新钢铁高炉鼓风机电改汽节能改造工程可行性实施报告.docx
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新钢铁高炉鼓风机电改汽节能改造工程可行性实施报告
新钢铁高炉鼓风机电改汽
节能改造工程
可行性研究报告
1．概述………………………………………………………………3
2．工艺流程及机组选型……………………………………………6
3．厂址概述及总平面布置…………………………………………1l
4．燃料运输…………………………………………………………13
5．燃烧系统……………………………………………………．．15
6．热力系统…………………………………………………………17
7．主厂房布置………………………………………………………19
8．除灰渣系统………………………………………………………20
9．供排水部分………………………………………………………21
10．化学水处理系统………………………………………………28
11．电气部分………………………………………………………34
12．热工控制………………………………………………………40
13．土建部分………………………………………………………44
14．环境保护………………………………………………………48
15．安全与工业卫生………………………………………………52
16．劳动组织与定员………………………………………………53
17．工程实施的条件及轮廓进度…………………………………54
18．投资估算………………………………………………………56
19．技术经济………………………………………………………62
20．结论……………………………………………………………72
1概述
1．1企业概况
某新钢铁是一个中型钢铁联合企业，目前拥有一座300m3高炉、两座420m3高炉，两座450m3高炉。
此外，还有烧结、炼钢、半连轧、全连轧、带钢、高速线材等生产线，2001年钢产量达100万t，2003年钢产量将达200万t，届时将有大量剩余高炉煤气。
据测算，到2002年底，除炼铁厂和轧钢厂自用外，剩余高炉煤气量最高将达到140000Nm3／h，平均剩余量将达100000Nm3／h，最小剩余量将达40000Nm3／h。
明年，新钢铁还将新建一座焦炉，建成后将有大量剩余焦炉煤气。
为了减少大气污染，节约宝贵资源，改善公司的安全生产状况，提高经济和社会效益，有必要对剩余高炉煤气进行回收利用，对高炉鼓风机进行电改汽技术改造。
1．2供热现状
某新钢铁公司现有一座2x20t／h煤一煤气混烧蒸汽锅炉房、一座2x10t／h燃气蒸汽锅炉房和一座3x10t／h燃煤蒸汽锅炉房，近年随着企业的发展壮大，又相继建设了烧结、炼钢、轧钢等余热利用装置，可产饱和蒸汽48t／h。
配套的管网已建成。
锅炉房和余热利用装置不仅可以满足生产和生活供热需求，而且有富裕供热能力。
1．3高炉鼓风机电改汽技术改造方案
高炉鼓风机由电驱动改为汽轮机驱动。
锅炉燃烧剩余的高炉煤气和烟煤，产生的中温中压蒸汽驱动汽轮机，汽轮机带动高炉鼓风机向高炉送风。
1．4高炉鼓风机电改汽技术改造的必要性
高炉鼓风机电改汽技术改造工程具有利用剩余高炉煤气、变废为宝、改善环境、节省电力、改善安全生产状况等综合效益。
某新钢铁公司年底剩余高炉煤气将达140000Nm。
／h，如不合理利用，势必将其对空放散，不仅造成能源浪费，而且严重污染环境。
实施高炉鼓风机电改汽技术改造工程，能全部利用剩余高炉煤气，减少空气污染，有效地提高二次能源的综合利用率，社会效益十分显著。
新钢铁公司是耗电大户，每年的电费支出十分可观，高炉鼓风机电改汽技术改造工程建成后，可减少购电量，电费支出大幅减少，企业生产成本大幅降低，经济效益十分显著。
