某钢铁集团生产系统余热余压利用技术改造工程可行性研究报告 (4).doc

- - 目目 录录 1 概述1 1.1 项目概况1 1.2 项目建设的必要性、有利条件和意义2 1.3 可行性研究的编制依据、原则及范围6 2 工艺设计方案8 2.1 高炉煤气余压透平发电装置（trt）8 2.2 转炉煤气回收16 2.3 转炉余热锅炉装置25 3 总图运输31 3.1 厂区概况31 3.2 总平面布置32 3.3 竖向布置32 3.4 运输33 3.5 绿化及消防33 3.6 总图运输主要技术经济指标33 4 电力34 4.1 概述34 4.2 高炉炉顶压差发电34 4.3 转炉煤气回收及余热锅炉34 4.4 照明35 5 给排水37 5.1 概述37 5.2 高炉炉顶压差发电37 - - 5.3 转炉煤气回收37 5.4 转炉余热锅炉38 5.5 排水38 6 采暖通风39 6.1 当地气象资料39 6.2 通风39 6.3 采暖40 7 自动化仪表41 7.1 概述41 7.2 设计原则.41 7.3 高炉炉顶压差发电系统41 7.4 转炉煤气回收及余热锅炉系统44 8 环境保护46 8.1 设计依据及标准46 8.2 工程概况46 8.3 环境影响分析及治理47 8.4 噪声49 8.5 厂区绿化49 8.6 环境监测和管理50 8.7 本次技术改造的环境效益50 9 劳动安全和工业卫生51 9.1 编制依据51 9.2 采用的标准与规范51 9.3 工程概况52 9.4 生产过程中职业危险、危害因素分析及防范措施52 - - 10 节能56 10.1 编制依据.56 10.2 概述.56 10.3 综合节能情况57 10.4 节能措施57 11 消防59 11.1 编制依据及采用的标准、规范59 11.2 工程火灾因素分析.59 11.3 防范措施.59 12 投资估算62 2.1 概况.62 12.2 编制依据62 12.3 投资分析63 12.4 投资估算表63 12.5 说明63 13 技术经济分析66 13.1 资金来源66 13.2 项目实施进度66 13.3 流动资金67 13.4 成本预测67 13.5 销售收入67 13.6 利润分配67 13.7 评价指标计算68 13.8 盈亏平衡分析68 13.9 敏感性分析68 - - 13.10 评价结论68 - - 1 概述概述 1.1 项目概况项目概况 1.1.1 厂址地理环境 集团有限公司厂（以下简称西钢）位于小兴安岭南麓的伊春市西 林区。北距伊春 49km，南距南岔 55km。地理位置为东经 12917，北 纬 4727。四面环山，松花江支流汤旺河从厂东侧经过，汤旺河为西 钢工业水源。西林河从厂区南侧经过并流入汤旺河。厂区距汤林线西 林站西北约 3km，汤林铁路、鹤伊（高等级）公路在厂区东侧经过， 交通运输便利。 1.1.2 企业现状 集团公司始建于 1966 年，经过 40 多年的发展建设，现已成为大 型钢铁企业集团，是中国制造业 500 强，2006 年排名第 422 位。集团 现有总资产 44 亿元人民币，两个生产基地分别位于伊春市和阿城市， 形成由一个核心企业、五个全资子公司和两个控股子公司组成的企业 集团。已形成年钢 200 万吨的综合生产能力，年钢产量占全省的 70% 左右，是黑龙江省最大的钢铁联合企业，是全国 75 家重点钢铁企业 和黑龙江省属 13 家重点企业之一，也是黑龙江省唯一的建筑钢材和 中型钢材生产基地。被省企业管理协会、企业家协会、工业经济联合 会联合誉名为“龙江钢铁的脊梁”。企业是伊春市的重要经济支柱之一， 税收约占全市的 40%左右。 西钢现有铁矿、石灰石矿、选矿、烧结、焦化、炼铁、转炉炼钢、 - - 电炉炼钢、轧钢等主体生产厂矿和辅料、动力、电力、制氧、运输及 机修铸造等辅助生产厂，还有检化验、计控、通讯、安全环保、原燃 辅料供应与产品销售系统，是具有从采矿到轧材的全部主体工艺、辅 助与公用设施各工序的钢铁联合企业。 西钢 1998 年通过 iso19002 质量体系认证，2002 年完成了质量体 系 gb/t9001-2000 标准转换。企业多年来先后获得“全国质量效益型 先进企业” 、 “全国用户满意企业” 、 “黑龙江省用户满意企业” 、 “重合 同守信誉企业” 、 “质量、品种、效益标兵企业”等诸多荣誉称号。有 较高的知名度和信誉度。建筑钢材和中异型钢材质量稳定，获得了国 家建筑钢材实物质量金杯奖，并获得国家产品质量免检证书。 1.2 项目建设的必要性、有利条件和意义项目建设的必要性、有利条件和意义 1.2.1 项目建设的必要性 1.2.1.1 顺应形势，落实节约资源的基本国策 我国经济高速发展，能源消耗迅速增加，但能源的开发和生产 却严重滞后于消费增长，使得供需矛盾日益突出。随着经济的发展， 预计在“十一五”期间及以后相当长的的时间内，我国能源需求将呈 强劲增长态势，供需矛盾继续加大。目前，我国单位国内生产总值的 能耗比世界平均水平高 2.4 倍，与国际先进水平比则高出更多。能源 的粗放利用，也带来了环境的严重污染。与此同时，国际国内市场能 源价格大幅度攀升，使得一些高耗能企业的生产成本也大幅度上升。 