余热发电设计方案

1 余热发电项目余热发电项目 2 台台 120t 转炉 转炉 3 台台 180m2 烧结环冷烧结环冷 余热发电工程余热发电工程 设计方案设计方案 设计单位 四川华明新能源技术有限公司 二 一三年一月 2 台 120t 转炉 3 台 180m2 烧结环冷余热发电工程 设计方案 2 目目 录录 1 1 项目介绍项目介绍 1 1 1 1 项目名称及内容 1 2 2 方案选择方案选择 1 1 2 1 转炉余热发电系统介绍 1 2 2 烧结环冷机余热电机系统介绍 2 2 2 1 工艺流程 2 2 2 2 工艺设计要求 2 2 2 3 烟气收集系统 4 2 2 4 烟气循环系统 4 2 2 5 余热锅炉 5 2 3 方案选择 5 3 3 发电量估算发电量估算 6 6 3 1 烧结余热发电量 6 3 2 转炉余热发电量 7 4 4 主要设备表主要设备表 7 7 5 5 附图附图 7 7 1 1 项目介绍 1 1 项目名称及内容 名称 余热发电项目 2 台 120t 转炉 3 台 180m2烧结环冷余热发电工程 内容 一期已经建设好 1 台 120t 转炉和 1 台 180m2烧结环冷机 二期新建 1 台 120t 转炉和 2 台 180m2烧结环冷机 现需要利用 2 台转炉高温废气建设 2 台余热锅炉 生产饱和蒸汽来发电与供汽 利用 3 台烧结环冷机废气建设 3 台余热锅炉生产过热蒸 汽来发电与供汽 2 方案选择 2 1 转炉余热发电系统介绍 转炉在吹炼过程中 产生大量的高温烟气 1200 C 以上 设置烟道式余热锅炉 来生产 2 5MPa 的饱和蒸汽 因在整个冶炼周期 38min 内 只有吹炼期 16min 才 有高温烟气 余热锅炉生产的蒸汽量也随之剧烈波动 因此为保证汽轮机进汽流量的 连续性和稳定性 设置一个变压式蓄热器 在吹炼期内 余热锅炉生产的蒸汽一部分 经调压阀送往汽轮机做功 另外一部分则引入变压蓄热器内 在非吹炼期 余热锅炉 不生产蒸汽 调压阀前压力不断下降 蓄热器内饱和水降压后发生闪蒸 饱和水成为 过热水 立即沸腾而自蒸发 产生连续蒸汽 经过调压阀送往汽轮机 这样就完场了 蓄热器蓄热放热的过程 送往汽轮机的蒸汽经过调压阀降至 0 6MPa 饱和蒸汽经过调压阀成为微过热蒸汽 进入汽轮机膨胀做功 驱动发电机发电 对于国产汽轮机 一般为多级叶片结构 为 防止末级叶片发生水击现象 要求进入汽轮机的蒸汽干度大于 0 995 因此在进入汽轮 机前设置有一套汽水分离装置 汽轮机排出的乏汽在凝汽器内被冷凝 通过凝结水泵将凝结水送入除氧器进行除 2 台 120t 转炉 3 台 180m2 烧结环冷余热发电工程 设计方案 2 氧 除氧后再经过给水泵送入余热锅炉汽包和蓄热器内 2 2 烧结环冷机余热电机系统介绍 烧结环冷机余热发电系统相对较复杂 下面主要介绍烧结余热发电 2 2 1 工艺流程 烧结机余热锅炉是利用环冷机鼓风机鼓风冷却高温烧结矿产生的废气 具体流程 是 环冷机 段 高温段 的高温废气送入余热锅炉高温入口 高温段烟气首先用来 加热由高压汽包输送至高压加热器的蒸汽 使该部分蒸汽变为过热蒸汽 高温段烟气 经过高压过热器换热后与环冷机 段 低温段 的低温废气混合参与高压蒸发器 低 压蒸发器 省煤器等区域的换热 锅炉除氧器的设置采用一体化除氧 充分考虑蒸汽 的汽水分离 低压汽包的水位调节以及除氧蒸汽的稳定来源 保证达到除氧效果 外 供除盐水和凝汽器产生的凝结水经过除氧器除氧后进入余热锅炉的低压段锅筒 一部 分水经低压段蒸发器换热后在低压段锅筒内形成饱和蒸汽 