电炉余热发电项目可研报告

所属专题：余热余压利用工程 云南永昌铅锌股份有限公司 电炉余热发电项目 可行 性研究报告 咨询证书编号 :工咨甲 10320070056 质量认证注册号 : 05007Q10074R1M 河北能源工程设计有限公司 2009 年 5 月 石家庄 批 准 单卫东 审 核 王彩霞 韩建锋 校 核 姚晌阳 粟 涛 王永林 何立波 编 制 王婷婷 叶青青 樊贞圆 莘英卿 沈永兵 蔡伟健 尹锐佳 颜如焱 张青枝 李春龙 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 i 石家庄 目 录 1 总论 . 1 1.1 申报单位概况 . 1 1.2 项目背景 . 1 1.3 编制依据、原则 . 3 1.4 项目概况 . 3 1.5 综合技术经济指标 . 5 2 发电规模与供电方案 . 7 2.1 发电规模 . 7 2.2 供电方案 . 7 3 厂址选择 . 8 3.1 厂址选择原则 . 8 3.2 厂址选择位置现状 . 8 3.3 交通运输 . 9 3.4 电厂水源 .10 4 技术方案 . 11 4.1 永昌公司电炉冶炼情况 . 11 4.2 烟气余热情况 . 11 4.3 余热利用方案 .14 4.4 主要技术经济指标 .15 5 设备方案 .17 5.1 热力系统 .17 5.2 水处理系统 .23 5.3 循环及供水系统 .25 5.4 电气系统 .30 5.5 热工控制系统 .32 5.6 附属生产系统 .36 6 工程方案 .37 6.1 土建部分 .37 6.2 安装工程 .41 7 电站总体规划及平面布置 .50 7.1 电站总体规划 .50 7.2 电厂总平面布置原则 .51 8 环境保护 .53 8.1 设计依据 .53 8.2 污染治理原则 .53 8.3 项目环境概述 .53 8.4 环境保护 .54 8.5 绿化 .55 8.6 环境监测 .56 8.7 水土保持 .56 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 ii 石家庄 8.8 工程环境影响评价 .57 9 安全、工业卫生、消防 .58 9.1 设计依据 .58 9.2 劳动安全 .58 9.3 职业卫生 .61 9.4 消防 .62 10 节约和合理利用能源 .65 10.1 编制依据 .65 10.2 节能 .65 10.3 节水 .66 11 劳动定员及组织 .68 11.1 劳动组织及管理 .68 11.2 人力资源配置 .68 11.3 人员培训 .68 12 项目实施条件和轮廓进度 .69 12.1 工程项目实施的条件 .69 12.2 工程项目实施的轮廓进度 .69 13 投资估算 .70 13.1 工程概况 .70 13.2 编制依据 .71 13.3 投资估算 .72 14 融资方案 .82 14.1 资金筹措 .82 14.2 投资计划与资金筹措 .82 15 财务评价 .83 15.3 财务分析 .89 16 结论及建议 . 107 16.1 主要结论 . 107 16.2 建议 . 108 附图目录 . 109 附件 . 110 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 1 石家庄 1 总论 1.1 申报单位概况 云南永昌铅锌股份有限公司 （简称永昌公司） 前身为创建于 1958年的勐兴铅厂。原是一个年产粗铅 300 吨，固定职工 229 人 , 年产粗铅300 吨的小型地方国有企业，当时企业名称为“龙陵县勐糯铅锌矿”。后历经改扩建、兼并改制、债转股等历程至今，企业资本、生产能力和抗风险能力不断提升和增强，在 短短几年里，公司发展到总股本29864 万元，总资产 8.8 亿元。目前，公司由五家股东单位组成。公司下设 8 个管理部门， 5 个分公司、 6 个党支部，拥有职工 1568 人。 多年来，公司始终坚持贯彻和落实消费者权益保护法，在“重质量、守诚信，抓安全、求发展，讲环保、铸辉煌”的质量方针指引下，确保广大用户和消费者的合法权益不受侵犯，以科学的管理体制和严格的质量检验制度，以及务实、奋进的工作态度，服务于社会各界。由于工作扎实， 1998 年公司被中国质量无投诉活动委员会授予“ 98质量百日无投诉单位”；“勐糯牌”商标于 1997 年被保山地区评为“著名商标”，“永昌牌”商标于 2007 年被云南省评为“著名商标”；公司继 2000 年顺利通过了 ISO9002： 1994 质量体系认证后，于 2003 年顺利通过了 ISO9001： 2000 质量体系换版审核；先后荣获国家科技进步二等奖、全国“安康杯”竞赛优胜企业、全国绿化模范先进单位、全国行业产品实物质量金杯奖、云南省科技进步一等奖、云南省安全示范企业、云南省思想政治工作先进单位、云南省劳动关系和谐企业、连续两届荣获云南省文明单位等荣誉称号。 永昌公司 目前生产规模为：采选铅锌矿 14 万吨 /年，冶炼电锌 2万吨 /年；硅铁 5万吨 /年，工业硅 5 万吨 /年；生产硫酸 1.6 万吨 /年。每年可实现销售收入 10 亿元，年上缴税费 1 亿元以上。 1.2 项目背景 随着我国经济的快速发展，能源和资源相对不足已成为经济发展云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 2 石家庄 瓶颈，如何合理的利用现有的宝贵资源是确保我国经济可持续发展的关键所在。为此，国务院在节能减排综合性工作方案中指出，到2010 年，中国万元国内生产总值能耗将由 2005 年的 1.22 吨标准煤下降到 1 吨标准煤以下，降低约 20%；单位工业增加值用水量降低 30%；主要污染物排放总量减少 10%。所以，节能减排已成为高耗能工业尤其 是传统重工业发展过程中面临的重大战略性任务，一方面这些企业是是国民经济的重要基础产业，是国家经济水平和综合国力的重要标志，另一方面它们又是耗能大户。所以在节能减排中占用举足轻重的作用。 余热发电技术以充分利用工业余热，实现“热电联供”为显著特点可达到既减排又增收的双重目的，是工业余热科学转换的最好方案和最好的能源节约方式。这也是“十一五”期间国家十大重点节能工程和建设节约型社会重点工程之一的“余热余压利用工程”及相关技术应用日益在钢铁、水泥、石化等行业风靡的主要原因。但是，许多大型企业都是通过购买国外技术及 产品来建立余热利用生产线，民族自主创新技术和产品遭遇到了冷落，甚至无人知晓在这一领域也会有自主创新的国产技术。 北京世纪源博科技有限 责任 公司毅然承担了这一重任，作为工业节能减排专家，利用自主研发的专利技术，成功完成和建设济钢、昆钢、重钢、珠钢、湘钢、东岭等余热发电项目，已成为国内余热发电技术的领先者、主力军。北京世纪源博公司在钢铁企业各环节都取得了卓有成效的业绩。先后建设了济钢转炉余热电站、昆钢 3 烧 烧结 余热电站、红钢烧结余热电站、珠钢电炉余热电站、昆钢 4 烧 烧结 余热电站、重钢环保搬迁工程余热电站、华菱湘钢烧结 余热电站，其中济钢转炉余热电站、昆钢 3 烧 烧结 余热电站 、红钢烧结余热电站，昆钢 4烧 烧结 余热电站 已建成顺利投产，其他项目在建设过程中。 对于 锰 铁 、 工业硅、硅铁合金 等 行业北京世纪源博公司也关注已久，在湖南铁合金厂、内蒙古鄂尔多斯铁合金 厂 已做过大量的测量和云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 3 石家庄 调研工作，对铁合金电炉的生产状况和余热源情况十分了解，此外，在建的珠钢电炉余热电站已进入施工阶段，炼钢电炉与铁合金电炉相比，烟气成分、温度和流量都比较类似，但炼钢电炉烟气周期性更强，造成烟气温度和流量都有很大的波动，公司对该项目前期做了一年多的准备工作，详实的核准 了电炉余热资源，确定了完整准确的技术方案。公司经过对各类电炉余热资源专门的分析、计算和讨论，针对不同种类电炉余热回收利用的技术路线和方案已非常准确和切实可行。 1.3 编制依据 、原则 1.3.1 编制 依据 1） 云南永昌铅锌股份有限公司 提供的基础数据资料； 2）小型火力发电厂设计规范及火力发电厂可行性研究报告内容深度规定及与设计有关的法令、法规、标准及专业设计技术规定等； 3）建设单位提供的各种支持性文件。 