余热利用项目建议书.docx
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余热利用项目建议书
焙烧锌精矿烟气余热利用
技术改造项目
项目建议书
****
2011年3月
一、提出的必要性和依据
二、工程项目的初步设想
三、环境保护
四、消防、劳动安全与职业卫生
五、估算
六、经济分析
七、项目结论及建议
一、项目提出的必要性和依据
我国目前正处于经济持续高速发展的时期，经济的持续发展对资源和能源的需求也日益增加，但由于受我国工业整体技术水平的制约，在经济持续增长对资源和能源需求日益增加的同时，还存在着巨大的资源和能源的浪费。
硫酸生产是一个放热过程，生产过程中有多个接点具有回收和利用价值。
从技术经济角度来说，目前硫酸工业主要回收的是焙烧工段及转化工段产生的高位热能，即通过在焙烧炉加水冷受热面、在焙烧炉出口烟气段设置烟气余热锅炉（即硫酸余热锅炉）产生蒸汽的办法来回收热能，从而达到节能的目的。
****目前在运行的有一条6万吨/年制酸生产线，即将投资新建一条12万吨/年制酸生产装置，上述均为锌精矿焙烧烟气制酸生产线。
目前，已有6万吨/年制酸生产皱配备了一台10t/h中温中压硫酸余热锅炉，该炉可产3.82MPa、450℃中温中压蒸汽10t/h，这部分蒸汽原来一直是通过减温减压后供电解锌厂使用，蒸汽可用能损失较大。
根据制酸工艺计算，公司6万吨/年制酸生产线焙烧炉余热可产10t/h中温中压蒸汽，12万吨/年制酸生产线焙烧炉可产20t/h中温中压蒸汽。
根据国家“十二五”十大重点节能工程实施意见，结合****生产的实际情况，必须对公司的三条制酸生产线的余热进行综合利用，即，将硫酸焙烧炉的余热用余热锅炉收集起来产生中温中压蒸汽，然后通过汽轮机发电，发电后的蒸汽再用于工艺生产，这样将利用较少的投资产生较大的效益。
****现有供热设备见表1-1:
表1-1公司现有供热设备情况表
名称
规格
数量
蒸发量
（t/h）
蒸汽压力
MPa
蒸汽温度
℃
备注
快装蒸汽
锅炉
6t/h
1台
6
1.25
饱和
快装蒸汽
锅炉
10t/h
1台
10
1.25
饱和
烟气余热
锅炉
10t/h
1台
10
2.5
450
经减温减
压后使用
****是耗电大户，平均耗电38000kW/小时。
因此，新上余热发电项目后，既可以在满足生产用汽的需要的同时减少燃煤消耗，又可以自发电近3000kW/h，这样可以减少企业的用电成本，为企业带来可观的经济效益。
根据国家提出的有关资源综合利用的方针和“以热定电”的原则，结合****生产的实际情况及锅炉制造业、机电行业的有关标准，实行热电联产，做到资源的综合利用。
选择合适的热电联产机组。
余热锅炉、汽机、发电机等设备规格型号及容量的选定，既要满足生产热负荷的需要，又要保证其经济安全地运行，同时也要满足环保的要求。
达到节约能源，提高企业经济效益和社会效益之目的。
公司工艺系统按技改扩建后的状况考虑，即公司按三条制酸生产线考虑。
二、工程项目的初步设想
2.1装机方案及选型
2.1.1装机方案
根据全厂热负荷情况，装机方案有：
上一台3000kW背压机组（背压0.49MPa）；
2.1.2新汽参数的选定
根据机组容量和****原有燃煤锅炉及余热锅炉配置情况，本工程主蒸汽参数按中压考虑，即余热锅炉出汽额定参数为3.82MPa、450℃；汽轮机进汽额定参数为3.43MPa、435℃。
2.1.3机组选型
2.1.3.1余热锅炉选型
我国硫酸工业余热利用技术已经非常普遍和成熟，在硫酸余热锅炉技术方面主要有强制循环炉和自然循环炉，其各有优缺点：
1）、强制循环炉的优缺点
（1）、优点：
水管和过热蒸汽管的管径小，但能确保足够的循环量，对同一流量而言，节约了传热面积。