经锅筒汽水分离装置分离 后送至低压过热器加热 产生的过热蒸汽最终进入汽轮机补气口做功 一部分水由锅 炉给水泵输送至余热锅炉的高压段锅筒内 经二段蒸汽蒸发器与高温废气换热后在高 压段锅筒形成蒸汽 蒸汽再与进口的高温段废气换热后变成过热蒸汽 进入汽轮机发 电 余热锅炉出口排气温度小于 150 为进一步利用这部分废热 采用循环风机将废 气送回环冷机鼓风机出口风箱内 进行循环利用 以提高废热利用的效率 循环烟气 管道上设置排放装置 保证在循环风机故障无法进行循环利用时放散烟气 设计中 考虑主蒸汽温度调节问题 以使主蒸汽品质符合汽轮机的要求 循环风机按全流量配置 风量根据工艺情况自行设计选择 正常运行时环冷机相 应鼓风机可停运 循环风机流量按环冷机的运行需要 其流量在 20 100 范围可调 废气进入鼓风机风箱的压力约 4 2 4 5kPa 当锅炉事故或检修时 环冷机鼓风机开启运行 并通过烟囱将废气直接排入大气 2 2 2 工艺设计要求 2 台 120t 转炉 3 台 180m2 烧结环冷余热发电工程 设计方案 3 余热发电装置包括所有系统和设备满足以下总的要求 1 余热锅炉主体采用全钢结构 双压系统 2 环冷机烟气收集罩 环冷机台车密封和管道设计应遵循尽量提高烟气利用率 和不影响烧结正常生产的原则 3 在合适位置设置烟气除尘设施 4 环冷机烟气收集系统不参与烧结终点自动控制 5 为充分利用烧结矿冷却废气 提高废气利用效率 余热锅炉布置在环冷机旁 距离环冷机较近 减少热量损失 6 余热锅炉采用落地立式露天布置的型式 废气管道由锅炉上部进入 充分换 热后从锅炉下部引出 经循环风机后再进入环冷机 7 余热锅炉设两台锅炉给水泵 布置在余热锅炉底部一侧 余热锅炉底部同时 布置锅炉磷酸盐加药装置及锅炉汽水取样装置 8 为充分利用余热资源 本套发电机组为补汽凝汽式汽轮发机组 汽轮机无回 热系统 9 烟气回收系统应设计烟气温度调节机构 10 本机组为低温低压机组 其设计按 小型火力发电厂设计规范 GB50049 94 执行 11 补汽凝汽式汽轮机的凝结水出凝汽器后 由凝结水泵打出后通过外线送入烧 结余热锅炉房除氧器 12 凝汽器冷却水采用循环供水 凝汽器为分列二道制表面式 进出水管各两根 2 台 120t 转炉 3 台 180m2 烧结环冷余热发电工程 设计方案 4 13 余热发电管道系统要安装合理 流速适中 2 2 3 烟气收集系统 根据余热发电烟气收集要求 在回收段与非回收段之间设置电动碟阀 为避免底 部风箱因压力不均等而出现偏风现象 烟气回收罩进行保温处理 使其表面温度不高于 50 烟气回收罩上部的四条烟气收集支管均设置电动隔离蝶阀 以控制回收罩汇集的 烟气集中汇集到总管 分别进入锅炉 环冷机排放烟囱和支管道上均设有电动隔离蝶 阀 正常工作时烟囱上的电动隔离蝶阀关闭 四条引出管上的电动隔离蝶阀打开 烟 气通过收集管道分别进入锅炉 不再排入大气 余热回收系统因故不能正常运行时 收集管道上的电动隔离蝶阀关闭 烟囱上的电动隔离蝶阀打开 烟气排入大气 不再 进入锅炉 烟道上设置有可靠的耐高温的非金属膨胀节 以满足烟道热膨胀时的伸缩量 2 2 4 烟气循环系统 循环风烟道采用钢制烟道 外部保温 循环风机为双吸双支撑结构 轴承采用滑动轴承 叶轮和机壳采用耐磨处理 叶 轮使用寿命大于 2 年 机壳使用寿命大于 5 年 风机及其配套电机设有监控系统 风 机采用稀油润滑 配套稀油站 循环风机采用变频调速方式 除此之外 循环风机出口设置紧急放散烟囱 在特殊情况下可以解除烟气系统的 闭式循环 