烧结余热技术说明.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流烧结余热技术说明.精品文档.附件1技术说明书1概述1.1 工程概况河北钢铁集团荣信钢铁有限公司(以下简称“甲方”)现有180m2烧结生产线各2条,40t转炉3座,60t转炉2座。烧结生产线尚未进行余热回收,转炉水冷烟道产生的饱和蒸汽放散严重。根据现有企业能源平衡现状,对国内外冶金企业现有余热利用技术进行充分比较并结合国家可持续发展和资源综合利用政策,充分考虑企业现有生产规模、技术条件以及烧结和富余蒸汽资源综合利用的可行性和经济性,拟建设烧结余热及富余蒸汽电站1座,以达到充分利用余热资源、节能减排和降低生产成本并提高企业经济效益的目的。现根据国
2、家政策导向和业主要求,对2条180m2烧结生产线和5台转炉进行余热发电工程设计,建设两套“余热发电系统”(以下简称“余热发电项目”)。1.2设计依据小型火力发电厂设计规范GB50049-94;火力发电厂设计技术规程DL 5000-2000;建筑设计防火规范GB50016-2006;火力发电厂总图运输设计技术规定(DL/T5032-94);火力发电厂水工设计规范DL/T5339-2006;火力发电厂与变电所设计防火规范GB50229-96;大气污染物综合排放标准(GB16297-1996);火电厂大气污染物排放标准(GB132232003);火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程(DL5053-9
3、6)火力发电厂初步设计文件内容深度规定DLGJ 9-92;工程建设标准强制性条文(2006 年);甲方提供的基础资料。其它现行的国家规章、规范、标准等。1.3 设计原则由于影响烧结余热回收效率的因素很多,如烧结矿的产量、燃烧温度、料层层厚,冷却机的速度,冷却介质的初温和废气流量等。根据烧结机的设计和运行情况,结合以往烧结余热电站的设计、调试及运行经验,在充分利用余热资源的条件下,以“稳定可靠,技术先进,降低能耗,节省投资”为基准,遵守下列原则:1) 遵循国家规范、规程、规定和行业相关强制性标准;2)贯彻“安全、可靠、经济、适用、符合国情”的电力建设方针;3)在保证烧结工艺生产安全和稳定的前提下
4、利用余热资源;4)采用热量梯级利用原则,最大程度回收烟气热量;5)选用技术先进、成熟、运行可靠的余热回收及发电设备;6)余热回收及发电系统满足国家关于节能减排及高效环保的要求。1.4 工程主要技术经济指标项目数值单位1)180m2烧结余热发电余热发电装机容量112MW设计发电功率12MW设计平均发电功率9.6MW烧结年作业时数8150h发电年作业时数7800h2)5台转炉饱和蒸汽发电余热发电装机容量14.5MW设计发电功率4.5MW设计平均发电功率4.2MW炼钢年作业时数7900h发电年作业时数7800h3)两台机合计年发电量7488+3276104kW.h电站年自耗电量电站投用后,烧结风机节
5、电量2066304104kW.h电站自耗电率电站自耗电率(扣除节电)19.216.4年外供电量(合并节电量)8697(8998)104kW.h1.5初步设计方案及相关配套图纸拟定后,必须经甲方审核。有权对不符合工艺要求的管线、设备等提出更改或增加相应设备的权利。2 总图及道路运输2.1 总平面本工程主要建设内容包括:2台单压余热锅炉,2台双压余热锅炉,1座烧结余热发电主厂房、1座转炉余热发电主厂房、1套12MW机组循环水系统、1套4.5MW机组循环水系统、1套除盐水系统等。烧结余热发电:由余热锅炉、汽轮机房、电气楼、循环水站、除盐水站组成。余热锅炉布置在烧结环冷机旁,其余部分均布置在烧结旁预留
6、电站场地内。转炉余热发电:由汽轮机房、电气楼、循环水站及蒸汽蓄热站组成。 电气楼、主厂房、循环水站及除盐水站均按电站常规布置;具体布置方案待甲方提供总图位置后进行。2.2 运输及道路余热电站建成投产后,能源介质均采用管道和电缆输送,站内只有药品、备件及油品运输需求,运量较小,厂区现有道路及运输设施即可满足要求。2.3 区域绿化本工程不考虑新增集中绿化用地,仅利用边角地绿化。新建的主厂房和循环水系统区域的绿化权衡考虑,做到环境优美,小景协调,力求投资和美化效果双赢。3 工艺系统3.1 烧结工艺及余热资源烧结生产线由烧结机和冷却机两大部分组成。烧结原料经点火并烧结后,烧结矿从烧结机尾部卸到冷却机上