另外，由于管径小；耐压强度显著增加；管内没有锅炉水和汽泡的停滞部分，管内腐蚀少；从锅炉整体来说，可以比自然循环的设计得更加紧凑；由于锅炉水容量少，起动时间短，．压力升高得快。
（2）、缺点
由于需要循环泵，要花费的动力多，在泵发生故障和事故时，锅炉和焙烧炉不能运转，所以需要自动启动的备用循环泵。
为了对付突然停电，需要备用电源。
由于循环泵在高温、高压下工作，不仅其设计复杂，而且运转和保养方面的问题较多。
2）、自然循环炉的优缺点
（1）、优点：
因为锅炉水容量大，所以对于符合的变动，水位变动较小，而且对于突然停电危险性也小；不需要循环水泵；锅炉的操作简单。
（2）、缺点：
由于锅炉循环水的比重差而产生循环推动力，随着锅炉压力的增高，这种推动力减少，因此需要提高锅炉的高度。
由于传热管采用垂直上升管和倾斜上升管相结合，传热管的配置受到限制。
建议采用强制循环硫酸余热炉。
3）、6万吨／年制酸生产线硫酸余热炉规范：
型号QCF23/920-10-3.82/450
额定蒸发量10t／h
额定蒸汽压力3.82MPa
额定蒸汽温度450℃
给水温度105℃
烟气进口温度900℃
烟气出口温度380℃
数量三台
2.1.3.2汽轮发电机组
汽轮机
型号B3-3.43/0.49
额定功率3000kW
额定转速3000rpm
额定进汽量32.1t/h
额定进汽压力3.43MPa
额定进汽温度435℃
额定排汽压力0.49MPa
额定抽汽温度238℃
额定汽耗10.7kg/kwh
数量一台
汽轮发电机
型号QF-3-2
额定功率3000KW
额定转速3000rpm
额定电压10500V
数量一台
2.2热力系统及供热网
2.2.1热力系统
本工程主蒸汽系统采用母管制，新上两台余热炉与原10万吨/年制酸生产线硫酸余热炉主蒸汽并入中压主蒸汽母管，然后由蒸汽母管将蒸汽送至汽轮机发电。
由于公司原有中压蒸汽管线管径太小100mm，本工程拟新增中压蒸汽母管一条，管径为DN200。
给水加热系统采用一级加热，即锅炉给水通过除氧器加热至105℃，最终给水温度为105℃。
2.2.2热力系统主要辅助设备选型
2.2.2.1除氧器
推荐各余热炉给水除氧器参数如下：
1）、原6万吨/年制酸生产线余热炉给水除氧器
额定出力10t/h
额定工作压力0.02MPa
额定出水温度105℃
数量一台
2）、新建12万吨/年制酸生产线余热炉给水除氧器
额定出力10t/h
额定工作压力0.02MPa
额定出水温度105℃
数量二台
2.2.2.2锅炉给水泵
推荐各余热炉锅炉给水泵参数如下：
1）、原6万吨/年制酸生产线余热炉锅炉给水泵
型号2.5GC-3.5x12
流量15m3
扬程540m
数量二台
2）、新建12万吨/年制酸生产线余热炉锅炉给水泵
型号2.5GC-3.5x12
流量15m3
扬程540m
数量四台
2.2.2.3强制循环泵
1）、原6万吨/年制酸生产线余热炉强制循环泵
型号I00R-57
流量100.8m3/h
扬程57m
数量二台
2）、新建12万吨/年制酸生产线余热炉强制循环泵
型号100R-57
流量100.8m3/h
扬程57m
数量四台
2.2.3供热网
本工程只供蒸汽用户，因此只考虑蒸汽供热管路。
公司原有主蒸汽压力有两个等级，分别为2.5MPa和1.27MPa，供热网压力等级分别为1.27MPa和0.49MPa两个。
中压参数等级的蒸汽通过减温减压装置分别减至1.27MPa和0.49MPa的饱和蒸汽供热用户。
本工程因供热负荷不增加，因此公司供热管网不需改变，而原有中压蒸汽母管不够，本工程拟新上一根DN200的主蒸汽母管，原有中压参数锅炉蒸汽和本工程新上的两台余热炉主蒸汽接入该母管。
2.2.3.1供热网主要设备选型
根据原则性热力系统图及原有热网设备配置情况，选择供热网主要设备如下：
