)單獨設一組工作接地裝置，接地電阻值不應大于 4歐姆，其保護接地 就近接入電氣專業(yè)保護接地系統(tǒng)。 33 本設計自動電話、調(diào)度電話納入綜合電話網(wǎng)，統(tǒng)一配線，其主干電纜采用 災自動報警系統(tǒng)自成系統(tǒng)，單獨配線。 線路的敷設，將根據(jù)具體情況，沿電纜溝、電纜橋架敷設或穿鋼管保護后沿構(gòu)筑物明敷、在墻內(nèi)或地坪內(nèi)暗敷。 34 9、安全衛(wèi)生與消防 中華人民共和國安全生產(chǎn)法（ 2002年 11月 1日施行）； 中華人民共和國職業(yè)病防治法； 中華人民共和國消防法； 中華人民共和國消防條例； 勞動 部（ 3 號文建設項目（工程）勞動安全衛(wèi)生監(jiān)察規(guī)定。 產(chǎn)過程安全衛(wèi)生要求總則； 業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準； 業(yè)場所有害因素職業(yè)接觸限值； 筑抗震設計規(guī)范； 筑物防雷設計規(guī)范； 筑設計防火規(guī)范； 業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程； 業(yè)企業(yè)噪聲控制設計規(guī)范； 炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范； 業(yè)與民用電力裝置接地設計規(guī)范； 災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范。 本工程每座高爐平均煤氣產(chǎn)生量 104m3/h，爐頂壓力 用干式布袋除塵工藝凈化煤氣，現(xiàn)擬建高爐煤氣余壓透平發(fā)電（ 置， 35 建設 18000 自然危害因素 暴雨洪水、雷電、地震、酷熱寒凍等。 生產(chǎn)過程中的不安全因素 生產(chǎn)過程中的不安全因素主要為操作事故、意 外傷害、停水事故、電氣事故、火災爆炸事故等。 職業(yè)危害 生產(chǎn)過程中的主要職業(yè)危害為噪聲、有毒有害氣體。 本設計針對工程不安全因素，結(jié)合項目特點，依據(jù)有關(guān)規(guī)程、規(guī)范、標準及法規(guī)，采取如下主要防范措施： 防洪排澇措施 本工程廠區(qū)地坪標高符合工業(yè)區(qū)總體規(guī)劃要求。建筑物室內(nèi)地坪高于室外地坪，防止暴雨積水漫入室內(nèi)，雨水排水管網(wǎng)按當?shù)乇┯旯皆O計。 防雷擊 新建設施的建（構(gòu)）筑物及主控樓設置避雷針，以防雷擊，各電壓等級母線設避雷器。 防地震 本工程 所在地的地震基本烈度為 6度，新建房屋按 6度設防。 防暑措施 夏季，控制室內(nèi)設空調(diào)機降溫。表面溫度超過 60設備和管道采用隔熱 36 措施，高低壓配電室及電纜夾層，采用機械通風。 為減少停電帶來的不安全因素，采用兩路電源供電；各種電氣設備的非帶電金屬外殼，設置了可靠的接地系統(tǒng)，儀控室計算機等系統(tǒng)單獨設接地裝置。 發(fā)電機機組設有可靠的并網(wǎng)和電氣保護裝置，發(fā)電機機組中性點裝設避雷器，作為過電保護裝置，另采用過電流保護、過負荷保護、零序電流保護、失步保 護等多種保護方式。 照明系統(tǒng)的設計按有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，作業(yè)人行道及樓道等處均設有足夠的照明裝置，照明燈具設一般正常照明、局部照明和事故照明。 程檢修采用 30V 以下安全電壓或用安全燈；在 程煤氣區(qū)燈具采用防爆型。 外傷害 所有回轉(zhuǎn)設備，其外露部分均設置防護罩或防護蓋；交叉動作的機械設備均設有安全聯(lián)鎖裝置。 平臺、坑、池、溝等均有防護欄桿或蓋板。 工程易燃、易爆場所及其它事故多發(fā)部位，均設置醒目的安全標志。 卻水接自高爐中壓水系統(tǒng) ，廠區(qū)供水管網(wǎng)形成環(huán)狀，采用雙路供水，一路故障時，另一路仍能供水；每組水泵均設有備用泵。 水冷系統(tǒng)設有水壓、水溫、水位、流量的監(jiān)控和報警裝置。 炸事故 37 廠區(qū)四周區(qū)帶之間，設置環(huán)形的主、次道路網(wǎng)，保證消防車暢通無阻。 廠區(qū)設置低壓生產(chǎn) 消防給水系統(tǒng)，按規(guī)范要求設置室外消火栓，消防水量 20L/s，給水管網(wǎng)形成環(huán)狀，發(fā)電機本體設消防滅火用水，一次性用水量 300m3/h。 電纜為阻燃電纜，分層敷設，電纜溝每隔 70有孔、洞均用耐火材料封堵以防火災事故蔓延。 主控室 、儀表室、配電室、潤滑油站、動力等要害部位設置火災報警裝置，設有自動和手動兩種觸發(fā)裝置，并配有相應滅火器材。 按有關(guān)規(guī)范，建筑物設有安全疏散口，并設有照明裝置，滿足安全、