某钢铁厂200+100平烧结余热发电项目技术协议.docx
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某钢铁厂200+100平烧结余热发电项目技术协议
##钢铁有限公司
烧结机尾低温烟气余热发电项目
技术协议书
业主方：
##钢铁有限公司
甲方：
@@有限公司
乙方：
**有限公司
时间：
2010年10月
1工程概述
2
2.1项目由来
2.2
为了充分利用烧结环冷机烧结矿余热，实现烧结矿余热回收、节能减排、绿色生产，##钢铁有限公司（以下简称##钢铁）决定新建余热锅炉汽轮发电机组，利用烧结矿余热进行发电，缓解##钢铁能源紧张局面。
2.3工程规模
2.4
项目名称：
##钢铁有限公司烧结机尾低温烟气余热发电项目
建设地址：
##钢铁有限公司厂内
建设规模：
利用2台100m2烧结机和2台200m2烧结机余热建设3台烧结余热锅炉和1台15MW凝汽补汽式汽轮发电机组
2.5建设指导思想
2.6
指导思想是充分回收烧结机烧结矿余热利用余热发电，节约能源，保护环境；采用技术先进成熟的余热锅炉和凝气、补汽汽轮发电机组，从实际出发，努力节约用地、节约用水、节约材料、降低造价、缩短工期，提高自动化水平，保证电厂安全、经济和稳定运行；认真贯彻现行的国家和地方有关节能、环保、消防、生产安全和职业病防治等方面法律法规，相关防治防护设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用；切实执行有关国家和行业的技术标准、规范及规定，以合理的投资，获得最大的综合经济效益。
2.7总体技术方案
2.8
为响应国家“节能、减排”的号召，充分利用烧结环冷机废气的余热，本着“节约能源，保护环境”的原则，本烧结余热利用回收项目承包方拟定如下建设方案：
在2台200m2烧结环冷机附近各配置1台双压余热锅炉、在2台100m2烧结带冷机附近配置1台双压余热锅炉和1台补汽凝汽式汽轮发电机组。
3工程建设条件
4
4.1厂址条件
4.2
拟建##钢铁烧结余热锅炉发电项目厂址位于3台环（带）冷机附近。
4.3场地条件
4.4
2.2.1地形地貌
厂址所在区域地形平坦,厂区平土量较小。
2.2.2抗震级别：
地震基本烈度：
7度；按7度设防。
2.2.3场地海拔高度：
3～4m
4.5气象条件
4.6
2.3.2环境温度
冬天最冷月份平均最低气温-9.9℃
夏天最热月份平均最高气温29.7℃
最高气温记录38.9℃
最低气温记录-28.7℃
2.3.3环境湿度：
最冷月份平均湿度50％
最热月份平均湿度79％
2.3.4大气压力：
冬天月平均气压768mmHg
夏天月平均气压752mmHg
2.3.5日照
历年平均年总日照小时数：
2657.3h
2.3.6降水量：
年平均降雨量633.1mm
一天最大降雨量132.7mm
2.3.7风速风向：
年平均值2.4m/s
最大月份平均值3.1m/s
最大风速记录21m/s
主导风向东南
夏天东风
冬天西北
2.3.8雪：
最大积雪厚度：
35cm
最大冻土深度：
100cm
4.7烧结机及环冷机资料
4.8
##钢铁有限公司目前有2台100m2烧结机和1台200m2烧结机，另有1台200m2烧结机在建。
其中100m2烧结生产线于2007年12月建成，每条生产线烧结矿设计产量为120万吨/年。
200m2烧结生产线，于2009年5月建成，烧结矿设计产量为227万吨/年。
另1条200m2烧结机，目前已完成土建施工，将于明年建成。
表2-1200m2烧结系统配置
序号
项目
参数名称
单位
设计值
目前运行值
备注
1
烧结机台数
台
2
1
2
烧结机
有效面积
m2
200
200
m
原料处理量（含铁）铁）
t/d/台
9167
7590
利用系数
t/h·m2
1.39
1.31
作业率
%
93.15
94.44
年产量
t/a
227万
222.8万
单台
烧结终点温度
℃
380
烧结返矿
t/h
136
137
铺底料
t/h
烧结矿产量
t/h
278
262
混匀矿耗量
kg/t矿
混匀矿构成
kg/t矿
