迁钢烧结余热的发电初步设计修改.docx

1、迁钢烧结余热的发电初步设计修改首钢矿业公司烧结厂余热发电工程初步设计第一册 说明书工程编号：C2008043北京首钢国际工程技术有限公司2009年2月首钢矿业公司烧结厂余热发电工程初步设计第一册 说明书工程编号：C2008043库 号：总 经 理：何 巍副 总 经 理：兰新辉主 管 部 长： 总 设 计 师：寇彦德北京首钢国际工程技术有限公司2009年2月参 加 编 制 人 员专 业设 计一 审二 审审 定总图杨洪明盛开锋王金美王崇汉热力石洪梅樊 泳周玉磊寇彦德给排水蔡玉梅郑 冰黄凤旭寇彦德电气王红麟孙靖宇周 焱刘 燕暖风戚 伟白卫国邓伟张汇川电信王久义姜翠兰牛军锐刘 燕自动化杜荣张娇翔马维理

2、刘 燕土建杨国明金磊吉永平刘巍环保张春莉陶 冶黄凤旭寇彦德能源陶 冶李西林张春莉寇彦德劳动安全刘 媛李西林陶 冶寇彦德消防李西林刘 媛陶 冶寇彦德工经周 亮杜新玲刘志玲苏 英设计文件总目录第一册说明书备 注第二册主要设备清单第三册工程概算第四册附图1 总论1.1 工程概况首钢矿业公司烧结厂现有6台小型烧结机（机上冷却），1台360m2烧结机和2套球团系统。其冷却方式分别为机上冷却、环式冷却。6台小型烧结机中1#、3#、5#冷却机和1系列球团系统环冷机上现有较简单的余热锅炉生产低参数的饱和蒸汽。其他冷却系统较高温的烟气除部分用于混料提温外大部分白白排掉。本设计拟回收360m2烧结环冷机和6台小型

3、烧结机烟气余热建设热电联产项目以达节能减排增效之目的。各系统配置情况如下：360m2烧结机环冷机699m2烧结机有效冷却面积415 m299 m2/台回转中径 44000mm 料层厚度1500mm正常处理能力785 t/h给料温度 700800 750850 排料温度120 135 鼓风机型号1号G4-80N925D2号G4-80N925D3号G4-80N925D4号G4-80N925D流量453000-484000 m3/h780000 m3/h风压4070-3648 Pa10000 Pa转速730rpm1000rpm功率710 kW2500 kW电压 10kV10kV防护等级IP54（户外

4、型）IP54（户外型）段热风温度360390段热风温度200260可利用烟气流 量650000 Nm3/ h300000 Nm3/h（单台）温 度366280热风循环风机功率2600 kW1.2 设计依据 1.2.1 本院相关的技术储备。1.2.2 国家现行的标准、规程规范和各专业设计规范及规定。1.3 项目建设的必要性在烧结矿生产中，特别是烧结矿冷却过程中会排出大量温度为280390的低温烟气，其热能量大约为烧结矿烧成系统热耗量的33。烧结厂传统余热利用方式是在冷却机高温段安装简易余热锅炉生产蒸汽，效率低下，仅能回收少量的烟气余热。在烧结工序中，高效率地利用烧结冷却机排放的低温烟气余热是一个

5、值得关注的课题。在烧结冷却机建设低温余热发电设施，能够大幅度降低烧结工序能耗。本项目的实施是烧结生产上的节能降耗措施。从国家的产业政策来看，早在1996年国务院曾以国发199636号文批转国家经贸委等部门关于进一步开发资源综合利用意见的通知，其明确指出：“凡利用余热、余压、城市垃圾和煤矸石等低热值燃料及煤层气生产电力、热力的企业，其单机容量在500kW以上，符合并网条件的，电力部门都应允许并网，单机容量在1.2万kW以下（含1.2万kW）的综合利用电厂，不参加电网调峰”。国家发展改革委办公厅关于组织申报节能、节水、资源综合利用重大项目和示范项目以及现役火电厂脱硫设施设备备选项目的通知(发改办环