通过烟囱将锅炉排烟放散 烟罩与台车上部的密封以及风箱顶部与环冷机台车之间的密封采用可靠的密封方 式 减少漏风量 确保余热发电的烟气量 2 台 120t 转炉 3 台 180m2 烧结环冷余热发电工程 设计方案 5 上部密封部位由于回收罩与环冷机台车之间存在相对运动 要求密封效果好的情 况下不能影响环冷机的正常运行 2 2 5 余热锅炉 余热锅炉采用双通道进气 露天布置方式 余热锅炉采用塔篷式结构 主副跨分 立布置形式 余热锅炉 余热锅炉循环风机集中布置在环冷机附近 余热锅炉为双压 自带除氧器 立式烟道 螺旋翅片管受热面 自然循环型式 余热锅炉受热面包括 高压过热器 高压蒸发器 高压省煤器 低压过热器 低 压蒸发器 凝结水预热器以及除氧器 余热锅炉主体受热面采用管箱式模块结构 受热面管子和锅炉的壳体出厂时加工 成为一个整体 壳体用一体化护板结构 与烟气接触的内通道采用搭接的金属内衬 中间以硅酸铝纤维毡为绝热层 外侧为钢制密封壳体 壳体金属与支撑及加强结构件 组焊为一个整体 各个管箱模块之间采用法兰和紧固件联接 并施以密封焊 受热面管模块之间的连接采用 180 弯头或弯管实现 连接弯管或弯头置于烟道之 外 不受含尘气流的冲刷 管子的更换 无需进入烟气通道内部 仅需在管箱两端完 成操作 受热面前部设置了燃气脉冲吹灰装置 受热面管子的支撑采用管板 受热面管子可自由膨胀 管板采用悬吊方式支撑 热态下 可以整体向下膨胀 由于采用自然循环方式 为了保证循环可靠 将高压锅筒和低压锅筒实行高位布 置 使附属设备布置紧凑 2 3 方案选择 2 台 120t 转炉 3 台 180m2 烧结环冷余热发电工程 设计方案 6 方案一 2 台转炉和 3 台烧结环冷机分别设置 1 套发电机组 方案二 2 台转炉和 3 台烧结环冷机共设置 1 套发电机组 因转炉余热锅炉生产的饱和蒸汽 环冷机余热锅炉生产的过热蒸汽 若仅设置 1 套机组则系统会很复杂 同时从业主蒸汽需求量产汽量来看 蒸汽需求量夏季 6t h 冬季 63t h 产汽量共计 128t h 扣除停运 2x20t h 锅炉 35 h 包括转炉余热产汽 42t h 环冷机余热产低压蒸汽 21t h 环冷机余热产中压蒸汽 51t h 棒材及线材厂产汽 14t h 夏季使用棒材及线材厂产汽供汽即可满足蒸汽需求 冬季则用转炉余热产蒸汽 棒材及线材厂产蒸汽 部分环冷机产低压蒸汽对厂内供汽 剩余环冷机余热低压蒸汽 和中压蒸汽用于发电 同时停运转炉余热发电机组 若仅设置 1 套发电机组 在冬季 对厂内供汽时 仅有 1 半的蒸汽量用于发电 整套机组内的大部分设备都处于低效率 运行 浪费电能 综上所述 应采用方案一 转炉余热锅炉和环冷机余热锅炉分别设置 1 套发电机 组 共 2 套发电机组 3 发电量估算 3 1 烧结余热发电量 锅炉出口参数汽轮机入口参素汽轮机出口参数 压力 MPa 温度 C 比焓 kJ kg 压力 MPa 温度 C 比焓 kJ kg 压力 kPa a 理论排 汽焓 kJ kg 理论焓 降 kJ kg 实际焓 降 kJ kg 实际排 汽焓 kJ kg 主 汽 2 335531402 03423118721449747692349 2 台 120t 转炉 3 台 180m2 烧结环冷余热发电工程 设计方案 7 补 汽 0 520028510 351802816721816705292322 发电量约 P 769x51 3600 529x21 3600 x0 95x0 95x0 95 12 1MW 3 2 转炉余热发电量 锅炉出口