生石灰耗量
kg/t矿
56
52.5
焦粉耗量
kg/t矿
27
25.5
烧结机机速
m/min
2.0
烧结环冷机速比
高炉煤气耗量
Nm3/t矿
80
55
高炉煤气热值（低位发热量）
KJ/Nm3
3345
3345
主抽风量
Nm3/min
19000
19000
3
环冷机
回转方向
顺时针
顺时针
驱动方式
两点磨擦传动
两点磨擦传动
有效冷却面积
m2
235
235
冷却能力
t/h
450～550
262
单台
最大通过能力
t/h
550
280
料层厚度
mm
1400
1400
运行速度
r/min
770～1500
电机转速
有效冷却时间
min
46－90
83
运行一周时间
min
60－120
90
回转半径
m
15
15
台车尺寸
mm
3000*1500*
1000
3000*1500*1000
电机功率
Kw
11
11
电机型号
YVP160L-4
YVP160L-4
摩擦轮直径
mm
1000
1000
给矿温度
℃
700-800
700-800
排矿温度
℃
小于120
小于150
1#烟囱烟气温度
℃
500
1#烟囱烟气压力
Pa
1#烟囱烟气含尘量废气含尘量
mg/Nm3
2#烟囱烟气温度
℃
2#烟囱烟气压力
Pa
2#烟囱烟气含尘尘量废气含尘量
mg/Nm3
风箱数量
个
4
鼓风机
数量
台
5
5
风量
m3/h
299010－320610
299010－320610
风压
Pa
4456－3870
4456－3870
电功率
kw
560
560
表2-3100m2烧结系统配置
序号
项目
参数名称
单位
设计值
目前运行值
备注
1
烧结机台数
台
2台
2台
2
烧结机
有效面积
m2
99m2
m
原料处理量
t
利用系数
t/h·m2
1.5
1.34
作业率
%
90.4%
97.5%
年产量
Mt/a
120万/台
110万/台
2010年计划
烧结终点温度
℃
270-290
烧结返矿
t/h
65/台
铺底料
t/h
5/台
烧结矿产量
t/h
148/台
130/台
混匀矿耗量
kg/t矿
混匀矿构成
kg/t矿
生石灰耗量
kg/t矿
100
焦粉耗量
kg/t矿
60
烧结机机速
m/min
1.25
烧结环冷机速比
高炉煤气耗量
Nm3/t矿
55
高炉煤气热值（低位发热量）
KJ/Nm3
3345
3345
主抽风量
Nm3/min
3#9000/4#10500
3#9000/4#10500
3
带冷机
有效冷却面积
m2
132
130
冷却能力
t/h
135/台
最大通过能力
t/h
310
135/台
料层厚度
mm
1300±50
1000
运行速度
r/min
250～750
电机转速
有效冷却时间
min
70
70
运行时间
min
48～143
70
台车尺寸
mm
3000*800
电机功率
Kw
30
电机型号
YVP250M-8
摩擦轮直径
mm
无
给矿温度
℃
750-850
排矿温度
℃
60-120
1#烟囱烟气温度
℃
360-450
1#烟囱烟气压力
Pa
无
1#烟囱烟气含尘量废气含尘量
mg/Nm3
无
4
鼓风机
数量
台
3#5台
4#5台
风量
m3/h
3#149500
4#137580-154160
风压
Pa
3#3277
4#4690-4639
电功率
kw
220/台
4.9业主方介质
4.10
4.10.1原水
4.10.2
本项目原水来自业主厂区管网，采用地表水或地下水。
由业主接至界区。
4.10.3采暖用热源
4.10.4
本项目采暖用热源暂定为烧结余热锅炉低压蒸汽，采用蒸汽采暖。
4.10.5化学水、生活水、消防水
4.10.6
本项目化学水、生活水、消防水来自业主方的化学水、生活水、消防水管网。
4.10.7电源
4.10.8
启动电源：
10kVAC50Hz三相容量2300kVA
备用电源：
10kVAC50Hz三相容量1700kVA
4.10.9介质的接口设计要求
4.10.10
业主提供施工场地、施工电源、水源、交通线路等施工外部条件：
电源：
提供施工电源接点；
水源：