为此，国家提出了实现“十一五”gdp 能耗降低 20%左右的约束性目 标目标。 - - 要实现节能降耗的目标，就必须做到资源开发与节约并举，把节 约放在首位。就要以提高能源利用效率为核心，以企业为实施主体， 大力调整和优化结构，加快推进节能技术进步。 企业余热余压利用工程是解决我国能源短缺，缓解能源供需矛盾， 保障国家经济发展的重大措施之一。加大余热余压利用力度，对生产 工艺过程中产生的可燃气体和压差加以回收利用，不仅可以提高生产 企业的能源利用效率，节约大量的能源，而且可以降低生产成本，为 企业创造可观的经济效益，增强企业竞争力。 钢铁行业是耗能大户，占全国总能耗的 14%（2003 年） 。近几年 推行节能措施后，能耗虽逐年下降，但与先进国家相比仍有较大差距。 目前，我国钢铁行业的余热余压还没有得到充分利用，如钢铁企业的 高炉煤气、转炉煤气、高炉压差等。由此而产生的煤气的大量放空， 不仅造成能源的严重浪费，同时也污染了环境。因此，迫切需要采取 措施，减少能源消耗。 1.2.1.2 抓住机遇，促进企业发展 高炉炉顶余压发电技术（top gas pressure recovery turbine 简称 trt）是国家“十一五”十大重点节能环保推广项目，是利用高炉炉 顶煤气的剩余压力，将高炉煤气导入透平膨胀机作功推动汽轮机转动， 带动发电机发电。根据炉顶压力的不同，吨铁发电约 2030kwh。该 技术既回收原来由减压阀组泄放的能量，又降低噪音、同时稳定了炉 顶压力，改善高炉生产条件，可实现不产生任何污染，做到无公害发 电，是很有价值的二次能源回收及节能环保项目。 trt 技术的先进性主要在于以下方面： - - 1、不消耗任何燃料：trt 装置区别于传统的发电装置，它利用 减压阀组前后的煤气压力差，将净化后的煤气导入煤气透平机械，使 气体在机械内膨胀做功，推动与透平同轴的发电机旋转发电。做功后 的高炉煤气进入厂区的能源分配管网，整个工艺过程中高炉煤气始终 在密闭的管道和密封程度很高的透平机内运行。 2、无污染公害的最经济的发电工艺：采用 trt 技术后，高炉煤 气减压过程产生的噪声由原采用减压阀组的 110140 分贝降低到 85 分贝以下，防止震动造成管道破裂而产生煤气泄露。 采用 trt 发电， 可减少等量燃煤火力发电的发电量，可以减少向大气中排放大量的二 氧化碳气体，这对改善环境污染都将发挥积极的作用。同时 trt 发 电属于二次能量回收，除必要的运行成本外不需消耗新的能源，是最 经济的发电工艺。 转炉煤气是转炉在冶炼生产过程中产生的烟气，其平均热值约为 8995kj/m3（co 含量按 70%计算），产量约为 7090 m3/t 钢。如能 有效地加以利用，对企业节能降耗、降低生产成本、提高产品的市场 竞争力将有极大的促进作用。与此同时，转炉高温烟气还带有大量的 热能，其温度可达 12001600，须将其冷却后方可进行除尘、回收 利用。为了对这一部分热能进行回收，可在转炉炉口上部设置烟道式 余热锅炉，既可利用炉气余热产生蒸汽，供发电vd 炉等生产及制冷 采暖等生活之用，又可将炉气冷却 900以下，以满足除尘设施及回 收煤气的要求，同时降低转炉炼钢成本。 西钢本部现有 550m3高炉 1 座，1080m3高炉 1 座、120t 转炉 2 座。 - - 目前，西钢的高炉炉顶压差、转炉煤气及其余热均未能加以利用。 综上所述，开展生产系统余热余压利用，建设高炉炉顶压差发电 工程和转炉煤气及其余热的回收利用工程，不仅是国家实行可持续发 展战略的需要，也是企业自身发展的需要。不仅会给社会带来巨大节 能效益和环境效益，也会为企业带来巨大的经济效益。因此，尽快实 施此项工程，是摆在在西钢面前十分必要也是十分紧迫的任务。 1.2.2 项目建设的有利条件和意义 1）西钢具基础设施完备，水电供应充足，可满足项目建设需要； 2）在西钢现有 1 座 550m3高炉、1 座 1080m3高炉、2 座 120t 转 炉的基础上建设转炉煤气回收和高炉炉顶压差发电，不需要建设配套 公用辅助设施及生活设施，可节约大量资金； 3）trt 项目实施后，可以解决西钢目前由于高炉所用的原料产 地杂，炉顶压力波动，影响高炉发挥最佳效益的问题。改善高炉生产 条件，提高高炉生产效率； 4）项目建成后，不仅可以回收利用大量的二次能源，进一步降 低企业能耗和产品成本，提高产品的市场竞争能力和企业经济效益。 而且可推进企业节能进步，并且使公司的装备水平和管理水平达到一 个新的层面； 5）本项目不仅具有显著的节能效益，同时也具有良好的环保效 益，可做到节约能源与环保并举，实现真正的节能减排。 - - 1.3 可行性研究的编制依据、原则及范围可行性研究的编制依据、原则及范围 1.3.1 编制依据 1）国家有关法律、法规及相关设计规范； 2）工程设计委托书； 3）建设单位提供的有关资料。 1.3.2 编制原则 根据集团的实际情况和发展要求，本工程设计遵循以下设计原则： 1）严格执行国家、部门、行业和地区现行的有关设计规范、标 准及规定； 2）采用成熟、先进、适用的工艺技术和设备，确保工程投产后 能够可靠、安全、稳定、连续地生产，达到预期的设计效果； 3）充分考虑公司的资金状况、承受能力、场地问题和实际需求 的具体情况，充分利用西钢现有的工艺设备和公用辅助设施。