1）、原6万吨/年制酸生产线硫酸余热锅炉
减温减压器一套
额定进汽量10t/h
进汽压力／出汽压力2.5MPa/0.49MPa
进汽温度／出汽温度450℃/156℃
2）、新建12万吨／年制酸生产线硫酸余热锅炉。
减温减压器二套
额定进汽量10t/h
进汽压力／出汽压力3.82MPa/0.49MPa
进汽温度／出汽温度450℃/156℃
3）、发电主厂房
减温器一套
额定进汽量30t/h
额定压力0.49MPa
进汽温度／出汽温度238℃/156℃
2.3主厂房布置
本工程系全厂技改工程，根据制酸生产线焙烧炉布置情况和热负荷分布情况，本工程新上发电主厂房布置在原6万吨/年制酸生产线焙烧车间和新建12万吨/年制酸生产线焙烧车间中间的空地上。
发电主厂房为坐北朝南布置，汽轮发电机组为东西向纵向布置。
各余热锅炉分别布置在各制酸生产线焙烧炉的旁边，均为露天布置。
发电主厂房跨度均为12米，长24米，柱间距6米、共4个开间。
主厂房运行层高为6.00米。
主厂房附跨7米，共两层，分别为零米层，布置有高、低压配电间及变压器室；6.00米层为主控和汽机热控室。
汽机间起重机轨顶高13.50米，设lOt电动单梁桥式起重机一台；汽机间零米层布置冷油器、电动油泵等汽机辅助设备，并留有检修场地；汽轮发电机组采用岛式布置在运行层。
2.4化学水处理
2.4.1水源及水质
公司用水分生产用水和生活用水，均为工业园供水站供水。
可满足本工程取水要求。
本工程水质状况一般，无详细水质分析资料。
2.4.2系统出力
由原则性热力系统图可知，本工程需补充水30.52t/h，考虑水处理系统自用水率系数1.2，则水处理系统出力为30.52×1.2=36.6t/h，再考虑留有一定的富裕量，推荐水处理系统出力为40t/h。
由于公司目前无除盐水处理系统，根据中压机组对锅炉给水水质的要求，锅炉补给水处理拟采用一级除盐的化学水处理系统。
经处理后的水质见表2-1:
表2-1一级复床除盐系统出水水质
项目
数值
单位
备注
电导率
≤0.2
µs/cm
25℃
二氧化硅
≤20
µg/L
硬度
～0
2.4.3除盐水处理系统主要设备选型如下：
单流机械过滤器Φ25002台
无项压逆流再生阴离子交换器Φ15002台
无项压逆流再生阳离子交换器Φ15002台
除二氧化碳器Φ10001台
中间水箱V=15m31只
脱盐水箱V≥50m31只
中间水泵流量50m3/h扬程50m2台
除盐水泵流量50m3/h扬程80m2台
2.5除灰系统
本工程余热锅炉烟道沉降灰采用余热炉配套的螺旋出灰机输焙砂仓。
2.6给排水
2.6.1工厂给水
2.6.1.1一次水
公司用水分生产用水和生活用水，生产用水和生活用水均为工业园区供水站供水。
可满足本工程取水要求。
本工程不考虑一次水取水及预处理设施。
2.6.1.2冷却水（循环水）
本工程循环冷却水见表2-2:
表2-2循环水量表
序
号
设备名称
数量
冷却水量
m3/h
水压
MPa
水阻
kPa
水温
℃
备注
系统
1
冷油器
2
60
0.2~0.3
≤33
连续运行
循环
2
发电机空冷器
1
40
0.2~0.3
≤33
连续运行
循环
合计
100
循环
本工程所需循环冷却水从原有系统接入。
2.6.2工厂排水
本工程排水量约为9.6m3/h，排水含少许盐份和少量机械杂质。
排水排入公司原有生产废水排放系统。
2.7电气部分
2.7.1供电现状：
工程位于湘西保靖县钟灵山工业园区，园区旁有一座龙溪塘ll0KV变电站，外部供电容量充足、安全可靠，公司在从龙溪塘ll0KV变电站直接架设一条供电线路。
2.7.2电气主接线
新建的发电机组1F，其容量为3MW，机端电压为10.5KV。