1.3.2编制原则 本工程设计本着 工艺 先进、可靠 ，设备选型合理 的原则，技术达到国内先进水平。 根据 云南永昌 铅锌股份有限公司 目前的生产、管理情况，结合 公司 今后整体发展改造的思路进行设计。 在设计中，充分考虑 工艺的先进性、适用性、可靠性，充分考虑设备、仪表的可操作性。 总平面布置及工艺布置按照设计规范要求，设备选型考虑安全生产和清洁生产要求，选择先进、节能、可靠的产品。 1.4 项目 概况 1.4.1项目建设地点 本项目拟建于 永昌公司硅业分公司 厂内 ，不需新征用土地。 1.4.2建设规模 本项目拟建 一座装机容量为 15MW 的电炉余热电站。 1.4.3工程方案 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 4 石家庄 针对 永昌公司 电炉冶炼烟气的特点，工程设计方案为： 在现有烟道上加 装三通，烟气经三通切换进入余热锅炉降温后再进入布袋除尘器，最后排空 。如图 1-1 所示，以余热锅炉代替原有的空气换热器， 这样就可进行余热利用，节能减排，通过余热锅炉回收高温烟气余热产生蒸汽。原有 空气换热器及 烟气管道作为改造后 余热锅炉及 烟气管道的旁通管道，当 余热电站 任一环节发生故障时可以随时切换到原有管道，不影响生产工艺正常运行。 图 1-1 余热回收系统工艺流程图 1.4.4发电效益 本 电站 工程 装机容量 15WM， 按机组利用小时数 7500h，年发电量11250 万 kWh， 扣除 10%自耗电之外 年供电量 10125 万 kWh， 按目前的执行电价每年可有 4860 万元的供电收入。 本电站热源为电炉烟气余热，电站建成后相当于 年节约标煤 3.54万 t，年减排二氧化碳 9.95万 t，年减排二氧化硫 1319t。如考虑节能减排项目政策奖励及碳指标出售收入，项目实际收益将 会 明显提高。 1.4.5项目投资 本项目投资 14708 万元，其中由企业自筹 30%，向银行贷款 70%。 全部投资内部收益率为 19.06%，全部投资投资回收期为 6.1a，各项经济指标较好。 1.4.6其他建设条件 项目用水：本项目年新水用量为 73.65 104t，按照 永昌 公 司 厂区总体规划及实际水量裕量，利用现有水源和管网可以满足要求。 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 5 石家庄 公用设施：利用 永昌 公司 厂区现有的公用设施和道路，不另外新建。 1.5 综合技术经济指标 项目 综合 技术经济指标见表 1-1。 表 1-1 综合技术经济指标表 序号 名 称 单位 指标 1 发电机组参数 1.1 汽机额定进汽压力 (绝压 ) MPa 1.6（饱和蒸汽） 1.2 汽机额定进汽温度 201 1.3 额定汽机进汽量 t/h 83 1.4 排汽压力 MPa 0.008 1.5 装机容量 kW 15000 2 技术经济效益指标 2.1 厂自耗电率 % 10 2.2 机组利用小时数 h/a 7500 2.3 年发电量 104kWh/a 11250 2.4 年供电量 104kWh/a 10125 2.5 年节约标煤 104t/a 3.54 2.6 年减排 CO2 104t/a 9.95 2.7 年减排 SO2 t/a 1319 3 投资概算、融资及经济分析 3.1 总投资 万元 14708 3.2 自筹 % 30 3.3 银行贷款 % 70 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 6 石家庄 3.4 年发电收入 万元 4860 3.5 全部投资内部收益率 % 19.06 3.6 全部投资投资回收期 年 6.1 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 7 石家庄 2 发电规模与供电方案 2.1 发电规模 根据 永昌公司 电炉烟气余热回收量，本工程拟采用 6 台余热锅炉系统以及 1 台 RN15-1.6+QF-15-2/10.5kV 凝汽式汽轮发电机组。 7台铁合金电炉同时运行时，回收的烟气余热共可产生 1.6MPa 饱和蒸汽 83t/h进入汽轮机组发电，余热电站装机容量为 15MW。 2.2 供电方案 2.2.1用电负荷 余热电站为 永昌公司 余热回收再利用自备电站，属于节能降耗和能源循环利用型项目 ，电站外供 所有电量供电炉冶炼 使用，可减少厂区全部外购电量的 10%左右 。 2.2.2接入系统 根据该电站的特点及建设规模，接入系统方案初步拟定为：发电机出口电压采用 10.5kV，站内设置发电机电压母线（为单母线），发电机通过真空断路器与母线相连接。 10.5kV 母线再通过一台 110/10kV、18000kVA 升压变压器经 110kV 电缆联络线与云南 保山 永昌铅锌有限公司内部 110kV 总降站 110kV 侧连接， 110kV 采用架空钢芯铝绞线接入 。 余热电站启动电源引接：由 110kV 联络线倒送电启动。 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 8 石家庄 3 厂址选择 3.1 厂址选择 原则 厂址 选择 的主要原则为： （ 1） 节约用地，充分利用 厂区 原有场地。 （ 2）有利于厂区合理布置和安全运行，满足生产工艺要求，厂区布置紧凑合理，有利于安全生产运行。 （ 3）有利于环境保护和生态，有利于保护风景区和文物古迹。 3.2 厂址 选择位置现状 3.2.1 地点与地理位置 永昌 公司 地处云南省保山市龙陵县，东临怒江与施甸相望，西与平达相接，南隔怒江与镇康县及缅甸毗邻相通，北与怒江坝一水相依。矿区占地面积 30 平方公里。 3.2.2 厂址选择 永昌 公司 电炉余热发电项目工程选址于 永昌 公司硅业分公司 厂区的空地上 ， 因本工程利 用电炉烟气余热发电，为缩短烟气管道和蒸汽管道距离减少散热损失，充分利用厂区内的现有公辅设施，不再进行厂址比选。 厂址能满足项目建设和生产运营的要求。 3.2.3厂址地形条件 本工程位于永昌 公司硅业分公司 厂区空地上。该区域地形平坦，现状场地标高与总厂标高系统一致，因此本工程竖向设计仍采用平坡式。 其工程地质资料需要 永昌公司 提供，或者签订合同后由 建设方 进行详细勘探。 根据建筑抗震设计规范（ GB50011-2001），本工程建构筑物抗震设防烈度为 8 度，设计基本地震加速度值为 0.20g。 3.2.4厂址 气象条件 保山市地处云南省西部，位于东径 98 25 100 02和北纬云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 9 石家庄 24 08 25 51之间。东与大理州、临沧地区接壤，北与怒江州、西与德宏州毗邻，西北、正南同缅甸交界，国境线长 167.78 千米。国土面积 1.96 万平方千米，其中：坝区占 8.21%，山区占 91.79%。市政府所在地隆阳区，距省会昆明市 593 千米，是滇西政治、经济、文化中心，也是历代郡、府、司、署所在地。 气温 最热月平均气温 28.3 最冷月平均气温 7.7 年平均气温 18.6 湿度 最热月平均相对湿度 69 % 最冷月平均相对湿度 72 % 年平均相对湿度 70 % 大气压力 海拔 1300m 左右 大气压力 86 kPa 风向、风速 年主导风向 S， SE 最大风速 17 m/s 平均风速 3.1 m/s 降水量 年平均降水量 1189 mm 日最大降水量 103 mm 3.3 交通运输 永昌 公司 地处云南省保山市龙陵县，东临怒江与施甸相望，西与平达相接，南隔怒江与镇康县及缅甸毗邻相通，北与怒江坝一水相依。矿区占地面积 30 平方公里。 本工程位于 永昌公司 硅业分公司 厂区内部， 厂区 已建成完 善的交云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 10 石家庄 通系统，本工程对外交通运输、出入口等采用 厂区 交通系统，在此不再赘述。 本工程生产运输为管道输送方式。 