在各个 方面合理掌握降低造价，尽最大努力减少工程投资。 4）综合布局、整体协调，总图布置合理，力争节省投资和建设用 地； 5）确保工艺顺畅，与所依托的主体工程合理对接，且充分考虑 建设时不影响已运行设施的正常生产； 6）在设计中严格执行国家和行业在环保、职业安全卫生、消防 设计等方面的有关规定。 1.3.3 设计范围 - - 根据西钢设计委托书要求，本可行性研究范围包括：西钢现有 1 座 550m3高炉、1 座 1080m3高炉配套的高炉压差发电工程、现有 2 座 120t 转炉产生的转炉煤气回收利用工程的工艺及相关内容的设计。 - - 2 工艺设计方案工艺设计方案 2.1 高炉煤气余压透平发电装置（trt） 2.1.1 主要建设内容和生产规模 本项目主要建设内容为集团公司现有的 1 座 550m3高炉和 1 座 1080m3高炉分别各自配套建设 1 套高炉煤气余压透平发电装置 （trt）。 550m3高炉煤气余压透平发电装置（trt）发电能力为 3500kw，1080m3高炉煤气余压透平发电装置（trt）发电能力为 6000kw，本项目发电能力合计为 9500 kw，全部输送并入国网。 2.1.2 高炉煤气余压透平发电装置（trt）概述 trt 的主要媒质为高炉煤气，传统的高炉煤气是经调压阀组减压 后并入高炉煤气低压管网供用户使用的。高炉煤气余压发电，是钢铁 企业一项有效的能源回收措施，高炉煤气余压透平发电装置（trt） 是国际公认的钢铁企业重大能量回收装置，它是利用高炉煤气具有的 压力能、热能，把煤气导入透平机膨胀，使压力能、热能转化为机械 能，驱动发电机发电的一种装置。这种装置既回收了减压阀组白白泄 放的能量，使投入高炉鼓风机的能量实现部分回收，二次能源的循环 梯阶利用，又净化了煤气、降低了噪音、大大改善了高炉炉顶压力控 制的品质。它具有结构简单、污染少、容量大、寿命长和节能显著的 优点，因此在能源综合利用上获得越来越广泛的应用。trt 技术是先 进的、成熟的。 - - trt 的主要媒质为高炉煤气，传统的高炉煤气是经调压阀组减 压后并入高炉煤气低压管网供用户使用，trt 装置就是利用高压高炉 煤气到低压煤气用户的差压的能量进行节能发电的一套装置。其主要 工艺流程为：高炉煤气经重力除尘、干法布袋除尘后分为两路：一路 经 trt 入口蝶阀、电动插板阀、快速切断阀后进入 trt 透平机做功， 并带动发电机做功发电。trt 装置设旁通快开阀、以保护机组的安全 运行。trt 透平机出口设电动插板阀、电动蝶阀等设施与低压煤气管 网相连。干法除尘后另一路作为 trt 发电装置的备用系统，经电动 减压阀组将高压煤气减为低压煤气后与低压煤气管网相连。 高炉煤气余压透平发电装置（trt）不仅可以回收煤气的压力能 和热能，又可净化煤气，降低噪音污染，同时 trt 装置在正常运转 时能代替减压阀组，很好地调节和稳定高炉炉顶压力，对保证高炉顺 行、增产有良好的作用。 高炉煤气余压透平发电装置（trt）在保持回收发电功能基础上， 通过对高炉炉顶压力进行高精度的智能控制，不仅可以升高高炉炉顶 压力的设定值，增大高炉送风的质量流量，从而提高高炉冶炼强度， 达到提高高炉利用系数、降低焦比的功效。 高炉煤气余压透平发电装置（trt）主要包括透平主机、液压伺 服控制系统、润滑油系统、大型阀门、无刷励磁发电机组、氮气密封 系统、给水系统、自动控制系统、高低压发配电系统等。 高炉煤气余压透平发电装置（trt）在生产运行中不产生污染， 不消耗燃料，无公害，具有显著的经济效益和社会效益。 - - 2.1.3 西钢高炉现状 集团公司现有 1 座 550m3高炉和 1 座 1080m3高炉。 550m3高炉利用系数 3.8t/m3d，年有效工作天数为 355 天，生铁 生产能力为 74.2 万 t/a，高炉煤气净化采用干式除尘工艺，高炉煤气 从炉顶导出后，先经过重力除尘器，再经过高炉煤气布袋除尘器，煤 气中的含尘量降至 10mg/ m3以下，最后经过减压阀组减压后通过管道 送往煤气用户。 550m3高炉煤气产生量为 17 万 m3/h，煤气中的含尘量小于 6mg/ m3，经过高炉煤气布袋除尘器后的煤气压力正常值为 120kpa，最大值 为 150kpa，煤气温度正常值为 145，最大值为 180。 1080m3高炉利用系数 2.8t/m3d，年有效工作天数为 355 天，生铁 生产能力为 107.4 万 t/a，高炉煤气净化采用干式除尘工艺，高炉煤气 从炉顶导出后，先经过重力除尘器，再经过高炉煤气布袋除尘器，煤 气中的含尘量降至 10mg/ m3以下，最后经过减压阀组减压后通过管道 送往煤气用户。 1080m3高炉煤气产生量为 25 万 m3/h，煤气中的含尘量小于 10mg/ m3，经过高炉煤气布袋除尘器后的煤气压力正常值为 150kpa， 最大值为 180kpa，煤气温度正常值为 150，最大值为 200。 2.1.4 高炉煤气余压透平发电装置（trt）设计参数 550m3高炉煤气余压透平发电装置（trt）设计参数见表 2 1，1080m3高炉煤气余压透平发电装置（trt）设计参数见表 22。 - - 550m3高炉 trt 设计参数 表 2-1 项目单位设计参数 透平入口煤气量m3/h170000 透平入口煤气压力kpa120 透平出口口煤气压力kpa10 透平入口煤气温度 145 透平入口煤气含尘量mg/ m3 10 透平输出轴功率kw4500 发电量kwh/h3500 1080m3高炉 trt 设计参数 表 2-2 项目单位设计参数 透平入口煤气量m3/h250000 透平入口煤气压力kpa150 透平出口口煤气压力kpa10 透平入口煤气温度 150 透平入口煤气含尘量mg/ m3 10 透平输出轴功率kw8000 发电量kwh/h6000 2.1.5 高炉煤气余压透平发电装置（trt）工艺流程 本项目高炉煤气余压透平发电装置（trt）采用“单炉单机”干 式透平发电工艺。 经过高炉煤气布袋除尘器后的高温高压干燥洁净的煤气经 dn1800 入口电动蝶阀、电动插板阀、快速切断阀进入透平膨胀机， - - 透平的第一级静叶可调，用其调节进透平膨胀机的煤气流速，并用其 控制炉顶压力。通过倒流器使煤气转向，轴向进入叶栅，煤气在静叶 栅和动叶栅组成的流道中不断膨胀作功，压力和温度降低，转化为动 能作用于工作叶轮使之旋转，工作叶轮通过连轴器带动发电机一起转 动而发电，膨胀后的煤气压力约为 10kpa，经过出口电动插板阀、出 口电动蝶阀接入厂区煤气管网。当 trt 发生故障时，引起快速切断 阀动作时，快速切断阀在 0.5s 内关闭，此时连锁旁通快开阀打开，使 高炉煤气短时间内快速减压至低压煤气总管压力，避免炉顶压力突然 升高，同时打开减压阀组，旁通快开阀逐步关闭。炉顶压力转换至高 炉侧控制。确保炉顶压力的稳定和 trt 机组的安全。 2.1.6 高炉煤气余压透平发电装置（trt）主要设备组成及设备选型 550m3高炉煤气余压透平发电装置（trt）设备型号选择为 gt60wd，1080m3高炉煤气余压透平发电装置（trt）设备型号选 择为 gt90wd，具体技术参数见表 23。 高炉煤气余压透平发电装置（trt）设备技术参数 表 23 序号项目名称参数一参数二 1高炉有效容积（m3） 5501080 2 设备型号gt60wdgt90wd 3 常用透平出力（kw/h）45008000 4 适用发电量（kw/h）2500600035008000 5 转速（r/min）3000360030003600 6 级数22 7 适用煤气量（104m3/h）1725 - - 8 常用 trt 进口压力（mpa）0.120.15 9 常用 trt 进口温度（）150150 10 trt 最大进口温度（）200200 高炉煤气余压透平发电装置（trt）主要由以下设备组成：透平 主机、发电机、润滑油站、液压伺服控制系统、氮气密封系统、循环 冷却水系统、 、大型阀门系统、自控系统和高低压发配电系统。 1）透平主机： 采用干式轴流、两级反动式透平；两级静叶可调方式。采用静叶 可调不仅能够扩大调节工况范围，减少噪音，提高效率、回收功率， 而且可以更好地控制炉顶压力，减少压力波动。 2）发电机： 发电机带双轴承座，轴瓦强制油润滑和冷却。 发电机的冷却，采用封闭自闭循环通风，热空气由空气冷却器冷 却，冷却水温度按 35计算。冷却为下置式。 发电机采用带主、辅励磁机的无刷励磁方式，满足自动和手动励 磁调节及灭磁、强励磁的要求，并且设有按恒电压、恒无功、恒功率 因数自动调节的功能。 自动准同期并网技术，通过自动调节发电机转速，控制发电机升 压、降压，实现发电机自动跟踪电网电压。 3）润滑油站：提供透平机、发电机等设备的润滑油。油站油泵 采用两台电动油泵形式，两台电动油泵互为备用，同时系统配备有高 位油箱。即系统采用主、辅电动油泵加高位油箱的润滑油系统。该系 - - 统同时向透平主机和发电机提供润滑油，透平机正常运转时，由主油 泵供润滑油。在透平机启动、停机及主油泵发生故障时，由辅助油泵 供润滑油。高位油箱在主、辅油泵同时发生故障时，提供机组惰走所 需的润滑油量。 润滑油站由三螺杆油泵、油箱、高位油箱、油冷却器滤油器(九通 风机、加热器、调节阀、油箱测温热电阻等组成。 4）液压伺服控制系统： 控制对象为两级静叶可调机构、入口蝶阀、紧急切断阀、旁通阀。 由动力油站、静叶可调伺服控制系统、入口蝶阀伺服控制系统等组成。 5）氮气密封系统： 透平工质为高炉煤气，属于可燃有毒气体，故决不能让其外泄， 其密封介质为氮气。 透平轴端密封支路：气源氮气压力为 0.4-0.5 mpa，经气动调节阀 调压后送至密封处的氮气压力高于被密封的煤气压力 0.020.03 mpa 左右，以保证煤气不外泄。 6）循环冷却水系统一套 “trt”发电工程、循环冷却水主要用于润滑油站、动力油站、发 电机的空气冷却器。循环冷却水量总计为：300 m3/h。 2.1.7 高炉煤气余压透平发电装置（trt）操作 - - trt 正常操作在 trt 控制室内通过机组自控系统完成，高炉中 控室仅保留减压阀组控制，trt 正常工作时高炉控制室不得擅自操作 减压阀组，trt 开机或紧急停机， trt 控制室发出信号或信息，高 炉控制室配合 trt 控制室操作减压阀组。 