年处理50万吨难选矿直接还原选别工程可行性研究报告

年处理50万吨难选矿直接还原-选别工程可行性研究报告工程号：08100江苏冶金设计院有限公司北京神雾热能技术有限公司研究院二〇〇八年十二月参加编制主要人员名单专业名称设计人审核人主任工程师机运陈思王正刚刘安治铁前吴龙忠周斌夏林设备堵盘华余幼民杨立生燃气王东方何建平耿新萍通风纪子纯朱申何建平热力马利华耿新萍何建平总图刘斌杨妙珍苏根荣电气陈少燕丁建宁卞国成仪表徐青聂英权崔凤给排水顾元华钱国祥许宇兴建筑虞和刚郭建平林萍结构王玉辉吕扬。唐张利能源王正刚韦春丹吴龙忠环保范彩凤顾元华许宇兴安全卫生吴龙忠周斌夏林消防林子栋钱国祥顾元华投资咨询徐宁峰张子平李素珍目录TOC\o"1-2"\h\z\u1. 总论 11.1. 项目名称 11.2. 编制依据 11.3. 相关产业政策 11.4. 项目建设必要性 21.5. 项目概况 51.6. 设计指导思想及原则 61.7. 主要技术经济指标 82. 项目技术基础 102.1. 神雾公司直接还原转底炉技术 102.2. 知识产权情况 102.3. 工艺技术特点及优势 123. 建设规模与产品方案 163.1. 建设规模 163.2. 原料条件 163.3. 产品方案 164. 原料处理工艺 174.1. 概述 174.2. 原辅料堆储系统 174.3. 铁矿石加工 184.4. 还原煤和添加剂A加工 204.5. 主要设备选择 214.6. 厂房布置 225. 转底炉直接还原工艺 235.1. 生产规模 235.2. 铁矿石成分 235.3. 原料消耗 235.4. 生产工艺流程 235.5. 配料混合 235.6. 转底炉还原 255.7. 转底炉设备 265.8. 转底炉供热燃烧系统 275.9. 转底炉附属机械设备 296. 直接还原产品选别、冷压块 336.1. 概况 336.2. 直接还原产品选别 336.3. 还原产品压块系统 356.4. 技术经济指标 366.5. 厂房布置 366.6. 辅助设施 377. 洁净煤气制备工艺 387.1. 工程概况 387.2. 原料和产品 387.3. 煤气化与净化系统技术方案 417.4. 煤气化主要设备参数 458. 烟气余热发电工艺 498.1. 国家政策鼓励资金 498.2. 概述 498.3. 设计参数 498.4. 余热发电方案 508.5. 工艺技术方案 518.6. 余热发电设备组成及布置 539. 公用辅助设施 579.1. 通风 579.2. 除尘 579.3. 给排水 609.4. 供配电 659.5. 仪表自动化及电讯 709.6. 建筑结构 729.7. 燃气热力 7310. 总图运输 7510.1. 总平面布置 7510.2. 运输设计 7610.3. 厂内道路设计 7610.4. 管线设计 7610.5. 绿化及消防 7710.6. 总图运输技术经济指标 7711. 能源评价 7811.1. 编制依据 7811.2. 直接还原-选别工序能耗分析 7811.3. 直接还原-选别工序能耗评价 7811.4. 节能措施 7911.5. 评估结论 8012. 环境保护与综合利用 8112.1. 设计依据及执行标准 8112.2主要污染源、污染物及其治理措施 8212.3绿化 8412.4环境管理机构及环境监测机构 8412.5工程的环保措施预期效果 8613. 安全与工业卫生 8713.1. 设计依据及执行标准 8713.2主要自然危险因素及主要防范措施 8813.3劳动安全卫生机构设置 9113.4预期效果 9214. 消防设施 9314.1. 设计依据及采用的主要标准 9314.2工程的火灾、爆炸因素分析 9314.3消防措施 9414.4预期效果 9614.5预防措施 9615. 建设进度 9715.1工程建设特点 9715.2工程建设进度初步安排 9716. 项目投资估算 9916.1. 概况 9916.2. 编制依据 9916.3. 有关说明 9916.4 工程投资估算 100总论项目名称项目名称：年处理50万吨难选矿直接还原-选别工程建设单位：建设地点：编制依据相关产业政策项目建设必要性仍有很多工作需要进一步推进和完善。目前常规的选矿技术，磁、浮、重选等选矿方法实施分离富集的项目概况1.5.1建设规模1.5.2项目主要建设内容1.5.3项目主要工艺路线主要工艺路线见下图：图1-1项目工艺流程示意图设计指导思想及原则主要技术经济指标表STYLEREF1\s1SEQ表\*ARABIC\s11蓄热式转底炉-选别工艺主要技术指标表序号分类指标名称单位指标值备注1产品冷压铁块万吨/年12.8152原材料消耗铁矿石万吨/年50还原用煤万吨/年7.5洁净煤气用煤万吨/年5.76添加剂A万吨/年7.5添加剂B吨/年500添加剂C吨/年1282回收：尾矿粉万吨/年48.353能源介质电力消耗106kWh/a79.07压缩空气m3/min1循环水补充水t/h495生活用水t/h0.975回收：余热发电量106kWh/a484能耗kg标准煤/吨铁777.575职工定员人1206吨成品消耗及回收指标铁矿石t/t3.902还原用煤t/t0.585洁净煤气用煤t/t0.449添加剂At/t0.585添加剂Bt/t0.004添加剂Ct/t0.010电力消耗kWh/t617.03压缩空气m3/t4循环水补充水t/t30.9生活用水t/t0.06回收：尾矿粉t/t3.77回收：余热发电量kWh/t374.5表1-2工程总图占地技术经济指标表序号名称单位数量备注1建设用地面积hm213.112建筑覆盖率%56.503绿地率%19.26项目技术基础神雾公司直接还原转底炉技术北京神雾公司组织多名国内燃烧、冶金、工业炉、机械设计、自动控制、热工材料等领域的技术专家，跟踪国际国内直接还原技术发展前沿，对铁矿石直接还原反应的原理和化学动力学机理、直接还原转底炉蓄热式烧嘴设计、转底炉设计、转底炉无氧化加热计算及气流流体动力学计算等诸多领域开展理论及实验研究，取得了一系列突破性进展。并已取得了成功业绩，率先实现了“采用蓄热式烧嘴燃烧技术的铁矿石煤基直接还原转底炉”技术路线的突破。2006年，北京神雾公司蓄热式转底炉示范工程在四川攀枝花市投产，年产金属化球团10万吨。2007年，北京神雾公司为天津荣程钢铁集团公司设计的年产80万吨蓄热式转底炉直接还原工程开始建设，目前设备已进入安装阶段，预计2009年3月建成投产。2008年，北京神雾公司为江苏沙钢集团公司设计的年产30万吨蓄热式转底炉直接还原工程开始建设，预计2009年9月建成投产。2008年，北京神雾公司为攀枝花钢铁集团公司设计的年产10万吨蓄热式转底炉直接还原工程开始建设，预计2009年9月建成投产。知识产权情况北京神雾公司拥有蓄热式高温空气燃烧技术的自主知识产权，蓄热式烧嘴、换向装置、电子点火器等关键技术上拥有17项国家实用新型专利；北京神雾公司转底炉直接还原技术已获国家发明专利。北京神雾公司蓄热式燃烧方面的专利有：组合式双预热蓄热式燃烧器：专利证书号第698977号分隔式双预热蓄热式燃烧器：专利证书号第698802号单预热空气蓄热式燃烧器：专利证书号第698455号单预热空气扁平焰蓄热式燃烧器：专利证书号第698631号高效长寿蓄热式燃烧器电子点火枪：专利证书号第697614号大型四腔四通换向阀：专利证书号第620424号小型四通旋塞阀：专利证书号第619807号小型旋瓣式三通换向阀：专利证书号第619807号蓄热式燃气辐射管燃烧器：专利证书号第697406号耐热耐脏煤气快速切断阀：专利证书号第620010号北京神雾公司直接还原国家发明专利有：=1\*GB3①煤基直接还原铁转底炉及其燃烧方法=2\*GB3②煤制还原气气基竖炉直接还原冶金方法及系统北京神雾公司已申报并正在审批的煤基直接还原方向应用工艺路线的国家发明专利有：转底炉处理含锌粉尘回收氧化锌的方法：申请号200810222976.8矿石煤、直接还原-选别-造块后熔融炼铁方法：申请号200810222975.3蓄热式转底炉-湿法选别-埋弧电炉冶炼镍矿方法：申请号200810223516.7工艺技术特点及优势工艺技术特点“采用蓄热式烧嘴燃烧技术的铁矿石煤基直接还原转底炉+选别”技术路线处理难选矿的主要特点：采用煤基还原工艺，还原炉采用转底炉，燃料采用低热值煤气，这条工艺路线切合我国国情，而且有重大创新。