7、进行冷却,冷却后的烧结矿经输送机送至矿仓以备高炉冶炼取用。一般情况下,烧结终点相邻几个风箱烟气温度较高,约250450,当烧结终点不能较好控制在倒数第二个风箱时,烧结机尾部烟气有一定热量可以利用;同时,烧结环冷机进口的给矿温度平均在650750之间,环冷机出口的矿温在150以下。烧结矿冷却过程中,烧结矿所携带的热量被转换成废气显热,废气温度从前到后逐步降低,给矿部废气温度最高,一般在450左右,排矿部温度最低。根据两台烧结及环冷机气固换热的计算参数及经验评估,每台烧结机尾部可用烟气分布在最后4个风箱内;采用热风循环工艺后,每台环冷机可用废气约为前部40%风箱对应料面上热风。具体参数见下表:烧结
8、机回收烟气参数名 称1烧结机2烧结机单位余热废气平均风量8000080000Nm3/h余热废气平均温度350350环冷机回收废气参数名 称1环冷机2环冷机单位余热废气平均风量250000250000Nm3/h余热废气平均温度3303303.2 炼钢工艺及余热资源炼钢厂现有40t转炉3座,60t转炉2座,钢产量约345t/h。转炉设有汽化冷却系统,蒸汽产量约为2735t/h,运行压力约0.8MPa;目前,企业无余热回收装置,剩余蒸汽大量放散,既浪费了能源,同时还造成环境污染;因此,炼钢余热蒸汽回收利用符合国家和企业利益,需要快速建成并达产增效。3.3 烧结余热回收方案3.3.1 烧结机余热回收根
9、据烧结工艺运行要求,为了更好的保证烧结机独立运行的稳定性和可靠性,2台烧结机分别设置余热锅炉回收烟气余热为宜。正常情况下,烧结机尾部4个风箱并联余热锅炉运行,后部烟气经余热锅炉后返回主抽烟道,烟道和锅炉分别设置分断阀和调节阀进行系统投切和运行调节,以保证烧结工艺和余热回收系统的正常和高效运行。根据烟气余热条件、除尘工艺要求并结合环冷机余热回收方案,烧结余热锅炉选用单压系统,蒸汽压力1.6MPa、温度330;2台烧结余热锅炉所产生过热蒸汽与环冷机余热锅炉所产相同压力的蒸汽混合后送入汽轮发电机组做功发电,凝结水循环使用。3.3.2 环冷机余热回收根据环冷机余热资源条件,按梯级取风原则,将环冷机废气
10、进一步细化成一段高温、一段中温和二段中温三部分。其中,高温废气为环冷机前部风箱上部的热空气,中温废气为环冷机中前部风箱上部的热空气,具体参数如下表所示:高温废气参数名 称1#环冷机2#环冷机单位余热废气风量100000100000Nm3/h余热废气温度340400340400中温废气参数名 称1#环冷机2#环冷机单位余热废气风量150000150000Nm3/h余热废气温度280340280340注:以上环冷机废气参数将随工艺条件的变化而变化。当实际参数发生变化时,余热锅炉及余热发电参数也将会作相应的改变。根据以上余热资源条件、现场实际和已建成同类项目经验,为增加余热回收系统运行灵活性,两台烧
11、结冷却机各配置1台余热锅炉,回收废气余热生产蒸汽,锅炉排气送回环冷机循环使用。余热锅炉选用双压系统,余热锅炉产生两种压力的过热蒸汽,其中,高参数蒸汽压力1.6MPa、温度350;低参数蒸汽压力0.3MPa、温度190;两种压力的过热蒸汽均送入补汽凝汽式汽轮发电机组做功发电,其中高参数蒸汽还需与烧结余热蒸汽混合均匀后共同进入汽轮机,凝结水循环使用。3.4 炼钢余热蒸汽回收方案将炼钢5座转炉所产余热蒸汽汇入同一母管,并设置蒸汽蓄热器进行负荷波动调节,使富余蒸汽得以平稳输出,在设置汽水分离装置脱出蒸汽所含99%的机械水后,利用1套汽轮发电机组将饱和蒸汽热能转化为电能输出。3.5 热力系统及装机方案3