净化水水源；
交通：
现有交通；
业主提供设备、材料堆放场地和施工用临时设施场地。
5工程设计
6
6.1设计主要技术原则
6.2
（1）充分回收烧结余热发电，尽可能提高热能利用率。
（2）
（3）采用成熟、稳定、先进的中低温烟气余热回收发电技术（余热高效回收及能量梯级利用技术）和工艺流程及设备，技术水平达到国内先进水平。
本项目烧结余热回收利用技术由**有限公司自主开发成功，已申请国家专利，专利为《高效烧结双压余热锅炉配置补汽式汽轮机余热发电系统》（专利号：
200820086999.6）。
（4）
（5）本项目配置3台双压余热锅炉和1台15MW补汽凝汽式汽轮发电机组。
（6）
（7）锅炉采用双压技术。
本项目采用的烧结余热锅炉由杭州锅炉集团公司自主开发，已申请国家专利（专利号200710067452.1）。
（8）
（9）采用双压汽轮机组，提高发电效率。
汽轮机的选型充分考虑烧结生产不稳定、短时间停机多的特点，与废气温度相匹配,选择进汽参数低,且允许波动范围大的汽轮机。
（10）
（11）总平面布置在满足消防、生产安全要求，工艺流程合理，施工和运行方便的前提下，节约用地，尽量考虑美观。
（12）
（13）环（带）冷机的密封及烟气循环等设备及施工不能影响烧结生产的正常进行。
不需要环（带）冷机停车即可施工的安排平时施工，需要环（带）冷机停车才能施工的工程应根据烧结车间检修时间合理安排施工。
（14）
（15）锅炉及发电机组的开、停及运行应当服从烧结生产的需要，服从烧结生产安排，保证烧结矿的产质量。
（16）
（17）环（带）冷机余热锅炉及发电机组的设施及运行必须保证不影响烧结正常生产，保证环（带）冷机的冷却效果，烧结矿的排矿温度满足运输皮带要求。
（18）
（19）全循环余热利用烟气系统带旁路系统，若余热锅炉发电机组出现故障，控制系统可快速的启动原1＃环冷风机，同时打开烟囱上烟气挡板门，关闭烟道上的烟气挡板门，系统可切换到原有工况下运行，等余热锅炉发电机组故障排除后，系统可很快的切换，充分保证烧结主工艺的安全和正常运行。
（20）
（21）锅炉自带除氧装置，无需额外的除氧装置及其所需的加热蒸汽。
特别是在余热锅炉冷态启动阶段，现场无法提供除氧加热蒸汽，该优点尤为重要，可保障余热锅炉的正常运行。
（22）
（23）供排水系统：
采用带机械通风冷却塔的二次循环供水系统，提高水的重复利用率。
由##钢铁提供电厂原水；电厂生产回水集中回收；电厂排水采用生产、生活与雨水分流制系统。
循环冷却水量按蒸汽全部用来发电进行计算选型。
（24）
（25）热控系统：
机、炉、电采用DCS分散集中控制系统，提高全厂的自动化水平。
（26）
（27）化水由业主接入厂区红线。
（28）
（29）汽水取样采用手动检测。
（30）
（31）认真贯彻执行国家和地方有关节能、环保、生产安全、工业卫生、消防及职业病防治的法令、法规和标准规范。
（32）
（33）地震基本烈度：
本工程按7度设防。
（34）
（35）本项目一次性完成全部设计，但分一、二期建设，其中因6#烧结机尚未完工，故6#烧结余热发电锅炉及配套公辅设施（即锅炉本体附属设备）为二期项目，其余为一期项目。
（36）
6.3主机参数
6.4
6.4.1烧结余热锅炉参数
6.4.2
本设计根据业主提供的烧结机及其配套环冷机的烟气技术参数，通过计算及优化，确定烧结余热锅炉主要技术参数见表3-1。
表3-1烧结余热锅炉参数表
序号
项目
200烧结
（2台）
2×100烧结（1台）
1
Ⅰ段烟气
（锅炉进口）
温度（℃）
400
350
烟气量（万Nm3/h）
18
20
2
Ⅱ段烟气
（锅炉进口）
温度（℃）
300
烟气量（万Nm3/h）
18
3
余热锅炉
中压蒸汽
压力（MPa.g）
1.96
1.96
温度（℃）
370
325
流量（t/h）
23
14
4
余热锅炉
低压蒸汽
压力（MPa.g）
0.49
0.49
温度（℃）
226
217
流量（t/h）
9
4
5
排烟温度（℃）
~145
~140
6
低压给水温度（℃）
~40
~40
6.4.3补汽凝汽式汽轮发电机组
6.4.4
