四平现代钢铁20MW高炉煤气综合节能技术改造项目可研报告综述.docx

1、四平现代钢铁20MW高炉煤气综合节能技术改造项目可研报告综述四平现代钢铁20MW高炉煤气综合节能技术改造项目可行性研究报告山东省工程咨询院2014年5月1.0 总论1.1项目背景项目名称：四平现代钢铁20MW高炉煤气综合节能技术改造项目四平现代钢铁有限公司，成立于2009年8月，其前身是四平红嘴钢铁有限公司，是红嘴集团的起家企业、骨干企业，创立于1979年。经过30多年的滚动发展，已形成固定资产26亿，员工3500人，年产值近50亿元，是四平第一产值大户，在吉林省经济排位前10名。公司的螺纹钢产品荣获中国冶金产品质量达到国际同类产品水平“金杯奖”，产品获得国家免检“三连冠”。四平现代钢铁20M

2、W高炉煤气综合节能技术改造项目是四平现代钢铁对钢厂现有的高炉、热风加热炉、轧钢生产线、烧结生产线、白灰生产线进行综合节能技术改造，使得钢厂2座450高炉所产煤气有所富余，本项目是对富余的高炉煤气进行综合回收利用，节能减排的技改项目。 1.2 投资方及项目单位概况本工程资本金占工程总投资30%，由本项目投资方以自由资金出资2888.475万元，剩余总额70%的建设资金合计6739.775万元拟由投资方向金融机构借款；本工程由投资方在项目所在地设立全资子公司；投资方拟用自身信用或者资产抵押形式向金融机构融资6739.775万元，融资期限计划为7年，宽限期为1年，还款方式为每半年还本金一次，利息按季

3、度收取，贷款利率按同期人民银行公布的基准利率上浮10%-15%，即7.3%-8%。1.3 任务依据 1.3.1合同依据1.3.2国家现行政策法规1.3.3国家现行行业设计的相关标准和规范1.4 研究范围本可行性研究的范围是四平现代钢铁20MW高炉煤气综合节能技术改造项目厂址区域内的设备选择、厂区布置、装机方案、富余高炉煤气资源、水源及交通运输供给条件和可靠性，与锅炉相匹配的辅助设施的配置、工程投资、效益分析等。1.5 主要设计原则 坚持以“稳定可靠，技术先进，降低能耗，节约投资”为原则，根据业主建设条件合理配置热力系统和装机方案。具体指导思想如下：1、严格执行国家有关法律法规和产业政策的要求，

4、认真贯彻执行国家和地方对环保、劳动、安全、消防、计量等方面的有关规定和标准。2、精心设计，精确施工，确保优良工程。3、详细了解、标定钢铁厂运行工况，尽最大可能利用富余高炉煤气，做好钢铁厂全厂煤气平衡。4、充分利用现有设施和场地以节省投资，并使工程实施过程尽量做到不影响或少影响现有生产。1.6 项目概况吉林四平现代钢铁公司在各个生产线进行节能技改后，富余高炉煤气70000Nm/h，该部分高炉用来燃烧发电。本工程配置1套额定蒸发量75t/h燃气锅炉,配套一套20MW凝汽式汽轮发电机组。所发电量用以补充钢厂的生产利用。项目总投资：9628.25万元项目建成后年发电量：1.26亿度项目建成后年供电量：

5、1.108亿度1.7 工作简要过程 2014年5月，我公司接受本设计任务，对四平现代钢厂的高炉煤气量的各个生产环节进行了综合评估。详见附件1：四平现代钢铁厂内煤气平衡调查报告。1.8 主要结论及问题和建议现代钢厂进行全厂节能技术改造之后，将富余的高炉煤气用来发电，年发电量1.26亿度，年供电量1.108亿度，年节约标煤3.9万吨，年减少CO2排放量6.65万吨。大幅降低了钢厂的综合能耗，并对降低环境污染问题作出贡献。本项目实施后，正常生产年年营业收入为6065.23万元，年利润总额为2890.93万元，内部收益率（税后）40.26%，投资回收期3.39年。项目建设的各项基本条件已经基本具备，建