2.1.8 工艺厂房布置 在 550m3高炉煤气布袋除尘器附近建设trt 厂房，厂房尺寸为 2418.0m，16/3.2t 检修吊车轨面标高15m，厂房端头设副跨 306.0m，机轴线与副跨长度方向垂直布置，采用岛式基础，设标高为 5.0m 的运行平台，平台下布置润滑油站、动力油站，副跨分二层：一 层布置变压器、低压配电室、高压配电室、二层为煤气净化控制室、 更衣室、值班室、卫生间等，平台上副跨设“trt”控制操作室、值 班室、休息间。 在 1080m3高炉煤气布袋除尘器附近建设trt 厂房，厂房尺寸为 3021.0m，20/5t 检修吊车轨面标高15m，厂房端头设副跨367.0m， 机轴线与副跨长度方向垂直布置，采用岛式基础，设标高为6.0m 的运 行平台，平台下布置润滑油站、动力油站，副跨分二层：一层布置变 压器、低压配电室、高压配电室、二层为煤气净化控制室、更衣室、 值班室、卫生间等，平台上副跨设“trt”控制操作室、值班室、休 息间。 2.1.9 主要技术经济指标 主要技术经济指标见表 24。 - - 主要技术经济指标表 表 24 序号指标名称单位数量 1高炉数量座2 2高炉有效容积合计m31630 3高炉煤气发生量合计万 nm3/h42 4trt 装置数量套2 5trt 装置发电量万 kwh/a8094 6主要动力消耗 7电力万 kwh/a100 8新水m3/a7000 9氮气万 m3/a51 10新增劳动定员人12 2.2 转炉煤气回收转炉煤气回收 西钢现有 120t 转炉 2 座，转炉煤气净化系统已随主体工程建成投 产，本工程是为其配套的余热回收利用工程。 2.2.1 转炉煤气回收量及煤气成分 根据转炉车间操作参数计算：年产转炉钢 201.8 万 t/a，吨钢回收 煤气量约为 80 m3/t，平均每小时可回收转炉煤气 24914m3/h，年最多 回收 161.44106 m3转炉煤气。 - - 转炉煤气成分： co(%)co(%)n2(%)o2(%) 701514.50.45 2.2.2 转炉煤气回收系统工艺流程 转炉煤气（即转炉烟气）首先经过煤气净化系统进行净化。当净 化后的煤气符合回收条件时，由三通阀切换至水封逆止阀，经过水封 逆止阀和气柜进口水封后被送往煤气柜；当煤气不符合回收条件时， 煤气经旁通阀、三通阀切换至放散烟囱，然后通过排放烟囱点火放散。 被送入煤气柜的煤气含尘量100mg/m3，压力 5500pa，热值 7.73mj/ m3。从煤气柜出来的煤气再经过电除尘器，使煤气的含尘量由 100 mg /m3进一步降至10mg/m3。被进一步净化后的煤气经煤气加压机 加压至 10kpa 后送往各用户。其流程为： 转炉煤气净化系统转炉煤气柜电除尘器煤气加压机用户。 西钢目前仅采用全湿法“og” （即：“二文一塔” ）工艺将转炉 煤气进行初步净化后，高空放散点火烧掉。 为了使转炉煤气达到回收利用的要求，本工程需新建配套的转炉 煤气储柜、电除尘器和煤机加压站。 2.2.3 转炉煤气柜 西钢炼钢车间的 2 座 120t 转炉采用 2 吹 2 生产制度，转炉煤气是 周期性间断回收。为保证转炉煤气用户连续使用要求，需设置转炉煤 气柜 1 座。 2.2.3.1 柜容的确定 - - 转炉煤气柜的容积应包括以下几部分： 1）调节煤气发生量和使用量不平衡所需的容量即变动调节量； 2）突发性安全量： 由于炉口喷渣等事故使煤气回收中断，煤气回收量突然减少，为 了应付上述情况，气柜需要一定的储备量，以便对煤气进行调度，这 部分储备量为突发性安全容量； 3）气柜上下限安全容量，一般各取 5% 。 本工程转炉煤气小时回收量为 24914 m3，经计算选用容积 50000m3气柜一座可以基本满足储气要求。 2.2.3.1 气柜选型 煤气柜分干式与湿式两种，本工程选用橡胶膜封型干式转炉煤气 柜。干式转炉煤气柜与普通的湿式煤气柜相比具有以下优点： 1）占地面积小。 干式煤气柜的高径大于湿式煤气柜，因此相同容积的干式柜与湿 式柜相比较，干式柜占地面积比湿式柜小。 2）煤气吞吐量大 干式煤气柜活塞及侧板组装要求精度高，活塞升降速度快，因此 煤气吞吐量大。 3）含酚污水量少 湿式煤气柜水封需经常加水、排水量多，气柜检修时大量的污水 很难处理。而干式煤气柜只有少量的煤气冷凝水析出，容易处理。 4）节能效果好 - - 北方地区湿式柜冬天需要防冻，消耗大量热能，而橡胶膜封型干 式柜则无此需要，可节约大量的能源。 5）使用年限长 目前干式煤气柜使用寿命已有超过 60 年的，而湿式煤气柜使用 寿命一般为 2030 年。 6）橡胶膜封型干式煤气柜与其他干式柜相比，还具有塔体及基 础构造简单，维修工作量小，造价和操作维护费较低的优点。 2.2.3.2 50000 m3干式转炉煤气柜主要技术参数 型式： 干式橡胶膜密封 储存介质： 转炉煤气 公称容积： 50000 m3 煤气压力： 25003500pa 气柜直径： 46.573m 气柜侧板高度： 38.1 m 气柜全高： 38.1 m 活塞行程： 30.5 m 底面积： 1703 m2 2.2.3.3 煤气柜工艺及附属设施 1）侧板 侧板是组成气柜外壳的主要部分，侧板全高 1 /3 的下半部与煤气 直接接触，要求气密，所余 2 /3 的上半部及规定不要求气密，当作通 风罩使用，在侧板上备有加强环，留有为了活塞上部空间换气的大量 - - 换气孔，而且还有几个为出入活塞上部空间的门洞。 