130m2烧结环冷机余热锅炉及发电系统设计.docx

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设计任务书

学院 专业 级

学生姓名：

毕业设计题目：

130m2烧结环冷机余热锅炉及发电系统设计毕业设计内容：

根据昆明钢铁股份公司130m2烧结机环冷机完成余热发电系统设计计算；主要内容：

（1）130m2烧结机环冷机给定参数,完成锅炉的热力设计。

（2）利用设计方法设计余热锅炉的炉型和各种受热面。

（3）根据余热锅炉各种受热面作热力校核计算。

（4）根据余热锅炉热力计算选择汽轮发电机组，完成其热力系统设计与计算。

（5）计算可用excel电子表格进行计算（6）利用计算机CAD

软件绘制余热锅炉总体图1张（1#）。

热力系统图1张（1#），余热锅炉受热面图1张（1#）。

设计指导教师：

（签名）主管教学院长：

（签名）

2010年6月7号

前言

毕业设计不仅是对大学四年所学知识的总结，也是对我能力的一次考验，这对我们以后的工作有很大帮助。

这次的设计课题为130

m2烧结环冷机余热锅炉及发电系统设计，本次设计的目的是加深对理论和概念的理解，完成一项工程设计，熟悉余热锅炉及发电系统

50

冶金与能源学院热能与动力工程

2006级毕业设计

设计的一般步骤，熟悉相关设计规范、手册、标准及工程实践中常用的方法以及把所学知识和现实有机联系起来。

本说明书根据设计任务书给定的设计参数，参考相关设计资料

，综合实际经验，从各个方面考虑对130m2烧结环冷机余热锅炉及发电系统进行设计和计算。

在设计之初，翻阅了大量的相关资料，在昆明钢铁厂进行了参观，对余热锅炉的整体构造及控制有了直观的感受，对这次设计起到了重要的作用。

在本次设计中指导老师在百忙之中倾注了大量的时间和精力，给予了必要的指导，再此表示由衷的感谢。

由于毕业设计时间仓促，工作量较大，设计的知识面较广，加之设计经验有限，不妥之处在所难免，请各位老师指正。

摘 要

昆明钢铁股份有限公司5MW低温余热电站利用昆钢第三烧结厂烧结线

环冷机生产过程中产生的热风，采用成熟的低温余热发电专利及专有技术

，自行设计，投资，承包建设的一座补气凝气式纯余热发电余热电站。

该电站设计发电功率5000kw，年运行设计时间8000小时，年发电能力3.6*E07

该设计利用各种设计方法设计余热锅炉的炉型和各种受热面，根据余热锅炉各种受热面作热力校核计算，最后根据余热锅炉热力计算选择汽轮发电机组，完成其热力系统设计与计算，并作图。

关键词：

余热锅炉；热力系统设计；热力系统计算；

Abstract

KunmingIron&SteelCo.,Ltd.5MWwasteheatpowerstationusingthethirdsinterplantofKunmingSteelwireringcoolerhotairgeneratedintheproductionprocess,Itusessophisticatedpatentedandproprietarylow-temperaturewasteheatpowergenerationtechnology,todesign,investment,constructionofacontract-stylepureqicondensableheatcogenerationpowerplant.Powergeneratingstationdesign5000kw,powerplantdesigntimetorun8000hoursonanannualgeneratingcapacityof3.6xE07，Inthispaper,weusekindsofdesign

methodsandavarietyoffurnacewasteheatboilerheatingsurface,accordingtoavarietyofwasteheat

boilerheatingsurfaceforheatcheckingcalculation,calculationofthefinalselectionbasedwasteheatboilerturbinegeneratorset,completesystemdesignandcalculationofitsthermodynamicandmapping.