6、议尽快立项。2.0电力系统 2.1 电力系统现状近年来，由于高载能负荷的迅速增长，当地电网网架结构薄弱，供电能力不足等问题非常严重，主要存在以下问题：电网供电薄弱，供电可靠性低。电源结构不合理，调峰能力差。有功缺额大，无功容量不足，电压低的问题日益突出。2.2负荷预测根据四平钢铁公司提供的资料，红嘴66kV变电站全年用电量约为3.9108kWh，20082012年负荷统计见表2.1，由此可以看出过去5年，红嘴66kV变电站的最大负荷和电量是较为平稳的。表2.1 红嘴66kV变电站电力负荷及电量统计表 单位：MW年份负荷2008年2009年2010年2011年2012年#1变负荷23.0123.

7、92523.421.2#1变电量1.44521.43031.698011.620201.54060#2变负荷21.7633.2328.0128.0133.6#2变电量2.10982.40432.398622.365432.48932因钢厂所需电量与原有发电量不能平衡，还需系统供电，因此根据目前钢厂负荷水平及今后的发展情况，因此本工程拟建的120MW机组，所发电量全部通过10kV与厂区配电站10kV母线连接并网。所发电量可满足本企业部分用电需求。不足部分仍需由电网供电。2.3 电力平衡及电厂建设的必要性根据对四平钢铁厂区供电系统的#1主变和#2主变分别进行电力平衡。电力平衡表见表2.2。由电力平

8、衡可以看出，四平钢铁公司厂区供电系统虽然有自备TRT发电装机，但所发电力仍无法满足全厂生产负荷的用电需求，本工程机组接入#2变电站，四平钢铁公司仍需要由系统供电。四平钢铁厂区#1、#2变电站供电系统分别需要由系统供电16.3MW和5.3MW。表2.2 红嘴66kV变电站供电系统平衡预测表 单位：MW 年份项目2014年2015年2016年2020年#1变电站供电系统电量平衡用电量22222222发电量5.75.75.75.7电量盈亏16.316.316.316.3#2变电站供电系统电量平衡用电量28282828发电量5.75.722.722.7电量盈亏22.322.35.35.3综上所述，在当

9、地建设120MW煤气发电机组，不仅符合国家“节能减排”的产业政策，而且对满足钢厂负荷的供电、发展地区经济、改善地区环境质量、充分利用能源具有特别重要的作用。随着四平钢厂的发展壮大，工业及居民生活用电量日益增加，供需矛盾十分突出。本电厂的建设将缓解四平钢厂工业电力增长的需要，对当地的经济发展起到积极的推动作用。2.4 电厂接入系统方案根据电厂建设规模，地区电网现状及发展规划，初步考虑接入系统方案如下：方案一：本期一台机组通过10kV电缆，以发电机母线线路出一回10kV线路，接入钢厂新建66kV变电所#2变10kV母线侧。方案二：以发电机母线线路出两回10kV线路，分别接入钢厂新建66kV变电所#

10、1、#2变10kV母线侧。最终接入方案将在接入系统报告中论述并经审查确定。2.5 对电厂电气主接线的要求根据接入系统方案，系统对电厂的要求如下： 出线电压本期机组采用10kV电压接入系统。 电气主接线并网电压等级采用10kV，厂内主接线采用发电机母线接线，电厂起备电源由变电站10kV母线引接。 电厂电气设备短路水平建议电厂高压侧电气设备短路水平按不小于31.5kA考虑。开关站引入保护柜以及保护柜之间的电缆均选用屏蔽电缆。3.0 厂址条件3.1厂址地理位置四平现代钢铁有限公司位于四平市铁西区红嘴路。四平市位于东北松辽平原中部，吉林省西南部，辽、吉、蒙三省（区）交界处，东邻辽源市，西连内蒙古科尔沁