采用蓄热式烧嘴燃烧技术，使得烧低热值煤气也能达到1400℃还原焙烧的物料是含碳难选矿，矿粉和煤粉之间紧密接触，给快速还原提供了良好条件；还原焙烧工艺是薄料层在高温敞焰中加热，实现快速还原。炉料在炉内还原时间短；矿粉在转底炉里焙烧过程中不受压，炉料与炉衬之间无相对运动，因此对矿粉的强度要求不高，不会产生料团附壁“结圈”现象；采用冷压块技术生产冷压铁块，方便产品的保存和运输。采用转底炉余热发电技术，实现了能源的极限回收，将整个系统的节能减排水平提高到一个新水平。技术优势1）蓄热式技术优势直接还原法生产，有气基还原法和煤基还原法两种方法。气基还原法的还原剂采用天然气，缺少天然气资源的地区难于推广。煤基还原法采用煤或焦炭作为还原剂，还原剂取材方便。我国天然气资源不多，而煤炭资源丰富，因此煤基还原法适合在我国推广应用。还原炉内炉料加热升温和还原反应要吸收大量热量，直接还原生产能源消耗较高。蓄热式烧嘴燃烧技术，利用从炉子排出的废气预热助燃空气，在炉温1350℃的条件下，空气预热温度可高达1100℃，从蓄热式烧嘴排出的废气温度可降到此外，蓄热式烧嘴燃烧技术还解决了高温炉使用低热值燃料的技术可行性问题。冷洁煤气用冷空气助燃，理论燃烧温度只有1700℃左右，实际炉温只能达到1190℃，远达不到直接还原工艺炉温1350℃的要求。即使采用金属换热器将空气预热到500℃，理论燃烧温度达到1850℃，实际炉温也只有1295℃，仍然达不到1350℃的要求。金属换热器由于受材料工作温度的限制，空气预热温度难比500在直接还原转底炉中采用蓄热式烧嘴燃烧技术，既可以减少煤气消耗，又能解决低热值煤气的燃烧温度问题，具有双重意义，是最佳可选方案。直接还原转底炉中补充燃料采用低热值煤气，突破了国外同类炉子采用高热值煤气(天然气)的常规。蓄热式燃烧技术为使用低热值煤气开辟的前景意义十分重大，完全符合我国的资源战略，经济效益也非常显著。2）新工艺路线的技术优势新工艺路线同时已焙烧细磨的铁矿石尾矿可作为水泥行业的辅料，实现了资源的综合利用。采用新工艺路线的金属回收率的优势是传统工艺无法比拟的。采用新工艺路线，当原矿品位28.82%时，最终成品品位达90.18%，金属回收率80.18%，尾矿品位5.7%。当原矿品位54%时，成品品位达91%，金属回收率90%，尾矿品位7.9%。根据2008年8月公布数据，采用传统工艺路线的全国重点选矿厂红矿原矿品位平均29.5%（酒钢35.07），精矿品位平均63.03（酒钢54.73），尾矿品位13.19（酒钢19.83%），金属回收率72.57%（酒钢70.99%）。由此可见，新工艺路线与传统工艺相比，成品品位提高，尾矿品位降低，矿石的金属回收率大大提高，资源有效利用优势明显。建设规模与产品方案建设规模原料条件本项目的原料为难选铁矿，年需要量50万吨，成份如下：表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s11难选铁矿成分成分TFePSCSiO2Al2O3CaOMgO含量/%28.820.350.0280.9648.646.083.640.84难选铁矿入厂块度为0~500mm。产品方案本项目最终产品为冷压铁块，年产量12.815万吨，成份如下：表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s12冷压铁块预计成分成分TFeCPSSiO2Al2O3CaOMgO含量/%90.180.450.120.0362.52.2722.55冷压铁块形状为桃核形，三维最大尺寸为：40×24×18mm。原料处理工艺概述本工程原料处理系统的划分和功能如下：原辅料堆储系统——铁矿石、制气煤、还原煤、添加剂A的进料、堆储、供料；原辅料加工系统：铁矿石加工还原煤、添加剂A加工原辅料加工后粒度要求粒度为-3mm。其中铁矿石加工为单独系统，还原煤、添加剂A共用一套运输系统，分别加工、交错运行。原辅料堆储系统工艺流程原辅料运输采用自卸卡车，卸入各自堆场后，通过推土机进行堆料，整堆，堆料高度约2米原辅料取料采用装载机，装载机装取原辅料运入相应的加料区，卸入相对应的地下料仓内。设计规模原辅料堆储系统设计规模如表4-1所示。表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s11原辅料堆储系统设计数据项目单位铁矿石原料煤还原煤添加剂A合计进料t/a500000576007500075000707600堆储t/a500000576007500075000707600供料t/a500000576007500075000707600日用量t/d13701582052051939安全存货周期d15202015堆场能力t2050032004100310030900堆场设计面积m21152036005760360024480运输机械能力计算自卸卡车表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s12自卸卡车能力计算项目单位铁矿石煤添加剂A合计备注作业量t/d13703632051939作业班次班/d333作业时间h/班555平均小时运量t/h912414129卡车作业周期min202020卡车吨位t201520卡车运输车次车次/d692511105需要卡车数量辆1.530.560.242.3实际运行选取4辆说明SEQ说明\*ARABIC1卡车作业周期可根据实际情况调整说明SEQ说明\*ARABIC2卡车吨位选21t自卸SDG9283XX蓬翔侧翻半挂车装载机表STYLEREF1\s43装载机能力计算项目单位铁矿石煤添加剂A合计备注作业量t/d13703632051939作业班次班/d333作业时间h/班555平均小时运量m3/h57359101装载机作业周期min333装载机斗子容积m3222卡车运输车次车次/d685182103970需要装载机数量辆2.280.610.343.2实际运行选取5辆说明SEQ说明\*ARABIC3选用ZL30G轮式装载机推土机选用DT140B履带式推土机1台。铁矿石加工矿石的机械、物理性质矿石真比重：3.58t/m3矿石松散系数：1.6矿石硬度：f=12~16铁矿石最大块度≤500mm供矿条件及工作制度矿石用矿车运到铁矿石仓，破碎矿量为50万t/a。破碎工作制度为年工作300天，每天2班，每班6小时。设计流程及指标破碎系统工艺流程为三段两闭路流程，粗碎设备选用一台C100颚式破碎机，粗破产品经胶带机输送给入圆振动筛，筛上经胶带机给入细碎，细碎设备选用一台HP4圆锥破碎机,细碎产品经皮带运输机给入振动筛,形成闭路。筛分设备选用一台双层振动筛，筛子规格为2YA2460圆振动筛，振动筛筛下产品经皮带机给入直线振动筛，筛上+3mm经胶带机给入高压辊磨机进一步破碎，辊磨机排矿经胶带机转运给入胶带机和直线筛形成闭路。直线筛筛下产品为合格产品，经胶带机给入配料槽待用。详见破碎工艺流程图。