本工程将充分利用 厂区 道路及硬化场地， 以满足设备安装、检修及消防需要。 目前电厂该类电站的大件设备运输在铁路和公路上都有成熟的经验，本工程大件设备如汽轮机和发电机本体等，可用汽车运输至电厂。 3.4 电厂水源 补给水水源为永昌 公司 厂区 统一供给，分别供至循环水系统和工业水系统。 本工程 分别 采用生活、消防 独立 的供水系统，生活用水由永昌 公司 厂区 现有生活给水管网统一供给。本工程位于永昌 公司 的 厂 区 内，属于 厂 区 的一部 分，本工程界区内消防与 厂 区 内的消防统一考虑， 厂区 内设有完整的消防系统，所以，本工程内不设消防水池、消防水泵及消防稳压系统。 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 11 石家庄 4 技术方案 4.1 永昌 公司 电炉冶炼情况 4.1.1永昌 公司 电炉冶炼生产情况 永昌 公司 电炉采用半封闭烟罩冶炼形式，烟气处理仍采用传统工艺：由电炉、半封闭集烟罩出来的高温含尘烟气，经空气冷却器自然降温后去除了火星和大颗粒粉尘，再进入布袋除尘器过滤下来烟气中的细微粉尘，净化后的气体经引风机、烟囱直接排入大气。布袋除尘器滤袋内的粉尘经清灰、卸灰，由输灰车送走统一处理。 4.1.2 永昌 公司 对余热发电项目的要求 在工业生产冶炼企业，冶炼生产是主业，余热回收是副业。 永昌公司 对本余热发电项目的技术方案要求如下： （ 1）必须结合电炉冶炼工艺生产特点进行余热回收利用系统的设计，不能影响正常生产。 （ 2）进布袋除尘器烟气温度控制在 150以上，防止布袋结露及引风机腐蚀。 （ 3）高效利用余热，投资合理。 4.2 烟气余热情况 4.2.1 烟气余热现状 永昌 公司 电炉高温烟气的流程是：电炉高温烟气空气冷却器布袋除尘器引风机烟囱排入大气。高温烟气在进入布袋除尘器之前需要冷却到布袋 滤袋承受温度以下，采用空气冷却器的形式通过自然循环散热，大部分热量排放到周围空气中，即浪费了宝贵的余热资源，又对周边环境造成了热污染。 4.2.2 烟气余热数据 北京世纪源博公司对 2#电炉 和 4#电炉 分别 进行了 实地 测量工作，采用毕托管和热电偶等工具测量了烟气的流量 和 温度，其中一组测量数据 如 图 4-1、 4-2、 4-3 和 4-4 所示 。 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 12 石家庄 02000040000600008000010000012000014000016000018000020000014:08:29 14:16:29 14:26:29 14:34:29 14:42:29 14:50:29 15:02:29 15:11:29 15:23:29 15:33:29 15:42:29 15:56:29 16:12:29 16:22:29 16:33:29 16:42:29 16:52:29 17:08:29 图 4-1 2#电炉烟气流量 趋势 图 05010015020025030035040045050014:08:29 14:16:29 14:26:29 14:34:29 14:42:29 14:50:29 15:02:29 15:11:29 15:23:29 15:33:29 15:42:29 15:56:29 16:12:29 16:22:29 16:33:29 16:42:29 16:52:29 17:08:29 图 4-2 2#电炉烟气温度 趋势 图 05000010000015000020000025000018:17:31 18:22:31 18:27:31 18:31:31 18:38:31 18:47:31 18:59:31 19:04:31 19:23:31 19:49:31 20:01:31 20:11:31 20:17:31 20:36:31 20:43:31 图 4-3 4#电炉烟气流量 趋势 图 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 13 石家庄 05010015020025030035040045050018:17:31 18:22:31 18:27:31 18:31:31 18:38:31 18:47:31 18:59:31 19:04:31 19:23:31 19:49:31 20:01:31 20:11:31 20:17:31 20:36:31 20:43:31 图 4-4 4#电炉烟气温度 趋势 图 从图上 看出电炉烟气的流量和温度是波动的，这是由生产工艺的特点所决定。通过现场测量和观察发现冶炼期间打开炉门进行加料、捣炉等操作时，由于烟气管路负压运行会吸入过多冷空气，使烟气温度产生较大波动。另外，每台铁合金电炉在冶炼过程中，每隔 2 个小时会有 3040 分钟时间出铁水，此时烟气温度和流量都会有不同程度的下降，有时温度会从 500下降到 300，流量也有不同程度的下降，这个变化随冶炼周期也呈现周期性波动。 根据所有测量结果的统计和分析， 12500kVA 电炉和 25000kVA 电炉烟气流量和温度的算术平均值如下： （ 1） 1#和 2#共 2 台 12500kVA 硅铁电炉可利用余热量为： 17 104Nm3/h 400 （ 2） 3#和 4#共 2 台 25000kVA 硅铁电炉可利用余热量为： 28 104Nm3/h 400 （ 3） 5#、 6#和 7#共 3台 25000kVA 工业硅电炉可利用余热量为： 42 104Nm3/h 400 该数据作为基础设计依据，考虑到烟气温度和流量的波动情况，主要设备参数的选取都有一定裕量以及超负荷运行能力，如余热锅炉蒸发受热面就是按最大烟气参数进行设计，留有富余量以保证适应烟气参数波动的影响。 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 14 石家庄 4.3 余热利用方案 4.3.1 余热利用必要性 （ 1） 采用余热回收技术和低压蒸汽余热发电技术，充分利用现有余热资源，既降低了 硅 铁 冶炼能耗，又提高了能源利用率，有利于 永昌 公司 的可持续发展。 （ 2） 余热发电工程建成后，减少了废热对大气的污染，改善了厂区环境。 （ 3） 综合利用 永昌 公司 余热资源，增加企业自发电量，有利于 永昌 公司 节能降耗和提升 企业 整体经济运行质量，带来可观的节能效益、经济效益、环境效益和社会效益。 （ 4）从技术角度看，项目的建成可以进一步推动自主创新的国产技术的发展，提高民族自主创新技术和产品的竞争能力，促进产研结合， 形成技术及企业层面的双向良性循环。 （ 5） 项目的建成将使节能减排贯穿于各个生产环节。 4.3.2技术方案论证 常规余热发电汽轮机多采用过热蒸汽形式，此时汽轮机对进汽蒸汽的过热度有严格要求，过热度不够会导致蒸汽湿度增加，影响汽轮机效率甚至缩短叶片的使用寿命，严重时汽缸、主汽门外壳等高温部件内壁温度会急剧下降而产生很大的热应力和热变形，使金属部件产生裂纹造成重大事故。 从 12500kVA 和 25000kVA 电炉的实测数据发现，烟气的流量和温度是波动的。如果仍采用过热蒸汽发电形式，那么余热源经常性的波动对余 热锅炉产生的过热蒸汽品质会有很大影响，过热度很难保证。 根据铁合金电炉烟气参数波动的特点，北京世纪源博公司建议采用饱和蒸汽发电技术，该技术方案专门针对有波动的余热源。因为只要有热量就能产生饱和蒸汽，饱和蒸汽只有压力参数的要求没有过热度的要求，控制非常简单，而且饱和蒸汽汽轮机组可以实现很广范围内的滑压运行，不需要调整冶炼工艺。 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 15 石家庄 北京世纪源博公司拥有专利技术的机内除湿再热的多级冲动式汽轮机（专利号： ZL200510034193.3）是一种先进的饱和蒸汽发电设备，在汽轮机汽缸内的其中一相邻级或若干相邻级的级间设置 有级间蒸汽再热器，由该汽轮机的主汽门后的主蒸汽管上引出一股新蒸汽通入蒸汽再热器中，用于加热汽轮机中膨胀到一定程度的湿饱和蒸汽，降低其湿度，以保护汽轮机不受水蚀损害。汽轮机可以自由使用饱和蒸汽或过热度比较低的蒸汽，在保持比较高的效率情况下不用担心叶片的水蚀问题。