12、.5.1 热力系统及工艺流程1)烧结余热发电本系统包括:烧结单压余热锅炉系统2套,环冷双压余热锅炉系统2套及补汽凝汽式汽轮发电机组1套。经计算并结合烧结余热发电的特点和经验,选择高参数锅炉给水压力2.1MPa,给水温度150;低参数锅炉给水压力0.8MPa,给水温度40。烧结余热锅炉所产过热蒸汽参数为1.6MPa、330;环冷余热锅炉所产高参数过热蒸汽参数为1.6MPa、350,低参数过热蒸汽参数为0.3MPa、190。来自余热锅炉的过热蒸汽按不同压力级别各自混合后,通过主蒸汽、补汽管道分别送至汽轮机主汽及补汽入口,蒸汽进入汽轮机内共同做功后凝结成水,凝结水经凝结水泵加压后送出,经轴封冷却器加
13、热后分别送往2台环冷余热锅炉凝结水加热器,热水进入低压汽包自除氧,部分除氧水在低参数蒸发系统自然循环产生蒸汽,部分除氧水由锅炉给水泵送往环冷余热锅炉高参数省煤器继续升温,出水分两路,一路进烧结锅炉汽包,一路进环冷锅炉高参数汽包,在各自蒸发系统内自然循环产生蒸汽;不同压力和不同锅炉所产饱和蒸汽分别经各自过热器升温后送出,按不同压力级别混合后前往汽轮机,完成一个完整的热力循环;系统补水进入凝汽器,在真空条件下达到预除氧目的。2)转炉饱和蒸汽发电本系统包括:蒸汽蓄热系统1套及饱和汽轮发电机组1套。汽轮机组进汽要求其进汽品质执行国家标准GB/T1576-2008、GB/T12145-2008标准。转炉
14、蒸汽经蓄热器缓冲后混合输出,饱和蒸汽脱水后进入汽轮发电机组,在汽轮机内做功后凝结成水,经水泵加压后送回炼钢,分别进入各转炉除氧系统,除氧后利用给水泵送入汽化冷却系统,强制循环吸热蒸发后再次送出,完成一个完整的热力循环。3.5.2 余热电站装机方案1)烧结余热发电按照前述的余热废气量、温度及余热回收方案,在两台烧结机旁各设置8t/h单压余热锅炉1台;两台环冷机旁各设置(20+5)t/h双压余热锅炉1台;根据余热锅炉装机方案,正常生产时,4台余热锅炉可产1.6MPa、344(混合后)的过热蒸汽56t/h,0.3MPa饱和蒸汽10t/h;两种压力的过热蒸汽均送入补汽凝汽式汽轮机做功发电,根据蒸汽特性
15、、现有同类机组运行情况和机组系列化参数要求,选取汽机进汽参数分别为:1.4MPa(a)、335和0.3MPa(a)、180;根据前述蒸汽条件计算,电站装机参数如下表:序号名 称参数单 位1总回收蒸汽量56+10t/h2设计发电功率12MW3电站装机功率12MW 2)炼钢余热发电5座转炉共产生0.8MPa饱和蒸汽2735t/h;为调节系统蒸汽产消量,稳定蒸汽输出、保证机组运行稳定性,需要设置350m3蒸汽蓄热器,考虑原系统已有蓄热器后,增设1台150m3蒸汽蓄热器(暂定),将发电蒸汽压力控制在0.5MPa以上;所有剩余饱和蒸汽均进入饱和蒸汽轮机做功发电。根据蓄热器运行参数、现有同类机组运行情况和
16、机组系列化参数要求,选取汽机进汽压力为0.5MPa(a);根据前述蒸汽条件计算,电站装机参数如下表:序号名 称参数单 位1总回收蒸汽量2735t/h2设计发电功率3.34.2MW3电站装机功率4.5MW3.6 主要设备选型3.6.1 烟风系统烧结环冷机余热利用烟风系统由风机、管道和阀门组成,主要设备是循环风机,循环风机及电机主要设备参数如下:热风循环风机项 目型号及规格型式单吸离心风机数量1台额定风量290000 Nm/h额定风温135额定全压5500 Pa配套电机项 目型号及规格型式高压三相异步数量1台电机功率1000kW电机转速730 r/min电机电压10.5 kV电机防护等级IP54电
17、机功率暂定,待风机订货后调整。3.6.2 主体设备1)烧结余热发电根据余热回收方案,本系统设置单压和双压余热锅炉各2台,汽轮发电机组1台,余热锅炉及汽轮发电机组主要参数如下:烧结余热锅炉主要参数表名称规格参数单位额定蒸发量8t/h额定蒸汽压力1.6MPa额定蒸汽温度330环冷余热锅炉主要参数表名称规格参数单位高参数段额定蒸发量20t/h额定蒸汽压力1.6MPa额定蒸汽温度350低参数段额定蒸发量5t/h额定蒸汽压力0.3MPa额定蒸汽温度190汽轮机主要参数表项 目型号及规格型号N12-1.4/0.3型式补汽凝汽式最大功率12MW额定功率12MW额定主蒸汽进汽量56t/h额定主蒸汽进汽参数1.
