鋼鐵燒結(jié)發(fā)電方案

1、XX燒 結(jié) 廠 環(huán)冷機(jī)低溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電方案天津華能能源設(shè)備有限公司2011年11月8 / 9文檔可自由編輯打印XX燒結(jié)廠環(huán)冷機(jī)低溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電方案1 前言眾所周知，在燒結(jié)礦生產(chǎn)過程中，特別是燒結(jié)礦由鼓風(fēng)式環(huán)冷機(jī)冷卻過程中會(huì)排出大量溫度為200400的低溫?zé)煔?，從而浪費(fèi)大量可回收的熱量，其熱能量大約為燒結(jié)礦燒成系統(tǒng)熱耗量的33。如果低溫?zé)煔庥酂峄厥瞻l(fā)電技術(shù)在這些燒結(jié)機(jī)環(huán)冷機(jī)上應(yīng)用，必將回收大量熱能，從而提高燒結(jié)礦生產(chǎn)過程的能源利用率，降低工序能耗，并且可為工廠帶來十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益。隨著近年來低溫?zé)煔庥酂徨仩t技術(shù)和低參數(shù)補(bǔ)汽式汽輪發(fā)電機(jī)組技術(shù)的不斷發(fā)展和日臻完善，使低溫?zé)煔庥酂峄厥粘蔀榭赡?。本?/p>

2、案就唐山現(xiàn)有情況進(jìn)行技術(shù)分析和論證，以最大限度的利用燒結(jié)環(huán)冷機(jī)排放的低溫?zé)煔獾臒崮苓M(jìn)行發(fā)電，達(dá)到大幅度降低燒結(jié)工序能耗的目的。XX燒結(jié)廠現(xiàn)有2座180m2燒結(jié)機(jī)。其環(huán)冷機(jī)回轉(zhuǎn)中徑為24500mm，料層厚度1400mm，正常處理能力400t/h，給料溫度700800，排料溫度100。2臺(tái)180m2燒結(jié)機(jī)環(huán)冷機(jī)的余熱鍋爐已陳舊，無法繼續(xù)使用。2 方案簡(jiǎn)介及建設(shè)內(nèi)容對(duì)于180m2燒結(jié)機(jī)，配套余熱鍋爐可產(chǎn)中溫中壓蒸汽23t/h，蒸汽壓力為2.05MPa，蒸汽溫度為365。通過閃蒸器可產(chǎn)生低溫低壓蒸汽8t/h，蒸汽壓力為0.42MPa，蒸汽溫度為145。根據(jù)目前環(huán)冷機(jī)現(xiàn)狀，低溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電的主要配置如下

3、：新建2臺(tái)180m2燒結(jié)環(huán)冷機(jī)余熱鍋爐配1臺(tái)補(bǔ)汽冷凝式汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，汽輪機(jī)主蒸汽壓力為1.95MPa,主蒸汽溫度為365，進(jìn)汽量為46t/h。汽輪機(jī)補(bǔ)汽壓力為0.37MPa, 溫度為140，補(bǔ)汽量為16t/h。循環(huán)冷卻水平均溫度為26，最大35。機(jī)組額定功率為12MW，發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行出力為11MW。本低溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電項(xiàng)目的工程內(nèi)容如下：1) 燒結(jié)環(huán)冷機(jī)余熱鍋爐系統(tǒng)：包括余熱鍋爐總圖布置、風(fēng)機(jī)布置、煙風(fēng)管道系統(tǒng)、工藝系統(tǒng)、電氣設(shè)備、儀表設(shè)備和DCS控制系統(tǒng)、土建設(shè)施等，不包括供配電系統(tǒng)。2） 汽輪發(fā)電機(jī)間：總圖布置、工藝系統(tǒng)、供配電氣系統(tǒng)（不包括電廠接入系統(tǒng)和啟動(dòng)電源）、儀表設(shè)備和DCS控制系