任何压力的饱和蒸汽、湿蒸汽、过热度过小的蒸汽都可直接用来发电。这种汽轮机是我们在长期的地热发电、低品位余热发电的过程中发明出来的 ,使用此项技术，在同样的余热条件下可以多发25左右的电力，从而大幅提高余热电站的经济性。 4.3.3项目技术方案 本工程利 用烟气余热发电，运行方式为以热定电，机组选型按全年发电量最大化优化设计。直接利用饱和蒸汽发电实现机组大范围的滑压运行，适应 硅铁 电炉周期性的烟气参数波动，保证机组安全、平稳运行，并提高发电效率。 1#和 2#两台 12500kVA 的硅铁电炉 容量 较小，设置一台余热锅炉，两炉烟气汇总进入该余热锅炉。 3#和 4#两台 25000kVA 的硅铁电炉单独设置两台余热锅炉， 5#、 6#和 7#三台 25000kVA 工业硅电炉单独设置三台余热锅炉。 共 6 台余热锅炉产生的蒸汽汇总后进入汽轮机组， 6股蒸汽汇合于蒸汽总管共有 1.8MPa， 207 ， 83 t/h 的 饱和 蒸汽作为主蒸汽 通入汽轮发电机组，电站装机容量为 15000kW。 4.4 主要 技术 经济指标 主要 技术 经济指标见表 4-2。 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 16 石家庄 表 4-2 主要技术 经济指标 序号 名 称 单位 技术参数 1 汽机额定进汽压力 (绝压 ) MPa 1.6 2 汽机额定进汽温度 201（饱和蒸汽） 3 额定汽机进汽量 t/h 83 4 排汽压力 MPa 0.008 5 装机容量 kW 15000 6 厂自耗电率 % 10 7 机组利用小时数 h 7500 8 年发电量 104kWh/a 11250 9 年供电量 104kWh/a 10125 10 年节约标煤 104t/a 3.54 11 年减排 CO2 104t/a 9.95 12 年减排 SO2 t/a 1319 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 17 石家庄 5 设备方案 5.1 热力系统 5.1.1原则性热力系统拟定 原则性热力系统的拟定主要依据机组的型式和参考有成熟运行经验机组的系统拟定（见原则性热力系统图）。 5.1.1.1热力系统描述 主蒸汽系统采用单母管制，从 6 台 锅炉出来的蒸汽汇聚在一起，经主汽门后分两路进入汽轮机内做功。 凝结 水系统采用母管制，从凝汽器出来的水经凝结水泵打致真空除氧器，系统选用 2 台 110%容量的凝结水泵，一台运行一台备用。 给水系统采用母管制，配 3 台给水泵，给水泵出口管均接到一根给水母管上，从母管上再引出 2 根管分别去 各个 锅炉省煤器，如锅炉有不同负荷，可在去锅炉的给水管道上设给水操作台，调节给水流量，以满足不同的锅炉负荷要求。 按照设计技术规程，流量裕量 10%。压头裕量 20%。 凝汽器采用射水抽气器抽真空。 5.1.1.2热力系统辅助设备选择 本工程根据实际的具体情况配置 1 台机组。选用 2台 110%容量的卧式离心式凝结 水泵，一台运行一台备用。 本机组抽真空采用射水抽气系统，设置 2 台射水抽气器和 3 台射水泵，其中 1 台射水抽气器和 1 台射水泵用于凝汽器的抽真空， 1台射水抽气器和 1 台射水泵用于真空除氧器的抽真空，剩余的泵作为备用。 汽机房内设一台起重量为 32/5t 的电动桥式起重机。 5.1.2余热锅炉选型及技术参数 本项目 锅炉热源来自 硅铁 电炉排出的烟气，锅炉为负压运行，要求密封性好。针对锅炉的烟气和运行特点，为了提高锅炉的热效率，使 锅炉安全、稳定运行，本锅炉在整个设计中采取了 以下相应 措施 。 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 18 石家庄 （ 1）工作安全可靠。锅炉设计采用广为应用 的立型烟道式自然循环余热锅炉，蒸发受热面就是按最大烟气参数进行设计，留有富余量以保证适应烟气参数波动的影响，采用合理结构确保水循环安全。 （ 2）重量轻、尺寸小。 （ 3）机动性强。本型锅炉水容量小，启动速度快。 （ 4）运行费用省。本型锅炉不设强制循环泵、燃烧设备，因此设备工作可靠，运行成本低。 （ 5）结构简单，制造简易，安装方便。 （ 6）烟道截面形状好。本型锅炉烟道截面长、宽比例较一般余热锅炉为佳，烟气充满度好，炉内热力均匀、热偏差小，受热面冲刷较完全，对改善炉内传热性能，提高工作可靠性，减少烟气阻力都有利。 （ 7）一体化构架结构使锅炉安装更简便。 （ 8）锅炉蒸发器、省煤器受热管均采用环向绕翅管，加强换热效果。 （ 9）炉墙采用金属护板；人孔、穿墙管（集箱）、护板接缝处全密封设计；受热面集箱内置，确保锅炉不漏风。 （ 10）选取合适的烟速，据铁合金电炉空气冷却器运行情况看，只要保证一定的烟气流速可以有效的解决锅炉受热面的积灰问题。 锅炉为水冷、室外布置、全钢结构、平衡通风、低温低压自然循环汽包炉，主要技术参数见表 5-1。 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 19 石家庄 表 5-1 锅炉主要技术参数 序号 名 称 单位 1#锅炉 2#6#锅炉 1 锅炉进口烟温 400 400 2 锅炉烟气容积流量 kNm3/h 170 140 3 锅炉出口烟温 150 150 4 给水温度 40 40 5 饱和 蒸汽压力 MPa 1.8 1.8 6 饱和 蒸汽温度 207 207 7 饱和蒸汽流量 t/h 16.2 13.3 5.1.3汽轮发电机组选型及技术参 数 根据 硅铁 电炉烟气余热的特点设计，采用饱和蒸汽汽轮发电机组，与常规过热蒸汽汽轮发电机组相比可适应余热源参数大范围的波动，能够保证机组安全运行，并且采用级间再热之后 在相同条件下能提高发电效率 。 汽轮机主要技术规范如下： （ 1）型式：凝汽式汽轮机。 （ 2）型号： RN15-1.6 （ 3）转速： 3000r/min 主要技术参数见表 5-2。 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 20 石家庄 表 5-2 汽轮机主要技术参数 序号 项 目 单位 技术参数 1 汽机额定进汽压力（绝压） MPa 1.6 2 汽机额定进汽温度 201（饱和蒸汽） 3 额定汽机进汽量 t/h 83 4 汽机排汽压力 MPa 0.008 5 汽机排汽温度 41.5 6 额定发电功率 kW 15000 7 给水温度 40 8 冷却水设计温度 20 5.1.4发电机 发电机主要技术规范如下： （ 1）型式： 水 、 空冷式 （ 2）型号： QF-15-2/10.5KV 主要技术参数见表 5-3。 表 5-3 发电机主要技术参数 序 号 项 目 名 称 单位 数 据 1 额定功率 MW 15 3 额定电压 kV 10.5 4 额定 转数 HZ 50 5 额定转速 r/min 3000 5.1.5辅机设备选型及技术参数 主要汽机辅机设备选型及技术参数见表 5-4。 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 21 石家庄 表 5-4 汽机辅机设备表 序号 辅机设备名称 型号及技术要求 1 凝汽器 1 台 N-2200 F=2200m 2 凝结水泵 2 台 150N110 Q=100m/h H=116mH20 3 真空除氧器 1 台 YZK-100 90t/h 4 除氧器水箱 1 台 V=60m 5 汽轮机机内除湿再热装置 专利设备 自制 6 直流润滑油泵 1 台 CHY18 Q=20.5m/h H=36mH20 7 交流润滑油泵 1 台 CHY18 Q=20.5m/h H=36mH20 8 交流高压油泵 1 台 80Y1002C Q=50m/h H=104mH20 9 冷油器 2 台 YL-20-1 10 射水抽气器 1 台 CS-7.5 型 Q=105m/h P=0.392MPa 11 射水泵 2 台 IS125-80-200A Q=162m/h H=44mH2O 12 射水箱 1 只 砼结构 V=8m 13 定期排污扩容器 4台 DP-3.5 V=3.5m 14 高压电动给水泵 3台 D46-506 Q=50m/h H=288mH2O 15 胶球清洗装置 1 套 DN700 16 电动双梁桥式起重机 1 台 32/5t 起吊重量 32/5t 起吊高度 H=14.5m 跨距 Lk=15m 注：汽轮机辅助设备最终以汽机厂家配套为准 。 