Keywords:

HRSG（heatrecoverysteamgenerator）；Thermal

systemdesign；ThermalSystemcalculation

目录

绪论 8

第一节 余热现状 8

第二节 昆钢余热状况 11

第三节 昆钢余热锅炉 13

第一章 初始参数确定及热力初步计算 16

第一节 初始参数的确定 16

第二节 热量的初步分配 17

第三节 方案设计 19

第四节 焓温表和焓温曲线 20

第二章 锅炉热力计算 21

第一节 锅炉结构 21

第二节 过热器热力计算及尺寸确定 23

第三节 蒸发器热力计算及尺寸确定 26

第四节 省煤器热力计算及尺寸确定 29

第五节 热水段热力计算及尺寸确定 32

第三章 汽轮机及发电机选型 34

第四章 热电厂热经济性评估 36

第一节 热经济性评估方法 36

第二节 主要热经济性指标 38

第五章 余热锅炉环境评估 42

第六章 总结 44

参考文献 45

绪 论

第一节余热现状

随着现代化工业的快速发展，世界性的能源危机日趋加剧，一方面，世界各国在积极寻找可替代能源，另一方面，则是采取各种措施节能降耗，提高能源利用率，这方面日本等工业先进国家走在了世界的前列。

钢铁工业技术的不断发展使其节能技术取得了长足的进步，钢铁联合企业所产生的高温余热余能已被推广应用，而对于烧结等（在钢铁、水泥、建材、化工、陶瓷等行业，每天24小时都有大量低于400℃的中低温烟气、废蒸汽、废

热水等余热资源向外排放，它们携带的能量属于中低温余热。

如果不加以利用

，则大量的余热余能将被白白浪费）工序所排放的低于400℃的低温余热高效回收则是钢铁企业所面临的重大技术难题。

在日本等发达国家其烧结低温余热已被广泛应用，而在国内虽然钢铁行业都认识到烧结低温余热发电项目在技术上是可行的、效益也是显著的，但该项目在我国钢铁行业的普及推广止步于进口设备的昂贵财务成本和国产设备的技术障碍。

对于国内钢铁企业而言，无须怀疑烧结低温余热发电系统的可行性，我们所要做的是突破技术障碍，进而实现产业化。

上述技术障碍，对于余热锅炉而言，最大的难点是在经济合理的条件下如何最大限度地提高余热回收量。

因为低品位意味着巨大的换热面积，只有降低受热面成本才能提供高性价比的产品；而高粉尘带来的是粉尘附着造成传热性能降低，甚至恶性堵灰事故造成可靠性降低。

目前企业对余热余能的主要利用方式：

一种是直接利用其热能供生产或生活需要，受种种条件限制，其利用率非常低；另一种是利用生产线余热资源将其转换成使用方便、输送灵活的电能，可供研究选择的余热发电技术方案主要有以下几种：

1、带补燃的余热发电技术。

由于使用了补燃锅炉，整个系统比一个小型的火力发电厂还要复杂，运行起来更为麻烦，而小型的火力发电厂效率低，污染大，浪费资源。

国家已经明令不得再建小型的火力发电厂。

因此，为了利用低品位的余热而附加上一个“小型的火力发电厂”是不合理的。

2、不带补燃锅炉的低温余热发电技术。

由于没有补燃锅炉，不对环境产生附加污染，蒸汽参数较低，其运行操作简单方便，运行的可靠性和安全性高。

其所用的汽轮机必须专门设计和制造。

设计时要全面权衡系统各部分的得失，采用最合理的热力系统和最先进的热能工程技术，尽可能地降低投资、提高效率和发电量，对用户最有利、运行成本最低，日常的运行管理也最简单。