11、草原，南接东北重镇沈阳，北与省会长春市毗连。堪称松辽平原的一颗明珠。原名“四平街”，因其地势平坦，距此地四个集镇均为20千米，故名“四平”。辖铁东区、铁西区两个市辖区，梨树县、伊通满族自治县以及辽河农垦管理区，代管双辽、公主岭两个县级市。全市总面积14323平方千米，其中市区面积741平方千米，总人口340万人，市区人口62.4万人。四平土质肥沃，草原辽阔，是国家重点商品粮基地，素有“松辽平原黄金玉米带”之称。四平现代钢铁有限公司位于四平市铁西区红嘴路；拟建的发电区位于钢厂厂区北部空地内，东侧为钢厂在建方竖炉工程的焙烧室、造球室、成品料场等，东北侧为转炉煤气柜，南侧、西侧均为空地，北侧为厂外农

12、田。本工程用地平面外形呈长方形，占地约27860m；地势西高东低，慢坡向下。3.2厂址自然条件3.2.1 地形地貌本工程处于市域南部端点，北临条子河，东有大黑山，中部地势十分平坦；东南高，为低山丘陵地带，西北低，为波状平原地带，城区被北、东、南三面丘陵环绕，形成簸箕形盆地，“簸箕口”朝西。3.2.2 工程地质依据拟建场地厂区地勘报告内容，本次勘察的最大深度22.0m，所揭露的地层上部为耕土层及近期回填的杂填土层、第四纪粘土层，下覆白垩纪泥岩层，根据钻孔揭露场地地层可分为以下4层。第层杂填 土（Q4ml）：灰黑色，湿，松散，主要由扰动的粘性土、建筑垃圾生活垃圾组成，含大块碎石，成分极不均匀，主要

13、分布场区西南角，下部为耕土灰黑色，湿，松散，含植物根，层厚0.60-8.10m，平均厚度2.11米。第层粉质粘土(Q4al)：黄褐色，饱和，可塑状态，中压缩性，稍有光泽，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。层厚3.00-5.30m，平均厚度3.21m，场区分布普遍。第层泥岩（K）：棕红色，全风化，呈硬塑状态粘性土状，结构基本破坏，干钻可钻进，层厚1.50-4.80m，平均厚度2.90m。根据岩土工程勘察规范附录A及规范中的相关规定评价为极软岩，完整程度为极破碎，岩体基本质量等级为级。第层泥岩（K）：棕红色，强风化，结构大部分破坏，风化裂隙发育，碎块状，干钻不易钻进，本层未穿透，最大揭露厚度为10

14、.00m，根据岩土工程勘察规范附录A及规范中的相关规定评价为软岩，完整程度为破碎，岩体基本质量等级为级。各层岩土地基承载力特征值fak：根据土工试验、原位测试成果及地区经验综合确定，如下表：地基土承载力特征值fak(kPa) 层号土层名称地基土承载力特征值fak（kPa）依土工试验依静探试验依标贯试验建议值粉质粘土180190180泥 岩280280泥 岩400400各层岩土桩的承载力估算参数详见下表：桩的估算参数端阻力特征值qpa (kPa)及侧阻力特征值qsia (kPa) 表8层号土层名称长螺旋钻孔压灌桩静压预应力混凝土管桩qpa(kPa)qpa(kPa)qpa(kPa)qsia(kPa

15、)质粘土3530泥 岩5070泥 岩300807000903.2.3地下水与土的腐蚀性评价根据区域水文地质资料，地下水无污染，判定对混凝土结构及钢筋为微腐蚀性，对混凝土桩无影响。3.2.3 基本风压根据GB50009-2012建筑结构荷载规范附表D-4四平市50年一遇基本风压为0.50kN/m2。3.2.4 抗震设防烈度提供地勘报告及相关资料，该地区抗震设防烈度为6度区，设计基本地震加速度0.05g，地震分组第一组，拟建场地的设计特征周期Ts=0.35s。3.2.5 场地类别根据提供资料该区域建筑场地类别为类。3.2.6 基本雪压根据GB50009-2012建筑结构荷载规范附表D-4四平市50

16、年一遇基本风压为0.35kN/m2。3.2.7 场地粗糙类别根据GB50009-2012建筑结构荷载规范7.2条判断该场地粗糙类别B类。3.2.8水文气象1)气温多年最高气温： 31.6多年最底气温： -28.0年平均气温： 6.62)湿度年平均相对湿度： 64%年最大相对湿度： 82%3)降雨量年平均降雨量： 393.2mm4)风向、风速 最大风度9.9m/s常年主导风向： 西南偏西风 5) 平均海拔： 159.581m6)地震烈度: 6度（0.05g）7)冻土层深度 1.48m8)冻胀厚度 2.0m3.3交通运输铁路：四平市位于哈大铁路，平齐铁路，四梅铁路的交会处，是吉林省最重要的交通枢纽

