北台450m2烧结余热发电技术方案

辽宁本溪北营钢铁（集团）股份有限公司2×450m2烧结环冷机纯低温余热发电项目技术方案中冶北方工程技术有限公司2010年8月本溪北营钢铁（集团）股份有限公司2×450m2烧结环冷机纯低温余热发电项目中冶北方工程技术有限公司I目录1装机方案.........................................................................................................................11.1余热锅炉系统...........................................................................................................11.2装机方案...................................................................................................................32建厂条件.........................................................................................................................62.1厂址概况...................................................................................................................62.2交通运输...................................................................................................................72.3水源...........................................................................................................................72.4总体布置...................................................................................................................72.5电气部分...................................................................................................................83投资估算.........................................................................................................................9本溪北营钢铁（集团）股份有限公司2×450m2烧结环冷机纯低温余热发电项目中冶北方工程技术有限公司11装机方案1.1余热锅炉系统1.1.1余热条件北营公司烧结厂建设2台450m2烧结机，本余热锅炉可利用的烧结环冷机热风条件如下：（a）采用环冷机一段和二段高温端热风，风温为250-400℃。（b）烧结环冷机各段风机参数如下：450m2烧结机风机（单台）风量：435000Nm3/h风压：4300Pa（c）余热锅炉排气温度为140℃，采用再循环方式，再循环后风温可达280-420℃。（d）余热风量含尘浓度为1.0g/Nm3。粉尘成分如下：TFe----55.71%FeO----7.5%SiO2----6.24%Al2O3—3.42%CaO----11.23%MgO----2.69%S-----0.0067%1.1.2所利用的环冷机热风资源参数将每台环冷机一段和二段高温端风箱排出的气体作为余热锅炉的热源。一段风量取风机额定流量的70%，二段高温端风量取风机额定流量的70%，因此余热发电所利用的环冷机热风资源原始设计参数如下表。本溪北营钢铁（集团）股份有限公司2×450m2烧结环冷机纯低温余热发电项目中冶北方工程技术有限公司2环冷机一段所利用的热风资源参数序号参数名称单位数量1气体流量Nm3/h3045002平均气体温度℃380-400平均3903含粉浓度mg/Nm33000～50004气体露点℃60环冷机二段高温端所利用的热风资源参数序号参数名称单位数量1气体流量Nm3/h3045002平均气体温度℃260-300平均2803含粉浓度mg/Nm33000～50004气体露点℃601.1.3余热发电工艺流程在环冷机一段和二段高温端风箱对应的上部风罩顶部分别设置集气烟筒。在烟筒顶部设置电动蝶阀。在风罩合适位置设置烟气连通管。将环冷机一段和二段高温端风箱的温度较高的热废气分别送进余热锅炉。余热锅炉生产时，烟筒顶部电动蝶阀关闭，使环冷机一段和二段高温端风箱的全部废气都进入余热锅炉。余热锅炉系统发生故障时，烟筒顶部电动蝶阀开启排气，使环冷机能照常生产。余热锅炉排出的140℃气体，通过烟道送至循环风机。使之经循环风机增压后,重新回到环冷机一段和二段。余热锅炉正常运行时,环冷机一段和二段鼓风机停运。经过烟气热平衡计算，从环冷机一段、二段抽出的热烟气量总计为609800Nm3/h，从一、二段抽出的热烟气分别引入余热锅炉；余热锅炉排烟温度为140℃，烟气量为609800Nm3/h，本溪北营钢铁（集团）股份有限公司2×450m2烧结环冷机纯低温余热发电项目中冶北方工程技术有限公司3在余热锅炉出口烟道设置二台再循环风机，分别将烟气回到一段和二段鼓风机出口处，形成热风再循环。