根据以上方案，考虑蒸汽进汽机前的温度损失为5～10℃，压力损失0.1MPa，厂区汽水损失3％，得到一期和终期汽轮机参数如下表3-2。
表3-2一期发电参数表
序号
项目
数据
备注
1
计算发电功率（MW）
8.3
补汽量为12.6t/h时
2
中压蒸汽进汽压力（MPa.a）
1.96
3
中压蒸汽进汽温度（℃）
340
4
中压蒸汽额定进汽量（t/h）
35.8
5
补汽进汽压力（MPa.a）
0.49
6
补汽进汽温度（℃）
215
7
补汽额定进汽量（t/h）
12.6
8
汽轮机排汽压力（kPa.a）
8
9
数量（台）
1
表3-3终期发电参数表
序号
项目
数据
备注
1
计算发电功率（MW）
14.0
2
中压蒸汽进汽压力（MPa.a）
1.96
3
中压蒸汽进汽温度（℃）
350
4
中压蒸汽额定进汽量（t/h）
58.2
5
补汽进汽压力（MPa.a）
0.49
6
补汽进汽温度（℃）
215
7
补汽额定进汽量（t/h）
21.34
8
汽轮机排汽压力（kPa.a）
8
9
数量（台）
1
6.5主机技术特点
6.6
6.6.1烧结环冷余热锅炉特点
6.6.2
本设计余热锅炉拟采用双压无补燃自然循环锅炉，适用于烧结环冷机排放烟气的余热回收及除尘。
锅炉采用双通道烟气进气系统，高温烟气经部分高压受热面换热，低温烟气经部分低压受热面换热，高温烟气烟温降至与低温烟气相当后，两股烟气混合再与其余的受热面换热，充分利用烟气的不同品质，实现烟气热能的梯级利用。
图3-3为余热锅炉余热利用的Q—T图，图中红线代表单压蒸汽系统锅炉吸收的焓值，红线和绿线组合代表双压蒸汽系统锅炉吸收的焓值，棕线代表烟气所含的焓值，组合线比红线更逼近棕线，也就是说双压蒸汽系统锅炉比单压蒸汽系统锅炉吸收的焓值越接近烟气所含的焓值，即烟气余热的回收利用率越高。
双压蒸汽系统能更充分利用烟气各能级的热能，降低排烟温度，提高烟气余热的利用率。
余热锅炉产生的2路不同压力的蒸汽，全部是过热蒸汽。
余热锅炉高压蒸汽进入汽轮机高压段做功，低压蒸汽从低压段入口进入汽轮机做功。
锅炉自带除氧器，采用自身除氧，除氧蒸汽由锅炉低压系统提供。
锅炉采用全自然循环蒸发系统。
锅炉在负荷不小于40％工况下能长期稳定运行。
余热锅炉的受热面及炉墙应在锅炉缺水、或蒸汽不流动的情况下，继续通过高温热烟气5分钟以内不损坏。
若超过5分钟按锅炉规范进行操作。
锅炉的主要部件（汽包、集箱等）设计使用寿命大于30年。
余热锅炉受热面采用管箱结构、螺旋鳍片管错列布置，受热面管子及集箱均布置在管箱内，集箱管接头引出至管箱外，管箱外设置保温材料。
汽包液位设置差压式水位变送器、就地水位计及远程摄像传输装置。
就地水位计采用一套为玻璃云母片双色就地水位计和一套双色磁性翻板就地水位计。
锅炉采用塔式布置，钢结构支撑，锅炉为负压运行，各段烟气通道系统均能承受烧结环冷机排气温度变化带来的冲击。
图3-3余热锅炉余热利用的Q—T图
锅炉采取有效的膨胀设计、防磨设计。
锅炉人孔门设置应有利于检修运行。
锅炉顶部都布置有防雨罩。
锅炉炉顶设有检修起吊设施。
6.6.3汽轮机发电机组特点
6.6.4
本项目根据烧结环冷余热锅炉的性能参数，选用一台补汽凝汽式汽轮机，配合双压无补燃自然循环锅炉使用，能够达到充分利用低参数余热蒸汽发电的需要。
汽轮机主要的工艺流程为：
双压余热锅炉产生的1.96MPa（a）蒸汽进入汽轮机的中压缸部分，0.49MPa（a）低压过热蒸汽在低压缸部分补入，与汽轮机内部降能后的中压蒸汽混合，在低压缸继续做功，能够充分利用低品位热能，提高汽轮机的出力。
做功后的蒸汽经凝汽器冷却成水，再送入余热锅炉循环利用。
汽轮机为补汽凝汽式汽轮机，采用国内产品，汽轮机设计应能满足滑参数运行要求（稳定运行的进汽参数范围为：
中压主汽0.98MPa～2.5MPa，中压主汽过热度不小于50℃；低压补汽0.3MPa～0.6MPa，低压补汽过热度不小于25℃），并能够快速启动。
汽轮发电机组正常运行时振动值≤0.03mm。
汽轮机采用数字电液调速系统。
汽轮机进汽端加装可拆卸的隔音罩。
6.7总图部分
6.8
6.8.1厂区总平面设计原则