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 22 石家庄 5.1.6 主要设备备品备件 本工程的备品备件应在设备订货时要求设备制造厂提供 3 年的备品备件，见表 5-5，表 5-6。 表 5-5 余热锅炉及烟道备品备件 序 号 名 称 单 位 数量 备注 1 翅片管 根 10 受热面 2 保温钉 套 100 3 金属缠绕垫片 只 10 4 人孔门垫 个 6 5 142仪表管 m 10 不锈钢 6 硅酸铝毡 m3 6 保温层 表 5-6 汽轮发电机组备品备件 序 号 名 称 单 位 数量 1 冷却管 250.77286(0Cr18Ni9直管 ) 个 2 2 冷却管 250.57286(0Cr18Ni9直管 ) 个 38 3 滤芯（过滤器 4PD110160） 个 2 4 滤芯（过滤器 4PD140400） 个 2 5 螺栓 M644420(材质： 45-5) 个 4 6 双头螺柱 AM2770(材质： 45-5) 个 6 7 双头螺柱 AM3080(材质： 45-5) 个 4 8 双头螺柱 AM423140(材质： 45-5) 个 8 9 双头螺柱 CM564160(材质： 45-5) 个 2 10 罩螺母 M27(材质： 35-5) 个 6 11 罩螺母 M30(材质： 35-5) 个 4 12 罩螺母 AM423(材质： 35-5) 个 8 13 罩螺母 BM564(材质： 35-5) 个 2 14 罩螺母 BM644(材质： 35-5) 个 4 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 23 石家庄 序 号 名 称 单 位 数量 15 汽封环（ 460 Z=10） 个 2 16 汽封环（ 560 Z=10） 个 2 17 弹簧 个 54 18 汽封环 （ 400 Z=8） 个 2 19 弹簧 个 24 20 汽封环（ 500 Z=7） 个 3 21 汽封环（ 660 Z=6） 个 1 22 汽封环（ 700 Z=5） 个 1 23 弹簧 个 60 24 衬瓦 个 1 25 衬瓦 个 1 26 衬瓦 个 1 27 主推力瓦 个 1 28 付推力瓦 个 1 29 弹簧 个 1 30 活塞环 支 3 31 浮动环 个 1 32 油封环 个 1 33 填料环 52d9/36H98（切口） 个 24 34 填料环 52d9/36H98 个 14 其它设备备品备件在设备订货时确定，为保证三年用量的备品备件。 5.2 水处理系统 5.2.1概述 5.2.1.1 水源及水质 锅炉补给水处理原水为自来水，循环水系统补充水为工业水，均云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 24 石家庄 由 永昌 公司现有的自来水系统和工业用水系统提供。由于目前缺乏 厂区 自来水及工业水水质资料，暂时按一般情况水质考虑，待下阶段设计取得详细的水质资料后再对水处理工艺进行校核。 5.2.1.2 水汽质量标准 本期建设机组属低压机组 ,其机组 补充水、给水、炉水、回水 等水汽质量标准均执行国家标准 (GB 15762008) 工业锅炉水质 中有关规定。 5.2.1.3 设计范围 化学水处理部分设计内容包括：锅炉补给水处理、循环冷却水处理、给水炉水校正处理、水汽取样分析和监测、化学试验室等。 5.2.2锅炉补给水处理系统 5.2.2.1 系统出力 厂内正常水汽损失： 1.63t/h 锅炉的正常排污损失 : 1.66t/h 锅炉的正常补水量为 3.29 t/h，考虑到水处理系统自用水量，锅炉补给水处理系统正常出力以 5t/h 计。 5.2.2.2 系统选择 本期软化水处理设备出力为 5t/h,并设 75m3 软化水箱 1 座。 软化水通过两台软化水泵（ Q=7.5t/h,H=30mH2O）加压，送至主厂房除氧水箱。 5.2.2.3 系统出水水质 总硬度 0.03 mmol/L 浊度 5 FTU PH（ 25 ） 7.0 9.0 含铁（ Fe） 0.3 mg/L 含油量 2 mg/L 电导率 （ 25 ） 5.5 102 S/cm Cl- 1.1进水 Cl- 5.2.3辅机冷却水处理 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 25 石家庄 辅机冷却水防垢采用加水质稳定剂处理 ,浓缩倍率按 3 倍 设计。循环水防微生物采用杀菌剂处理。 循环水处理设备布置在循环水泵房内。 5.2.4给水炉水校正处理 针对机组水化学工况特性，给水采用加氨处理。炉水加入磷酸盐处理，以防止残余硬度导致锅炉结垢，每台锅炉分别配置一套加氨装置、一套加磷酸盐装置。 加药装置分别布置在每台锅炉附近，露天放置，加防雨棚。 5.2.5汽水取样 本工程锅炉布置距离主厂房较远，不宜采用整体的汽水取样设备集中取样，所以每台锅炉处各取样点可集中布置取样，汽机房取样点采用就地取样的方式，然后送至化学试验室分析。 5.2.6化学实验室仪器设备配 置 本工程新建化学试验室，试验室的主要仪器设备 参考 火力发电厂化学设计技术规程规定进行 配置 。 化学水处理主要设备见表 5-7。 表 5-7 化学水处理主要设备表 序 名 称 型 号 及 规 格 单位 数量 1 软化水处理系统 5t/h 套 1 2 循环水加药装置 / 套 1 3 炉水加磷酸盐装置 二箱二泵 套 6 4 汽水取样装置 / 套 6 5 加氨装置 二箱二泵 套 6 5.3 循环及供水系统 5.3.1 循环水系统 5.3.1.1 概述 根据建厂地区的现场条 件，循环及供水系统采用带机械通风冷却云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 26 石家庄 塔的二次循环单母管供水系统。供水系统由逆流式机械通风冷却塔、循环水泵、循环水管沟组成。 本工程 1台机组配 3 台循环水泵， 2台运行， 1 台备用。 循环供水系统工艺流程为：冷却塔冷却后的水，经安装在循环水泵房内的循环水泵提升后，通过压力钢管进入主厂房内的凝汽器；水在凝汽器中吸热后，再通过循环水压力钢管将热水送入冷却塔冷却，此后再进行下一个循环。 5.3.1.2 循环水量 根据本地区夏季最热月平均气象条件和汽轮机的额定排气量，机组夏季运行 2 台循环水泵， 1 台做为备用，循环水冷却倍率采用 70 倍，其它季节可根据具体情况，调整循环水冷却倍率。计算的夏季冷却水水量见表 5-8。 表 5-8 循环冷却水水量表 工 况 机组 容量 （ Mw） 凝汽量（ t/h） 凝汽器 冷却水 （ m3/h） 空冷器 冷却水 （ m3/h） 冷油器 冷却水（ m3/h） 其它辅机 设备冷却水（ m3/h） （ m3/h） 总冷却水量 （ m3/h） 夏季 15 83 5810 160 110 25 6105 5.3.1.3 冷却塔 根据本地区气象条件和循环水量，选用逆流式机械通风冷却塔 2座，单塔冷却水量为 3000m3/h。冷却塔组合布置，风机功率为 P110/132kW。 5.3.1.4 循环水泵 本电站按照最大循环水量，配 3台循环水泵（两用一备），根据循环水量及管道阻力，选择循环水泵规范如下： 流量： Q=3099m3/h 扬程： H=23H2O 转速： n=990r/min 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 27 石家庄 配备电动机功率： P=280kW 电压： U=380V 5.3.1.5 循环水管沟 经冷却塔冷却后的循环水，先通过安装在冷却塔出水口处的格栅和平板滤网清除 杂物后，经循环水沟送至循环水泵房前池。再经循环水泵升压后通过 1条 DN1000 焊接钢管分别进入 凝汽器和辅机冷却器，吸热后的水送回冷却塔冷却，以后进入下一次循环。 循环供水系统设计为单母管，管内最大流速 V=2.16m/s。 