4、統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)、電信、消防、供排水系統(tǒng)、土建設(shè)施等。3) 循環(huán)水泵站（包括除鹽水站）的總圖布置、工藝系統(tǒng)、電氣設(shè)備、儀表設(shè)備和DCS控制系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)、電信、消防、供排水系統(tǒng)、土建設(shè)施等。4） 本余熱發(fā)電項(xiàng)目中，上述3項(xiàng)內(nèi)容之間互相聯(lián)接的管網(wǎng)，包括熱力、給排水、電氣、電信和DCS系統(tǒng)通訊線路等。未包括在本方案中的工程內(nèi)容如下：1） 本項(xiàng)目實(shí)施過程中所涉及到的舊有設(shè)備和設(shè)施的拆遷、改造，場(chǎng)地平整費(fèi)用，征地費(fèi)，地基處理費(fèi)，施工措施費(fèi)（包括井點(diǎn)降水的措施費(fèi)），電廠接入系統(tǒng)和啟動(dòng)電源，余熱鍋爐供配電系統(tǒng)，介質(zhì)填充費(fèi)，總包管理費(fèi)等。2） 本項(xiàng)目所需外部的能源介質(zhì)管線（如電、蒸汽、水、采暖、給排水等）本方案

5、只考慮至廠房外1m以內(nèi)的范圍。3 工藝流程及特點(diǎn)熱力系統(tǒng)目前國(guó)內(nèi)常用的燒結(jié)環(huán)冷機(jī)余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)有兩種類型，一種是采用雙壓余熱鍋爐產(chǎn)汽供汽機(jī)發(fā)電。該系統(tǒng)中余熱鍋爐產(chǎn)生兩種參數(shù)的蒸汽，一種中壓蒸汽（2.05MPa，367）作為主蒸汽送入汽輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電，另一種為低壓蒸汽（0.42MPa,145），作為補(bǔ)汽補(bǔ)入汽輪機(jī)，增加做功提高發(fā)電量。蒸汽作功后凝結(jié)成冷凝水，由冷凝水泵送入除氧器除氧后，再由鍋爐給水泵供至余熱鍋爐，循環(huán)使用。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單，外網(wǎng)管道數(shù)量少。缺點(diǎn)是對(duì)余熱鍋爐與汽機(jī)間的距離有要求，當(dāng)余熱鍋爐與汽輪機(jī)間的距離過遠(yuǎn)（一般超過150m）時(shí)，低壓蒸汽在輸送過程中熱損失很大，不利于能量

6、的利用。另一種是閃蒸方式的熱力系統(tǒng)，該系統(tǒng)中鍋爐給水一部分經(jīng)過余熱鍋爐加熱后生成中壓蒸汽，并作為主蒸汽送入汽輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電，另一部分經(jīng)余熱鍋爐省煤器后，變成高溫飽和水，送回汽機(jī)間設(shè)置的閃蒸器，閃蒸出低壓蒸汽（0.42MPa,145），作為補(bǔ)汽補(bǔ)入汽輪機(jī)，增加做功提高發(fā)電量。閃蒸后的水進(jìn)入除氧器，經(jīng)鍋爐給水泵送至余熱鍋爐循環(huán)使用。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是克服了余熱鍋爐與汽機(jī)間的距離要求，由于閃蒸器就布置在汽機(jī)間，使得閃蒸出的低溫低壓蒸汽質(zhì)量好，熱量不損失，提高了能量的利用率。煙氣系統(tǒng)根據(jù)燒結(jié)冷卻機(jī)煙氣溫度分布情況，通常分為高溫段、中溫段和低溫段，每段的溫度范圍一般分別為250350，150250和1001

