衢州元立2x116m2烧结带冷机余热发电工程设计总结北京世纪源博科技有限责任公司2012年3月 北京衢州元立2x116m2烧结带冷机余热发电工程 设计总结目 录1概况22设计范围23主要设计原则34总体规划及主要方案说明34.1总体规划34.2锅炉的选型问题44.3汽轮发电机组布置方式44.4发电机出线电压44.5循带冷却水冷却塔的形式45主要设备规范45.1锅炉部分45.2汽轮部分45.3发电机56各专业主要系统56.1热机部分56.2水工部分86.3电气部分106.4热工自动化部分116.5土建部分136.6总图部分156.7保温及油漆16衢州元立2x116m2烧结带冷机余热发电工程 设计总结1 概况衢州元立金属制品有限公司（以下简称衢州元立）现有2条烧结生产线，每条烧结生产线配置1台116m2烧结机和1台120 m2带冷机。每台带冷机配置4台相同的鼓风机，每台鼓风机风量为21x104Nm3/h，风压约为3200Pa，上述鼓风机的送风穿透带冷机上矿料料层，矿料被冷却到150200后送入下一道工序；冷风和矿料换热后变为500150的热烟气，分别排向大气，上述热烟气中含有的一定数量的矿物粉尘也随之排向空中。为响应国家“节能、减排”的号召，充分利用烧结带冷机废气的余热，本着“节约能源，保护环境”的原则，本工程拟利用上述2台带冷机1和2风机范围内废气的热量，配置1套44t/h双压低温余热锅炉，和1套7MW低温补汽凝汽式汽轮发电机组，将废气通过余热锅炉回收热量而产生的过热蒸汽，用于汽轮发电机组发电。这样不仅能获得良好的社会效益和一定的经济效益，同时又能大幅减少粉尘排放量，防治环境污染，将是一项一举两得的资源综合利用项目。本工程的主要任务是在尽量不影响烧结工艺的前提下，最大可能地利用带冷机排放的余热利用发电。2 设计范围（1） 烟气系统：带冷机上部烟罩及烟囱，带冷机烟囱烟道增设切换挡板门，接余热锅炉进口烟道；循环风机回输烟气管道接带冷机1#、2#风机出口；烟气系统包括烧结带冷机的密封改造的改造。（2） 锅炉及汽轮发电机组系统。锅炉岛范围内包括循环风机、烟道、锅炉中压给水泵、除氧器（锅炉自带）、锅炉炉顶等，汽轮发电机组系统包括汽机间内所有的设备和管道；（3） 循带冷却水系统。包括循环水泵房内的所有设备及管道，如循环水泵房、机械通风冷却塔、循环水泵，循环水泵房至汽机间冷却水管道也在本工程范围内，工业水水源接自衢州元立原有工业水系统；（4） 余热利用发电系统的电气及控制系统。包括本期发电接入原烧结电气系统的10kV高压系统。控制系统包括余热锅炉、循环水泵房、汽机间系统等的控制；（5） 余热利用发电系统所属的土建工程，包括汽机间、锅炉基础、循环水管道基础、厂区综合管架、循环风机和中压给水泵等设备基础；（6） 锅炉至汽轮机房的蒸汽、水管道，汽轮机房至冷却塔的水管道，以及其它在红线以内的管道；（7） 不可见设施的改造；（8） 发电机接入系统及上级变电站配套增加的保护装置。3 主要设计原则（1） 本工程按1台44.3t/h双压自然循环余热锅炉及其配套设施，和1台7MW补汽凝汽式汽轮发电机组考虑。（2） 本工程采用带冷机废烟气余热回收发电，不但不需要消耗任何化石燃料，而且大幅度减少带冷机对空排放的热量，减少热污染效果显著。（3） 余热锅炉尾气返送进带冷机循环利用，一方面提高了锅炉的进口烟温，增大了锅炉的蒸发量，增加了汽轮发电机组的发电量；另一方面阻止了带冷废气中矿尘的向空排放，对环境保护起到重要作用。