6.8.2
（1）按照##钢铁给定的地块厂址用地,布置紧凑，注意节约用地。
（2）工艺流程合理，交通运输方便，符合环境保护、劳动安全和工艺卫生的要求。
（3）降低工程造价，减小运行费用，提高经济效益。
（4）满足钢厂、电厂总图运输设计有关规范、规定要求。
6.8.3总图布置
6.8.4
本工程主要由五个区域岛组成，分别为3台余热锅炉岛、汽机岛（主厂房、集控室）、循环冷却水系统（含循环水泵房、冷却塔、加药间）以及其他一些附属建构筑物。
本工程的各主要建、构筑物围绕烧结环冷机布置，处于整个钢铁厂的右上方。
带冷机锅炉利用空隙地靠近烧结室布置，1#环冷机锅炉毗邻一次混合室靠近1#烧结环冷机布置，2#环冷机锅炉靠近2#烧结环冷机与烧结配电室成“一”字布置，循环风机布置在锅炉炉侧。
三个锅炉见缝插针式地布置，但是锅炉岛场地布置不影响烧结机和环冷机及辅助设备的检修。
主厂房靠近1#环冷机锅炉且与其平行布置布置，但是主厂房与周围建构筑物和道路的间距不满足防火要求，受用地限制，故只能以此布置，另多做其他防火措施。
循环水泵房与冷却塔布置在主厂房与烧结室之间，循环冷却塔旁边流出6米的检修通道。
受用地限制，整体布置为见缝插针式布置，比较拥挤，冷却塔与、主厂房与周围建、构筑物及道路的间距都不满足规范要求。
后续管道设计将会比较困难。
管道主要沿道路敷设，远离环冷机，以便检修。
竖向布置及排水
本工程处于##钢铁的生产区内，建、构筑物室内地坪标高与##钢铁现有的建筑物室内地坪标高保持一致。
室内外高差设计为0.3米，具体标高在初步设计阶段确定。
本项目竖向设计按平坡式布置，场地排水方式采用明沟排水方式，排至厂区的排水系统。
道路运输
本工程为余热发电工程，无生产原料和废渣的运输，主要增设一些车间引道与厂区现有道路衔接道路，满足生产运输、设备检修、厂区消防及人行需要。
本工程道路的道路结构采用厂区的原有道路做法，方便施工与管理维修。
厂区绿化及消防
本工程为老厂改造，场地面积狭小，绿化设计按美观、实用的原则进行设计。
尽量采用当地的绿化树种及花卉。
因地制宜进行绿化美化处理，为本厂文明生产创造良好的外部环境。
厂区道路兼做消防通道，其它消防设施依托当地消防部门。
建构筑物间距均满足消防要求。
6.9热机部分
6.10
6.10.1汽水平衡及主要技术经济指标
6.10.2
本项目共配置3台双压余热锅炉和1台15MW补汽凝汽式汽轮发电机组。
热力系统的拟定原则为运行安全可靠、系统效率较高、操作管理方便。
各工况下的汽水平衡数据表
类别
项目
单位
数量
备注
锅炉新蒸汽
中压锅炉总蒸发量
t/h
60
低压锅炉总蒸发量
t/h
22
汽机进汽量
t/h
58.2
汽机补汽量
t/h
21.34
汽水损失
t/h
2.46
其他汽水有关数据
化学补充水
t/h
4.10
锅炉排污
t/h
1.64
凝汽量
t/h
79.54
发电量
MW
14.0
主要技术经济指标表
序号
项目
单位
全补汽
备注
1
锅炉出口蒸汽量
中压蒸汽
t/h
60
低压蒸汽
t/h
22
2
汽机进汽量
主蒸汽
t/h
58.2
补汽
t/h
21.34
4
汽轮发电机组发电量
MW
14.0
5
厂用电量
MW
2.5
6
电厂供电量
MW
11.5
7
厂用电率
%
17.9
7
电厂供电标煤耗率
kg/kWh
0.38
8
年供电节约标煤量
万t/a
3.46
9
年运行小时数
h
7920
注：
年运行总小时数为7920h。
供电节约标煤量按照380g/kWh计算。
6.10.3热力系统
6.10.4
主蒸汽系统
主蒸汽系统采用单元制。
来自烧结余热锅炉的中压蒸汽接入汽轮机的中压主汽进口，低压蒸汽进入汽轮机低压补汽进口。
锅炉出口及汽机进口管道上均设置隔离阀。
中压蒸汽管道和低压蒸汽管道需要架空敷设至汽机间。
除氧给水系统
本项目采用的烧结环冷机余热锅炉，自带除氧系统，无需另建除氧给水泵站。
除氧用汽由余热锅炉低压蒸发系统提供。
余热锅炉低压锅筒（除氧水箱）的出口设置2台电动给水
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