根据公司现有电气主接线的接线方式，工程拟在热电站侧设l0KV配电室，电站内电气主接线为10.5KV单母线接线方式，主接线正常运行方式为发电机通过分别10.5KVI段母线与10.5kV电力系统并网，可保证容量通过10.5kV配电所母线馈电（扣除站用电）。
工程发电机1F出口设置断路器，作为发电机同期并网点。
依据工艺专业要求，突然停电可导致生产中断，且依GB50052-95有关规定，站用用电负荷属二级，而上一级系统电源为多电源系统可满足本工程对供电电源的要求。
本工程余热锅炉强制循环泵为一级负荷，由于公司上级电源届时可以保证双电源供电，而且有汽轮发电机组站用供电系统保证，因此可以满足要求。
2.7.3继电保护及主要设备选择：
2.7.3.1发电机按《小型火力发电厂设计规范》的要求配置相应的保护。
1）纵差保护。
2）低电压起动的过流保护。
3）单相接地保护。
4）定子过负荷保护。
5）自动调节励磁及灭磁自动装置。
2.7.3.2站用变、高压电动机设置过流，速断，超温保护。
2.7.3.3厂用低压电动机采用空气开关加热继电器作短路及过负荷保护。
2.7.3.4发电机，进线，出线及站用变等其它出线采用DVP集中控保系统，该系统具备可靠，自动化程度高等特点，可以保证电站运行安全可靠。
2.7.3.5为接省投资，高压开关柜采用XGN-10固定柜，低压柜采用GGD柜，变压器为SG11型。
所有用电设备及电缆，均按负荷电流、环境条件、电压、经济电流密度选择，并按短路电流的动稳定和热稳定试验，所选择的设备满足要求。
2.7.3.6依据工艺及车间环境的要求，接合站用电、出线及发电机情况，作出相应照明布置。
厂房作了防雷及接地设计。
用电设备采用放射式配电方式。
且考虑事故照明、通讯等配套设计。
2.7.4结论：
依据以上分析可以看出，本工程在电气方面是可行的。
2.8热工控制
2.8.1控制方式
本工程对余热锅炉（含除氧给水）。
化水处理和汽机房分别采用集中控制方式。
2.8.2自动化水平
本工程在发电主厂房设置汽轮发电机组集中控制室一个，采用计算机集散控制系统（DCS）集中监控的方式，实现汽机的过程监视、调节、控制、报警、联锁。
余热锅炉的热力控制设置在各制酸生产线焙烧炉工艺控制室内，本工程不再单独设置余热炉控制室。
根据余热炉稳定经济运行的要求，本工程对余热锅炉系统主要设置汽包水位三冲量调节，过热蒸汽温度调节以及除氧器压力调节、除氧水箱液位调节，并对余热炉运行的温度、压力、流量、液位等各种参数进行显示打印和报警。
本工程拟对汽机和发电机的前后轴承温度、润滑油压办、抽汽压力、轴向位移、汽机振动等进行指示和声光报警，并在超限时自动退出运行，确保机组安全。
配置电液调节装置实现汽机的负荷调节。
对进入汽机的蒸汽流量进行积算；对要求监视的压力、温度进行自动显示。
余热炉主蒸汽减温减压装置的热工控制放在各焙烧炉工艺控制室内，汽机背压汽减温器热工控制放在汽机控制室。
减温减压装置分别设置温度和压力自动调节，采用单回路自动调节系统。
2.8.3主要设备选型
本着先进、可靠、经济、适用的原则。
现场检测仪表选用引进技术生产的仪表或国产高质量产品。
DCS选用在国内有良好使用业绩、性能价格比优良的系统。
2.8.3.1仪表选型原则
a、温度仪表
根据温度范围和检测点的特性，集中检测点选用热电阻、热电偶、耐磨热电偶；就地检测点选用双金属温度计。
b、压力仪表
集中测点选用智能型电容式或硅谐振式压力变送器；就地测点选用全不锈钢压力表‘、全不锈钢隔膜压力表，泵出口压力选用耐震型产品。
c、流量仪表
根据被测介质特性进行选择：
蒸汽流量选用孔板流量计，水选用涡街流量机，煤量采用电子皮带秤。
d、物位仪表
按被测介质性质和工作条件主要选用智能型差压变送器。
e、分析仪表
选用性价比高的进口水质分析仪表和氧化锆氧分析仪。
f、执行机构和调节阀