国钢铁公司目前由于大量放散煤气引发的煤气中毒事件时有发生，高炉鼓风机电改汽技术改造工程建成后，能彻底杜绝煤气中毒事故，
提高安全生产水平。
综上所述，高炉鼓风机电改汽技术改造工程是非常必要的，符合国家的有关政策，符合企业的发展需要，具有很好的经济和社会效益。
1．5方案的编制原则
1）遵照国家有关政策，符合国家现行标准、规和规程要求。
2）尽量将剩余的高炉煤气全部用掉。
3）根据剩余高炉煤气量选择锅炉和汽轮机型号。
4）鼓风机的工作制度与高炉的工作制度相同。
5）充分利用公司现有生产辅助设施和生活设施，减少建设投资。
6）工艺布置及工艺流程合理，技术先进，自动化程度高。
1．6推荐方案
本工程的规模为4台35t／h煤一煤气混烧锅炉及6台4．5MW凝汽式工业拖动汽轮机。
汽轮机驱动高炉鼓风机向高炉送风。
锅炉：
额定蒸发量35t／h，蒸汽压力3．82MPa。
汽轮机：
进汽量22t／h，额定功率4500Kw。
高炉鼓风机：
风量1400m3／min，风压0．34MPa，功率4500Kw。
2工艺流程及机组选型
新钢铁公司现有300m3高炉一座、420m3高炉二座，450m3高炉二座。
根据高炉配风需要，需配备风量1400m3／min、风压0．34Mpa高炉鼓风机六台，每台电机功率4500kW。
目前，厂高炉煤气除部分利用外，其余全部对空排放，为节省能源，保护环境，拟将这部分剩余煤气加以利用，对高炉鼓风机进行电改汽节能技术改造。
本工程设计规模为4台35t／h煤一煤气混烧锅炉及6台4．5MW凝汽式工业拖动汽轮机，分别拖动六台高炉鼓风机，以满足高炉配风需求，同时降低能源消耗，保护环境。
2．1工艺流程
剩余高炉煤气经管道输送到锅炉房，进入炉膛燃烧，生产出3．82MPa、450℃的蒸汽，经（Ф273×7管道送至汽机间，驱动汽轮机运转；汽轮机驱动高炉鼓风机向高炉送风。
做功后的蒸汽经凝汽器冷却后，由凝结水泵打回锅炉间除氧器，重复利用。
锅炉排出的烟气经除尘器除尘后，通过烟囱高空排放。
高炉煤气不足时，可掺烧部分烟煤。
2．2机炉选型
锅炉
形式：
煤一煤气混烧蒸汽锅炉
额定蒸发量：
35t／h
蒸汽压力：
3．82MPa
蒸汽温度：
450℃
给水温度：
104℃
排烟温度：
150~C
煤掺烧比例：
30％
煤气掺烧比例：
70％
锅炉效率：
86％
汽轮机
型号：
N4．5-35
进汽量：
22t／h
额定功率：
4500kW
进汽压力：
3．42MPa
进汽温度：
435℃
排汽压力：
0．005Mpa
高炉鼓风机
风量：
1400m3／minj
风压：
0．34MPa
功率：
4500kW
2．3蒸汽平衡及运行方式
本工程共六台汽轮机，需蒸汽66t／h。
锅炉产生的蒸汽全部进入汽轮机。
根据锅炉和汽轮机的技术性能，绘制了原则性热力系统图，进行了热平衡和技术经济指标计算，编制了蒸汽平衡表和技术经济指标表，计算结果如下：
蒸汽平衡表
项目
汽量（t／h）
备注
一、3.82MPa新蒸汽
锅炉供汽
67.05
4×35t／h
汽轮机进汽
66
6×4.5N-35
主汽损失
1.05
二、0.3Mpa蒸汽
汽机非调整抽汽
7.5
6×4.5N-35
供除氧器
7.5
三、0.005MPa蒸汽
汽机排汽
58.17
6×4.5N-35
进凝汽器
58.17
四、轴封漏汽
0.33
6×4.5N．35
技术经济表
1
相当年发电量
228096000
kWh
2
综合厂用电率
15
％
3
发电标煤耗率
573
g／kWh
4
锅炉年标煤耗量
130694
t
5
锅炉年原煤耗量（煤30％）
64946
t
6
锅炉年耗煤气量（煤气70％）
78098
万Nm3
运行方式：
从原则性热力系统图可以看出，锅炉接近满负荷运行，负荷率达94．3％；汽轮机在纯冷凝工况下满负荷运行；机炉匹配合理。