17、之一，拥有全省第三大火车站，日停靠旅客列车180列，高峰时运送旅客数量可达10000人次/天，出行十分方便，可直达北京，上海，广州，武汉，重庆，西安等地。 高速公路：京哈高速公路，集通高速公路，大广高速公路，长深高速公路，长营高速公路，铁朝高速公路（起点在四平的吉辽界，与沈四高速公路相连，因这条高速路可直达北京，也有资料称其为京四高速），伊辽高速公路（在建）。 国道：102国道，303国道 另外，还有一条环城一级公路，在东南西北四个方向分别与102国道，303国道相连。钢厂各出入口外现有交通道路，与城市道路相连，便于厂内外的交通运输；厂内各生产区块之间也有不同宽度的厂内道路。发电区与东侧方竖炉

18、之间规划道路宽30m，南侧道路6m宽，均能通达厂区各出入口。3.4能源介质条件 氮气、生产及生活用水均由四平现代钢铁公司系统工程统筹设计供给，采用循环冷却供水方式。3.4.1 水源本工程生产补水及生活用水全部使用市政自来水，由现代钢铁公司供水管网提供。3.4.2 电力施工动力电源可由厂区10kV变电站380V侧供给。3.4.3 新建电站厂区氮气汽源厂区有两座制氧站，制氧过程中副产大量氮气，完全能满足本项目用氮气需求。3.5 厂址选择意见本项目为吉林四平现代钢铁技改项目，规划电站厂区位于钢厂竖炉西侧钢厂厂区的空地上，电站无需另外征地。4.0 工程设想4.1全厂总体规划及厂区总平面规划4.1.1全

19、厂总体规划4.1.1.1本工程为四平现代钢铁节能技改项目,建设规模1台额定蒸发量为75t/h高温高压煤气锅炉，配套1台额定功率为20MW高温高压凝汽式机组，同时新建辅助、附属生产设施；一次建成，不扩建。4.1.1.2燃料：锅炉燃料为钢厂的高炉煤气，自东南侧以管道输送至发电区。4.1.1.3启动电源及发电出线：本工程启动电源引自发电区东南侧的厂内变电站，发电出线也接至该变电站。4.1.1.4 发电区主厂房内设换热站。4.1.1.5水源：发电区所需生产、生活给水、消防水等由市政水源提供，从南侧接入，区内设综合水泵房、工业消防水池。4.1.1.6本工程高炉煤气排放物含量已达当地排放标准，本工程不设脱

20、硫、脱销设施；新建一座钢烟囱，高60m，出口直径2.5m。4.1.1.7锅炉循环水：发电区设1000m3循环水池（3座）及机力冷却塔3台，锅炉补水经发电区的化学水车间处理后送往锅炉。4.1.1.8锅炉运转层以下一定范围内以砖墙围护，运转层及以上锅炉做紧身封闭；锅炉点火采用液化石油气，罐装，锅炉零米层就地放置。4.1.1.9发电区的工业废水、生活污水经处理达标后，向南接入钢厂相应系统内排放；发电区雨水经雨水管系统向南接到钢厂雨水系统内，统一外排。4.1.1.10本工程新建生产办公楼、食堂及生活区。4.1.1.11发电区所用的全部仪用压缩空气由氮气替代，由钢厂供给，管道架空，自南侧接入。4.1.1

21、.12根据与业主现场沟通，发电区布置于方竖炉生产区西侧，与方竖炉分列于30m宽的钢厂规划路两侧。4.1.1.13根据方竖炉生产区“建筑物与勘探点平面布置图”，方竖炉区西侧30m宽道路（该图上原为6m宽消防道路）基本为正北方向顺时针旋转约6.57布置，方竖炉的各建（构）筑物平行或垂直于该道路；发电区与方竖炉区隔路相望，各建（构）筑物也平行或垂直于该条道路及方竖炉的建（构）筑物来布置。4.1.2总平面布置（详见总平面规划图）4.1.2.1主要设计原则（1）总平面布置应使工艺流程合理、功能分区明确、生产运行管理方便、整体布置美观整齐。（2）符合国家现行的防火、安全卫生及环境保护等有关标准、规范。（3