循环供水系统主要设备选型见表 5-9。 表 5-9 主要设备选型表 序 设备名称 型号及技术要求 1 冷却塔 2 台 FLB-D3000 t=10 t1=43 ， t2=33 2 循环水泵 3 台 3099m3/h， H=23m 3 变频调速蝶阀 2 只 BSD941H-10C PN1.0 DN350 4 电动蝶阀 2 只 D941SH-6 PN0.6 DN350 5 电动单梁起重机 1 台 LX3-9 Gn=3t， S=9m， Ho=9m 5.3.2 补给水系统 5.3.2.1 概述 本电站循环冷却水补水、工业冷却水补给水水源均由永昌 公司 给水管网统一供给；生活用水和锅炉补给水处理用水由永昌 公司 现有自来水管网供给。 5.3.2.2 补给水量 经水量平衡计算，本工程新建 115MW 纯凝机组夏季额定工况补给水需水量见表 6-2。 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 28 石家庄 表 6-2 夏季额定工况水量平衡计算表 序 号 项 目 需水量 （ m3/h） 回收水量 （ m3/h） 实耗水量 （ m3/h） 回收水 用途 1 冷却塔蒸发风吹损失 97 0 97 2 循环水排污损失 40 0 40 3 工业辅机冷却水 25 25 0 循环水系统 4 化学水处理 4.7 0 4.7 5 生活用水 0.5 0 0.5 6 未预见用水 5.0 0 5.0 7 合 计 172.2 25.0 147.2 根据补给水量表，本期 115MW 纯凝机组最大小时耗水量为147.2m 3/h，其中生产耗水 146.7 m 3/h，生活耗水 0.5 m 3/h。 5.3.2.3 补给水管道 本工程 位于 永昌 公司硅业分公司 厂区内，补给水水源由 厂区 统一供给。引一条干管至厂区，分别供至循环水补给水系统和工业水补给水系统；另引一条自来水管分别供至锅炉补给水处理系统和生活给水管网；消防给水管道接入厂区现有消防管网。 本工程辅机冷却水、轴承冷却水等工业水回水作为循环水的补充水，由主厂房接至循环水回水管。厂内补给水管均采用焊接钢管，埋地敷设，外防腐采用 石油沥青 加强防腐。 5.3.3 生活给水系统 本工程采用生活、消防分开的供水系统，生活用水由 永昌 公司 现有生活给水管网统一供给， 厂内生活给水管均采用 PP-R 管，埋地敷设。 生活用水 4.2m3/d，最大小时用量 0.5m3，水质应满足国家生活饮用水卫生标准（ GB5749-2006）要求。 5.3.4 消防给水系统 本工程位于永昌公司的厂区内，属于厂区的一部分，界区内消防与总厂消防统一考虑。永昌 公司厂区 现设有完整的消防供水系统，消防水压及消防水量满足本工程要求，本工程不再另设消防水池、消防云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 29 石家庄 泵房等建（构）筑物和消防水泵等动力设备。 设室外消防给水系统，干管管径为 DN200。消防管道在主厂房周围呈环状布置。室外消火栓采用地下式消火栓，消火 栓有一个直径为100mm 及一个直径为 65mm 的栓口，室外消火栓沿道路设置，消火栓间距为 80m。 主厂房设有 2条 DN150 进水管与室外消防给水管网连接，当 1 条进水管因故停用时，另 1 条进水管仍能保证供给全部主厂房室内消防用水量。主厂房内部的消防水管道布置成环状，消火栓间距不大于30m，采用单口消火栓，栓口及水龙带直径为 65mm，水枪口径 19 mm，水龙带长 25m。在主厂房室内消火栓处均设有消防水泵启动按纽，并接入总厂消防控制系统，当发生火灾时，可在控制室内远程或就地启动消防水泵。 根据火力发电厂与变电所设计防 火规范 GB50229-2006，消防水量见表 6-3。 表 6-3 消防用水量统计表 名称 用水量（ L/S） 消防历时（ h） 消防总用水量（ m3） 备注 主厂房内 5 2 36 主厂房外 25 2 180 合计 30 216 电站消防用水量按同一时间一次消防最大用水量考虑，由上表可知，电站消防用水量为 108m3/h。经计算最大消防水压约为 0.50MPa。 电站各系统以水消防为主，并在控制室、电缆夹层、变压器及其它电器设备间等处，采用移动式干粉灭火器灭火。在电缆隧道 、竖井、桥架的交叉处、电缆密集处、接头处设置悬挂式感温自动灭火器。 主厂房油系统和主要设备，除用消火栓灭火外，在其设备旁设置移动式灭火器，以便扑救初期火灾。 5.3.5 排水系统 生产废水和建筑物的生活污水均排入厂区污、废水排水管网，由永昌 公司 厂区统 一收集处理；雨水排入厂区雨水排水管网。 永昌 公司云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 30 石家庄 厂区总体规划时，污、废水处理系统已考虑余热电站容量，无需新建污、废水处理系统。 本工程设计界限为站区外 1m，由 永昌 公司 厂区负责外部管网的连接。 5.4 电气系统 5.4.1 电气主接线 本工程属于自备发电站，发电机 额定容量为 15MW，电力电量应基本在内部平衡。根据电站的自身特点和厂区内变电站情况，发电机电压等级适合采用 10KV，通过 10KV 母线经升压变及 110KV 电缆接入 110KV 总变电站 110KV 母线。 电站不设专用的启动电源。 5.4.2 备用启动电源引接 高压厂用备用、启动电源由永昌 公司 110KV 变电所的 110KV 母线供电，通过发电站升压变返送。 5.4.3 发电机引出线 发电机以 10KV 电缆接入 10KV 发电机及厂用母线，厂用工作电源由母线引接。 5.4.4 厂用电接线 （ 1）发电机及厂用母线采用单母线接线。 （ 2）主厂房 380/220KV 厂用电系统，采用中性点直接接地的三相四线制系统，按机炉单元对应分段。 （ 3）辅助车间厂用电接线 对化学水处理车间等设置了独立的车间配电装置，电源引自主厂房低压母线。车间厂用电接线采用中性点直接接地的三相四线制系统。 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 31 石家庄 5.4.5 不停电电源 机组设一套不停电电源装置，容量为 40kVA，单相，向热工控制系统供电。该装置布置于集控楼。 5.4.6 电气设备布置 （ 1）本工程 10kV 配电装置采用户内配电装置，高压配电室布置在主厂房内 0 米层。 （ 2）出线电抗器及开关布置在主厂房内 0 米层。 （ 3）发电机引出线及其相关设备分两层布置于发电机出线小间内。 5.4.7 直流电源系统 根据火力发电厂、变电所直流系统设计技术规定 DL/T5044-95，直流电源系统采用动力、控制合用的供电方式，直流电压采用 220V。 （ 1）直流电源系统采用单母线分段接线，蓄电池采用浮充电方式。 （ 2）本期工程设一组 220V 蓄电池组，不带端电池。 5.4.8 发电机励磁系统 发电机励磁系统采用自并激静止励磁系统。发电机励磁设备与发电机成套供应。 5.4.9 二次接线、继电保护及安全自动装置 （ 1）控制方式： 电气控制方式为以微机工作站为中心的综合自动化系统，所有继电保护均配置微机型保护。为在紧急情况下，保证机组的安全运行，设置必要的表计和控制开关，作为辅助监控手段，控制方式为强电控制。 机组、厂用电的保护、监控设备布置在集中控制室的电子设备间内。电气自动化监控系统 NCS 与 DCS 系统进行信息交换。 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 32 石家庄 （ 2）高压厂用电系统配置厂用电源快速切换装置。低压厂用系统配置备用电源自动投入装置。 （ 3）发电机、厂用变压器、 10KV 母线等元件的继电保护配置，按电力系统继电保护及其自动装置设计规程执行。 5.5 热工控制系统 5.5.1 设计范围及主要设计原则 本期工程热工自动化设计范围包括： 余热 锅炉，汽轮机组及其他辅助系统等仪表和控制系统。 本设计除执行上级颁发的各种规程、规定外，尚须遵守以下设计原则： 1）结合本工程情况，执行“安全、可靠、经济、适用、符合厂情”的设计原则。 2）精心设计，在不降低自动化水平的前提下，节省热控投资。 