钢铁烧结发电方案

1、XX烧 结 厂 环冷机低温烟气余热发电方案天津华能能源设备有限公司2011年11月8 / 9文档可自由编辑打印XX烧结厂环冷机低温烟气余热发电方案1 前言众所周知，在烧结矿生产过程中，特别是烧结矿由鼓风式环冷机冷却过程中会排出大量温度为200400的低温烟气，从而浪费大量可回收的热量，其热能量大约为烧结矿烧成系统热耗量的33。如果低温烟气余热回收发电技术在这些烧结机环冷机上应用，必将回收大量热能，从而提高烧结矿生产过程的能源利用率，降低工序能耗，并且可为工厂带来十分可观的经济效益。随着近年来低温烟气余热锅炉技术和低参数补汽式汽轮发电机组技术的不断发展和日臻完善，使低温烟气余热回收成为可能。本方

2、案就唐山现有情况进行技术分析和论证，以最大限度的利用烧结环冷机排放的低温烟气的热能进行发电，达到大幅度降低烧结工序能耗的目的。XX烧结厂现有2座180m2烧结机。其环冷机回转中径为24500mm，料层厚度1400mm，正常处理能力400t/h，给料温度700800，排料温度100。2台180m2烧结机环冷机的余热锅炉已陈旧，无法继续使用。2 方案简介及建设内容对于180m2烧结机，配套余热锅炉可产中温中压蒸汽23t/h，蒸汽压力为2.05MPa，蒸汽温度为365。通过闪蒸器可产生低温低压蒸汽8t/h，蒸汽压力为0.42MPa，蒸汽温度为145。根据目前环冷机现状，低温烟气余热发电的主要配置如下

3、：新建2台180m2烧结环冷机余热锅炉配1台补汽冷凝式汽轮机发电机组，汽轮机主蒸汽压力为1.95MPa,主蒸汽温度为365，进汽量为46t/h。汽轮机补汽压力为0.37MPa, 温度为140，补汽量为16t/h。循环冷却水平均温度为26，最大35。机组额定功率为12MW，发电机正常运行出力为11MW。本低温烟气余热发电项目的工程内容如下：1) 烧结环冷机余热锅炉系统：包括余热锅炉总图布置、风机布置、烟风管道系统、工艺系统、电气设备、仪表设备和DCS控制系统、土建设施等，不包括供配电系统。2） 汽轮发电机间：总图布置、工艺系统、供配电气系统（不包括电厂接入系统和启动电源）、仪表设备和DCS控制系

4、统、通风空调、电信、消防、供排水系统、土建设施等。3) 循环水泵站（包括除盐水站）的总图布置、工艺系统、电气设备、仪表设备和DCS控制系统、通风空调、电信、消防、供排水系统、土建设施等。4） 本余热发电项目中，上述3项内容之间互相联接的管网，包括热力、给排水、电气、电信和DCS系统通讯线路等。未包括在本方案中的工程内容如下：1） 本项目实施过程中所涉及到的旧有设备和设施的拆迁、改造，场地平整费用，征地费，地基处理费，施工措施费（包括井点降水的措施费），电厂接入系统和启动电源，余热锅炉供配电系统，介质填充费，总包管理费等。2） 本项目所需外部的能源介质管线（如电、蒸汽、水、采暖、给排水等）本方案

5、只考虑至厂房外1m以内的范围。3 工艺流程及特点热力系统目前国内常用的烧结环冷机余热发电热力系统有两种类型，一种是采用双压余热锅炉产汽供汽机发电。该系统中余热锅炉产生两种参数的蒸汽，一种中压蒸汽（2.05MPa，367）作为主蒸汽送入汽轮机进行发电，另一种为低压蒸汽（0.42MPa,145），作为补汽补入汽轮机，增加做功提高发电量。蒸汽作功后凝结成冷凝水，由冷凝水泵送入除氧器除氧后，再由锅炉给水泵供至余热锅炉，循环使用。这种系统的优点是系统简单，外网管道数量少。缺点是对余热锅炉与汽机间的距离有要求，当余热锅炉与汽轮机间的距离过远（一般超过150m）时，低压蒸汽在输送过程中热损失很大，不利于能量