18、4MPa(a)、335额定补汽进汽量10t/h额定补汽进汽参数0.3MPa(a) 、180额定排汽压力0.007MPa额定转速3000r/min一阶临界转速1580r/min转向顺时针发电机主要参数表项 目型号及规格型号QF-12-2/10额定功率12MW额定功率因数0.85(滞后)额定频率50Hz额定转速3000rpm额定电压10.5kV冷却方式空内冷励磁系统无刷励磁 2)转炉余热发电根据发电需求,本系统增设蒸汽蓄热装置1套(暂定),汽水分离装置1套,汽轮发电机组1套,达到饱和蒸汽发电目的;各设备主要参数如下:汽轮机主要参数表项 目型号及规格型号N4.5-0.5型式凝汽式饱和汽轮机组额定功率
19、4.5MW计算功率3.34.2MW额定进汽量2735t/h额定进汽压力0.5MPa(a) 额定排汽压力0.007MPa额定转速3000r/min一阶临界转速1580r/min转向顺时针发电机主要参数表项 目型号及规格型号QF-4.5-2/10额定功率4.5MW额定功率因数0.85(滞后)额定频率50Hz额定转速3000rpm额定电压10.5kV冷却方式空内冷励磁系统无刷励磁蒸汽蓄热器主要参数表项 目规格参数水容积150m3蒸汽储量3.5t/h设计压力1.6MPa充热压力0.8MPa放热压力0.5MPa充热速度15t/h放热速度8t/h蒸汽含水率3%4 余热锅炉本工程设8t/h单压余热锅炉和(2
20、0+5)t/h双压余热锅炉各2台。4.1 结构形式4.1.1 烧结余热锅炉烧结余热锅炉采用立式布置,锅炉本体外形尺寸5m5m15m(LWH),从上往下依次是:过热器、蒸发器。热风自上而下流动,来自主烟道尾部的高温风从锅炉顶部进风,从底部出风返回主烟道;锅炉底部设置了积灰斗,在灰斗的上侧部设置锅炉排风口。所有锅炉组件均布置在同一个框架内。受热面均使用环向翅片换热管,采用顺列布置减少灰尘冲刷;同时,将过热器和蒸发器前三排的换热管选用加厚管并加装防磨护板,较大程度地降低磨损,延长使用年限。余热锅炉采用型钢框架和内做隔热层的轻型护壁;锅炉组件之间的管箱护壁上设人孔,锅炉进口设截断阀,出口设调节阀,便于
21、锅炉运行调节和检修。4.1.2 环冷余热锅炉烧结余热锅炉采用立式布置,锅炉本体外形尺寸12m5m25m(LWH),从上往下依次是:高参数过热器、高参数蒸发器、低参数过热器、高参数省煤器、低参数蒸发器和给水加热器。热风自上而下流动,来自环冷机的高温风从锅炉顶部进风。在锅炉底部设置了积灰斗,在灰斗的上侧部设置了锅炉的排风口。所有锅炉组件均布置在同一个框架内。过热器、蒸发器和省煤器使用环向翅片换热管,并采用错列布置加强换热;同时,在过热器和高参数蒸发器前三排的换热管选用加厚型并加装防磨护板,较大程度地降低磨损,延长使用年限。余热锅炉采用型钢框架和内做隔热层的轻型护壁;锅炉组件之间的管箱护壁上均设有人
22、孔,以便于锅炉的检修。4.2 锅炉给水烧结余热锅炉供水系统包含凝水泵、锅炉给水泵及管路系统。来自凝汽器的冷凝水经过汽封加热器加热后送到环冷锅炉给水加热器,然后进入低压汽包除氧,除氧水经锅炉给水泵加压送入环冷余热锅炉高参数省煤器,出水分别向烧结余热锅炉和环冷余热锅炉高参数汽包供水。除盐水站补水进入余热锅炉除氧器和汽机凝汽器。凝结水管道需增加低压加热器一台及附属设施一套。4.3 炉水校正炉水校正系统包括储药、搅拌、溶液箱、加药泵及加药管路等。余热锅炉运行过程中,须定期对锅炉炉水水质监测。当炉水碱度低时,通过加药泵和加药管路将磷酸三钠(Na3PO4)药液分别送至余热锅炉高、低参数汽包,以调节锅内水质
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