6、资2004906号)，明确了重点支持钢铁、有色、石油石化、化工、建材等高耗能行业节能技术改造项目，钢铁行业中低温余热利用位列其中。钢铁政策也要求，大型钢铁企业电力要自给自足，有条件的要外送。因此，利用烧结机冷却机的余热建设低温余热发电厂，在政策和法规上是国家大力扶持和提倡的。1.4 项目特点（1）低温烟气回收发电系统在不影响烧结机生产的前提下能最大限度地利用通常很难利用的低温余热。（2）建设低温余热发电机组，有利于减少温室气体排放对环境的污染，也有利于降低地方电网的负荷率，能够充分回收生产中的大量低温烟气余热（390以内）用于发电，经济效益显著。投资回收期2-3年。装机容量越大回收期越短。（3

7、）按年供电量158.1106kWh来计算，每年可为国家节约62320.7吨标准煤，减排137225吨CO2，12748吨SO2（Sy占0.5%，15%的脱硫率后），减排NOX 847吨，减排灰尘5249吨（Ay占15%，94%的除尘率后）。可见，该余热发电机组运行的社会环保效益十分明显。（4）烧结机余热发电系统可以解决烧结厂很大部分的电力需求（一般烧结厂的余热发电项目可解决35%-40%的厂用电），可大大降低生产成本，提高企业竞争力，扩大产品的盈利空间。1.5 工程设想本工程6台小型烧结机每台分别建设1台蒸汽流量9.5 t/h，压力2.1MPa，温度265的余热锅炉；360 m2烧结环冷机建设

8、1台蒸汽流量51.4 t/h，压力2.1MPa，温度348的余热锅炉。烧结余热发电站装机规模为1x26 MW。1.6 工程内容(1) 烧结机、环冷机余热锅炉的总图布置、工艺系统、供配电气系统、仪表和控制设备、土建设施，以及相关设施的拆迁、改造等。(2） 汽轮发电机间和循环水泵站（包括除盐水系统）的总图布置、工艺系统、供配电气系统（不包括电厂接入系统）、仪表和DCS控制系统、通风空调、电信、消防、供排水系统、土建设施等。(3）与烧结低温烟气余热回收发电项目相关的外网，包括热力、给排水、电信和DCS系统通讯线路等。(4）2台20t/h锅炉房和4台10t/h锅炉房的拆迁。(5）对原环冷机余热锅炉的改

9、造： 拆除环冷机1段配置的换热器，保留环冷机2段配置的换热器； 新建余热锅炉回收全部环冷机1段烟气和约60%的环冷机2段烟气热量用于产生过热蒸汽用于发电，由原系统设置的换热器回收2段剩余烟气热量用于产生饱和蒸汽供烧结工艺使用； 由于环冷机冷却部件漏风率很高，为提高余热锅炉回收效率，对台车与风箱、台车与罩子的密封进行改造。1.7 需要解决的问题1环冷机在运行中台车是沿圆形轨道转动的，无论是烟箱还是风箱和台车之间不可能作到完全密封。环冷机密封改造目的是为了解决余热锅炉所利用的烟气部分在循环过程中尽量减少泄漏，以达充分利用烟气余热。2密封措施1）根据工艺需要，仅对环冷机一二段烟气鼓风风箱和固定烟罩进

10、行改造；2）密封件选用耐高温橡胶；施工方法，焊接要求等请参照有关规定。3）具体措施请参见附图：部放大为烟罩密封图；部放大为风箱密封图；A向视图B向视图为烟罩两端封堵板图。2 总图运输2.1概述根据首钢矿业公司烧结厂现状，拟将现有的6台99m2小型烧结机和1台360m2烧结环冷机系统产生的烟气余热进行回收利用，建设360m2烧结机余热锅炉1套和6台99m2烧结机余热锅炉6套，同时配套建设26MW汽轮发电站1座。2.2地理位置及相邻关系本工程位于首钢矿业公司烧结厂既有的360m2烧结机主厂房、99m2烧结机电除尘和10t/h、20t/h锅炉房区域内。其东为选矿站，南邻99m2烧结机主厂房，西为烧结