图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s11铁矿石加工工艺流程破碎最终产品粒度为-3mm。还原煤和添加剂A加工生产工艺流程还原煤或添加剂A卸入地下受矿槽；通过手动给矿阀将外还原煤或添加剂A送到振动筛分机预筛分，筛下物去配料矿槽；筛上物去锤式破碎机破碎，破碎后返回振动筛分机；生产中注意两个地下受矿槽，两套破碎筛分，两个配料矿槽不要错料。工艺流程图如下：图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s12还原煤和添加剂A加工生产工艺流程生产能力与工作制度破碎生产能力：50万t/a工作制度：年作业300天，2班/天，6小时/班主要设备选择主要设备选择的原则1)、主要工艺设备的选型遵循“技术先进，运行可靠，易操作，维护简单，性能指标稳定，低能耗，立足选择国内、外标准节能设备，降低选厂生产成本”的原则。适当考虑设备大型化和关键作业采用自动控制，装备水平达到国内先进水平。2)、安全环保遵循“三同时”原则。主要破碎设备选择表STYLEREF1\s44原料加工主要设备设备名称型号或能力单位数量系统备注颚式破碎机C100台1铁矿石加工圆锥破碎机HP4台1铁矿石加工圆振动筛2YA2460台1铁矿石加工直线振动筛USL3.6×6.0台2铁矿石加工高压辊磨机GM100-63台2铁矿石加工振动筛分机100t/h台2还原煤、添加剂A加工还原煤、添加剂A各用1台锤式破碎机50t/h台2受料仓参数表STYLEREF1\s45铁矿石、还原煤和添加剂A加工矿槽参数名称储位数量/个有效容积/m3堆密度/t·m-3储料能力/t用量t·h-1储料时间/h单总铁矿石地下受料仓1482.2410810862.51.7还原剂地下受料仓1300.618189.381.9添加剂A地下受料仓1301.648489.385.1厂房布置厂房由受料矿槽、破碎车间、筛分车间、转运站、磨矿车间组成。整个系统平地而建，各建筑物相对集中，车间内部设备配置力求合理、紧凑。详见工程总平面布置图。转底炉直接还原工艺生产规模年产直接还原铁12.815万吨，预计成分见表3-1。表STYLEREF1\s5SEQ表\*ARABIC\s11直接还原铁预计成分成分TFeCPSSiO2Al2O3CaOMgO含量/%90.180.450.120.0362.52.2722.55铁矿石成分表STYLEREF1\s5SEQ表\*ARABIC\s12铁矿石成分成分TFePSCSiO2Al2O3CaOMgO含量/%28.820.350.0280.9648.646.083.640.84原料消耗表STYLEREF1\s5SEQ表\*ARABIC\s13转底炉直接还原原料消耗名称消耗年小时铁矿石50000062.5还原用褐煤750009.375煤制气原料烟煤500006.25添加剂A750009.375添加剂B5000.0625合计70050087.5625生产工艺流程工艺流程概述为：还原煤和添加剂A加工，配料混合，润磨，转底炉还原，还原产品冷却。配料混合生产工艺流程添加剂B单独外购成品，人工加入添加剂B漏斗。来自铁矿石加工系统的矿粉，来自还原煤与添加剂A加工系统的还原煤与添加剂A，以及添加剂B，按照生产要求，按比例配料后，进入混合机完成混匀作业。混匀后的混合料进入转底炉还原。图STYLEREF1\s5SEQ图\*ARABIC\s11配料混合生产工艺流程配料槽参数表STYLEREF1\s5SEQ表\*ARABIC\s14配料矿槽参数名称名称储位数量/个有效容积/m3堆密度/t·m-3储料能力/t用量/t·h-1储料时间/h单总铁矿石配料槽22501.640080062.512.8还原剂配料槽12500.61501509.37516.0添加剂A配料槽12501.64004009.37542.7添加剂B漏斗10.21.30.250.250.06254设备选型计算配料设备表STYLEREF1\s5SEQ表\*ARABIC\s15配料设备参数名称设备数量/台款式给料能力/t·h-1工作制度铁矿石配料矿槽2定量圆盘给料机31-94二开一，连续，可开动率96.5%还原用褐煤配料矿槽1定量皮带给料机5-14连续，可开动率96.5%添加剂A配料矿槽1定量皮带给料机5-14连续，可开动率96.5%添加剂B配料矿槽1减量秤31-94kg/h连续，可开动率96.5%混合机表STYLEREF1\s5SEQ表\*ARABIC\s16混合机参数项目单位指标备注处理能力t/h120可开动率%96烘干机内径m2.2烘干机长度m18倾斜度%5填充率%15.42驱动功率kW110混合时间s360转底炉还原转底炉的工艺过程为：装料—加热升温—还原—冷却—出料。然后送到还原产品分选系统。从原料准备系统输送来的均匀混合物料进入转底炉装料口上部的料仓，通过设在料仓卸料口的阀门及给料装置，向炉内供料，根据炉底转动速度自动控制料的流量，满足连续均匀布料的要求。料层在炉底上铺~40mm。转底炉的炉底匀速转动，载着布在炉底上的物料依次经过各个区段。通过调节炉底转动速度，可以改变物料在炉内停留还原的时间。物料在炉内的还原时间~30min。转底炉圆环炉膛划分为装料区、还原区、冷却区和出料区。物料随炉底旋转，经历上述各区后完成还原过程。为了实现快速还原，还原区必须提供高温条件，设计还原温度达到1200℃。为保护出料设备，完成还原的高温物料在炉内被冷却到~900由设于炉底上方的螺旋出料机将直接还原铁连续排出，经由转底炉的卸料口及与其连接的导管，送至冷却水槽进行冷却后送选别工序。在炉内各区，安装在炉膛两侧的烧嘴燃烧煤气，另外补风喷嘴吹入空气使还原反应释出的CO燃烧，为物料升温和还原反应提供热量。在还原区通过调节烧嘴的煤气量和空气量控制炉内气氛，以达到最佳的还原条件。随着还原过程的不断进行，铁氧化物处在一个被C0还原气体包围的氛围下而逐渐被还原。物料在加热升温过程中，随着温度继续升高，还原反应加剧进行。在还原性气氛下，煤中碳与粉矿中的氧结合生成CO游离出来，一部分快速与粉矿中铁元素进行还原反应，另一部分参与燃烧，放出大量热量。析出CO燃烧释放的热量，满足炉子大部分热量需求。转底炉设备转底炉生产能力转底炉按年处理粉矿产量为50万t，年工作时间8000小时计算。设计处理混合物料能力：按平均小时产量为70t/h考虑。转底炉基本尺寸表STYLEREF1\s5SEQ表\*ARABIC\s17转底炉基本尺寸项目单位参数炉子中心直径mm45000炉膛外径mm52000炉膛内径mm38000炉膛宽度mm7000炉膛高度mm1500转底炉炉体结构转底炉炉体由固定的内外环形炉墙、炉顶和转动炉底组成。炉墙、炉顶由炉体钢结构支承，炉底耐火材料砌在转底机械的钢结构底盘上。炉体钢结构由立柱、侧墙钢板和炉顶横梁等部分组成。炉体钢结构承载炉墙炉顶全部耐火材料的荷重，同时承载安装在炉体上的烧嘴、管道及其他附属设备的荷重，因此钢结构要足够坚固。炉顶采用特殊耐火浇注料整体浇注。炉墙采用复合内衬整体浇注结构。炉底工作层采用抗渣浇注料，次工作层和隔热层采用耐火砖、隔热砖等材料。在两侧炉墙上安装烧嘴和补风喷嘴。在冷却区设水冷装置。转动炉底与内、外固定炉墙之间留有环缝，外环缝宽度大于内环缝宽度，以满足炉底热膨胀的需要。内外环缝用水封槽密封。炉顶下料口、出料滑口、冷却区的冷却装置、出料机保护罩等都是采用北京神雾公司研发的特殊结构。转底炉供热燃烧系统概述蓄热式直接还原转底炉既有外供燃料的燃烧，又有析出CO的燃烧，因此炉子布置有燃烧煤气的烧嘴和给CO燃烧供空气的风口。在高温还原区，要形成有特定要求的还原性气氛，即CO与CO2的比例要控制在一定范围内。