6、的利用。另一种是闪蒸方式的热力系统，该系统中锅炉给水一部分经过余热锅炉加热后生成中压蒸汽，并作为主蒸汽送入汽轮机进行发电，另一部分经余热锅炉省煤器后，变成高温饱和水，送回汽机间设置的闪蒸器，闪蒸出低压蒸汽（0.42MPa,145），作为补汽补入汽轮机，增加做功提高发电量。闪蒸后的水进入除氧器，经锅炉给水泵送至余热锅炉循环使用。这种系统的优点是克服了余热锅炉与汽机间的距离要求，由于闪蒸器就布置在汽机间，使得闪蒸出的低温低压蒸汽质量好，热量不损失，提高了能量的利用率。烟气系统根据烧结冷却机烟气温度分布情况，通常分为高温段、中温段和低温段，每段的温度范围一般分别为250350，150250和1001

7、50。本次设计的烟气系统包括两部分内容，即环冷机高温段的烟气采用闭式循环系统和中温段采用开式系统。第一部分是将烧结冷却机高温段的烟气由烟道直接引入中温余热锅炉换热后，经过循环风机抽吸后，送回烧结冷却机下部的风箱；第二部分是将中温段的低温烟气引入低温余热锅炉换热后，经过引风机抽吸后，排入大气。油系统机组润滑油和控制油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。循环冷却水系统本机组的循环冷却水由循环水泵站供出，冷却水经循环水泵加压送往汽机间冷凝器、油冷却器和发电机的空冷器，之后利用余压返回循环水泵站。循环水泵站设有循环水泵、冷却水塔和加药装置等设备。加药装置用于水质稳定，包

8、括杀菌、灭藻、缓蚀和阻垢等。泵站为地面式泵站，由水泵间、配电操作室、冷却设施、吸水井等组成。主要设备有汽机循环供水泵组、水质稳定加药装置、方型逆流钢结构冷却塔、自动加氨装置、杀菌剂加药装置、阻垢剂加药装置、絮凝剂加药装置等。除盐水系统除盐水用量520/h，水质要求：电导率10S/cm,SiO2100g/L。由新建除盐水站供给。除盐水站内设有反渗透加混床除盐水制备系统。站内由除盐水制备间、配电操作室等组成。电气主接线发电机电压采用10.5kV出线，以便于与厂区内10kV系统直接并网，同时馈出给厂用电10kV系统。励磁系统采用交流无刷励磁机形式。发电机出口设置断路器，断路器两侧分别设置电压互感器，

9、供发电机励磁装置、同期装置、测量仪表使用。10kV配电柜采用GG-1A和KYN-10型，配真空断路器。厂用电设施包括汽机间,水系统及其它辅助设施等。本工程的动力变压器一次电压及高压电动机的端电压采用10 kV，低压动力负荷电压等级为380/220V。计算机系统及其它重要负荷设UPS电源。断路器操作、信号系统、事故照明、部分动力负荷需设置直流电源。其中控制保护直流电源采用一套100AH直流电源，事故照明、部分动力负荷采用一套300AH直流电源。继电保护发电机及厂用电系统的保护按现有的国家标准配置，发电机部分，厂用电系统的保护装置采用微机综合保护装置。发电机部分装设如下保护：（1）发电机定子绕组及