2）底板 柜底板部分用钢板叠缝焊接拼制而成，做成圆拱型，紧贴基础面， 目的是使煤气中的冷凝水容易排至设在柜外的排水坑中。 3）柜顶 柜顶能遮风雨并保护活塞和密封橡胶，柜顶中央部分设有换气用 的通风口，此外，周围部分还设有通风口，同时兼作采光用的柜顶人 孔。 4）活塞 活塞板做成和底板相同的拱顶型，是最适于承受内部压力的形状， 同时也可减少贮存煤气部分的死区。 在活塞外周备有连接并保护内侧橡胶密封而用型钢和钢板作成的 活塞挡板。煤气压力的调整可用增减活塞上的混凝土块的配重来进行。 5）t 型挡板（又称升降保护板） t 型挡板在活塞的外侧和侧板之间，由钢板和型钢制成。t 型挡 板开关类似上述活塞挡板，均为环状构架，其作用是支撑密封橡胶， 并在升降过程中能使密封橡胶紧贴钢板面，具有保护密封橡胶的作用。 在 t 型挡板的内外有两圈密封橡胶，外圈的密封橡胶连接于侧板和 t 型挡板之间，内圈的密封橡胶连接于 t 型挡板和活塞之间。为了容纳 外圈密封橡胶在卷上或卷下时产生皱褶，故在 t 型挡板环状构架外侧 敷以波形板。 t 型挡板的顶面构成一个环形走台，操作人员通过侧板上开设的 - - 门洞即可进到 t 型挡板的顶部走台上进行维修和检查。 6）调平装置 调平装置系统是因煤气量的增减而使升降的活塞自动的保持水平 的装置。此装置沿圆周设有数套，每套装置都是由从活塞径向两点引 出的钢绳、滑轮和配重组成。当活塞倾斜时，受拉的一段钢绳会反方 向的对活塞自动校正。每套调平装置仅能调整活塞在一个方向上的水 平度。 7）密封装置 气柜密封装置的作用是密封气体，因此可以说它是贮气柜的心脏。 因气柜是依靠橡胶膜来到到密封目的，为此密封橡胶应具备以下条件： 对腐蚀及老化应具备耐久性； 对贮存的气体应具有不透气性； 对动作中引起的应力应具有足够的强度； 应具有较好的弹性，以防止由于动作变形所引起的损伤； 应尽量使之具有广泛的使用温度范围（适用气体温度范围：- 40+70，短时间内最高为+80） 。 转炉煤气柜密封装置采用的是十分坚固的合成橡胶制成的薄膜密 封材料，其厚度为 3mm，橡胶内夹有二层帆布。与空气接触的一面采 用氯丁橡胶，具有耐候性、耐日照、风吹、不易老化等特性。与煤气 接触的一面采用氰基丁二烯橡胶，具有耐油、耐煤气腐蚀等特性。 2.2.3.4 煤气柜安全生产措施 - - 为了保护煤气柜安全可靠的运行，上位机上考虑了如下措施： 1）活塞运行极限预警 活塞运行上下限设置了预警点和警戒点。当活塞运行到达预警、 警戒点时，发出声光信号，使操作人员活塞已到达预警戒位置，以便 及时关闭进出气阀门。另外还设置了活塞升降速度报警。 2）煤气自动放散管（兼作煤气其吹扫用） 当活塞到达上限位置，而煤气继续送入的情况下，设置在煤气柜 上部的放散管自动开启并放散煤气。 当煤气柜内进行空气吹扫和煤气吹扫时，也使用该放散管。 3）圆周阶梯 沿煤气柜的侧壁装有可以从地面一直通到柜顶供检查用的阶梯。 4）容量现场指示器 本指示计是在现场指示柜内的煤气容量，由活塞引出的钢丝绳通 过指示盘指示煤气柜容量，指示盘安装在侧板上的中间平台处。 5）活塞上部 co 浓度检测 当活塞上部 co 浓度超过 2530ppm 时，安装在操作室内的一氧 化碳报警仪会自动报警。柜内一氧化碳超标警示，操作人员不得进入 气柜内。 2.2.4 电除尘器 经过初步净化的转炉煤气含尘量100mg/m3，为满足一般用户对 煤气含尘量的要求，并减少转炉煤气对煤气加压机和管道阀门的冲刷 和堵塞，本设计新增 1 套湿式电除尘器，可将转炉煤气含尘量降至 - - 10 mg/m3。 电除尘器的主要技术参数如下： 电除尘器型式： 湿式卧式水平流 有效流通面积： 20 m2 处理煤气量： 30000 m3/h 电场数： 1 个 总集尘极面积： 400 m2 同极间距： 300mm 压力损失： 400pa 入口含尘量： 100 mg/m3 出口含尘量： 10 mg/m3 喷淋水量： 连续：15t/h 间断：10t/h 喷淋水压力： 0.5mpa 高压电源： 400ma/600kv 2.2.5 转炉煤气加压站 2.2.5.1 转炉煤气加压机 根据转炉煤气回收量和煤气用户对煤气的要求，选用两台 ai（m）484-1.0677/1.084 型煤气加压机，1 台生产，1 台备用。 加压机煤气流量： 29000 m3/h.台 加压机煤气的提升压力： 10kpa 每台电机功率： 200kw 2.2.5.2 转炉煤气加压站房 - - 转炉煤气加压站设在建筑面积为 369 m2的厂房内（其中 24m9m 为辅助间） ，厂房高 7.5m，厂房内设有 1 台手动单梁悬挂式 sdxq 型 5t 起重机。 2.2.5.3 工艺布置 煤气加压机布置在加压机房内，加压机进口管道上设有电动蝶阀、 翻板阀和调节阀，出口管道上设有电动蝶阀和翻板阀。为了防止加压 机产生喘震，在煤气加压机进出口总管上设有一根回流管，回流管上 设有一电动调节蝶阀。 