（4） 余热利用烟气系统带100旁路系统，若余热锅炉发电机组出现故障，控制系统可快速的启动停运的带冷鼓风机，同时打开1#及2#烟囱上烟气挡板门、关闭、段烟道上烟气挡板门，切换到原有工况下运行，充分保证烧结主工艺的安全和正常运行。（5） 锅炉采用双通道烟气进气系统，高温烟气经部分高压受热面换热，低温烟气经部分低压受热面换热，高温烟气烟温降至与低温烟气相当后，两股烟气混合再与其余的受热面换热，充分利用烟气的不同品质，实现烟气热能的梯级利用，提高能源回收效率。本工程采用的双压余热锅炉，热能回收效率在各种余热回收方案中是效率最高的，可以最大幅度地回收带冷废气中的热量。（6） 本工程采用双压余热锅炉及双压补汽式滑参数运行汽轮机，双压补汽式滑参数运行的汽轮机可以最大限度地利用余热锅炉产生的过热蒸汽，提高发电量。（9） 根据业主的要求，本工程在控制方面要具有国内领先水平，为减少生产人员的编制数量，又保证生产的安全和可靠，并和整个公司的控制水平相适应，本工程的控制系统采用DCS系统。4 总体规划及主要方案说明4.1 总体规划本工程是衢州元立烧结带冷生产线配套的节能减排项目，拟在衢州元立2x116m2烧结带冷机附近设置1台44.3t/h双压余热锅炉，并配套建设1台7MW的双压补汽凝汽式汽轮发电机组，将带冷机废气通过余热锅炉回收能量，产生的蒸汽用于汽轮发电机组发电。因受烧结带冷主工艺和建设场的地限制，本工程不考虑扩建余地。4.2 锅炉的选型问题根据目前国内外技术，带冷余热锅炉的型式有：单压、单压闪蒸、双压三种，杭锅集团自主研发的双压余热锅炉，能够阶梯利用烟气能量，充分吸收低温烟气的热量，具有最高的余热回收效率。本工程采用杭锅集团的双压余热锅炉，加上烟气再循环的烟气系统，使本余热回收发电项目的余热回收效率达到国际先进水平。4.3 汽轮发电机组布置方式根据场地实际情况，汽轮发电机组的汽机间布置采用纵向布置方案，节约用地。4.4 发电机出线电压本工程考虑到衢州元立的实际情况，发电机的出线电压采用10.5kV；适当提高发电机出线电压，有利于改善发电机出线的线损和端部钢构的发热。4.5 循带冷却水冷却塔的形式本工程循环水冷却系统采用带有机力通风冷却塔的二次循环供水方案，不但能够节约用地，还可减少用水量。5 主要设备规范5.1 锅炉部分本工程锅炉为立式、双压带自身除氧、无补燃、自然循环锅炉，适用于烧结带冷机余热烟气的余热回收。余热锅炉（2x116 m2烧结机）型号：QC280(240)/380(270)-31(13.3)-2.06(0.35)/350(215)额定工况：中压蒸汽压力2.06MPa(G)中压蒸汽温度350中压蒸发量31t/h低压蒸汽压力0.35MPa(G)低压蒸汽温度215低压蒸发量13.3t/h出口烟温145凝结水进口介质温度405.2 汽轮部分汽轮机型号BN7-1.96/0.3汽轮机形式双压补汽凝汽式功率：7MW主蒸汽进汽参数：蒸汽压力1.96MPa（A）MPa（a）蒸汽温度：340主蒸汽进汽量：额定工况：29t/h补汽进汽参数：蒸汽压力0.3MPa（a）蒸汽温度：210补汽进汽量：额定工况：13t/h排汽压力：0.007MPa（a）额定转速：3000r/min转向顺时针（从汽轮机头向发电机方向看）冷却水温度23385.3 发电机型号：QF-J7.5-2型额定功率：7.5MW额定电压：10500V额定转速：3000r/min额定功率因数：0.80(滞后)效率：96.9%励磁方式：静止可控硅励磁6 各专业主要系统6.1 热机部分6.1.1 主蒸汽系统本工程主蒸汽采用单元制，即1台锅炉对应1台汽轮发电机组。