本工程外供燃料采用冷洁发生炉煤气，煤气热值>=1.300*4.1868\#"0.00"5.44MJ/Nm3。为了使炉温达到1200℃以上的要求，将助燃空气预热到高温。助燃空气由安装在烟道里的换热器预热。燃烧器采用调焰烧嘴。燃烧系统流程(1)煤气流程煤气从煤气接点连接转底炉煤气总管，总管设置硬密封蝶阀、盲板阀和快速切断阀。由煤气总管分出支管，分别接到各供热区域，再分送到各个烧嘴。每条支管安装流量测量装置和流量调节阀。每个烧嘴的煤气管上安装手动硬密封蝶阀。(2)空气流程助燃空气由鼓风机供给。设置3台鼓风机，两用一备。从鼓风机出来助燃空气进入换热器预热，空气预热到450℃从换热器出口侧的热风总管分支管，接至各供热段的后分送到烧嘴。支管上安装流量测量装置和流量调节阀。每个烧嘴和每个喷风口的空气管上安装手动空气蝶阀和波纹膨胀节。排烟系统流程炉内所有烟气从预热区炉顶烟道排出，烟气排放温度约1000℃烟气出炉后先经过沉降室，将粉尘沉降后由沉降室出口接至辐射换热器烟气入口，在辐射换热器前掺入冷空气将烟气温度降低到适应辐射换热器的使用温度。烟气经辐射换热器后温度降至~750℃后送余热锅炉回收热量及换热器后设烟道闸板，用于调节炉压。辐射换热器由于炉尾排烟含大量粉尘，采用普通的钢管换热器易出现堵塞，因此所有助燃空气由辐射式空气换热器进行预热。空气预热温度＞450℃辐射式空气换热器由内筒、外筒、导向片和风环等部分组成，烟气从筒中间通过，被预热空气从内、外筒之间的环缝中通过，由于空气通过环缝流速很高，在内筒外壁焊接螺旋导向形肋片，起到增加传热效果的作用。转底炉附属机械设备转底炉机械设备主要有：装料机、转底机械、出料机、润滑系统等。装料机装料机用于承接皮带输送机送来的粉矿并均匀地将其散布在转底上。装料机由配料皮带机、储料仓、布料滑槽、收集螺旋机四部分组成。配料皮带机：用于承接皮带输送机送来的还原料，并将其按需分配至储料仓。储料仓：用于承接皮带输送机送来的还原料，仓下设有7个出料口，料口用鳄口阀封闭，调节鳄口阀的开度可以控制各出料口的出料量。布料滑槽：装料机下方分设五条滑槽，槽内设缓冲板以缩减还原料落差，防止还原料的破碎引起粉料进入炉内。转底机械转底机械是转底炉的最主要设备，用以支撑并带动由装料机送入转底炉内的还原料在转底炉内运行一周加热到要求的温度。转底机械主要由转底支撑、上炉盘、转底传动装置、内支撑辊、外支撑辊、定心辊、内外水封刀等组成。定心辊在炉子内环，传动装置在炉子外环，因此传动装置、支撑辊、定心辊及它们的轨道均布置在炉底内外两侧，有利于设备的更换和维护。转动的上炉盘及转底支撑是由型钢制成的较复杂的双层钢结构架，位于上部的上炉盘钢结构框架由多块扇形件组合而成，位于下部的炉底支撑钢结构框架由多块扇形件组合而成，上下两层框架之间用定位块以防止相互串动。上炉盘用来支撑炉底耐火材料及还原料。转底支撑既要支撑上层框架，又要传动。转底支撑的横断面呈梯形，梯形两脚落在内外环的支撑辊上。转底上转盘外侧耐火材料护角板采用耐热铸铁。内外侧还设有锚固支撑。为了使转底绕固定的中心转动，转底炉采用水平定心辊定心，在环形炉内径圆周均布有弹簧式定心辊，定心功能是以内环方向向外顶住转底支撑来实现的。整个转底的转动部分(包括转底支撑、上炉盘、内外水封刀等)放置在位于转底炉内、外环锻钢支撑辊上。内、外支撑辊的作用就是支撑整个转底的转动部分并为转底转动部分提供转动辊道。支撑辊轴承采用国产优质轴承。转底炉转底机械通过均布在炉子周围上的4套电动传动装置驱动转底支撑使转底绕定心转动，依靠定心辊来保证转底在支撑辊上转动。电动传动装置是由电机、减速机、小齿轮、柱销齿轮等组成，柱销齿轮在用螺栓联接在转底支撑钢框架外侧，电机通过减速机、小齿轮、柱销齿轮驱动转底支撑转动。通过改变电机的供电，可以实现转底支撑的正反向转动。传动装置可以在底座滑槽中滑动，由气缸推动传动装置以保证齿轮与销齿的啮合，实现转底的正反转功能。内外水封刀固定在上托盘上，随上托盘一起转动，用于保证炉子尽可能封闭严密，以避免炉内热气体溢出炉外和外界冷空气吸入炉内。同时随着转动的水封刀和固定的水封槽之间相对运动，逐步将落入水封槽内的炉料和其它一些杂质刮到水封槽上的漏斗处，最后通过漏斗定期清渣，用小车运走。转底机械设备安装完成后，在炉子中心、定心辊附近保留永久性安装基准点。出料机转底炉的出料口设有出料机，用于将还原好的还原铁清出转底炉。出料机为螺旋刮料输送结构，螺旋后设挡料装置，装有刮刀的螺旋轴由电机通过减速机及链传动带动。电机采用变频调速，用以便利的调整螺旋轴的转速。螺旋轴通水冷却，保证主轴的正常使用。出料机设有升降装置，用以调整螺旋轴的高度。排出出料机的直接还原铁直接落入下部的水槽中，进行冷却，冷却后的直接还原铁粉沉淀在水槽底部，通过水槽下部的链板输送机运出，运至选别系统的脱水筛车间。冷却水槽设置浊循环水系统，冷却水循环利用，并设置相应的通风、除尘设施，保证环境整洁。集中干油润滑系统采用一套自动集中干油润滑站对支承辊和定心辊各润滑点进行集中给脂润滑。润滑系统包括一个泵站、数十个分配器、润滑配管等。干油润滑型式：终端式双线集中干油润滑集中干油润滑系统由给油器、压力操纵阀、电控柜、电动加油泵等设备组成，通过管道连接到各润滑点，定时定量供给润滑脂。系统中间配管用于润滑泵站与机上配管的连接。配管由冷拔无缝钢管、软管及管件、管夹等组成。直接还原产品选别、冷压工艺概况设计规模为处理65万t/a直接还原铁料，产品方案为冷压铁块12.815万t/a，尾矿量40万t/a。生产中产生的尾矿集中后外销，尾矿澄清水全部循环利用。工作制度如表6-1。表STYLEREF1\s6SEQ表\*ARABIC\s11直接还原产品选别、冷压块工作制度工序作业天数班制作业时间磨选330天3班/天8小时/班化验330天3班/天8小时/班冷压块330天3班/天8小时/班直接还原产品选别供料条件及工作制度转底炉直接还原铁料最大粒度3mm。工作制度为年工作330天，每天3班，每班8小时。直接还原铁从转底炉给入冷却水槽冷却后给入选别系统。工艺流程直接还原铁粉经水封链板输送机冷却和输送，产品排料温度50℃，进入脱水筛筛分，筛上+0.5mm产品经胶带运输机进入一段磨矿机，筛下-0.5mm产品用泵进入浓缩磁选机，浓缩磁选铁粉和脱水筛筛上物进入一段磨机。磨矿采用阶段磨矿、阶段选别工艺，一段开路磨矿选用两台QMYΦ3254溢流型球磨机，产品粒度为-325目占95%，排出产品进行磁选。较粗铁粉进入细筛，筛上产品进入二段磨矿再磨，再磨选用一台QMYΦ3254溢流型球磨机，筛下产品进入磁选柱，磁选柱底流为铁粉，铁粉进入沉淀池沉淀后用抓斗机抓入铁粉仓。详见直接还原铁选别图STYLEREF1\s6SEQ图\*ARABIC\s11直接还原产品选别工艺流程磨选最终粒度为-500目占95%。主要设备选择主要设备选择的原则1)、主要工艺设备的选型遵循“技术先进，运行可靠，易操作，维护简单，性能指标稳定，低能耗，立足选择国内、外标准节能设备，降低选厂生产成本”的原则。适当考虑设备大型化和关键作业采用自动控制，装备水平达到国内先进水平。2)、安全环保遵循“三同时”原则。主要设备选择结果表STYLEREF1\s6SEQ表\*ARABIC\s12直接还原产品选别主要设备设备单位数量备注重板给料机GB12—4.5台1直线振动筛USL2.4×6台2湿式溢流型球磨机MQY3200×5400台3高频细筛台3浓缩磁选机CTB-1230台2磁选机CTB-1230台3磁选柱φ600台4还原铁粉压块系统生产工艺流程从直接还原铁选别系统送过来的还原铁粉进入圆筒烘干机烘干，烘干后加入添加剂C，然后进入冷压块机压块，压块后的产品进入成品矿槽储存，然后用汽车外运。