煤气加压机的进出口总管和回流管均设置在室外，为了方便加压 机进出口阀门的操作和维修，管道阀门处均设有平台。 2.2.5.4 煤气加压站安全生产措施 为保障煤气加压站的安全运行，在加压站内采取以下安全措施： 1）煤气加压机房按 1 区防爆车间房设计，并采用必要的强制通 风定期换气，换气次数不少于 8 次/h。 2）煤气加压机用的电机、加压机房轴流风机、室内照明、电气 开关等均采用防爆型，加压机及煤气管道设有静电接地。 3）在加压机房安装了一氧化碳检测仪及一氧化碳超标自动报警 仪，并与通风设备联锁，一旦报警便自动启动通风设备进行换气。 4）进、出加压站的煤气主管设置低压报警和联锁装置，当压力 低至 500pa 时，加压机停止运转。 5）在加压机给水总管上设置低压报警信号（当压力降至 0.1mpa 时） 。 - - 6）在值班室和加压机房之间设有较大的密闭玻璃观察窗，既可 隔音，又可在值班室观察加压机运行情况。 2.2.6 柜区煤气管网 50000 m3转炉煤气柜入口管道选用 dn2200 钢板管；气柜出口管 道选用 dn1000 钢板管。 加压机入口总管道为 dn1000；加压后的出口煤气管道选用 dn1000 的钢板管送往用户。 在加压站出口煤气总管和转炉煤气柜之间另设一条 dn600 的煤 气回流管。 2.3 转炉余热锅炉装置转炉余热锅炉装置 2.3.1 系统组成 2.3.1.1 系统设计的基本数据 1）转炉操作条件： 转炉公称容量及座数 120t 2 座 经常生产转炉座数 2 座 作业制度： 2 吹 1.5 转炉最大装入量： 150t/h 转炉平均出钢量 130t 转炉最大出钢量 130t 吹氧时间 1618min/炉 平均冶炼周期 38min/炉 - - 平均日产钢量：6500 2）炉气特性 出炉口最大炉气量 8.19104m3/h 炉气温度 燃烧期 14501600 回收期 12001400 炉气含尘量 120150g/m3 2.3.1.2 系统方案 炉口段烟道固定段烟道末段烟道锅筒采用自然循环系统，设计 压力 2.45mpa.靠其回路内部汽水混合物产生的动压头维持循环。 用热水循环泵将活动烟罩、氧枪口、下料溜槽、除氧器组成强制 循环系统。用除氧水进行低压强制循环. 复合冷却方式既能回收蒸汽，又安全可靠使用寿命长，是一种较 为先进的烟道烟气冷却方式。 设计将活动烟罩、氧枪口、下料溜槽与除氧水箱连接，采用低压 热水强制循环冷却系统。工作压力0.20.3mpa, 工作温度 132-143, 循环水量大约260t/h。选用低压热水循环泵流量：q=610m3/h，h =0.28m pa，配电机：功率75kw, 电压 380v。2 台/炉，1 用 1 备。除氧水经低 压热水循环泵送入活动烟罩、氧枪口、下料溜槽,再回到除氧水箱。既 达到冷却的目的,又可将回收的这部分热量作为热力除氧器热源的一部 分。 炉口段烟道固定段(段段)烟道末段烟道, 采用自然循环汽化 - - 冷却系统.设计工作压力 2.45mpa. 工作温度 225。靠其回路内部汽 水混合物产生的动压头维持循环。吸热后的汽水混合物经上升管进入 锅筒。 活动烟罩与炉口段烟道之间采用氮封。 2.3.1.3 系统参数 1） 自然循环系统 工作压力 2.45mpa 工作温度 225 2） 除氧水低压循环系统 工作压力 0.3mpa 工作温度 132143 3）系统蒸发量 瞬时最大蒸发量 约 78t/h 每吨钢产蒸汽量 100 kg 冶炼周期平均产汽量 16.7t/h 2.3.1.4 供汽系统 转炉余热锅炉所产生的蒸汽是随转炉间断性吹炼而周期性变化， 为利用这种波动性的蒸汽，在供汽系统中设置了蓄热器，通过蓄热器 的调节作用，使得系统能连续而稳定地向外供汽。向外供汽压力为 0.60.8mpa。 5.3.1.5 补给水系统 1）补给水水质 - - 利用公司中心软水站向余热锅炉供给软水，水质符合 gb1576- 2001工业锅炉水质的要求。 2）补给水除氧 补给水进入锅筒前先要除氧，本系统选用 1 座余热锅炉配 1 台 50t/h 全补给水除氧器。 厂区软化水送入除氧器，经除氧的软化水由锅炉电动给水泵送入 锅筒及蓄热器。给水泵 2 台/炉，1 用 1 备。 2.3.2 主要设备及性能 2.3.2.1 余热锅炉本体 余热锅炉烟道本体由活动烟罩、炉口段烟道、固定段(i 段、ii 段) 烟道、末段烟道组成。 氧枪口外径; 下料口外径将在下阶段设计确定. 烟道截面为圆形，炉口段烟道固定段(段段)烟道末段烟道 其节圆直径 2960. 拐点角度 550。烟道为圆筒形管板式结构，受热蒸 发管束纵向布置，管子与隔板之间进行气密性焊接。蒸发管用的锅炉 无缝钢管.炉气经中段烟道顶部后,折向进入末段烟道，再垂直向下 进入烟气净化装置。 1）炉口段烟道 炉口段烟道为圆筒形管板式结构，受热蒸发管束纵向布置，管子 与隔板之间进行气密性焊接。蒸发管为 424mm 的锅炉无缝钢管， 炉口段烟道节圆直径为 2960mm.在此烟道上开有氧枪孔及下料溜槽 孔，该两孔上的孔套或槽套的冷却采用低压循环除氧水冷却系统。 - - 炉口段烟道和固定段烟道段之间设补偿器。 2）固定段烟道 固定段烟道亦为圆筒形管板式结构,受热蒸发管束纵向布置，管子 与隔板之间进行气密性焊接。