机组的工作制度与高炉相同，年运行352天。
当高炉日常检修或煤气量降低时，可掺烧部分烟煤，机组仍保持正常运行；机组大修可安排与高炉大修同时进行。
3厂址概述及总平面布置
3．1厂址概述
省某新钢铁高炉鼓风机电改汽节能改造工程，位于新钢炼铁铁厂区，厂区道路已形成网络，交通十分便利。
3．2气象条件
年平均气温6．6~C
年平均降水量760mm
年主导风向：
NE
3．3交通运输
新钢铁公司位于抚高速公路的南侧，公司的主干道与该高速公路连接，厂道路已形成路网，公司拥有铁路专用线，交通运输十分便利。
本工程所需的燃煤等原材料均采用铁路及公路运输。
煤、渣及原材料的运输均由公司现有运输设备承担。
3．4总平面布置
本工程的规模为4台35t／h煤一煤气混烧蒸汽锅炉、6台4．5MW凝汽式汽轮机和6台高炉鼓风机。
总平面布置是在现有厂区总体规划布局的基础上，根据工艺布置要求及场地条件，并考虑了各建、构筑物对安全、防火、卫生的要求进行的。
锅炉间利用原有的20t／h锅炉房，烟气净化系统的电除尘器、风机房及烟囱布置在锅炉间北侧，汽机间利用原有的10t／h锅炉房，新建的循环水泵站及自然通风冷却塔布置在煤气柜西侧原钢厂的沉渣池位置。
4燃料运输
本工程设计规模为4台35t／h煤一煤气混烧蒸汽锅炉、6台4．5MW凝汽式汽轮机和6台高炉鼓风机。
锅炉燃料为剩余高炉煤气和II类烟煤。
4．1燃料来源
某新钢铁公司高炉煤气量约40万Nm3／h，除掉铁厂及加热炉、烧结厂需要的量外，最多140000Nm3／h，平均剩余100000Nm3／h，最少剩余40000Nm3／h。
高炉煤气用架空管道从煤气柜输送到锅炉房，作为锅炉的主要燃料；锅炉的另一种燃料为II类烟煤，原煤用汽车运输至锅炉房。
4．2燃料成分
4．2．1高炉煤气
CO=25％
C02=17％
02=0．8％
N2=56．2％
低位发热值：
Q=3245kJ／kg
4．2．2Ⅱ类烟煤
含碳量：
Car=46．55％
含氢量：
Har=3．06％
含氧量：
Oar=6．11％
含氮量：
Nar=0．86％
含硫量：
Sar=1．94％
灰份：
Aar=32．48％
挥发份：
Var=38．5％
水份：
War=9．0％
低位发热值：
Q=17693kJ／kg
4．3燃料耗量
按煤气占70％，煤占30％的运行工况计算，燃料消耗量如下：
单台炉耗煤量为2t／h，耗煤气量为2．4万Nm3／h。
4台炉耗煤量为8t／h，耗煤气量为9.6万Nm3／h。
年耗煤量为64946t，年耗煤气量78098万Nm3。
4．4燃料运输
高炉煤气用架空管道丛煤气柜输送到锅炉燃烧器，进入炉膛与煤混合后燃烧。
II类烟煤用汽车从公司煤场运至锅炉房煤场，通过锅炉房现有的上煤设施转运至炉前煤斗，进入炉膛与煤气混合后燃烧。
现有的20t／h锅炉房有完善的上煤系统，因本工程采用的是II类烟煤与高炉煤气混烧锅炉，耗煤量较原有锅炉房小，故上煤设施可以满足本工程的需求，旧有煤场、输煤通廊及上煤设施均利用旧有设备。
5燃烧系统
5．1燃烧系统
本工程采用的是II类烟煤与高炉煤气混烧锅炉。
每台锅炉配一台鼓风机和一台引风机，原煤经原有的带式输送给煤机送至给煤仓，经溜煤槽送入炉膛燃烧。
空气经鼓风机后进入空气预热器，热风进入锅炉二侧配风母管然后进入炉排下风室。
高炉煤气燃烧配风也引自配风母管，与高炉煤气一起经燃烧器进入炉膛燃烧，燃烧后的烟气经过锅炉过热器尾部受热面后进入烟道，随烟气排走的微细颗粒由锅炉后部的电除尘器收集。
烟气经电除尘器除尘后经引风机、烟囱排向大气。
5．2点火方式
将木材放入炉膛后投入火点火。
5．3燃烧系统辅助设备
鼓风机4台：
G4-73．12N09D型，风量24000m3／h，风压2500Pa，配电机4台：