风门调节选用性能可靠、品质优良的电动执行机构，调节阀采用电子式电动调节阀，阀门的型式及阀体、阀芯、填料材质等则按介质的特性和工况来选择。
2.8.4集散控制系统（DCS）
采用国际上流行的客户机朋艮务器结构，确保操作数据、历史数据的一致性和安全性。
系统具有完全的开放性，能提供多层开放数据接口，可以与企业管理网络直接实现无缝连接。
DCS为分层结构，由操作层、控制层和信号处理层构成，必要时还可以连接到工厂管理网络。
按工艺操作要求和系统可靠性要求，操作层设置四个操作站（兼工程师站），控制层设置两个控制站，主控单元采用冗余配置。
现场信号通过智能I／o处理模块经内部总线或PROFI-BUS连接到控制站的主控单元。
操作站与控制站间采用快速工业以太网（TCP/IP协议）连接。
系统网络采用冗余的lOOMbps以太网（TCP/IP协议），信号处理层采用1.5-12Mbps的PROFIBUS-DP现场总线或lMbps的CAN总线连接中央控制单元和各现场信号处理模块，还可以提供RS485、RS232通讯协议及ModBus协议，以便与其他智能仪表、PLC等相联。
系统硬件具有强大的处理能力和极高的可靠性。
操作站选用高性能IPC，配置CPU为PIV2.8G，内存256M，硬盘80G，22"纯平显示器，分辨率1280×1024以上。
控制站主控单元采用工业级32位处理器，带1G以上内存。
l/O信号处理单元全为智能型模块化结构，可以带电拔插，模入模出信号处理精度高于0.2%，回路控制周期小予125ms，巡检周期小于50ms。
开关量I/O的SOE分辨率为Ims并带信号消抖处理功能。
系统软件具有极大的方便性和可靠性，软件全部采用模块化结构，控制站采用实时操作系统，确保数据的可靠性和实时性。
操作站和工程师站采用Windows2000操作系统，具有全汉化界面，操作方便，组态容易。
可支持动画技术、图形缩放技术、多级窗口技术、实现复杂漂亮的参数显示、流程图画面、仪表操作等画面显示。
系统报表组态可以与Excel相互转换，可以支持多种报表及图形打印功能。
2.9土建部分
2.9.1设计依据资料
2.9.1.1根据工艺等专业所提供的条件进行设计。
2.9.1.2依据国家现行的规范、规程进行设计，设计中主要以中南地区标准为主，辅以国家标准、化工部标准。
2.9.1.3本工程所在地区的自然条件：
风荷载0.30KN/mz；雪荷载0.30KN／rr12：
抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g。
建筑物安全等级为二级，建筑物安全使用年限为50年。
2.9.2土建工程的方案选择与原则确定
5.10.2.1根据国家韵基建方针，结合生产工艺的要求及当地的实际情况，设计中首先满足使用要求，同时注意厂区建筑群体的总体布置，力求做到设计合理、经济、实用、可靠、美观大方。
2.9.2.2建筑设计：
a门窗：
厂房一般采用木门、钢木大门。
塑钢窗。
b内墙：
汽轮机房和配电除氧间做石灰砂浆粉涂料刷白。
c外墙：
粗砂灰粉刷。
d楼地面：
一般为水泥砂浆楼面，汽轮机房及配电房为水磨石楼面。
e屋面：
汽轮机房，钢丝网石棉瓦屋面，其余为钢筋混凝土现浇屋面。
2.9.2.3地基与基础
钢筋混凝土框架结构采用钢筋混凝土独立基础，砌体填充墙采用砖砌条型基础。
2.9.2.4结构设计
根据工艺要求的不同，分别采用现浇钢筋混凝土框架结构和排架结构等。
构筑物采用钢筋混凝土框架结构，锅炉设备基础及动力设备基础采用钢筋混凝土结构，其余设备基础采用素混凝土。
2.9.2.5施工队伍及建筑材料
本工程结构要求不复杂，建筑施工可请当地施工单位承建，建设所使用的建材均能于本地采购使用。
三、环境保护
3.1厂址与环境现状