7、50。本次設(shè)計(jì)的煙氣系統(tǒng)包括兩部分內(nèi)容，即環(huán)冷機(jī)高溫段的煙氣采用閉式循環(huán)系統(tǒng)和中溫段采用開式系統(tǒng)。第一部分是將燒結(jié)冷卻機(jī)高溫段的煙氣由煙道直接引入中溫余熱鍋爐換熱后，經(jīng)過循環(huán)風(fēng)機(jī)抽吸后，送回?zé)Y(jié)冷卻機(jī)下部的風(fēng)箱；第二部分是將中溫段的低溫?zé)煔庖氲蜏赜酂徨仩t換熱后，經(jīng)過引風(fēng)機(jī)抽吸后，排入大氣。油系統(tǒng)機(jī)組潤(rùn)滑油和控制油均由一套供油裝置提供。潤(rùn)滑控制油系統(tǒng)主要用于機(jī)組的潤(rùn)滑、調(diào)節(jié)和保護(hù)。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)本機(jī)組的循環(huán)冷卻水由循環(huán)水泵站供出，冷卻水經(jīng)循環(huán)水泵加壓送往汽機(jī)間冷凝器、油冷卻器和發(fā)電機(jī)的空冷器，之后利用余壓返回循環(huán)水泵站。循環(huán)水泵站設(shè)有循環(huán)水泵、冷卻水塔和加藥裝置等設(shè)備。加藥裝置用于水質(zhì)穩(wěn)定，包

8、括殺菌、滅藻、緩蝕和阻垢等。泵站為地面式泵站，由水泵間、配電操作室、冷卻設(shè)施、吸水井等組成。主要設(shè)備有汽機(jī)循環(huán)供水泵組、水質(zhì)穩(wěn)定加藥裝置、方型逆流鋼結(jié)構(gòu)冷卻塔、自動(dòng)加氨裝置、殺菌劑加藥裝置、阻垢劑加藥裝置、絮凝劑加藥裝置等。除鹽水系統(tǒng)除鹽水用量520/h，水質(zhì)要求：電導(dǎo)率10S/cm,SiO2100g/L。由新建除鹽水站供給。除鹽水站內(nèi)設(shè)有反滲透加混床除鹽水制備系統(tǒng)。站內(nèi)由除鹽水制備間、配電操作室等組成。電氣主接線發(fā)電機(jī)電壓采用10.5kV出線，以便于與廠區(qū)內(nèi)10kV系統(tǒng)直接并網(wǎng)，同時(shí)饋出給廠用電10kV系統(tǒng)。勵(lì)磁系統(tǒng)采用交流無刷勵(lì)磁機(jī)形式。發(fā)電機(jī)出口設(shè)置斷路器，斷路器兩側(cè)分別設(shè)置電壓互感器，

9、供發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置、同期裝置、測(cè)量?jī)x表使用。10kV配電柜采用GG-1A和KYN-10型，配真空斷路器。廠用電設(shè)施包括汽機(jī)間,水系統(tǒng)及其它輔助設(shè)施等。本工程的動(dòng)力變壓器一次電壓及高壓電動(dòng)機(jī)的端電壓采用10 kV，低壓動(dòng)力負(fù)荷電壓等級(jí)為380/220V。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其它重要負(fù)荷設(shè)UPS電源。斷路器操作、信號(hào)系統(tǒng)、事故照明、部分動(dòng)力負(fù)荷需設(shè)置直流電源。其中控制保護(hù)直流電源采用一套100AH直流電源，事故照明、部分動(dòng)力負(fù)荷采用一套300AH直流電源。繼電保護(hù)發(fā)電機(jī)及廠用電系統(tǒng)的保護(hù)按現(xiàn)有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)配置，發(fā)電機(jī)部分，廠用電系統(tǒng)的保護(hù)裝置采用微機(jī)綜合保護(hù)裝置。發(fā)電機(jī)部分裝設(shè)如下保護(hù)：（1）發(fā)電機(jī)定子繞組及