Y200L-4N=30kW。
锅炉引风机4台：
Y4—73—12N014D型，风机流量135000m。
／h；风压3669Pa；转数1450r／min。
配用电机Y355—4型，功率N=220KW。
5．4烟气净化
锅炉燃烧后产生的烟气含有较高浓度的粉尘及二氧化硫，因此必须采取有效的处理措施，使之达到国家排放标准后排放。
5．4．1原始数据
锅炉煤质资料：
AY=32．48％SY=1．94％
锅炉耗煤量：
2t／h／台（按煤气70％、煤30％计算）
锅炉排灰量：
0．207t／11／台（按煤气70％、煤30％计算）
锅炉排烟量：
79627Nm3／h／台（按煤气70％、煤30％计算）
排烟温度：
150℃
除尘器入口含尘浓度：
2．6∥Nm3
5．4．2烟气净化
为使烟尘排放满足国家排放标准，除尘效率应达到99％以上。
设计选用F40---3型高压静电除尘器净化烟气。
按煤气70％、煤30％的工况计算，除尘后烟气的排放浓度可达到26mg／Nm3，满足国家排放标准。
5．4．3烟囱
经电除尘器处理后的烟气通过引风机引至新建的烟囱后高空排放。
原有烟囱拆除，新建烟囱高度为50m，烟囱上口直径为2．5m。
5．4．4国家排放标准与设计有害物含量
锅炉
烟囱
有害物含量
国标
台数
高度
上口直径
名称
含量
（GBl3271—91）
烟尘
26mg／Nm3
100mg／Nm3
4
50m
2.5m
S0：
780mg／Nm3
1200mg／Nm3
从上表可看出烟尘与S02排放均小于国家排放标准。
6热力系统
6．1主蒸汽系统
主蒸汽系统采用母管制。
由锅炉出来的新蒸汽，送至Ф273*7母管后，经厂架空管道送至汽机间蒸汽母管，再分别进入汽轮机。
6．2主给水系统
锅炉给水温度为104℃。
低压给水母管和高压给水母管均采用单母管系统。
设3台锅炉给水泵，2台工作，1台备用。
锅炉给水经低压给水母管由给水泵加压后，送至高压给水母管，经高压给水母管送至锅炉。
6．3除氧系统
设4台40t／h的除氧器，水箱容积20m3。
总出力为80t／h。
除氧器出口温度104℃。
可以确保锅炉给水除氧的可靠性。
6．4凝结水系统
汽轮机做功后的蒸汽经凝汽器冷却成凝结水白凝汽器热井排出，由凝结水泵打回新建4X35t／h锅炉房的除氧器，重新利用。
6．5循环水系统
汽轮机凝汽器循环冷却水由集中泵站供给，经凝汽器后的循环水靠余压回到冷却塔冷却后循环使用。
6．6排污系统
设置定期排污扩容器一台，锅炉的定期排污水汇入定期排污母管后进入定期排污扩容器，再排入排污冷却井；设置连续排污扩容器2台。
连排二次汽接入除氧器汽平衡母管，连排二次水排入排污冷却井，同时锅炉连续排污有切换至原有定期排污母管的旁路。
6．7热力系统辅助设备
1）锅炉给水泵：
DG46-50X50，Q=46m3，H=250m，共3台
配电机：
Y250M-2N=55kW
2）除氧器：
40t／h共4台
除氧水箱：
20m3
3）连续排污扩容器：
LP．1．5，V=1．5m3，2台
4）定期排污扩容器：
DP-3．5，V=3．5m3，2台
7主厂房布置
7．1锅炉间布置
锅炉和除氧器布置在原20t／h锅炉房，不另建新的锅炉房。
锅炉房各层平面布置图和断面图见附图。
7．1．1锅炉间
4台35t／h锅炉布置在原20t／h锅炉房。
横向跨距为21m，纵向跨距为5个柱距25m，两台锅炉中心距9m。
锅炉屋架下弦标高19．5m，锅炉间O．OOm布置鼓风机、除渣机；4．50m
平面为运转层，在8．OOm平面靠近7行线设炉水取样装置。
烟气除尘设备及引风机、烟囱等布置于锅炉间后部。
7．1．2除氧间
4台40t／h除氧器布置在原20t／h锅炉房化学水车间的8．00m平面上。
7．2汽机间