本工程厂址位于****内，本工程上马后，由于利用制酸生产线的烟气余热，减少燃煤锅炉蒸汽产量，因此就降低了燃煤锅炉烟气排放量，公司所排放的污染物都将小于现有状况，对环境治理大有好处。
3.2执行的环境质量标准及排放标准
3.2.1环境质量标准
《环境空气质量标准》GB3095-96
《地表水环境质量标准》GB3838-2002
3.2.2排放标准
《污水综合排放标准》GB8978-1996
《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2003
《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996．
3.3建设项目的主要污染源及污染物
3.3.1主要污染物
3.3.1.1烟尘
本工程不增加烟尘排放量。
3.3.1.2SO2
本工程不增加SO2排放量。
3.3.1.3废水
本工程废水主要来自热电站锅炉房水处理间和冲渣废水，排水量约为9.6m3/h，含少许盐。
6.3.1.4沉降灰
本工程余热锅炉烟道沉降灰量约3.2t/h（干基）。
3.3.1.5工业噪声
本项目所产生的工业噪声主要来自两个方面：
（1）排汽噪声，仅在余热炉启动、汽轮机启动前暖管疏水等启动对空排放蒸汽和事故对空排放汽时发生，时间短，且不定期，但噪声强度高，通常达130～140db;
（2）机械设备运转噪声，即汽轮发电机、余热炉水泵等在运行中的噪声，这部分噪声经常发生，但噪声强度不高，仅对本厂运行人员产生影响，对周围影响极小。
3.4三废治理
6.4.1烟尘
本工程未增加烟尘排放，余热锅炉烟气进入后续工艺装置，烟尘处理由后续工艺装置解决。
3.4.2SO2
本工程不增加SO2排放，SO2为制酸原料，残余SO2经余热锅炉后续工艺净化装置处理后可以达到600mg/Nm3以内。
3.4,3废水
本工程所排出的废水经酸碱中和池中和后直接排放。
6.4.4沉降灰
本工程所排出的余热炉烟道沉降灰主要是氧化锌收集后用作电锌生产原料。
3.4.5工业噪声
（1）首先选择低噪音设备，经过厂房、建筑物隔音、距离衰减，使噪声达到GB12348~1990三类标准要求。
（2）在余热锅炉放空排汽管道上装设KX-P型消声器，使噪声降至75db以下。
（3）集中控制室，采用隔音密闭方式，使噪音降至60db以下。
3.5厂区绿化
植树造林是热电厂加强环境保护、防治污染的一项辅助措施，选择合理的花草树木可吸附或吸收烟尘、SO2等有害物质。
通过合理布局，进一步加强绿化，使环保工作达到新的台阶。
3.6环保投资及效益
3.6.1本次工程环保投资50万元。
3.6.2项目投产后，年减排量（与原有锅炉供同样多的蒸汽给用户所排放的数量相比）如下：
减少烟尘飘尘：
23t
减少SO2：
209t
减少灰渣：
93333t
注：
原有燃煤锅炉房烟尘、SO2排放量均按锅炉产汽20t/h，原有燃煤锅炉房烟气排放含尘浓度200mg/Nm3，烟气温度160℃，脱SO2效率10%计。
四、消防、劳动安全与职业卫生
4.1研究依据
a、《建筑设计防火规范》GBJ50016-2006
b、《工业企业厂界噪声标准》GB12348-1990'
c、《工业企业躁声控制设计规范》GBJ87。
1985
d、《工业企业设计卫生标准》GB21-2002
4.2消防
4.2.1工程的消防环境现状
本工程位于****公司厂内，由于是技改项目，项目上马后，不增加火灾危险性，同时发生火灾次数仍为一次，原有消防设施可满足本工程的需要。
根据《火力发电厂与变电所设计防火规范》（GB50229-96）中的规定：
本工程室外消防用水量为151/s，室内消防用水量为l0
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