5.5.2 热工自动化水平 1）为适应机组的控制要求，主设备、主系统统一协调管理，采用集中控制方式，在电气间运转层设集中控制室及电子设备间。 2）为保证机组的安全经济及合理的运行，拟设置较完 整的热工检测、自动调节、控制、联锁、保护及热工信号报警装置。其自动化水平将使运行人员在集中控制室内通过 LCD和鼠标即能完成对机组正常运行工况的监视、操作、紧急情况事故处理及停机，在少量现场操作人员配合下，完成机组的启动。 3）按照上述对机组监控的基本要求，本工程分散控制系统功能将包括：数据采集及处理系统（ DAS）、模拟量控制系统（ MCS）、顺序控制系统（ SCS ）。 汽机数字电液控制系统（ DEH）、汽机安全监视系统（ TSI）、汽机云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 33 石家庄 紧急跳闸系统（ ETS）等专业性较强的设备，随主机厂配套供货，并与DCS 之间设有 可靠的高速通讯接口。 5.5.3 仪表控制系统的总体构成 本期工程仪表控制系统主要由以下几部分组成： 1）机组分散控制系统（ DCS），功能包括 DAS、 MCS、 SCS、 BMS 2）汽机数字电液控制系统（ DEH）（由汽机厂配套） 3）汽机安全监视系统（ TSI）（由汽机厂配套） 4）汽机紧急跳闸系统（ ETS）（由汽机厂配套） 5）就地监视和控制仪表。按工艺系统的要求设置。 6）工业电视系统 5.5.4 热工自动化设备选型 5.5.4.1 分散控制系统 本工程分散控制系统的选型主要依据下列原则： 1）所选的系统必 须具有当今实践证明是先进的应用技术。 2）应方便为今后的维修服务和备品备件的来源提供方便，并能根据工程特点编制应用软件。 3）具有一定的工程经验，并且价格合理、服务周到。 分散控制系统的最终确定，有待以后的招标过程中，经过详细的技术经济比较后做决定。 5.5.4.2 主要常规仪表设备 1）变送器采用智能变送器 2）主要压力、液位、流量、温度开关采用国内外知名品牌。 5.5.5 电源 5.5.5.1 交流不停电电源（ UPS） 每台机组均设有 220V 不停电电源。电源切换时间不大于 5ms。该云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 34 石家庄 电源供热工自动化系统、 检测仪表、执行机构等设备用电。在厂用电中断的情况下，不停电电源系统应能保证连续供电半小时。 5.5.5.2 交流 220V 后备电源 厂用保安电源作为后备电源。 5.5.5.3 交流动力电源（ 380VAC） 主厂房内电源柜等从电气厂用电及保安段引入两路 380V/220V 交流电源，供电动门等设备用电。 5.5.6 电站信息远程监测系统 为建立良好的售后服务管理系统，方便我公司及时处理现场发生的各种设备故障，以及各种数据实时监测，我公司建立了现场信息管理系统，该系统能把现场的所有设备的状态参 数及时通过互联网传输到我公司售后服务部门的专用计算机上。 该系统在现场安装采集接口软件 , 借助互联网强大的通信功能，实时与我公司的服务器通信，我方可以通过实时数据 即时的了解电站的运行情况，给出运行建议，贵方也可通过该系统向我方反映电站的整个生产过程。这对电站的健康运行、故障排除起了很大作用。 该系统以监测为目的，不参与现场设备控制。 5.5.7 热工控制设备选型汇总表 表 5-8 热工控制系统设备选型表 序号 设备名称及规格 单位 数量 1 DCS 系统 套 2 2 主机 P4 3.0G/1G/160G/DVD/键盘/独立显卡 /独立网卡 台 3 3 21 液 晶 显 示 器 ， 台 3 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 35 石家庄 序号 设备名称及规格 单位 数量 1600*120075HZ 4 100M 以太网卡 块 3 5 工业专用键盘 台 3 6 LOGITECH 劲貂光鼠 台 3 7 打印机 台 1 8 快速以太网交换机，支持二层交换，可网管，不少于 16 个 10/100M 电口 台 5 9 尾纤 根 按需 10 6 芯多模光纤 m 按需 11 光纤终端盒 台 按需 12 安普超五类屏蔽双绞线 m 按需 13 光电转换模块 台 按需 14 操作台（卖家标准） 台 3 15 打印机台 台 1 16 附件 按需 17 DEH/ETS/TSI 机柜（含元器件） 台 1 18 开机盘 台 1 19 操作系统软件 2003 服务器版 套 1 20 操作系统软件 2000 专业版 套 2 21 杀毒软件 套 3 22 DCS 专业软件包 套 3 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 36 石家庄 序号 设备名称及规格 单位 数量 23 接口机软件 套 1 24 工业电视系统 套 1 25 硬件防火墙 台 1 26 路由器 台 1 注：变送器、开关、热电偶等热工设备在初步设计阶段进行选型。 5.6 附属生产系统 5.6.1 消防给水系统 （见 5.3.4） 5.6.2 室外排水系统 （见 5.3.5） 5.6.3 实验室系统 5.6.3.1 电气实验室 本期工程电气实验室施工图时确定。 5.6.3.2 热工实验室 本期工程热工实验室施工图时确定 。云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 37 石家庄 6 工程 方案 6.1 土建部分 6.1.1 概述 设计除根据现行国家及当地规范、标准和规定外，本工程设计与计算按照电站与锅炉的选址地质资料进行。 建筑物内部装修设计防火规范 GB50222-95 建筑地面设计规范 GB50037-96 屋面工程技术 规范 GB50207-94 建筑设计防水规范（ 1997 版） GBJ11-89 工业企业噪声控制设计规范 GBJ87-85 建筑抗震设计规范 GB50011-2001 建筑结构荷载规范 GB50009-2001 砌体结构设计规范 GB50003-2001 混凝土结构设计规范 GB50010-2002 钢结构设计规范 GB50017-2003 建筑地基基础设计规范 GB50007-2002 6.1.2 设计基本参数 设计基本风压值 为 0.30kN/m2。 抗震设防烈度为 8，设计基本地震加速度值 为 0.2g。 地震分组第二组， 设计使用年限 50a。 6.1.3 建筑设计 6.1.3.1 主厂房设计 （ 1） 建筑布置 汽机房布置尽可能做到布局合理，工艺流程顺畅，并设有必要的检修设备 场地，考虑了主厂房内的通风、采光及排水设施，为设备的安全运行维护提供良好的工作环境。主厂房布置采用汽机房、电控楼联合布置的顺序排列。这种布置有利于对汽轮发电机组的运行控制。 主厂房由汽机间和电气间并列布置。汽机间跨度为 15m，电气间云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 38 石家庄 跨度 5m，主厂房的长度 30m。在主厂房底层增设配电间。 电缆夹层的楼面标高为 3m。 运转层的楼面标高为 6m。 吊车吨位为 32/5t，轨顶标高为 13.1m。 汽机间的屋架下弦标高为 16m。 在主厂房配电室旁设室内楼梯间 ,整个主厂房底层共设四个出入口，保证人流、货流出入及紧急疏散。 汽机间顶设天窗，并设置电动开窗装置，便于通风和排热。 （ 2） 建筑处理： 1）主厂房为主要生产建筑，也是电厂主要标志，所以注意其外观美观、不易被污染，并且具有时代特色，所以外墙面以灰白色涂料。内墙面以涂料为主，集中控制室内墙面设保温层、喷彩塑，地面为活动地板。主厂房地面为细石混凝土、楼面为地砖；塑钢门窗。 2）屋面采用内天沟有组织排水 ,卷材防水 ,辅楼增做水泥膨胀珍珠岩保温层。 3）建筑物的耐火等级为二级。安全等级为二级。 （ 3） 主厂房结构： 1）主厂房为框排架结构，汽机间为排架结构，纵向由现浇混凝土框架梁联系 ；控制室为钢筋混凝土框架结构。 2）地基及基础：主厂房采用钢筋混凝土现浇独立基础，现浇钢筋混凝土基础梁，新增两台锅炉基础采用大块式基础，基础最终形式及埋深根据建筑上部结构及地质详勘资料最终确定。 