汽机间利用原有lOt／h锅炉房框架，纵向4跨24m，横向15m，双．层布置，运转层4．5m，屋檐下弦13．7m。
汽轮机与高炉鼓风机直联，横向布置在4．5m平台，Om放置润滑油泵站。
新增一台10t电动单梁桥式起重机，用于汽轮机和高炉鼓风机检修之用。
原有锅炉控制室Om改为电气配电室，4．5m改为汽机控制室。
原有锅炉风机室，改为高炉鼓风机吸风室。
8除灰渣系统
8．1除渣系统
按设计煤种和煤气占70％、煤占30％的运行工况计算，本工程建成后灰渣排放量如下：
项目
单位
单台
四台
小时排渣量
t／h
0.474
1.896
日排渣量
t／d
11.376
45.504
年排渣量
t／a·
3848
15392
小时排灰量
t／h
0.207
0.828
日排灰量
t／d
4.872
19.488
年排灰量
t／a
1924
7696
原有20t／h锅炉采用胶带机除渣方式，锅炉的落渣经马丁除渣机冷却后落到胶带机上，再经其送到锅炉房外的渣场，集中后送附近砖厂进行综合利用。
本工程建成后，新建35讹锅炉仍利用原20讹锅炉的基础，平面尺寸基本不变，仅增加锅炉高度，因此原有的除渣系统仍可利用。
8．2除灰系统
电除尘器回收的粉尘用GX400型螺旋输送机运至锅炉房外的渣场。
9供排水部分
9．1水源
新建鼓风机电改汽节能改造工程厂址位于某新钢铁公司厂区。
厂区已形成充足的供水能力和较完善的给排水管网系统。
现已建成并正在运行使用的系统有1．生活给水系统；2．生产新水给水系统：
3．净环生产给水系统；4．净环生产回水系统；5．排水系统等。
尤其是生产供水系统，具有充足的富裕供水能力，可以满足本工程新增用水量的需求。
本工程仍利用旧有锅炉房的厂房和部分设施，原有的DN400工业水管线和DNl50生活水管线及其供水能力将予保留。
自DN400工业水管线引来直径DN300钢管，供给本工程补给水、工业水和消防用水。
自DNl50生活水管线引来直径DN80钢管，供给淋浴及生活用水。
9．2需水量
9．2．1循环水需水量
循环水需水量表
循环水需水量表
项目
凝汽器
冷油器
合计
需水量M3/h
4000
100
4100
冬夏季循环水需水量相同。
9．2．2补给水需水量
1）化学车间补给水需水量：
Q=15．OOm3／h
2）轴承及冷却水需水量：
Q=37．80m3／h
3）冷却塔损失补水需水量：
Q=90．20m3／h
4）未可预见需水量：
Q=14．30m3／h
补给水合计需水量Q=157．30m3／h。
9．2．3生活给水需水量
职工生活用水量标准为301／人班，小时变化系数2．5，职工人数约35人。
平均小时用水量：
Q=0．30m3／h
最大小时用水量：
Q=0．80m3／h
职工淋浴用水指标601／人班，日淋浴用水量Q=4．2m3／日，平均小时用水量Q=2．10m3／h。
合计平均小时生活用水量：
Q=0．30m3／h
合计最大小时生活用水量：
Q=2．90m3／h
9．2．4消防给水需水量
根据防火规GB50229-96规定，厂区室外消火栓用水量Q=25t／s，室消火栓用水量Q=10t／s。
合计消火栓用水量Q=35t／s，折合Q=126m3/h。
消火供水时间2h。
9．3冷却设施
循环水冷却系统可有自然通风冷却塔和机力通风冷却塔两种塔型选择。
循环水量为4100m3／h，温降6℃。
可以采用750m2混凝土双曲线自然通风冷却塔，或者3台冷却水量1500m3／h的机力通风冷却塔。
塔型选择如下：
自然通风冷却塔有混凝土双曲线自然通风冷却塔和玻璃钢喷雾冷却塔两种塔型。
混凝土双曲线自然通风冷却塔具有不需耗用电力、运行费用低、运转安全可靠、技术经验成熟等优点。
但双曲线自然通风冷却塔占地面积大，建设投资高，约为330万元。
玻璃钢喷雾冷却塔为近年来涌现的新型冷却塔设备。
同样不需耗用电力，建设投资低。