22、）发电区用地的南北边界与30m宽道路的南北边界对齐，从30m宽道路的西路沿向西扩展用地。4.1.2.2总平面布置：发电区采用南北两列式布置。南列：东部、靠近东侧的30m道路处布置循环水泵房和旁滤室、循环水池及机力塔；循环水池及机力塔与南侧6m道路之间进行绿化，改善该区运行环境；西部布置生厂办公楼和食堂，生产办公楼东南侧、食堂东侧的广场可停车，周围进行绿化。北列：循环水泵房和旁滤室北侧为主厂房系统，主厂房面朝南，从南向北依次为汽机房、除氧间、锅炉、引风机房和烟囱；主厂房周边空地除了布置架空及埋地管、沟外，其它用地进行绿化，改善小区域运行环境；生产办公楼北侧，向北分别为化学水处理系统、综合水泵房及

23、工业水、消防水池；化学水处理系统周边布置工业废水处里设备及生活污水处理设备等。发电区主入口位于南侧、生产办公楼与机力塔之间，次入口位于主厂房东北角。4.1.2.3竖向布置场地平整方案、竖向布置及各建（构）筑物0.00m的标高待定；初步确定雨水向东、向南排放，各建（构）筑物室内外高差暂定0.3m，场地建（构）筑物周围设最小0.005的排水坡度，均坡向周围道路，雨水排放采取道路加雨水管的有组织排水方式，排向南侧，进入厂区雨水系统。4.1.2.4交通运输发电区东侧现有钢厂规划的30m宽交通干道，南侧现有6m的道路；本工程利用这两条道路，并在发电区内按功能分区、生产、运输、消防等的需要新建7m、6m、

24、4m宽的道路，形成三纵、三横的路网格局，并新建各建（构）筑物出入口外的引道等；新建道路采用城市型混凝土路面，荷载等级暂按汽-20（主车）考虑。4.1.2.5管线规划（1）发电区各类管、沟统一规划，一般平行及垂直于道路或建筑物布置，尽量减少相互交叉，管线路径应短捷顺直。（2）管线的敷设采用架空和直埋相结合的方式布置，其中煤气管、氮气管架空布置，循环给水管、循环回水管、生产及生活给、排水管、除盐水管、辅机冷却水管、消防管、雨水管、事故油管、电缆、暖气管等直埋及沿沟道敷设。4.1.3存在问题及建议如发电厂西侧场地还要再建其它生产区，那么，雨水不能排到发电区内，并要保证与发电区建构筑物的安全距离。4.

25、2 装机方案 本工程整体上拟定采用1炉1机形式，锅炉采用高温高压、单锅筒、自然循环、集中下降管、倒“U”型布置的高炉煤气燃气锅炉，汽轮机采用凝汽式。本工程配置1套75t/h燃气锅炉和一套额定功率为20MW的凝汽式汽轮发电机组。4.3 主机技术条件4.3.1 煤气锅炉额定蒸发量： 75t/h锅炉热效率： 88%额定蒸汽压力： 9.81Mpa（g）额定温度： 540给水温度： 215 锅炉排烟温度： 1504.3.2 汽轮机主汽门前额定压力： 8.83MPa主汽门前蒸汽额定温度： 535额定进气量： 75t/h汽轮机额定功率： 20MW4.3.3 发电机额定容量： 25MVA额定功率： 20MW额