10、引出线短路故障的纵联差动保护；（2）定子绕组接地保护；（3）发电机外部短路故障的复合电压起动的过电流保护；（4）定子绕组的过负荷保护；（5）励磁绕组过负荷保护，一点、二点接地保护；（6）发电机逆功率保护等。发电机设并网同期系统，同期点设在发电机的出口断路器。主控室内设自动准同步装置和同步闭锁的手动准同步装置。发电机设自动励磁调节系统，可以根据发电机出口电压自动调节励磁系统，保持电压恒定。发电机出口设故障录波装置。厂用电备用电源设自动投入装置。电力管网甲方应提供并网点及启动电源。由于外部条件不明确，本次方案中与厂区连接的电力管网暂考虑至厂房外1米处。给排水管网生产补充新水用量250m3/h。车间

11、生活用水量1 m3/h，汽机间设室内消火栓，用于发电机的防火要求。生活用水由厂区现有生活、消防水管网供给。生产排水量75 m3/h，生活排水量1m3/h.生产排水管道可接至厂区现有生产排水管网。生活排水接至厂区生活雨水排水管网。生产用水由厂区生产用水管网供给。本次工程需与厂区管网连接的给排水管道由于外部资料不详，暂考虑至厂房外1米处。DCS系统 汽轮发电机组和2台或3台余热锅炉采用分散控制系统DCS完成对整体工艺系统的检测和主要设备的控制，建立以分散控制系统CRT操作员站为监控中心，使运行人员在集中控制室内通过DCS实现机组的启动、停止、正常运行和事故处理。同时配备少量重要参数的指示仪表、报警

12、窗以及用于紧急情况的后备手操设备，以确保DCS事故时机组的安全停机。采用炉、机集中控制方式，2(3)台余热锅炉、1台汽轮发电机组、闪蒸器及辅助系统的控制在集中控制室完成。在控制室内操作人员通过CRT操作员站和少量的后备停机按钮实现机组的启动、停止运行控制，正常运行工况下的监视和调整以及机组运行异常与事故工况的处理。除盐水系统和循环水系统等采用PLC进行控制。DCS（分散控制系统）的功能包括数据采集和处理系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS） 、顺序控制系统（SCS）、汽机跳闸保护（ETS），并留有厂级管理信息系统(MIS)的通讯接口。同时具有与其它供货商供应的控制系统和设备进行通讯的功能，以

13、便能通过同一总线传递必要的信息和数据，接受控制系统的统一调度和指挥，形成完整的控制系统。汽轮机控制盘将安装在主控室，包括必要的测量仪表以及控制透平机和发电机启停的控制开关等。汽轮机启动、停止、控制、监视和负荷调整将从主控室透平机控制盘和操作员站上完成，盘车操作将在现场完成。发电设备的控制、监视等在主控室的控制站和操作员站完成。发电机控制盘和自动电压调节系统盘安装在主控室。除盐水系统和循环水系统设就地操作员控制站，其操作、监视等可在就地或主控室完成。4 主要设备参数冷凝式汽轮机型式: 冲动式、补汽冷凝式多级汽轮机额定出力（发电机端子处）：12MW转速： 3000rpm主蒸气进汽压力： 1.95M

14、Pa(a)主蒸气进汽温度： 357主蒸气进汽流量： 46t/h补汽压力： 0.37MPa（a）补汽温度： 142补汽流量： 16t/h额定抽汽压力 0.3 MPa（a）额定抽汽温度 额定抽汽量 13 t/h 机组出力： 11 MW 发电机型式： 三相交流同步发电机，水平轴、 全密封、额定功率（发电机端子）： 12 MW极数： 2转速： 3000 rpm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接地系统： 无接地系统转子支承： 双支承轴承式润滑系统： 强制润滑油系统润滑油类型: 46透平机油绝缘等级： F级（定子和转子线圈）额定温升： B级1