因此

，对用户来说，这是负担最轻，收益最高的余热回收方式。

3、使用低沸点工质的工业余热发电技术。

这是一个很热门的低品位热能发电技术。

这种技术使用低沸点工质代替水来发电，其优点是在较低的温度下，低沸点工质仍然有较高的饱和压力，因而其比容小。

这样，蒸汽管道和汽轮机的尺寸就可以大为缩小，从而可以降低投资。

但是，使用低沸点工质的缺点也是显而易见的：

首先，低沸点工质多数是易燃易爆或是有毒的物质，其危险性大，安全问题突出。

一旦这些工质泄漏将对环境造成污染。

其次，长期运行后这些低沸点工质多数会劣化，其再生和提纯十分麻烦。

因此，除非不得已，一般不应考虑采用这种发电方式。

4、全流循环低温余热发电技术。

严格地说，这种技术仅适用于热水型的余热，热水直接进入全流膨胀机膨胀做功。

这比先把热水减压闪蒸出低压蒸汽，蒸汽再进入汽轮机作功的方式来说，在理论上可以多发电30%左右。

但目前这项技术还处于早期研究阶段，还存在一些难以逾越的技术困难。

实用化前景还比较渺茫。

因此，目前暂不考虑这种发电方式。

烧结过程中可供利用的余热占钢铁厂总热耗的12％。

其中烧结矿的余热占8

％，烧结废气余热占4％，而冷却机废气和烧结烟气的显热约占烧结过程全部热支出的50％。

将这些气体的余热充分回收并加以高效利用，将是烧结工序节能的重要途径和发展趋势。

但是，余热回收也存在许多问题:

各企业的余热回收水平不一，对余热的重视程度不够，余热利用技术开发有待继续提高，余热系统的投入不够。

第二节 昆钢余热状况

昆明钢铁集团有限公司以“大处着眼，小处着手”的节能降耗原则，通过对生产工艺系统进行改造提升，把原来排放掉的煤气、氧气、余热蒸汽回收利用，使公司每年节约１０多万吨标准煤，减少企业外购电成本开支达到７０００万元。

该公司是国家特大型工业企业和全国５２０家大企业之一,在早些时候，昆钢在生产中所产生的煤气、剩余氧气都通过燃烧进行放散。

据有心人估计,当时每天仅排放的煤气、氧气价值“相当于一辆桑塔纳轿车”，不仅每年给企业带来煤气１５亿立方米、氧气２０００多立方米的损失，而且使整个工厂附近长期被“黑灰污染”困扰。

对此，公司近年来通过对动力厂３台７５ｔ／ｈ燃煤锅炉进行以烧高炉煤气的改造，一方面节约了燃煤消耗，把原来白白放散的煤气全面回收利用。

同时，公司投巨资改造了炼钢转炉、烧结环冷机等的余热蒸汽回收系统，以回收蒸汽替代置换锅炉部分负荷用于１２ＭＷ、１５ＭＷ发电机组、ＴＲＴ发电项目，使公司自发电装机能力达到３３ＭＷ，年自发电达２．５亿千瓦时，节约企业生产成本，减少了外购电力对社会用电产生的压力

。

为了更好利用工业生产产生的“余热”，变废为用，目前昆钢正在针对３台７５ｔ／ｈ锅炉积极开展在燃气情况下提高负荷及燃气轮技术运用的研究，在生产中采用蓄热式燃烧新技术的试点也取得了成功。

最近,昆钢还兼并整合了昆明焦化制气厂，着力打造昆明市的“第二气源”。

余热利用，是提高企业用能水平，降低单位产品能耗，提高经济效益的重要措施，是建设节约型企业，实现企业循环经济的重要手段，随着能源形势的变化，余热利用日益受到重视。

余热利用是根据余热资源的数量、品质和用户需求，尽量使能级匹配，在满足技术经济的条件下，选择适当的系统和设备，使余热发挥最佳效果。

按照余热资源回收利用的可行性与紧迫性，一般按余热资源利用投资回收期和利用率将余热资源分为三个等级：

一等余热资源如650℃以上高温烟气，可燃性气体、废液、废料，供热系统冷凝水，建材窑炉中用于干燥坯料的低温烟气等，二等余热资源如300－650℃中温烟气