余热锅炉生产1.96MPa(g)及0.35MPa(g)两种新蒸汽。发电工况时，新蒸汽从锅炉中低压过热器出口集汽联箱经厂区管道分别接入汽机房主汽进口和补气进口，每台锅炉联箱出口蒸汽管道上在锅炉侧装有流量测量装置，汽机主汽和补汽进口管道上设流量测量装置。主汽门前管道设有电动隔离闸阀及DN50旁路，以利于暖管、暖机、启动、检查及停机维修等。另外在主汽门前装设凝疏管，以加快起动时间。中压及低压蒸汽管道材质采用20钢。6.1.2 供热系统汽机解列工况时，余热锅炉停炉，烧结机烟气直接排大气，本系统没有供热。6.1.3 凝结水系统由汽机排汽至凝汽器生成的主凝结水和补给的除盐水混合后，经汽封冷却器加热后，通过厂区管网送入余热锅炉本体部分的凝结水加热器（低压省煤器）和过热锅炉本体的凝结水加热器，余热锅炉将凝结水加热到140左右，再进入低压锅筒（并控制其水位）。由于低压锅筒压力高（0.35MPaG）,因此选用的凝结水泵扬程较高，达150mH2O，流量50m3/h。在机组启动或低负荷时，为防止泵发生汽蚀及保障各种运行工况下汽封加热器的冷却需求，在汽封加热器后设有凝结水再循环，使部分凝结水经再循环管路返回凝汽器。凝结水再循环管道设计流量为主凝结水额定流量的30%。 在汽封冷却器出口设有一路至排水沟的管道，用于机组启动排放不合格的凝结水。6.1.4 补给水系统发电工况时，由业主提供的除盐水直接补入凝汽器，也可以通过电动阀补入60m3除盐水箱，然后通过补水泵直接送入凝汽器，用于补充全厂汽水损失，在凝汽器的除盐水入口管道上设调节阀，调节凝汽器热井水位，同时作为启动灌水。6.1.5 疏放水系统汽轮机配套1台本体疏水膨胀箱，汽机本体及汽封、主汽阀、调节汽阀等疏水均疏入本体疏水膨胀箱，再进入凝汽器。6.1.6 冷凝器抽真空系统系统配有1台100%容量射水抽气器。正常运行时，1台射水抽气器即可维持凝汽器真空，满足在机组的各种运行工况下抽出凝汽器内不凝结气体的需要。系统配置射水泵2台，1用1备；配置钢制射水箱1台，容积8.0m3。6.1.7 循环冷却水系统及工业水系统6.1.7.1 循环冷却水系统本工程采用带自然通风冷却塔的循环供水方式。汽机冷凝器的冷却水采用循环冷却水，来自循环水泵房的冷却水分别通过2根DN600钢管送入冷凝器，冷却汽机的乏汽后回至冷却塔冷却。机组的冷油器、空冷器则分别由冷凝器的2根循环水进水管引出，并排入相应的2根出水管。冷油器、空冷器从工业水系统中增加一路备用水源，备用水源按50%负荷考虑。6.1.7.2 工业水系统工业水系统采用开式母管方式，水源取自水工专业来工业水供水母管，分别为主厂房内一些设备的轴承提供冷却水。6.1.8 供油系统汽轮发电机组的供油系统由主油泵、两台注油器、交流启动油泵、低压交流润滑油泵、低压直流润滑油泵、主油箱、两台冷油器、滤油器等组成。供油系统采用 32号或 46号透平油，并备有油处理设备以保证油质。6.1.9 烟气系统6.1.9.1 烟气系统配置元立集团拥有2条116m2烧结带冷生产线，烧结机配套1台120 m2带冷机，带冷机处理量为160t/h。带冷机分8个区段冷却矿料，每区段每段各配置21104Nm3/h 的鼓风机，风压3200Pa；上述各鼓风机的送风经带冷机各段，和高温烧结矿料换热后，分别向