10、引出線短路故障的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)；（2）定子繞組接地保護(hù)；（3）發(fā)電機(jī)外部短路故障的復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)；（4）定子繞組的過負(fù)荷保護(hù)；（5）勵(lì)磁繞組過負(fù)荷保護(hù)，一點(diǎn)、二點(diǎn)接地保護(hù)；（6）發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)等。發(fā)電機(jī)設(shè)并網(wǎng)同期系統(tǒng)，同期點(diǎn)設(shè)在發(fā)電機(jī)的出口斷路器。主控室內(nèi)設(shè)自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置和同步閉鎖的手動(dòng)準(zhǔn)同步裝置。發(fā)電機(jī)設(shè)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可以根據(jù)發(fā)電機(jī)出口電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)，保持電壓恒定。發(fā)電機(jī)出口設(shè)故障錄波裝置。廠用電備用電源設(shè)自動(dòng)投入裝置。電力管網(wǎng)甲方應(yīng)提供并網(wǎng)點(diǎn)及啟動(dòng)電源。由于外部條件不明確，本次方案中與廠區(qū)連接的電力管網(wǎng)暫考慮至廠房外1米處。給排水管網(wǎng)生產(chǎn)補(bǔ)充新水用量250m3/h。車間

11、生活用水量1 m3/h，汽機(jī)間設(shè)室內(nèi)消火栓，用于發(fā)電機(jī)的防火要求。生活用水由廠區(qū)現(xiàn)有生活、消防水管網(wǎng)供給。生產(chǎn)排水量75 m3/h，生活排水量1m3/h.生產(chǎn)排水管道可接至廠區(qū)現(xiàn)有生產(chǎn)排水管網(wǎng)。生活排水接至廠區(qū)生活雨水排水管網(wǎng)。生產(chǎn)用水由廠區(qū)生產(chǎn)用水管網(wǎng)供給。本次工程需與廠區(qū)管網(wǎng)連接的給排水管道由于外部資料不詳，暫考慮至廠房外1米處。DCS系統(tǒng) 汽輪發(fā)電機(jī)組和2臺(tái)或3臺(tái)余熱鍋爐采用分散控制系統(tǒng)DCS完成對(duì)整體工藝系統(tǒng)的檢測(cè)和主要設(shè)備的控制，建立以分散控制系統(tǒng)CRT操作員站為監(jiān)控中心，使運(yùn)行人員在集中控制室內(nèi)通過DCS實(shí)現(xiàn)機(jī)組的啟動(dòng)、停止、正常運(yùn)行和事故處理。同時(shí)配備少量重要參數(shù)的指示儀表、報(bào)警

12、窗以及用于緊急情況的后備手操設(shè)備，以確保DCS事故時(shí)機(jī)組的安全停機(jī)。采用爐、機(jī)集中控制方式，2(3)臺(tái)余熱鍋爐、1臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組、閃蒸器及輔助系統(tǒng)的控制在集中控制室完成。在控制室內(nèi)操作人員通過CRT操作員站和少量的后備停機(jī)按鈕實(shí)現(xiàn)機(jī)組的啟動(dòng)、停止運(yùn)行控制，正常運(yùn)行工況下的監(jiān)視和調(diào)整以及機(jī)組運(yùn)行異常與事故工況的處理。除鹽水系統(tǒng)和循環(huán)水系統(tǒng)等采用PLC進(jìn)行控制。DCS（分散控制系統(tǒng)）的功能包括數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS） 、順序控制系統(tǒng)（SCS）、汽機(jī)跳閘保護(hù)（ETS），并留有廠級(jí)管理信息系統(tǒng)(MIS)的通訊接口。同時(shí)具有與其它供貨商供應(yīng)的控制系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行通訊的功能，以