图STYLEREF1\s6SEQ图\*ARABIC\s12还原产品压块系统生产工艺流程烘干机烟气需求圆筒烘干机需要的烟气如表3-8。表STYLEREF1\s6SEQ表\*ARABIC\s13圆筒烘干机需要的烟气项目单位指标备注还原铁年产量万t/a128150小时流量t/h16.02含水率%5初始温度℃30终了温度℃100烟气初始温度℃1000终了温度℃100设计烟气消耗量Nm3/h4100圆筒烘干机设计选用1台圆筒烘干机，参数见表3-9。表STYLEREF1\s6SEQ表\*ARABIC\s14圆筒烘干机参数项目单位指标备注处理能力t/h25干燥强度kg/m355烘干机内径m1.8烘干机长度m13倾斜度%2填充率%7.04可开动率%85干燥时间s700驱动功率kW45冷压块机设计选用1台冷压块机，参数见表3-10。表STYLEREF1\s6SEQ表\*ARABIC\s15冷压块机参数项目单位指标备注处理能力m3/h7.225t/h可开动率%85处理物料密度kg/m33500款式辊压技术经济指标表STYLEREF1\s6SEQ表\*ARABIC\s16金属回收与产品质量指标品位/%数量/万t回收率/%铁矿石28.8250100直接还原铁23.56=b2/b3*c2\#"0.00"61.16100铁粉90.1812.815=b4*c4/b2/c2*100\#"0.00"80.20尾矿7.43=c3-c4\#"0.00"48.35=100-d419.8厂房布置选别系统由筛分车间、转运站、磨矿车间、磁选车间、铁粉烘干车间、铁粉冷压机车间组成。辅助车间由化验室组成。整个系统平地而建，各建筑物相对集中，车间内部设备配置力求合理、紧凑。辅助设施料仓容量和储存时间选别前直接还原铁仓：几何容积65m3，有效容积48m3，储矿时间选别后铁粉仓：几何容积3m3，有效容积2m3化验室在厂区附近设有办公楼，一层做化验用，承担选厂每日的生产样品、地质样品及流程考察样品的化验分析，化验室工作制分三班作业。二层作厂区办公用。洁净煤气制备工艺工程概况煤气发生站形式根据本工程蓄热式转底炉补充热量工艺要求，采用洁净煤气为燃料。洁净煤气制备采用两段式煤气发生炉形式，并进行除尘、除焦、脱硫及脱水净化，产出冷洁净煤气，主要参数如下：煤气热值：≥5.44MJ/Nm3(1300Kcal/Nm3)煤气总量：22000Nm3/h；需消耗燃料煤总量：每年5.76万吨，即7.2t/h。煤气站规模因两段炉的煤气热值较高≥5.44MJ/Nm3(1300Kcal/Nm3)，系统总煤气需用量约为22000Nm3/h；根据此数据选用的煤气站规模如下：选用3开1备共4台Φ3.2m两段炉及配套的净化、脱硫等配套设备，即可满足使用。3台Φ3.2m两段式煤气炉总产煤气量约为22000Nm3煤气站煤炭贮运流程简述由汽车运来的原料煤，在贮煤场堆放，由装载机承担煤场倒运和上料工作，合格粒度的原料煤由皮带机进入上煤系统。上煤系统可采用两套电动葫芦，上煤机高度30m，每小时上煤量为10－12吨左右；也可采用皮带上煤，每小时上煤量为40原料和产品原料按GB/T9143-2001《常压固定床煤气发生炉用煤技术条件》中的煤质要求，结合两段炉煤制气的工艺需要，较适合的煤种是不粘、弱粘结性烟煤及长焰煤。具体指标见下表：煤气发生炉用煤质量技术条件和试验方法见下表：表STYLEREF1\s7SEQ表\*ARABIC\s11常压固定床煤气发生炉用煤质量技术条件和试验方法项目技术要求试验方法类别单位烟煤、无烟煤、焦炭GB5751粒度mm烟煤：25~50，50~100，25~80无烟煤：13~25，25~50，50~100GB/T189块煤限下率%≤10MT/T1含矸率%≤2.0MT/T1灰分%特级：≤12.00一级：12.01~18.00二级：18.01~24.00GB/T212煤灰软化温度℃≥1250GB/T219全硫%≤0.3GB/T214热稳定性%＞60.0GB/T1573抗碎强度%＞60.0GB/T15459胶质层厚度mm＜10GB/T479发热量MJ/kg烟煤Qnet，ar＞21.0无烟煤Qnet，ar＞23.0GB/T213表STYLEREF1\s7SEQ表\*ARABIC\s12两段煤气发生炉用煤技术指标表项目技术指标粒度mm20~40，25~50，30~60最大粒度与最小粒度之比≤2块煤限下率%≤10含矸率%≤2干基挥发份%≥20干基灰分%≤18干基硫分%≤0.3灰熔融性软化温度℃≥1250热稳定TS+6%＞60抗碎强度%＞60罗加指数≤20自由膨胀序数≤2混合煤气产生原料为空气、水蒸汽、煤碳，空气由鼓风机鼓入；水蒸汽由发生炉产生自用；而煤碳要求采用低硫煤，产地为山西.表STYLEREF1\s7SEQ表\*ARABIC\s13建议采用煤的成分表%煤种AadSVadFcadMad不粘、弱粘结性烟煤及长焰煤11.610.586.8680.630.81产品年产煤气15840万Nm3(按300天工作日)，小时产量22000Nm3。本装置的产品为净化后的冷洁煤气，副产品为焦油和轻油。根据原料条件，拟按照此原料产生的煤气成份为：表STYLEREF1\s7SEQ表\*ARABIC\s14冷洁煤气成份(%)名称COH2CO2N2CH4O2冷洁煤气24~3013~154~647~511.8~2.40.2~0.6表STYLEREF1\s7SEQ表\*ARABIC\s15冷洁煤气杂质含量及技术指标序号名称单位指标1焦油轻油、灰尘等杂质总量mg/Nm3＜302灰渣含碳量%＜123煤气热值kJ/Nm3≥62704H2S含量mg/Nm3≤505加压机压力kPa18~20表STYLEREF1\s7SEQ表\*ARABIC\s16两段式冷煤气站焦油指标项

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标密度(20℃g/cm31.05-1.2水分含量%(m/m)≤0.5粘度(E80)℃4灰分%(m/m)0.2热值Kcal/kg≥8900硫含量%(m/m)0.5游离水有少量无固体杂质少量无煤气化与净化系统技术方案煤气站工艺流程描述合格原料煤由皮带机(电动葫芦)输送(提升)至主厂房储煤仓，再经双滚筒液压加煤机加入炉内，煤受到来自气化段煤气的加热干馏，干馏后半焦状态下的煤炭在气化段与气化剂(空气、蒸汽)发生反应，气化段生成的煤气分为两部分，一部分从两段炉下段煤气出口经旋风除尘器出炉，另一部分向上经中心管与干馏煤气混合从上段煤气出口出炉。下段出口煤气经旋风除尘器降温除尘后进入强制风冷器，继续除尘降温，然后进入间冷器进一步降温。上段出口煤气进入电捕焦油器除焦后，直接进入间冷器，与下段煤气混合，在混合中完成降温，混合后煤气进入电捕轻油器，捕除轻油，煤气经加压风机加压后送往脱硫塔送往用户。两段式煤气发生炉自上而下由干馏段和气化段组成，首先煤从炉顶煤仓经两组下煤阀进入炉体，煤在干馏段经过充分的干燥和长时间的低温干馏，逐渐形成半焦，进入气化段，炽热的半焦在气化段与炉底鼓入的气化剂充分反应，经过炉内还原层，氧化层而形成灰渣，由炉栅驱动从灰盆自动排出。煤在低温干馏的过程中，以挥发份析出为主生成的煤气称为干馏煤气，组成两段炉的顶部煤气，约占总煤气量的40%，其热值较高(7100KJ/nm3)温度较低(120℃左右)，并含有大量的焦油。这种焦油为低温干馏产物，其流动性较好，可采用静电除尘器捕集起来，作为化工原料和燃料。在气化段，炽热的半焦和汽化剂经过还原、氧化等一系列化学反应生成的煤气，称为气化煤气。组成两段炉的底部煤气，约占总煤气量的60%，其热值相对较低(5400KJ/nm3)，温度较高(550℃左右工艺技术特点及优势在整个冷净化工艺中，本工艺对底部煤气的处理采用旋风除尘器、强制风冷器来进行，改变了我国两段炉常用的急冷塔、洗涤塔用水冷却工艺，即节约了生产用水，又消除了因使用传统工艺带来的酚水量太大弊端，从而彻底杜绝了国内传统的两段炉对环境的污染问题。