所欠缺的是，工程应用尚不广泛，使用业绩不多，运转可靠性尚需进一步考核。
因此，本工程不宜使用该塔型。
玻璃钢机力通风冷却塔，具有冷却效率高、占地面积小、工程投资省、建设周期短等优点。
但冷却塔风机需耗用电能，运行费用较高。
机力通风冷却塔，有钢混结构逆流式机力通风冷却塔和横流式机力通风冷却塔两种塔型方案可供选择。
本工程如采用该塔型，需选用6台机力通风冷却塔，每台电机功率75kW，总功率为450kW，年电费约160万元。
本工程冷却塔位于原有36x22m钢筋混凝土沉淀水池位置。
当采用双曲线自然通风冷却塔，必须将现有水池拆除。
如采用钢混结构逆流式机力通风冷却塔，现有水池可以改造利用。
将冷却塔混凝土框架柱布置在现有水池底板及侧壁上，但施工难度较大，施工费用较高。
而当采用横流式机力通风冷却塔，或玻璃钢喷雾冷却塔，可在现有水池上设置钢结构梁柱布置冷却塔。
新建汽轮机为拖动高炉风机的关键设备，因此要求循环水冷却设施运转必须安全可靠。
根据本工程实际情况，并考虑投资和运行费用，冷却设施以采用混凝土双曲线自然通风冷却塔为最佳方案。
根据当地气象条件，设计推荐采用冷却面积750m2的混凝土双曲线自然通风冷却塔。
性能参数如下：
冷却水量：
Q=4200～4500m3／h
进水温度：
h=39℃
出水温度：
t2=33℃
温降：
△t==6℃
冷却塔直径：
Ф=35m
9．4供排水系统
本工程设有循环水供水系统、生产和消防供水系统、工业水（生产新水）供水系统、生活供水系统、排水系统，分述如下：
9．4．1循环水供水系统
循环水系统采用二次循环供水方式。
冷却塔设置在厂区西部现有沉淀水池位置。
在冷却塔北侧设有循环水泵站，轴线尺寸30×9m。
循环水泵安装在-2．20m平面。
水泵自冷却塔水池吸水工作。
循环水泵共计2台，同时工作。
由于受场地条件限制，冷却塔和循环水泵站距离汽机间约260m，且地下障碍物较多，故循环水给水及回水管线均采用钢质管道。
循环水供水流程为：
凝汽器使用后的循环水，经厂区压力管道余压上塔。
冷却塔冷却降温后由循环水泵升压，再经厂区压力管道供凝汽器等冷却设备使用。
为稳定循环水水质，在循环水泵站设有循环水处理系统。
采用机械加药设备，向循环水系统投加复方水质稳定药剂。
另设有旁滤水压力滤罐二台，旁滤水泵二台。
9．4．2生产、消防供水系统
生产、消防供水系统，包括厂区生产供水管网和汽机、锅炉主厂房室生产、消防环状供水管网。
室环状供水管网供给厂房部消防用水和部分生产用水。
厂区管网供给全厂的消防和生产用水量。
由新钢铁公司厂区生产新水供水管网引来双路水源管线，向本工程厂区生产管网供水。
新钢铁公司厂区己形成较完善的消防供水系统，锅炉间和汽机间位于其服务区域，故本工程仍沿用现有消防供水系统，不再新建室外消防设施。
汽机、锅炉主厂房室采用临时高压消防供水系统。
消防水泵采用双路供水，双回路供电。
9．4．3工业水供水系统
工业水系统主要供给汽机、锅炉主厂房生产用水，包括汽机和锅炉辅机设备轴承冷却水，以及化学补给水和循环水系统补充水。
由厂区生产供水管网引来双路水源管线，接至主厂房室环状工业水供水管网，供给各辅机设备工业用水和主厂房消防水泵取水。
辅机设备使用后的工业水回水，大部分水量回收二次利用，作为补充水串流去循环水系统。
9．4．4生活供水系统
本工程未新增生活辅助设施，只在主厂房新增少量生活用水量。
自新钢铁公司厂区生活给水管网，分别引来DN50生活给水管道，供汽机、锅炉主厂房使用。
9．4．5排水系统
生产用水绝大部分水量均循环或回收使用，生产排水量较小。
生产生活合计排水量Q=6．05m3／h。
非连续性最大排水量可达Q
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