在余热锅炉运行时，1号、2号鼓风机停运，作为备用风机，余热锅炉事故和检修时，启动鼓风机。通过热风再循环，从而提高进入余热锅炉的热风温度，多产蒸汽（一般可提高5～10%）。热风再循环技术可提高蒸汽量，从而多发电，但会使环冷机一、二段冷却的矿料出口温度略有提高，是烧结工艺所允许的。由余热锅炉生产出来的过热蒸汽经管网送至汽机间。1.1.4余热锅炉出力每台烧结环冷机设一台余热锅炉，考虑采用全冷凝带补汽式汽轮发电机组，锅炉系统凝结水加热器给水温度设定在36℃，水加热器给水温度104℃，锅炉采用双压独立除氧系统。余热锅炉出力如下：450m2烧结冷却机余热锅炉参数：一段高温端烟道烟气量：304500Nm3/h温度：380～400℃二段高温端烟道烟气量：304500Nm3/h温度：280～300℃锅炉高压段产2.0MPa、360℃过热蒸汽33-39t/h锅炉低压段产0.45MPa、200℃过热蒸汽21.7-21.2t/h排烟温度140℃1.2装机方案1.2.1机炉选型对于废气余热发电，为了提高热力循环系统效率，一般应尽量提高主蒸汽参数，为了更有效的利用烟气热量，一般应尽量采用多压系统。单压系统和多压系统的选择比较如下：a）锅炉热平衡计算及锅炉结构计算过程中，当设计选择的锅炉能本溪北营钢铁（集团）股份有限公司2×450m2烧结环冷机纯低温余热发电项目中冶北方工程技术有限公司4完全吸收烟气放出的热量时，采用单压设计更为合理，且投资费用较少；但部分热量不能完全利用，只有利用低压系统再次吸收部分热量回送到汽轮机补汽部分，此时才使用双压系统。双压系统较为复杂，运行、维护相对困难，投资费用增加。b）对于单一的每种热源而言，双压系统较单压系统可以提高系统热效率3-5%左右。本工程单压系统锅炉不能完全吸收烟气放出的热量，为提高系统热效率，并根据现场实际情况确定本工程锅炉采用立式、自然循环、双压系统的余热锅炉。汽轮机采用带低压补汽的汽轮机。1.2.2装机方案根据余热锅炉的产汽量及烧结厂的总图布置，本余热发电工程装机方案为：2台450m2烧结环冷机余热锅炉，一台25MW凝汽补汽式汽轮发电机组。全年运行时间7920h。1.2.3主机设备规范1.余热锅炉500m2烧结环冷机余热锅炉：环冷机一段高温端烟道烟气量：338800Nm3/h温度：380～400℃环冷机二段高温端烟道烟气量：338800Nm3/h温度：280～300℃锅炉出口烟气温度：140℃锅炉主汽蒸发量：36.8-43.7t/h锅炉主汽蒸汽压力：2.0MPa锅炉主汽蒸汽温度：360ºC锅炉低压蒸汽蒸发量：21.7-21.2t/h锅炉低压蒸汽压力：0.45MPa锅炉低压蒸汽温度：200ºC本溪北营钢铁（集团）股份有限公司2×450m2烧结环冷机纯低温余热发电项目中冶北方工程技术有限公司5给水温度：104ºC数量：2台2.汽轮机形式：全冷凝补汽式汽轮机额定功率：25MW主汽进汽量：41t/h主汽压力：1.6MPa进汽温度：350ºC补汽进汽量：22t/h补汽压力：0.25MPa补汽温度：185ºC排汽压力：0.0075MPa数量：2台3.发电机型号：QFW-25-2A额定转速：3000r/min额定电压：10500V额定功率：25MW功率因数：0.8励磁方式：无刷励磁数量：2台1.2.4主要经济指标根据余热锅炉、汽机运行参数得出的全厂经济指标如下表：本溪北营钢铁（集团）股份有限公司2×450m2烧结环冷机纯低温余热发电项目中冶北方工程技术有限公司6技术经济表序号名称单位数值1发电功率kW110002年发电量kWh88000000（一期）176000000（二期）3年供电量kWh74800000（一期）149600000（二期）4发电厂用电率%152建厂条件2.1厂址概况2.1.1厂区范围及概况北营公司位于本溪市工业园区，占地面积11.7平方公里，厂区铁路经辽溪线分别与沈丹线、沈大线铁路相连，辽溪公路紧邻厂区，交通十分便利。拟建余热发电项目建设在北营公司烧结厂厂区内。余热锅炉拟在烧结机生产线环冷机附近安装，在2台烧结机之间建设汽轮发电机组主厂房及冷却塔设施。2.1.2主要气象条件最高气温：37.3℃最低气温：-32.3℃年平均降雨量：800mm年最大量降雨量：1149mm年平均蒸发量：1607.1mm最大积雪深度：35cm最大冻土深度：1.2m本溪北营钢铁（集团）股份有限公司2×450m2烧结环冷机纯低温余热发电项目中冶北方工程技术有限公司7最大风速：21m/s平均风速：2.8m/s常年主导风向：东风地震设防烈度：7度2.2交通运输交通运输服从烧结厂的整体要求。利用烧结厂内道路即可满足发电厂建设、生产、检修、消防需要。烧结厂厂内道路完全满足消防通道要求。余热发电工程所有建（构）筑物与周围建筑物的距离均能够满足建筑设计防火规范。2.3水源本次设计的余热发电工程坐落在北营公司烧结环冷机厂区内。该项目的工业、生活、消防用水均由烧结厂区相应的供水管网供给。本项目工业水夏季平均补给水量为180m3/h，冬季平均补给水量为140m3/h，全年工业补给水量约为130万m3。生活补水量为（化学水用水及生活用水）：最大小时约为35m3/h，全年补给水量约为23万m3。本项目的补水水量、水质、水压由烧结厂统一考虑设计，满足余热发电工程的所需要求。余热发电的消防给水由450m2烧结的循环水泵站内所设的消防水泵供给。室外消火栓布置由烧结设计统一考虑。2.4总体布置2.4.1余热锅炉布置余热锅炉露天布置在烧结环冷机附近。余热锅炉的再循环风机及本溪北营钢铁（集团）股份有限公司2×450m2烧结环冷机纯低温余热发电项目中冶北方工程技术有限公司8烟道布置均本着工艺流程合理的原则布置在主烟道和余热锅炉附近。排污扩容器等设施均就近布置在余热锅炉附近，以便系统管道连接。余热锅炉的布置位置见总图。2.4.2主厂房布置主厂房为两列式布置，分别为汽机间、配电间。汽机间：汽轮发电机组纵向布置，运转层标高为7m。汽机间横向跨距为18m，纵