顶部煤气中的大量焦油采用37管电捕器捕集，因其流动性能好，可直接输送到焦油池储存。混合煤气采用间接冷却器冷净，此设备的特点是，煤气的冷却不与水直接接触，而是管板式间接冷却，再通过煤气自身冷凝下来的饱和水(含酚)循环使用洗涤煤气，使煤气站酚水减至最少量，此少量酚水为正增长，它的输送储存皆密闭进行。在整个工艺中，对焦油的捕集采用二级电捕，以确保冷净煤气中焦油的含量在25mg/m3以下。顶部煤气用37管电捕焦，煤气在其中最大流速为0.6m/s，低于《发生炉煤气站设计规范》(GB50195-94)中的0.8m/s的要求。混合后煤气用72管电捕轻油器，煤气在其中最大流速为0.65m/s，低于《发生炉煤气站设计规范》(GB50195-94)中的0.8m/s的要求。本工艺自动化程度高，对于重要的参数如上段煤气温度、气化剂温度、煤气站负荷实行自动调节，运行安全，便于操作，是一种比较先进的煤炭制气工艺。国内的两段炉是在单段炉的基础上又加一段干馏段，由于没有经过严格测验，其干馏段各参数及结构不尽合理，这样煤的干馏就不会充分，致使气化段煤气含有焦油，此部分焦油已经高温裂解，也已无法处理，只好采用水洗处理，洗涤水也含有大量沥青焦油，因而无法避免单段炉冷净化煤气工艺的环境污染缺陷。本两段炉系在多年的实验基础上设计出来，并经工业性应用后多次改进定型的一种成熟产品，其显著特点如下：底部煤气由36个耐火通道提取，并有6个底部煤气调节阀来调节整个炉膛面的燃烧平衡。底部煤气另设一路不锈钢中心管提取，其作用为：与周边36个耐火通道共同组成干馏加热空间，形成内、外两层环形圈辐射热源。与周边36个耐火通道共同组成炉膛断面燃烧平衡系统，避免了国内两段炉燃烧中心黑洞问题，能很方便的调节炉膛燃烧情况。采用高灰盆水封，高气化压力运行，发生炉气化程度高，产气量大。炉栅驱动除灰及下煤采用液压系统，通过PLC机实现自动控制。水夹套为压力容器，使用寿命非常长。上部出口煤气含低温焦油，灰尘含量较少，而且温度不高，可不冷却、不降温直接进入电捕焦器除焦；下部出口煤气只含灰尘，经过旋风除尘器、强制风冷器后，便于有针对进行除尘。两段式煤气发生炉操作属于高料层操作，灰尘在经过厚厚的料层过滤后，基本全部沉积下来，其上段煤气携灰量较少。两段式煤气发生炉顶部出口产生焦油属于流动性较好的低温干馏焦油，利于静电捕焦器除焦，焦油售价高。顶部煤气捕焦后与下部高温煤气混合，进入油洗冷器降温后，进一步焦油雾化捕集轻油，煤气管道和烧嘴不堵塞，煤气输送距离长。实行煤气全间接冷却工艺，水不直接接触煤气，冷凝析出的含酚污水，本技术做到含酚污水零排放。酚水处理系统：采用酚水焚烧炉，利用煤气站自产的煤气和焦油，在焚烧炉内高温把喷入的酚水裂解，形成CO2和H2O，酚水零排放。煤气化主要设备参数两段式煤气发生炉表STYLEREF1\s7SEQ表\*ARABIC\s17两段式煤气发生炉技术参数序号名称单位数值1炉膛直径mm32002炉膛截面积m28.043耗煤量Kg/h2200~26004适用煤种不粘烟煤、弱粘烟煤、长焰煤和部分褐煤、气煤5煤的粒度mm25——506水套受热面积(全水套)m2177☆煤气产量Nm3/h6500~75008煤气出口压力上段Pa＜980下段Pa＜34709煤气出口温度上段℃80~150下段℃500~60010煤气热值(低)上段kJ/Nm37100~7500下段KJ/Nm35200~5500混合段KJ/Nm3≥627011水套蒸汽压力KPa29412饱和温度℃55-6513探火孔汽封压力KPa29414水套蒸汽产量Kg/h55015☆水套内壁厚度及材质≥20mm，20g16☆水套外壁厚度及材质≥14mm，Q235B17☆干馏段炉本体壁厚≥8mm，Q235B18☆炉顶上部壁厚≥13mm，Q235B19中心管12mm，1Cr18Ni9Ti20☆炉篦耐热、耐磨铸铁21探火孔铸钢22灰渣含碳率%＜1523加煤方式自动24排渣形式自动排渣设备主要技术性能如下:煤气炉加煤机选用液压双滚筒双路加煤的形式，自动下煤流畅、加煤分布均匀、操作灵活、不漏气，并配有液压驱动手动加煤及自动加煤控制系统等。滚筒阀采用整体铸造加工件，滚筒与壳体之间密封良好，避免由煤气泄漏而导致的不安全及浪费现象。煤气炉体水套采用全水套结构，自产饱和蒸汽可完全满足煤气炉自身的用气要求，不需外来蒸汽，使生产成本降低。配套汽包配有水位计、压力表、安全阀等辅助设施，其中水位计、压力表具有就地显示和信号远传功能。煤气炉炉篦采用耐热、耐磨铸铁材料制造，侧面出风口，具有通风阻力小，布风均匀的优点结构合理，使炉内布风更加均匀。碎渣圈(炉裙)采用铸钢件，有很好强度和耐磨性。出灰采用湿式干出灰，包含出口排灰及大小刀阀，驱动采用双侧液压棘轮驱动灰盘。能有效防止煤气炉运行过程中的偏炉等现象，并减少鼓风阻力，减少煤气带出物，有利于煤气的净化。灰盘下安装着滚动轴承，当灰盘转动时炉篦同步转动，灰渣落到灰盘中，小灰刀拨出灰渣，由大灰刀排出灰盘。中间进风箱与灰盘的下部水封圈形成水封，防止空气外泄。煤气发生炉配套煤仓(钢结构)能储存50t煤，能满足12小时满负荷用煤量的存储空间。发生炉下段煤气管道采用内保温等耐高温处理。干馏段有足够的高度，确保经干馏段的煤充分的完成干燥和充分干馏反应.上部加煤装置：包含煤仓、煤入口插板阀、滚筒等。下部排灰装置：包含出口排灰及大小刀阀。饱和空气管：包含逆止阀，交接点为空气逆止阀进口。煤气炉筒体：包含耐火砖，包括煤气出口钟罩阀、除渣装置、炉篦传动装置、蒸汽环管等。汽包：含汽包水位计、压力表、安全阀等。加煤机：包括液压控制装置。除尘系统配置表7-7技术参数表:序号名称单位指标备注1☆处理煤气量Nm3/h4500~55002除尘效率%60~803煤气进口温度℃500~6504煤气出口温度℃450~550设备技术性能：采用离心式旋风除尘器对下段煤气进行初步净化。煤气带着灰尘以一定的速度延切线方向进入除尘器，在除尘器内延螺旋线的形势作回转运送。悬浮的灰尘颗粒在离心力的作用下被抛向圆筒的内表面，在重力作用下降落至排灰管。而煤气从下部进入中央管，形成上升的螺旋气流，从顶部离开沉器。，其主要功能是对下段煤气进行除尘。煤气发生炉与旋风除尘器之间的连接管上，设置有落灰斗，可以方便清除管内积灰。每台煤气炉配套1台旋风除尘。烟气余热发电工艺国家政策鼓励资金根据财政部、国家发展和改革委员会关于印发《节能技术改造财政奖励资金管理暂行办法》的通知(财建[2007]371号)，对于余热余压利用类的企业节能技术改造项目，节能量在1万吨(暂定)标准煤以上，东部地区根据节能量按200元/吨标准煤奖励。本项目的年发电量按8000小时计算为4800万kWh，扣除15%自身用电，年供电量为=round(4800*0.85,0)4080万kWh，2006年国家统计局发布的供电煤耗为0.366kg/kWh，折算成节能量为=round(4800*0.85*.366*10,-1)14930吨标准煤，可获得节能奖励资金为=round(4800*0.85*.366*.20,1)298.7万元。概述转底炉生产过程中产生大量的高温废气，能有效利用废气热能，节能降耗会得到国家政策大力扶持。目前余热利用有两种方式：一类是热利用，即利用余热来产生热水或蒸汽以供暖、制冷、料制备用等；另一类是动力利用，即将余热转换为电能或机械能。本次设计采用余热发电方式。工艺流程如图8-1所示。