11、厂既有主干道路和边坡，北靠360m2烧结机主厂房和环冷机。2.3自然条件2.3.1地形地貌本工程地形较为平坦，360m2烧结机主厂房、99m2烧结机电除尘和10t/h、20t/h锅炉房区域地形标高分别为83.00m、82.50m和82.40m。2.3.2地震烈度烧结厂所属区域的地震基本烈度为度。2.3.3气象条件 年平均温度 10.10 极端最高温度 38.9 极端最低温度 -28.2 冬季采暖室外计算温度 -10 夏季通风室外计算温度 29 主导风向 NNW 最大风速 18.0m/s 室外风速：冬季平均 2.6m/s 夏季平均 2.3 m/s 年平均降雨总量 678.3mm 日最大降雨量 1

12、32.7mm 最大积雪深度 240mm 最大冻土深度 900mm 大气压力：夏季 1002.2hpa 冬季 1023.4hpa 室外计算相对湿度：最冷月月平均 52% 最热月月平均 79%2.3.4交通运输条件烧结厂厂内已形成了完整的道路运输系统，交通运输条件便利。2.3.5拆迁本工程用地范围内有锅炉房（2台20t/h锅炉房、4台10t/h锅炉房）和排水明沟、道路等建、构筑物和地上、地下管线（架）需进行拆除或拆迁。2.4总平面布置2.4.1车间组成本工程由360m2烧结环冷机余热锅炉（1套）、6台99m2烧结机余热锅炉（6套）、26MW汽轮发电机组发电站（1座）生产设施和供水泵站、除盐水站等辅

13、助生产设施组成。2.4.2 平面布置根据工艺流程、场地条件及与周围环境的相互关系，将360m2烧结机余热锅炉和电控室布置在其主厂房的南侧；6台99m2烧结机余热锅炉布置在老烧结主厂房和除尘器之间；发电站和供水泵站、除盐水站由北向南依次布置在既有的锅炉房区域内。 本工程用地面积约0.68万m2。其中: 360m2烧结机余热锅炉用地面积约0.10万m2；6台99m2烧结机余热锅炉用地面积约0.04万m2；发电站和供水泵站、除盐水站用地面积约0.54万m2；具体布置详见总平面布置图。2.5 竖向布置和场地雨排水2.5.1 竖向布置形式及平土标高的确定竖向布置采用台阶式布置形式。根据用地范围内及周边建

14、、构筑物的平土情况，本工程平土标高:360m2烧结机余热锅炉区域平土标高为83.00m；6台99m2烧结机余热锅炉区域平土标高为82.50m；发电站和供水泵站、除盐水站区域平土标高为82.40m。由于用地范围内的平土和360m2烧结机余热锅炉和6台99m2烧结机余热锅炉区域的场地平整工程已经完成，故本设计只考虑发电站和供水泵站、除盐水站区域场的场地平整工程量，场地平整面积为0.54万m2。2.5.2 场地雨排水本设计场地雨排水采用自然排水和暗管、明沟相结合的排水方式,场地内的雨水汇集到道路上的雨水箅后，通过暗管、排水明沟排至烧结厂排水系统。由于新建发电站的位置关系，本工程需拆除并恢复排水沟约1

15、00.00m。2.6 道路运输本工程的备品备件的运入、运出采用道路运输。2.6.1道路布置及技术条件由于本工程360m2烧结环冷机余热锅炉和6台99m2烧结机余热锅用地范围周边已形成了完整的道路，故本设计仅对发电站和供水泵站、除盐水站区域进行了道路布置，以满足该区域运输、消防及检修的需要。设计道路型式为城市型，路面结构采用混凝土路面，道路最小转弯半径为6m，道路最大纵坡3%，新建道路宽度为3.5m和4.5m两种，长度约290.00m，铺筑面积约0.129万m2。2.6.2道路运输设备本工程所需的运输车辆由烧结厂统一调配，本工程不另配置道路运输设备。2.7 绿化由于本工程360m2烧结机余热锅炉