26、定电压： 10.5KV额定功率因数： 0.8频率： 50Hz额定转速： 3000r/min冷却方式： 空气冷却4.4 热力系统本方案汽轮机为20MW凝汽式汽轮机，热力系统详见附图：原则性热力系统图。4.4.1 主蒸汽系统主蒸汽系统采用单元制，主蒸汽自锅炉经汽轮机主汽门进入汽轮机做功。4.4.2 高压给水系统锅炉给水经给水泵升压后，经2级高压加热器后送至煤气锅炉，本项目设置有2台变频锅炉给水泵，1用1备。4.4.3 回热系统汽轮机回热系统采用2低加、1除氧、2高加的5级抽汽回热系统，1段和2段抽汽为高加用汽，3段抽汽供除氧器加热蒸汽用汽以及新建电站的采暖热源，4段、5段抽汽为低加加热蒸汽用汽。4

27、.4.4 加热器疏水系统加热器疏水采用逐级回流方式，由两相流疏水调节器调节水位。高加疏水进除氧器，低加疏水进入凝汽器。汽封加热器疏水经U形水封自流到凝汽器。 4.4.5凝结水系统汽轮机排汽经凝汽器冷却成凝结水后，自凝汽器热井排出，由2台流量为汽轮机最大凝结水量110%的凝结水泵升压后，经汽封加热器和低压加热器加热，最后进入除氧器。4.4.6凝汽器抽真空系统本机组采用射水抽汽系统以保证汽轮机凝汽器运行时的真空度，机组设置2台射水抽汽器和2台110%容量的射水泵（一运一备）。4.4.7 锅炉排污系统本期工程设1台定期排污扩容器，锅炉定期排污管单独接入定期排污扩容器。设1台连续排污扩容器，连续排污扩

28、容器的二次蒸汽接入除氧器。4.4.8 冷却水、工业水系统本工程汽轮发电机组的冷油器、发电机空冷器的冷却水在主厂房内直接从循环水管道接出，经滤水器后供给设备使用。其余冷却用水和工业水由工业水系统提供。4.4.9 全厂疏放水系统本期工程设1台1.5m3的疏水扩容器及1台30m3的疏水箱，除考虑除氧器的溢放水外，并汇集主厂房内部分管道及设备正常的疏水。疏水箱内的水通过疏水泵送入高压除氧器，本工程设置2台疏水泵，一用一备（互为备用）。机组启动时可通过疏水泵向锅炉上水。4.5 燃烧系统4.5.1 燃料来源本项目为纯烧高炉煤气发电项目，电厂燃用煤气经TRT减压后送至电厂界限内，燃气压力、纯度、流量满足电厂

29、运行需求。有关高炉煤气平衡的数据，详见附件1：四平现代钢铁厂内煤气平衡调查报告。4.5.2 燃料特性高炉煤气体积组份（%）名称CO2(%)CO(%)H2(%)CH4(%)N2(%)O2(%)Q(kJ/Nm3)含量17.3724.881.89055.260.83150 4.5.3 燃料消耗量本工程安装一台额定连续蒸发量为75t/h的高炉煤气锅炉，锅炉的耗气量见下表：锅炉小时耗量Nm3/h日耗量Nm3/d（按24h考虑）年耗量Nm3/a（按7200h考虑）高炉煤气锅炉7.01041.681065.04108 4.5.4 烟气和空气系统燃料:本工程燃料为四平现代钢铁有限公司炼铁生产线富余的高炉煤气，

30、高炉煤气系统设有烟气和空气系统。锅炉采用平衡通风。空气由送风机经空气预热器预热后，大部分通过燃烧器进入炉膛助燃；另外一小部分作为点火风。锅炉排出的烟气经低压省煤器后，由引风机将烟气通过烟囱排入大气。4.5.5 点火系统锅炉点火采用液化石油气，燃烧器采用旋流式燃烧器。即：推进器点火枪液化石油气枪。管道采用蒸汽或氮气吹扫。4.6 电气部分4.6.1电气主接线本期工程为一台20MW发电机，不考虑扩建可能。机端出口电压为10.5kV。根据和业主协商，电气主接线暂按发电机母线接线。本期10kV出线一回。采用发电机母线-线路组接入10kV配电装置。厂用起动/备用电源引自变电站10kV母线。4.6.2厂用电接线厂用电电压采用10kV和380/220V两种电压等级。高压厂用引自发电机出口分支，高压备用电源引自变电站10kV母线。10kV为中性点不接地系统，单母线接线方式。10kV段为一段，由高压厂用分支引接；10