图8SEQ图\*ARABIC\s11转底炉烟气余热利用工艺流程设计参数表STYLEREF1\s8SEQ表\*ARABIC\s11烟气成分数据IDCO2H2ON2O2温度/℃备注117.20%9.90%72.10%0.80%780出换热器/进余热锅炉废气216.99%1100.00%71.22%0.79%177进入布袋除尘器废气表STYLEREF1\s8SEQ表\*ARABIC\s12烟气流体数据项目单位指标备注原始废气流量115000原始废气温度℃1100用于烘烤产品的烟气4100用于换热器的原始1100℃110900进换热器废气温度℃1000掺混冷空气11752进换热器的1000℃122652出换热器/进余热锅炉废气温度℃780出圆筒烘干机废气流量6200进入布袋除尘器废气流量128852进入布袋除尘器废气温度℃177余热发电方案设计总则设计以节能降耗为目的，采用先进成熟可靠的余热回收技术，产生中高压力等级的蒸汽发电，弥补工矿企业用电。采用成熟可靠的技术—翅片管式蒸汽发生器；设计中尽可能优化设计降低投资。余热发电工艺计算废气参数见表8-3。设计计算见表8-4。表STYLEREF1\s8SEQ表\*ARABIC\s13废气参数表序号名称指标1废气流量Nm3/h1230002废气进口温度℃7803含尘g/Nm3304排烟温度℃200+20表STYLEREF1\s8SEQ表\*ARABIC\s14设计计算结果表序号名称中压蒸汽1蒸汽压力MPa2.352蒸汽温度℃4003蒸汽量t/h254发电功率kW6000(有效5100)5锅炉烟气侧阻损Pa750-8006给水35℃工艺技术方案余热回收技术本次余热回收装置采用模块化翅片管式余热锅炉，一般由翅片管式蒸汽发生器及水预热器、蒸汽过热器三部分组成。其中上下集箱翅片管式蒸汽发生器是一种新型的蒸汽发生装置，它采用高频焊接翅片管作为换热元件，通过翅片来强化传热，整套装置传热效率高，设备结构紧凑，热侧流体流动阻力小。其基本特点是汽包和产汽部分分离，水的受热和汽化在翅片管内完成，众多翅片管通过上下集箱组成一片，再通过联络管与汽包连接，这就使本套装置有别于一般上下锅筒结构的余热锅炉。产汽套管与汽包间用导管相连，管道可任意调整长度，现场布置灵活，适应了复杂现场的要求。全套设备除给水系统外，无运转部件，运行可靠，操作维修方便。余热发电的原则性热力系统图见图8-2。图STYLEREF1\s8SEQ图\*ARABIC\s12热力系统图1—余热锅炉2—汽轮发电机3—凝汽器4—除氧器5—凝结水泵6—给水泵7—排污扩容器8—排污水冷却器经水处理来的除盐水先经过排污水冷却器加热后进除氧器除氧，分别通过中、低压给水泵对水加压，除氧水经过中压给水泵泵入中压省煤器后进中压汽包，中压汽包炉水通过下降管、上升管与蒸汽发生器相联，炉水通过余热锅炉与炉气换热，产生2.35MPa压力的饱和蒸汽，再通过中压过热器过热产生400℃废气流程见图8-3。图STYLEREF1\s8SEQ图\*ARABIC\s13废气流程1—转底炉2—热风阀3—空气余热器4—沉降室5—余热锅炉6—脉冲除尘器7—风机(引风机)8－排气筒冷却水系统通过汽轮机作功后的乏汽需经过蒸汽冷凝器冷凝，冷凝成凝结水通过凝结水泵送往除氧器。冷凝器所需的冷却水可根据具体条件采用开式循环或闭式循环。冷却水经过加压泵泵入冷凝器吸热后的水送到冷却塔冷却回用或直接排放。余热发电设备组成及布置余热发电主设备汽水系统——蒸汽发生系统，包括过热器、蒸发器、省煤器、汽包、连接管路、阀门等；风道系统：沉降室、烟道、烟道调节阀、膨胀节等；水处理系统：逆流再生阳离子交换器、除碳器、中间水箱、中间水泵、逆流再生阴离子交换器、除盐水箱、除氧器等；电气：汽轮发电机进出线、照明、配电设施；自控：全套余热发电工程系统控制。余热发电系统平面布置设备布置原则为满足工艺流程，达到消防、环保、卫生、绿化等的要求，经济合理，功能分区明确，紧凑，设备、管路合理布置，节省占地，使连接管线简捷。总平面布置项目的主设备有：沉降室、过热器、蒸发器、省煤器、汽包、汽轮发电机、凝结水回收装置等。根据工艺流程顺序进行分区布置，设备布置分散、集中相结合，合理占地，确保安全生产。热力系统主蒸汽管系统：蒸发器系统产生的蒸汽通过隔离阀接入汽轮机主汽门。化学水处理车间送来的除盐水经排污水冷却器接入除氧器，经除氧后的给水由给水泵加压后进入汽包。汽轮发电机组的凝结水由凝结水泵送至发电厂房外，再由管道输送到除盐水站凝结水箱再循环利用。化学水处理系统本余热回收工程需新建一座化学水处理站，供本工程补给水用。化学水系统应根据原水的水质设置，一般为：逆流再生阳离子交换器→除碳器→中间水箱→中间水泵→逆流再生阴离子交换器→除盐水箱→除氧器水处理量应考虑到锅炉正常排污，系统内正常水汽循环损失，启停事故等增加的损失，向外供汽量及水系统本身用水量。水处理车间独立布置，室内布置有交换器、泵、酸碱计量箱、电气仪表、化验设施等，室外布置有酸碱罐、除碳器、水箱等。再生过程中排放的废酸、废碱排入中和池，进行酸碱当量中和使之PH值达到国家废水排放标准，再排放。供、排水系统本工程的供水主要用来满足化学处理水原水(30m3/h)汽轮发电机组冷凝器、空气冷却器、冷油器的冷却用水采用机力通风冷却塔循环水系统，循环水量最大为3200m³/h。电气部分发电厂建一套6MW补汽凝汽式汽轮发电机组，发电机出口电压选择为10.5kV电压等级。发电厂采用单母线接线方式，发电机通过电缆就近接入公司内部10kV母线系统并网运行，发电机所发电除供电厂自用外全部送入公司电网就近消化。电气设备采用综合自动化控制，保护采用数字式微机保护装置。控制、保护、同期、励磁装置及直流电源屏均布置在发电厂房运行层汽轮发电机旁机电集中控制室内。发电机出线小室布置在汽机房底层发电机平台下方。主厂房高、低压开关柜布置在主厂房底层。循环水泵房旁设循环水低压开关室。热控部分控制范围包括整个系统的热力系统的热工检测和控制，以及附属工艺系统设备的热工检测和控制。采用就地和集中控制方式。控制室设在汽轮发电机运转层，为机电集中控制室，实行DCS监控，DCS中实现机组的数据采集(DAS)和模拟量控制(MCS)及部分顺序控制(SCS)等功能来完成整个热力系统的集中控制。在现场设置必要的检测表计和装置，便于机组的启停和紧急情况的处理。在就地循环水控制室内布置有循环水远程I/O站。土建部分本工程的土建主要分为余热回收系统、发电系统和辅助工艺系统。余热回收部分土建主要为：重力沉降室基础，占地6m×6m；余热锅炉基础，占地6m×12m；除氧器基础；水处理站；各种泵及泵房的基础；水、汽系统基础等。汽轮发电机主厂房布置主厂房包括汽轮发电机厂房、电气及控制室间。汽轮机纵向布置共有4个柱距，每个柱距为6m，厂房共长24m，跨度12m。汽轮机房安装一台双梁桥式起重机，作汽轮发电机组检修之用。汽轮发电机厂房运转层标高为5.5m。电气及控制室间底层设置电气高、低压开关室，中间设电缆层，运转层设置集中控制室。公用辅助设施通风为改善生产和操作区的操作环境，在各区域设置定点岗位降温、通风设备，并在主要操作室设置排风设备，使该区域空气保持卫生标准，具体通风设施有：(1)高、低压配电室设计有机械排风系统，排风系统排风量，均按室内换气次数大于12次设计，排风机采用轴流风机。(2)车间各计算机室、控制室、电气操作室、分析室等房间根据各工艺专业要求的不同，分别设置空调或通风系统。为改善车间内高温区操作人员的工作环境，在各个高温区域内设岗位移动吹风设备。除尘设计原则与技术措施为了改善工作环境，保护工人身体健康及防止对大气的污染，在本工程中对各工艺设备的烟气进行了有效的捕集和处理。在本工程还对车间内辅助设施安装有相应的通风、空调等系统。使得整个车间各个岗位和周围环境达到国家有关规范的要求。生产过程中散发粉尘，会对环境污染。