16、和6台99m2烧结机余热锅区域内已进行了绿化，故本设计仅考虑在发电站和供水泵站、除盐水站区域内的空闲地带种植花草、树木，以美化厂容，减少环境污染。绿化用地率10%，绿化面积0.054万m2。2.8 消防本工程所设道路及用地周边环形道路，兼作消防通道，其消防设施依托首钢迁安地区消防站。2.9 主要技术经济指标主要技术经济指标，详见下表2-1表2-1序号指标名称单位数量备注1工程用地面积万m20.682建、构筑物面积万m20.3543建筑系数%52.064道路铺筑面积万m20.1295绿化用地面积万m20.054 发电站和供水泵站、除盐水站区域绿化率%103 热力工艺3.1概述根据首钢矿业公司烧结

17、厂现状，拟将现有的6台99m2小型烧结机和1台360m2烧结环冷机系统产生的烟气余热进行回收利用，建设360m2烧结机余热锅炉1套和6台99m2烧结机余热锅炉6套，同时配套建设1x26MW汽轮发电站1座及辅助设施。根据本工程中6台小型烧结机、360 m2烧结环冷机烟气性质和热焓分别计算出每套系统生产的蒸汽量，如下表。环冷机烟气参数及余热锅炉蒸发量 表3-1 单位烧结机，m23606x99烟气温度366280烟气流量万Nm3/h65（计入部分2段）30锅炉蒸发量t/h51.4（348）6 x 9.5=57（265）综合锅炉蒸发量t/h（）108.4（两路蒸汽总量，混合后温度298）备注：1）表中

18、烟气温度为烟气再循环后的温度，环冷机余热锅炉计算烟气温度为366；2）表中锅炉蒸发量是在一定的技术条件产生的，具体技术条件见有关叙述；3）根据本工程中6台小型烧结机、360 m2烧结环冷机烟气性质的不同和总图位置的需要：6台小型烧结机分别建设1台蒸汽流量9.5 t/h，压力2.1MPa，温度265的余热锅炉；360 m2烧结环冷机建设1台蒸汽流量51.4 t/h，压力2.1MPa，温度348的余热锅炉。本项目360 m2烧结环冷机余热锅炉的烟气条件初步确定为进气温度366，从余热锅炉出口排出的烟气温度为166。本项目99m2烧结机余热锅炉的烟气条件初步确定为进气温度280，从余热锅炉出口排出的

19、烟气温度为170。4）本系统采用了闪蒸技术，余热锅炉省煤器段的工质流量比锅炉蒸发器后段增大数倍，冷流体吸收热容量相当大，从而大幅度提高烟气余热的充分利用。余热锅炉省煤器出水通过锅炉给水泵，分为两路送出，一路作为余热锅炉汽包给水；另外一路进入闪蒸器，闪蒸出流量46.6 t/h ，压力0.38 MPa的饱和蒸汽，根据上述烟气资源及工艺设计，本烧结余热电站装机规模拟定为26 MW。具体配置及运行工况见表3-2。 电站配置表： 表3-2烧结机台数机炉配置外供汽工况（t/h）运行容量，MW360 m2699 m27炉1机026.0002023.24020.06由表3-1、表3-2可以看出本电站装机规模为

20、：108.4（t/h）+ 46.6 t/h（0.38MPa,闪蒸饱和蒸汽）+ 26MW的热电站。电站向外供0.4MPa饱和蒸汽20 t/h时，可发电23.2 MW；向外供0.4MPa饱和蒸汽40 t/h时，可发电20.06 MW。3.2电站厂房的布置汽轮发电机主厂房设计考虑布置在烧结厂现有410t/h+220t/h锅炉房拆迁后留出的位置上；化学水及冷却水系统站房布置在汽轮发电机主厂房的南面。汽机主厂房占地面积 4221m。汽机辅助间占地面积 4210.5m。360 m2烧结环冷机余热锅炉占地面积155m。6x99 m2烧结余热锅炉占地面积105m。汽轮发电机组布置在厂房的主跨，在CD线间，跨距