13、便能通過同一總線傳遞必要的信息和數(shù)據(jù)，接受控制系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度和指揮，形成完整的控制系統(tǒng)。汽輪機(jī)控制盤將安裝在主控室，包括必要的測(cè)量?jī)x表以及控制透平機(jī)和發(fā)電機(jī)啟停的控制開關(guān)等。汽輪機(jī)啟動(dòng)、停止、控制、監(jiān)視和負(fù)荷調(diào)整將從主控室透平機(jī)控制盤和操作員站上完成，盤車操作將在現(xiàn)場(chǎng)完成。發(fā)電設(shè)備的控制、監(jiān)視等在主控室的控制站和操作員站完成。發(fā)電機(jī)控制盤和自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)盤安裝在主控室。除鹽水系統(tǒng)和循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)就地操作員控制站，其操作、監(jiān)視等可在就地或主控室完成。4 主要設(shè)備參數(shù)冷凝式汽輪機(jī)型式: 沖動(dòng)式、補(bǔ)汽冷凝式多級(jí)汽輪機(jī)額定出力（發(fā)電機(jī)端子處）：12MW轉(zhuǎn)速： 3000rpm主蒸氣進(jìn)汽壓力： 1.95M

14、Pa(a)主蒸氣進(jìn)汽溫度： 357主蒸氣進(jìn)汽流量： 46t/h補(bǔ)汽壓力： 0.37MPa（a）補(bǔ)汽溫度： 142補(bǔ)汽流量： 16t/h額定抽汽壓力 0.3 MPa（a）額定抽汽溫度 額定抽汽量 13 t/h 機(jī)組出力： 11 MW 發(fā)電機(jī)型式： 三相交流同步發(fā)電機(jī)，水平軸、 全密封、額定功率（發(fā)電機(jī)端子）： 12 MW極數(shù)： 2轉(zhuǎn)速： 3000 rpm電壓： 10500V頻率： 50Hz功率因數(shù)： 0.80 Lag聯(lián)軸器系統(tǒng)： 與原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端連接接地系統(tǒng)： 無接地系統(tǒng)轉(zhuǎn)子支承： 雙支承軸承式潤(rùn)滑系統(tǒng)： 強(qiáng)制潤(rùn)滑油系統(tǒng)潤(rùn)滑油類型: 46透平機(jī)油絕緣等級(jí)： F級(jí)（定子和轉(zhuǎn)子線圈）額定溫升： B級(jí)1

15、80環(huán)冷機(jī)余熱鍋爐型式： 雙壓自然循環(huán)鍋爐中溫余熱鍋爐蒸汽壓力（過熱器出口）： 2.05MPa（a）蒸汽溫度（過熱器出口）： 365蒸發(fā)量： 23t/h給水溫度（汽包進(jìn)口處）： 190高溫?zé)煔饬髁浚?250000Nm3/h煙氣溫度（鍋爐進(jìn)口處）： 395±20煙氣溫度（鍋爐出口處）： 165±5低溫余熱鍋爐給水溫度（省煤器進(jìn)口處）： 104低溫?zé)煔饬髁浚?137000Nm3/h煙氣溫度（鍋爐進(jìn)口處）： 200±20煙氣溫度（鍋爐出口處）： 105±5通過鍋爐的壓力損失： 100mmH2O高溫段循環(huán)風(fēng)機(jī) 風(fēng)量： 300000Nm3/h風(fēng)壓： 5500 Pa

16、 電壓： 10.5 kV功率： 900kW低溫段風(fēng)機(jī)風(fēng)量： 164000Nm3/h風(fēng)壓： 2400 Pa 電壓： 10.5 kV功率： 500 kW閃蒸器型式： 碳鋼鋼板結(jié)構(gòu)、立式安裝最大工作壓力： 0.5MPa(A)蒸汽壓力： 0.39Mpa（A）熱水溫度： 飽和閃蒸蒸汽流量： 1525t/h數(shù)量： 1套除氧器型式： 大氣熱力式額定出力： 50t/h工作壓力： 0.02MPa工作溫度： 104除氧水箱容積： 30m3數(shù)量： 1套冷凝水泵：3臺(tái)，二用一備。鍋爐給水泵 ：3臺(tái)，二用一備。5 廠房布置余熱鍋爐及風(fēng)機(jī)為室外布置，盡量靠近環(huán)冷機(jī)。見后附總圖。新建的汽機(jī)間分主跨和付跨兩部分主跨布置汽輪發(fā)