蒸发管为 424 的锅炉无缝钢管，烟 道节圆直径为 2960mm。 3）末段烟道 末段烟道亦为圆筒形管板式结构，烟道节圆直径为 2960mm， 424 锅炉无缝钢管围成，炉气经斜烟道顶部后折向进入末段烟道， 再垂直向下进入烟气净化装置。 4）活动烟罩 活动烟罩为515 和 =7mm 扁钢焊制而成的管板式结构。活 动烟 罩与固定烟道之间采用氮封连接，以保证活动烟罩升降行程的要求 。活 动烟罩与氧枪孔及下料溜槽孔的冷却采用低压循环除氧水冷却系统。 活动烟罩与炉口段烟道之间的密封采用氮封； 为使活动烟罩每根受热管流量分配均匀，在每根受热管入口处装 节流装置。 为使活动烟罩和炉口段烟道,忍受高温含尘烟气的冲刷,延长使用 夀命,应当采用合金热喷镀,可找专业公司进行. 2.3.2.2 锅筒 一座余热锅炉配置 1 个锅筒,直径为 2600,锅筒直段长度 10.5m， 容积约 61m 3 。工作压力 2.45mpa。锅筒布置在炉子跨平台上。锅筒 内装有汽水分离装置，分离后的饱和蒸汽被送至蓄热器。 - - 2.3.2.3 除氧器及水箱 除氧器及除氧水箱 2 套，出力 50t/h, 水箱容积 25m 3，布置在炉 子跨平台上。 2.3.2.4 蓄热器 选变压式蓄热器 2 台，压力变化范围：2.450.8mpa，即充汽压 力为 2.45mpa，放汽压力为 1.27mpa，蓄热器直径为 3200 , 蓄热器 长度约 18m，容积 150m 3 ，蓄热器产生微过热 1015oc 即 204oc214 oc, 1.27mpa 的蒸汽. 可供 vd 炉,rh 炉或发电等用户使 用。 2.3.2.5 电动给水泵 选用多级离心式电动给水泵 3 台，型号： dg46-50x8, q=46m3/h, h=4.0mpa，配电机：功率 90kw, 电压 380v，2 用 1 备。 2.3.2.6 加药装置等 为防止锅筒内壁产生水垢，选用磷酸盐加药装置 1 套，以便向锅 筒加入磷酸三钠。加药装置为两罐三泵组装.。 2.3.2.7 热水循环泵 每座余热锅炉系统设置两台热水循环泵,型号：ic125-100-200 型， 280t/h，0.45mpa，耐温 1750c，耐压 1.6mpa。电动机 y250m-2 型， 功率：55kw/台。 转炉余热锅炉所产生的 2.45mpa 蒸汽,经蓄热器的调节后，以 0.60.8mpa 向外供汽，除车间自用外，多余蒸汽送往厂区换热站。 - - 3 总图运输总图运输 3.1 厂区概况厂区概况 3.1.1 厂区地理位置 西钢位于小兴安岭南麓的伊春市西林区。北距伊春 49km，南距 南岔 55km。四面环山，松花江支流汤旺河从厂区东面由北向南流过， 西林河从厂区南侧经过并流入汤旺河。汤林铁路、鹤伊公路在厂区东 侧经过，交通运输非常方便。 现有 550 m3、1080 m3高炉所在的炼铁厂位于公司厂区东端， 120t 转炉所在的炼钢厂位于厂区西端。 3.1.2 厂区工程地质和水文地质 拟建场地位于低山丘陵地区的河谷地段，地基土主要为粉质粘土、 圆砾及风化花岗岩等，在圆砾上部分布有不均匀的中砂、粗砂、砾砂 等，地层地质结构简单。场地一带不良地质作用不发育，不具备产生 崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的地质条件，场地稳定性较好。 - - 根据建筑抗震设计规范 （gb500212001）的规定和黑龙 江省抗震设计工作图的划分，本区抗震设防烈度为 6 度。 场地所处地区为季节性冻土地区，标准冻结深度为 2.40m。 场地地下水位埋深一般为 2.63.37m，地下水对混凝土结构无腐 蚀性。 3.1.3 气象条件 西林地区属寒温带大陆性气候，冬季多西北风，常年受山谷风影 响，河谷地带气流活动频繁，年主导风向为西南风，年平均风速 2.4m/s，年平均降水量 670mm，年平均湿度 71%。 西林地区冬季长达 6 个月之久，冬季一月气温最低可达42.7， 平均气温24.5。夏季 7 月气温最高可达 34.4，平均气温 20.1。 3.2 总平面布置总平面布置 本工程包括高炉炉顶煤气压差发电和转炉煤气回收两部分：高炉 炉顶煤气压差发电工程主厂房布置于炼铁厂区内预留厂址上；煤气回 收工程的 50000m3煤气柜、煤气加压站等设施布置在转炉分厂二次除 尘西面的台地上。 3.3 竖向布置竖向布置 3.3.1 竖向布置形式和分区平土标高 根据场地自然地形条件，并尽可能节省土石方工程量，煤气站场 - - 地拟采用台阶布置形式，高炉余压发电区域场地采用连续式平土方式。 煤气柜区 平土标高为 115.70m 高炉余压发电厂房 平土标高为 102.50m 3.3.2 场地排水 考虑到厂区现有雨水排除方式，并结合厂区采用城市型道路。布 置较紧等情况，本区场地雨水仍采用管道排除方式。 3.4 运输运输 本工程为余热余压利用项目，原料和产品为煤气及电力，故无铁 路和公路运输运输量。 3.5 绿化及消防绿化及消防 3.5.1 绿化 为美化厂区，消除或减弱噪声对人们的危害，改善劳动条件，应 在建设工程区域内，利用路旁及一切场地，进行绿化，使其绿化系数 不低于 20%。