21、21米，为纵向岛式布置，运转层标高为8.00米。冷凝器中心至 D列11000mm，冷凝水泵布置在冷凝器旁边的约-1.900米深的坑内。机组一侧设4.5米高的回热钢平台，设有起动抽气器，两级射水抽气器，汽封冷却器；另一侧设3.5米高的钢平台，设有润滑油及控制油站，各钢平台至机组的8米操作平台及0.00米均设有钢梯。辅助间跨距为10.5m，分三层布置，即0.00m层、5m层、8m层。辅助间0.00m层布置电气设施、热力辅机室和楼梯间。5m层布置为电缆夹层和管道层。8m层主要布置电气设施、控制室和工艺管道。除氧器、闪蒸器和消音器布置在12.5m屋面上。汽机房设置一台50t/10t电动桥式起重机,以满

22、足汽轮机、发电机等设备的检修需要。热力辅机室5米层梁下设置电动悬挂单梁起重机，用于辅机室内设备的检修。360 m2烧结环冷机余热锅炉布置在360 m2烧结主厂房南侧；99 m2烧结余热锅炉布置在老烧结主厂房和除尘器之间。余热锅炉采用立式自然循环锅炉，带上汽包，烟气自上而下通过锅炉。为增大换热面积，强化换热效果，余热锅炉受热面使用螺旋翅片管。余热锅炉由省煤器、蒸发器、过热器和汽包组成主要循环回路。露天布置的设备防护非常重要，炉顶设有防雨罩，锅炉汽包处设有汽包小室。凡露天布置的设备、管道、附件均应作加强防腐处理及保温。3.3工艺流程及特点3.3.1热力系统经锅炉给水泵送来的主冷凝水通过省煤器预热后

23、进入汽包，进入汽包的锅炉给水，通过下降管送入蒸发器，炉水被加热后变为汽水混合物，经过上升管返回到汽包进行汽水分离，分离后的饱和蒸汽进入过热器，产出的过热蒸汽通过蒸汽外网送至汽机间。本余热锅炉采用自然循环，即汽包、下降管、蒸发器、上升管、汽包形成一个闭路循环。余热锅炉省煤器段的工质温度低、流速快，冷热流体热容量相对较大，这样便可防止出现局部温差过大，影响传热效果，从而保证了烟气余热的充分利用，出炉烟气温度可降至166左右。余热锅炉汽包的连续排污、事故放水、省煤器进口安全阀排水，以及蒸汽管道的疏放水通过管道接至疏水扩容器，进入疏水箱内，经过疏水泵加压后，经外网送汽机间。这样可以节约除盐水的消耗量，

24、并节约能源。余热锅炉汽包的定期排污通过管道接至定期排污扩容器，扩容后的水排入排污降温池。余热锅炉汽包设有磷酸盐加药装置。磷酸盐溶液通过加药泵注入汽包。余热锅炉设有炉水取样、过热蒸汽取样装置。3.3.2烟气系统从烧结环冷机高温段烟囱及密封罩引出的烟气通过烟气母管送入余热锅炉顶部，经过炉膛，从锅炉下部排出，通过管道接至循环风机，加压后，将烟气管道分别接至环冷机的风箱或鼓风机的出口管道上。为有效调节烟气流量，在循环风机入口和回送烟气支管上设有调节翻板阀。3.3.3汽轮发电机组各系统余热锅炉产生的蒸汽通过外网送至汽机间的蒸汽母管，汇合后作为主蒸汽送入汽轮机。汽机排汽经过冷凝器后，形成冷凝水，经过冷凝水

25、泵运行抽气器和轴封加热器后，由锅炉给水泵送出，分二路通过外网送至余热锅炉。冷凝水泵设置二台，一台工作，一台备用。锅炉给水泵设置三台，二台工作，一台备用。除氧方式采用大气热力式除氧。除氧器用蒸汽来自6台带冷机余热锅炉的饱和蒸汽。在机组启动、停机或事故情况下，为保证机组的安全，系统设有高低压旁路系统。高压旁路系统（即主蒸汽旁路系统）设有2级减温减压器，减温水来自锅炉给水。低压旁路系统（即补蒸汽旁路系统）设有1级减温减压器，该减温减压器设在冷凝器内，减温水来自除盐水。机组润滑油、控制油系统均由一套供油装置提供。润滑控制油系统主要用于机组的润滑、调节和保护。为保证电站安全，在发电站室外设有地下事故排油