17、電機(jī)組，付跨布置高壓電氣設(shè)備、鍋爐給水泵、電纜夾層、低壓電氣設(shè)備、主控制室和除氧器。汽機(jī)間跨度為19米，柱間距6和9米，總長(zhǎng)33米，雙層布置。汽輪發(fā)電機(jī)組布置在汽機(jī)間廠房?jī)?nèi)，為縱向島式布置，運(yùn)轉(zhuǎn)層為8.00米，設(shè)檢修吊裝孔。汽機(jī)間設(shè)置電動(dòng)雙鉤橋式起重機(jī)，主鉤起重量為32t，副鉤起重量為5t。吊車軌頂標(biāo)高18.00米，吊車跨度17.5米。車間一側(cè)設(shè)可進(jìn)車的大門和一個(gè)專為檢修冷凝器用的大門。輔助間位于汽機(jī)間B列線側(cè)，總長(zhǎng)33米，跨距為6米，三層布置。輔助間一層設(shè)有高壓配電室，鍋爐給水泵等；二層為電纜夾層，三層設(shè)控制室、低壓配電、休息室；三層屋頂上方布置除氧器及閃蒸器。循環(huán)水泵站長(zhǎng)42m，寬30m，

18、雙層布置。屋頂上設(shè)有冷卻塔和電氣儀表室。除鹽水站設(shè)在循環(huán)水泵站一側(cè)。汽機(jī)間、循環(huán)水泵站及除鹽水站布置在燒結(jié)機(jī)東側(cè)。6 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)序號(hào)指 標(biāo) 名 稱單 位數(shù)量1汽輪機(jī)主進(jìn)汽量t/h462汽輪機(jī)補(bǔ)汽量t/h163發(fā)電機(jī)額定容量MW124發(fā)電機(jī)運(yùn)行容量MW115發(fā)電設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)h73506年發(fā)電量kWh80.85×1067年供電量kWh60.64×1068廠用電率%259生產(chǎn)凈化水用量m3/h250除鹽水用量m3/h510勞動(dòng)定員人1211工程總投資萬元98507 節(jié)約能源措施本項(xiàng)目是在燒結(jié)生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，充分利用燒結(jié)礦生產(chǎn)釋放的廢氣余熱，通過高效的熱交換系統(tǒng)，將其轉(zhuǎn)化

19、為電能，以期獲得更好的節(jié)能效果。1）本項(xiàng)目在確保燒結(jié)機(jī)穩(wěn)定生產(chǎn)的前提下，充分利用燒結(jié)礦燒成系統(tǒng)的冷卻機(jī)釋放的廢氣進(jìn)行余熱發(fā)電，爭(zhēng)取最大限度地合理利用能源。2）采用加強(qiáng)熱工設(shè)備和管道的保溫，采用高效的換熱設(shè)備，以降低熱損失，節(jié)約電能，提高回收效率的目的。3）采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的專利余熱回收技術(shù)，充分利用了燒結(jié)生產(chǎn)系統(tǒng)的熱能。4）通過優(yōu)化系統(tǒng)布置，減少蒸汽管道阻力，同時(shí)設(shè)計(jì)中采用電耗較低的輸送設(shè)備。5）全廠生產(chǎn)工藝上采用的各種風(fēng)機(jī)、水泵等均進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的設(shè)計(jì)選型計(jì)算，以確保設(shè)備在最佳的效率點(diǎn)運(yùn)行。設(shè)備選用國(guó)家推薦的節(jié)能產(chǎn)品。6）在設(shè)計(jì)中，盡可能將汽機(jī)廠房靠近總降系統(tǒng)，同時(shí)選用節(jié)能的電氣設(shè)備。7）建筑設(shè)計(jì)采用節(jié)能材料，以節(jié)省空調(diào)的能耗。8）合理回收各種疏放水，減少熱能。9）提高水的循環(huán)利用率，盡可能減少水資源的用量。8 工業(yè)衛(wèi)生、安全及環(huán)保本地區(qū)的主要自然危害因素為雷電和地震