6.1.3.2 其他建（构）筑物 （ 1）循环水泵房 循环水泵房采用砖混结构，占地为 20m8m，单层布置，现浇梁柱板，天然地基。 （ 2）软化水车间 软化水车间采用砖混结构，占地为 10m10m，单层布置，现浇梁柱板，天然地基。 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 39 石家庄 软化水车间包括净化水间、水处理间、泵站、贮水箱间、实验室、操作室等。吸水井和清水池等采用 钢筋混凝土结构，站房等均采用地上式砖混结构。 （ 3）余热锅炉和烟道基础 1#余热锅炉占地 12m10m， 2#-6#余热锅炉占地 12m9m。余热锅炉和烟道基础采用独立基础及条形基础。 （ 4）冷却塔基础 冷却塔采用带机械通风玻璃钢冷却塔，占地为 30m15m，采用独立基础。 6.1.4 采暖通风 6.1.4.1 主要设计依据 1）采暖通风与空气调节设计规范 GB50019-2007 2）小型火力发电厂设计规范 GB50049-94 3 ） 火 力发电 厂采 暖通 风与空 气调 节设 计技 术规定 （ DL/T5035-2004） 4）工业企业设计卫生标准 GBZ 1-2002 6.1.4.2 设计参数 厂内各工作场所应控制或掌握的温度、湿度标准见表 6-1 所示。 表 6-1 室内设计参数表 房间名称 夏季 冬季 温度（ ） 相对湿度（ %） 温度（ ） 相对湿度（ %） 集控室 26-28 6010 201 6010 继电室、电子设备室 26-28 6010 201 6010 蓄电池及配电室 26-28 - 18 - 热工检修间、仪表间 26-28 - 18 - 6.1.4.3 空调调节 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 40 石家庄 集控室、电子设备间布置在 BC 列 6.00m 层。为了满足设备及运行人员所需的室内温湿度要求，将设置分体式空调系统。为了保持室内空气的新鲜，空调系统的新风量按不少于送风量的 10%设计。空调系统为全年运行，可就地控制。由于空调机组布置于楼面，机组本身还考虑减振措施。 空调系统风管及保温材料均采用阻燃材料。 6.1.4.4 通风 室内通风及空气调节计算参数的选用，符合现行的采暖通风与空气调节设计规范（ GB50019-2007）的规定。 生产厂房夏季工作地点的温度，根据夏季通风室外计算温 度及其与工作地点温度的允许温差，见表 6-2。 表 6-2 夏季工作地点温度 夏季通风室外计算温度 22 23 4 25 26 27 28 29-32 33 允许温差 10 9 8 7 6 5 4 3 3 工作地点温度 32 32 32-35 36 注：如受条件限制，在采取通风降温措施后仍不能达到本表要求时，允许温差可加大 12 。 6.1.4.5 汽机房通风 汽机房通风采用自然进风、自然排风的通风方式。夏季，室外新风由底层、运转层外窗进风，经各层的主要散热设备周围开设的格栅、检 修孔、楼梯间、吊物孔等处，有组织的经汽机房屋顶设置的屋顶通风器排至室外。为了更好的解决 B-C 列底层通风死角问题，在汽机房0m， B 列附近设置移动式推车轴流风机，可根据实际情况确定风机位置，使气流组织更趋合理。屋顶通风器设有电动操作装置，可在冬季时关闭 。 6.1.4.6 电气设备间通风 主厂房电缆层设计自然进风，自然排风系统。发电机出线小室及开关小室均设计自然 进风，机械排风系统以保持室内温度小于 40 。 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 41 石家庄 蓄电池及配电室采取自然进风，机械排风系统以排除室内有害气体。换气次数不少于 6 次 /时。排风机采用防腐防爆轴流风 机，通风管道及附件均 采用防腐材料制作。 6.1.4.7 化学水处理设施 通风 仪器设备及 循环 水泵间均设置机械通风， 采用 玻璃钢轴流风机排风，自然进风，换气次数按不少于 15 次 /小时设计。 化水试验分析 和监测 室 , 水汽 取样加药间、药品库等均设置机械通风， 采取自然进风， 防爆玻璃钢轴流风机排风 ,电动机采用全封闭式 ,换气次数按不少于 15 次 /小时设计。 6.2 安装工程 本项目的安装工程包括机电设备安装、非标件制作、锅炉管道、工艺管道、金属结构、电气自动化、电缆桥架等，其中主要内容如下 。 6.2.1 热力系统 6.2.1.1 余热锅炉及辅助设备 根据锅炉房平面图和基础图放安装基准线，当基础尺寸，位置不符合要求时，必须经过修正达到安装要求后再进行安装，基础放线验收作纪录，并作为竣工资料归档。锅炉本体的安装首先进行运输，锅炉运到基础上后，不撤滚杠先进行找正，然后撤用滚杠使锅炉就位，再进行锅炉的找平（纵向和横向）。辅助设备：风机，水泵，压力表，温度表，水位表，排污阀，软化水设备的安装。 参考工业锅炉安装工程施工 及验收规范 JBJ27-96 。 6.2.1.2 汽轮发电机组及其辅助设备 （ 1）汽机严格按照以下要求设计、安装、调试、运行 操作。 a对不允许运行或不允许长期连续运行的异常情况，有明确的规定。 b汽轮机的零部件（不包括易损件）的设计使用寿命不低于 30 年。 c汽轮机的大修周期不少于 4 年，并提供机组的可用率和强迫停机率。 云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 42 石家庄 d提供汽轮机运行中，主蒸汽参数偏离额定值的允许范围和允许连续运转时间。 e提供的转子可以保证在所有稳定运行工况下（转速为额定值时）运行时，在轴承上测得的双振幅振动值，无论是垂直、横向或轴向均不大于 0.03mm，另外提供了转子在通过临界转速时的最大振动值。 f 超速试验时，汽轮机能在 112%额定转速下作短期 的空负荷运行，这时任何部件都不会超应力，各轴承振动也不会超过允许值。 g提供汽轮机的起动程序和必要的运行数据。 h提供额定工况与最大工况时的热耗率与汽耗率。 i汽轮机及发电机各节点的设计扭矩、扭应力和安全系数，在投标书上均有注明，并说明了对应的异常工况。 j汽轮机制造厂将汽轮机至发电机组整个轴系的振动，临界转速，润滑油系统及靠背轮负责统一归口设计，保证机组的正确组装和稳定性。 k距汽轮机壳外 1m，所测得的噪音值低于 90dB，对于其他辅助设备也不大于 90dB（ A 声级）。 l汽轮机及所有附属设备是成 熟的、先进的，并具有制造相同机组，运行成功的实践经验。没有使用实验性的设计和部件。汽轮机的通流部分采用的是目前国内外先进的技术设计制造，并在投标文件中详细阐述了其使用的先进方案及采用该方案后的效益。 m汽轮机的设计充分考虑到可能发生的意外如：超速、进冷汽、冷水、着火和突然震动，防止汽轮机进水的规定按国际标准执行。 n汽轮机的转子和叶片的设计是精确成熟的，在允许的周波范围内变化不会产生共振。 o汽轮机的转子和叶片在出厂前，已经做好各种试验，确保安装准确精密。 p汽缸铸件符合技术要求，汽缸本体满足高负荷 、连续稳定运行及冷却过程中，因温度梯度变化造成的变形最小，能始终保持正确的云南永昌铅锌股份有限公司电炉余热发电工程 可行性研究报告 HEED 河北能源工程 设 计有限公司 43 石家庄 同心度。 q汽缸上的压力、温度测点齐全，位置正确，符合运行、维护、集中控制和试验的要求。 r任何运行条件下，各轴承的回油温度不会超过 70 ，各轴承回油管上留有观察孔及温度计插座。在油温测点及油流监视装置之前，没有来自其他轴承的混合油流。 s测量轴承金属温度，使用的是埋入式双支铂热电阻，并将该热电阻的接线引到了汽轮机本体接线盒。运行中各轴承设计金属温度不会超过 90 ，此外，乌金材料允许在 110 以下长期运行。 t推力轴承能持续承 受在任何工况下所产生的双向最大推力。提供了每块瓦的金属测量用铂热电阻，以及回油温度表，在推力轴承的外壳上，还设有一个永久性基准点，以确定大轴的位置。 u轴承上设置了测量轴向位移、胀差和膨胀的检测装置。 v轴承座的适当位置上，装设有测量轴承在垂直、水平二个方向上振动的装置。 w主汽门、调速器门严密不漏，可以承受在主蒸汽管道上做 1.5倍的设计压力的水压试验。 x主汽门、调速器