26、箱。本机组的循环冷却水由循环水泵站供出，经循环水泵站加压送往汽机间冷凝器。油冷却器和发电机的空冷器用冷却水也由循环水管上接入，同时在车间设一根工业水母管（2196），分别接一根工业水至油冷却器和发电机的空冷器作为夏季备用管。在凝汽器循环水系统中设置胶球清洗系统，在机组的运行过程中，定期投入胶球清洗装置，保证凝汽器管壁的清洁。3.3.4主要设备参数环冷机余热锅炉（过热蒸汽）型式： 自然循环锅炉蒸汽压力（过热器出口）： 2.1 MPa（a）蒸汽温度（过热器出口）： 348蒸发量： 51.4 t/h给水温度（汽包进口处）： 106烟气流量： 65万Nm3/h烟气温度（锅炉进口处）： 366烟气温度（

27、锅炉出口处）： 166通过锅炉的压力损失： 100mmH2O烧结机余热锅炉（饱和蒸汽）型式： 自然循环锅炉蒸汽压力（过热器出口）： 2.1 MPa（a）蒸汽温度（过热器出口）： 265蒸发量： 9.5 t/h给水温度（汽包进口处）： 104烟气流量： 30万Nm3/h烟气温度（锅炉进口处）： 280烟气温度（锅炉出口处）： 170通过锅炉的压力损失： 100mmH2O本系统采用了闪蒸技术。余热锅炉省煤器循环动力均靠锅炉给水泵，出水分为两路，一路作为余热锅炉汽包给水；另外一路进入闪蒸器。余热锅炉省煤器段的工质流量比锅炉蒸发器后段增大数倍，冷流体吸收热容量相当大，从而大幅度提高烟气余热的充分利用。

28、这样便可防止出现局部温差过大而影响传热效果，使锅炉运行稳定，出炉烟气温度可降至166左右。一般锅炉每一段循环动力均靠工质的容重差，尤其余热锅炉省煤器段的工质流量不可能太大，冷流体吸收热容量也相应不会大，传热效果肯定不如前者好。使锅炉运行不会稳定，出炉烟气温度可能会忽高或忽低。闪蒸器的位置可以放置在汽机补汽的最佳位置，从而保证汽机高效作功。一般锅炉的低压汽包不可能离锅炉太远，低压蒸汽送至汽机处会出现大量凝结水，降低汽机作功效率。本工艺技术可使同样耗钢量得到最大传热面积，从而可使锅炉体积小，产汽量高，节省占地面积。本工艺特有的防腐防磨技术可使锅炉寿命在烟气含尘量2g/Nm3时满负荷运行达20-25

29、年。补汽冷凝式汽轮机型式: 冲动、补汽冷凝式多级汽轮机额定出力（发电机终端）： 26.0MW转速： 3000rpm主蒸汽进汽压力： 1.95MPa(a)主蒸汽设计进汽温度： 298补汽压力： 0.38MPa（a）补汽温度： 131排汽压力： 11 kPa排汽温度： 42-43 补汽冷凝式汽轮机优点：抽汽量可调范围大，有效解决了因为冬、夏两季热负荷不均匀给机组造成不能经济运行的麻烦；补充低品质饱和蒸汽推动汽轮机进行作功，解决了余热锅炉在低温受热面为了增大吸收热容量而产生的较大量的饱和蒸汽。发电机型式： 三相交流同步发电机，水平轴、 全密封、免通风、旋转磁场（室内使用）额定功率： 26000kW极数： 2转速： 3000r/min电压： 10500V频率： 50Hz功率因数： 0.80 Lag联轴器系统： 与原动机驱动端连接转子支承： 双支承轴承式（支架型）润滑油类型: 46透平机油绝缘等级： F级（定子和转子线圈）3.3.5发电站主要辅助设备辅 机 设 备 表 表3-3 序号设 备 名 称单 位数 量备 注1冷凝器台1汽机配套2油站 套1汽机配套配：润滑油箱 、油泵、冷油器 台1滤油器、排油