15、80环冷机余热锅炉型式： 双压自然循环锅炉中温余热锅炉蒸汽压力（过热器出口）： 2.05MPa（a）蒸汽温度（过热器出口）： 365蒸发量： 23t/h给水温度（汽包进口处）： 190高温烟气流量： 250000Nm3/h烟气温度（锅炉进口处）： 395±20烟气温度（锅炉出口处）： 165±5低温余热锅炉给水温度（省煤器进口处）： 104低温烟气流量： 137000Nm3/h烟气温度（锅炉进口处）： 200±20烟气温度（锅炉出口处）： 105±5通过锅炉的压力损失： 100mmH2O高温段循环风机 风量： 300000Nm3/h风压： 5500 Pa

16、 电压： 10.5 kV功率： 900kW低温段风机风量： 164000Nm3/h风压： 2400 Pa 电压： 10.5 kV功率： 500 kW闪蒸器型式： 碳钢钢板结构、立式安装最大工作压力： 0.5MPa(A)蒸汽压力： 0.39Mpa（A）热水温度： 饱和闪蒸蒸汽流量： 1525t/h数量： 1套除氧器型式： 大气热力式额定出力： 50t/h工作压力： 0.02MPa工作温度： 104除氧水箱容积： 30m3数量： 1套冷凝水泵：3台，二用一备。锅炉给水泵 ：3台，二用一备。5 厂房布置余热锅炉及风机为室外布置，尽量靠近环冷机。见后附总图。新建的汽机间分主跨和付跨两部分主跨布置汽轮发

17、电机组，付跨布置高压电气设备、锅炉给水泵、电缆夹层、低压电气设备、主控制室和除氧器。汽机间跨度为19米，柱间距6和9米，总长33米，双层布置。汽轮发电机组布置在汽机间厂房内，为纵向岛式布置，运转层为8.00米，设检修吊装孔。汽机间设置电动双钩桥式起重机，主钩起重量为32t，副钩起重量为5t。吊车轨顶标高18.00米，吊车跨度17.5米。车间一侧设可进车的大门和一个专为检修冷凝器用的大门。辅助间位于汽机间B列线侧，总长33米，跨距为6米，三层布置。辅助间一层设有高压配电室，锅炉给水泵等；二层为电缆夹层，三层设控制室、低压配电、休息室；三层屋顶上方布置除氧器及闪蒸器。循环水泵站长42m，宽30m，

18、双层布置。屋顶上设有冷却塔和电气仪表室。除盐水站设在循环水泵站一侧。汽机间、循环水泵站及除盐水站布置在烧结机东侧。6 主要技术经济参数序号指 标 名 称单 位数量1汽轮机主进汽量t/h462汽轮机补汽量t/h163发电机额定容量MW124发电机运行容量MW115发电设备年利用小时数h73506年发电量kWh80.85×1067年供电量kWh60.64×1068厂用电率%259生产净化水用量m3/h250除盐水用量m3/h510劳动定员人1211工程总投资万元98507 节约能源措施本项目是在烧结生产线的基础上，充分利用烧结矿生产释放的废气余热，通过高效的热交换系统，将其转化

19、为电能，以期获得更好的节能效果。1）本项目在确保烧结机稳定生产的前提下，充分利用烧结矿烧成系统的冷却机释放的废气进行余热发电，争取最大限度地合理利用能源。2）采用加强热工设备和管道的保温，采用高效的换热设备，以降低热损失，节约电能，提高回收效率的目的。3）采用国内先进的专利余热回收技术，充分利用了烧结生产系统的热能。4）通过优化系统布置，减少蒸汽管道阻力，同时设计中采用电耗较低的输送设备。5）全厂生产工艺上采用的各种风机、水泵等均进行认真仔细的设计选型计算，以确保设备在最佳的效率点运行。设备选用国家推荐的节能产品。6）在设计中，尽可能将汽机厂房靠近总降系统，同时选用节能的电气设备。7）建筑设计采用节能材料，以节省空调的能耗。8）合理回收各种疏放水，减少热能。9）提高水的循环利用率，尽可能减少水资源的用量。8 工业卫生、安全及环保本地区的主要自然危害因素为雷电和地震