为加强环境保护，设计对生产过程各产尘点、产尘设备以及转运环节采取综合有效措施，控制其粉尘扩散外逸，根据生产工艺流程布置及车间配置、生产作业制度和物料性质，设置除尘系统，使车间环境得以改善，经净化设备处理后的废气排放浓度符合国家《大气污染物综合排放标准》(GBl6297-1996)。设计依据《中华人民共和国环境保护法》《大气污染物综合排放标准》(GB16297)；《工业炉窑大气污染物排放标准》(GB9078)；《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019)《冶金工业环境保护设计规定》(YB9066)；《工业企业设计卫生标准》(GBZ-2002)；工艺及各专业设计委托任务书。除尘系统简述本工程除尘设置了原矿加工系统除尘(CC-1)，还原煤、添加剂A加工系统除尘(CC-2)，配料混合系统除尘(CC-3)，转底炉烟气除尘系统(CC-4)，直接还原铁选别系统除尘(CC-5)，共5套除尘系统。(1)原矿加工系统除尘(CC-1)该系统针对铁矿石的破碎、筛分产烟尘点和产尘设备处，布置除尘设施，并在工艺设备上进行最大限度的密闭，使密闭罩内形成一定的负压，防止粉尘扩散，使岗位含尘浓度符合国家规定的≤8mg/Nm3岗位卫生标准。抽出的含尘气体经扁袋除尘器或湿式除尘器净化，使净化后的气体含尘浓度达到国家排放标准≤150mg/Nm3后排入大气。破碎处除尘风量为11400m3/h；筛分处除尘风量为20960m3/h；直线筛处除尘风量为59200m3/h；三个除尘系统均采用反吹扁袋除尘器。引风机采用4-72NO.8C型一台，4-72NO.12C(2)还原煤、添加剂A加工系统除尘(CC-2)：破碎机2点，筛分机2点，仓顶部胶带转运1点。系统设计风量35000m3/h，设计负压3500Pa，入口含尘浓度小于100g/Nm3根据以上设计参数，除尘器选用气箱式脉冲袋式除尘器，型号PPW96-6，处理风量40100m3/h，过滤面积480m2，滤袋材质为普通针刺毡，除尘器运行阻力1500-1700Pa，烟气排放含尘浓度小于50mg/Nm3，清灰压缩空气压力0.4-0.6MPa，空气消耗量~1.8m3/min；风机选择9-26NO12.5D，风量36086m3/h，全压3750Pa，配用电机(3)配料混合系统除尘(CC-3)：圆筒混合机1点，胶带转运2点。系统设计风量23000m3/h，设计负压3000Pa，入口含尘浓度小于100g/Nm3根据以上设计参数，除尘器选用气箱式脉冲袋式除尘器，型号PPW64-6，处理风量26700m3/h，过滤面积320m2，滤袋材质为普通针刺毡，除尘器运行阻力1500-1700Pa，烟气排放含尘浓度小于50mg/Nm3，清灰压缩空气压力0.4-0.6MPa，空气消耗量~1.8m3/min；风机选择9-19NO11.2D，风量24000m3/h，全压3120Pa，配用电机Y250M(4)转底炉主烟气除尘系统(CC-4)：该系统风量约为22.4×104m3/h，温度约200℃；烟气成分CO216.99%、H2O11%、N271.22%、O2设计选用长袋低压脉冲布袋除尘器一台，处理风量~25×104m3/h，净过滤面积5600m2，过滤风速0.75m/min，滤料采用耐高温滤料(氟美斯覆膜)，除尘器运行阻力1200-1500Pa，烟气排放含尘浓度小于50mg/Nm3，清灰压缩空气压力0.4-0.6MPa，空气消耗量~6m3/min；风机选择Y4-73-11NO22D，转速960r/min，风量261000m3/h，全压4.256kPa，工作温度200(5)铁矿石破碎和直接还原铁选别系统除尘(CC-5)：该系统针对直接还原铁的辊磨等产烟尘点和产尘设备处，布置除尘设施，并在工艺设备上进行最大限度的密闭，使密闭罩内形成一定的负压，防止粉尘扩散，使岗位含尘浓度符合国家规定的≤8mg/Nm3岗位卫生标准。抽出的含尘气体经扁袋除尘器或湿式除尘器净化，使净化后的气体含尘浓度达到国家排放标准≤150mg/Nm3后排入大气。脱水筛处除尘风量为59800m3/h，采用湿式除尘器。引风机采用4-72NO.8C型一台。除尘器给排水设计范围工程需要给排水点主要为蓄热式转底炉(含原料制备)、转底炉烟气余热发电设施、原料破碎系统、直接还原铁冷却及选别系统、空压站等。给排水设计范围为本工程的生产、生活、消防用水及相应的循环水设施和污水处理设施。水源符合要求的生活、生产、消防用水和软水水源均由公司送至本工程建设用地外1米(1)生产、消防给水提供两路给水管，接口管径为DN300。生产新水流量Q=495m3/h(平均)，压力P=0.35MPa。消防用水量为Q=144m3/h，压力(2)生活给水管接口管径为DN100，流量Q=20m3/h，压力P=0.35MPa用水量及用水条件生产用水生产用水水量见表9－1。

表STYLEREF1\s9SEQ表\*ARABIC\s11全厂生产用水量表序号用水户名称生产总用水量m3/h水质水压MPa备注一转底炉车间1转底炉净环水600净环水0.402转底炉浊环水400浊环水0.303生产直耗水20生产新水0.354生产新水(循环水补充水)40生产新水0.35二余热发电1净环水3500净环水0.402生产新水(循环水补充水)100生产新水0.352软水40软水0.60三空压站1净环水50净环水0.40四铁矿石破碎系统1净环水50净环水0.40五直接还原铁选别车间1生产新水(循环水补充水)295生产新水0.352循环水700浊环水0.40合计5795根据各用水户对水量、水质、水压、水温的要求，经水量平衡：生产总用水量5795m3其中：循环水量5300m3(净环水水量4200m3/h，浊环水水量1100m3生产新水和循环水补充水495m3生产新水要求水质：悬浮固体含量≤5mg/L。生活用水量厂区生活用水平均20m3/h，最大40m3/h。水质要求符合生活饮用水水质标准，供水压力为消防用水量室内消防用水量20L/S，室外消防用水量20L/S，共计40L/S。同时火灾次数1次，火灾延续时间2小时。给排水系统转底炉净环水系统该系统主要解决转底炉炉顶水冷排管冷却水、水冷壁冷却水、风机轴承冷却水、液压设备冷却水等转底炉间接冷却用水，这部分水量为600m3/h，接点压力为0.3~0.4MPa，供水温度35℃，用水后仅水温升高(约45该系统还解决空压站用冷却水和铁矿石破碎设备用冷却水，水量为100m3/h系统补充生产新水Q=20m3/h转底炉浊环水系统该系统主要用户有直接还原铁冷却用水及其他用水，总用水量为400m3/h沉淀池内沉泥人工定期清理回收利用。浊循环补充水量为20m3/h余热发电循环水系统该系统主要解决烟气余热回收发电用冷却水，这部分设备冷却水均间接冷却用水，水量为3500m3/h，接点压力为0.3~0.4MPa，供水温度35℃，用水后仅水温升高(约45℃)系统补充生产新水Q=100m3/h软水制备系统软水装置，采用微电脑控制多功能集成阀控制双柱产水和辅助作业交替运行，逆流再生，一级钠离子交换，设备在自动运行状况下连续产水。处理能力Q=40m3/h，软水水质：总硬度≤0.1°dH直接还原铁选别系统生产新水给水系统本系统供直接还原铁选别系统除循环系统以外所有生产用水。由新水贮水池，经加压泵加压输送至选厂生产用水户。为节约投资和用水，直接还原铁选别系统主厂房的工艺及设备冷却水均采用循环水系统。选厂生产新水用量Q=40m3/h直接还原铁选别系统循环给水系统该系统主要供给选矿工艺、除尘等用水，循环水由尾矿库回流至循环水池，再由循环泵送至用户重复利用。处理能力Q=700m3/h生活给水系统车间生活给水系统为车间提供生活服务用水，其用水量为10m3/h，压力为0.35MPa，将生活用水接至转底炉直