某钢铁公司饱和蒸汽发电技术交流

某钢铁股份有限公司炼钢、轧钢余热饱和蒸汽发电工程技术交流,2011年4月26日,项目三维设计图,6MW饱和蒸汽发电,8MW饱和蒸汽发电,某钢铁公司3座120t转炉，2座130t转炉，转炉汽化冷却汽包设计压力为2.45MPa，吨钢回收蒸汽最大可达100kg，即回收余热蒸汽量约77t/h。转炉汽化系统回收蒸汽通过蓄热器外供蒸汽，压力0.60.9MPa。扣除自用损耗，外供蒸汽量约66t/h。,1.项目概况,新建80万吨高级热轧钢筋车间设有1台加热炉，产汽量8t/h，外供压力0.60.9MPa。扣除自用损耗，外供蒸汽量约7t/h。,1.项目概况,由此可见，炼钢、轧钢合计回收余热蒸汽量约85t/h，扣除自用损耗，供发电蒸汽量约73t/h。 这些余热蒸汽没有得到有效利用，既浪费余热资源，又浪费软水资源。 利用这部分余热蒸汽新建一座炼钢、轧钢余热蒸汽发电站势在必行，既回收了这些余热及软水资源，还能降低厂区用电量，降低生产成本。,1.项目概况,低压蒸汽发电站建设必要性和合理性,贯彻循环经济的必然产物。是公司降低生产成本的重要措施。是改善公司电力供应紧张的重要措施。是保护环境的重要措施。排放蒸汽回收，减少环境噪声是符合京都议定书精神的绿色节能环保工程,设计内容具体包括：站区工艺系统、电气系统、热工控制系统、循环水系统、通风系统、站区建筑结构、消防设施等。饱和蒸汽管道、软水、生产新水、生活水、电站动力电由现有原厂区至电站。10kV高压电由电站至业主指定变电所。,设计范围,本工程的环境影响评价、工程地质勘察、地形测绘及接入系统、地基处理、站区1米外设施等由业主负责，不包含在设计范围内。,设计范围,转炉汽化冷却系统经蓄热器送至发电站。加热炉汽化冷却产生的蒸汽经厂区管网送至发电站。,2. 热力设施,低压饱和蒸汽在进汽机前通过我公司具有自主知识产权的专利产品蒸汽滤洁器（专利号ZL2006 2 0175617.8），可有效提高饱和蒸汽干度，从而提高系统的运行平稳可靠性，适宜用于低压蒸汽发电工程（在同类型工程中已有应用）。,2. 热力设施,低压汽轮发电机组的技术规格如下：汽轮机额定功率： 10MW汽轮机主汽进汽量： 73t/h汽轮机主汽进汽压力： 0.8 MPa(A)（暂定）汽轮机主汽进汽温度： 饱和温度汽轮机排汽压力： 0.008Mpa（A）发电机型号： QF-12-2发电机最大功率： 12MW发电机额定电压： 10.5kV,2. 热力设施,热力工艺可分为以下系统。（1）饱和蒸汽系统（2）凝结水及补水系统机组的凝结水由设在汽轮机底部的凝结水泵暂定回送至汽源处。凝结水泵共2台，1用1备；凝结水管道规格为133x4，材质为钢20；,2. 热力设施,（3）循环水系统饱和蒸汽发电机组的凝汽器、空气冷却器和冷油器的冷却水均采用循环冷却水。循环水新建循环水泵站供给。循环水供水温度33，供水压力0.3MPa，回水压力0.15MPa。凝汽器冷却水量为5600 m3/h，空气冷却器150 m3/h，冷油器150 m3/h。,2. 热力设施,循环水的供、回水管道采用母管系统。为保证凝汽器良好的换热效果，设置一套胶球清洗系统，包括二次滤网、收球网、胶球泵、装球室、分汇器以及球阀组。,2. 热力设施,（4）抽真空系统汽机抽真空系统包括1台射水抽气器和2台射水泵。射水泵1用1备，当工作泵故障时，备用泵能自动投入。,2. 热力设施,（5）汽轮机油系统低压蒸汽发电机组油系统包括润滑油、调节有以及保安油系统。主要的机头主油泵、辅助设备有主油箱（1台）、高压交流启动油泵（1台）、交流润滑油泵（1台）、直流润滑油泵（1台）和冷油器（2台）。汽机油管道采用不锈钢材质。汽轮机油经过滤油机过滤，方可注入油箱。事故排油排至厂房外事故油坑中。,2. 热力设施,（6）保温介质温度大于50的管道进行保温，管道主保温材采用复合硅酸盐制品，保护层采用镀锌铁皮，保温结构按国家标准。,2. 热力设施,主厂房布置,发电主厂房占地30mx22.5m。主厂房分为汽机跨（AB跨，跨度15m）和辅跨（BC跨，跨度7.5m）。厂房柱距7.5m，长30m。站房内汽轮机机组采用纵向岛式布置，机组的运转层标高为7m。汽机跨设置1台20/5t电动双梁双钩桥式起重机，吊车轨顶标高15m，Lk=13.5m，Jc25，起吊高度14m。,2. 热力设施,在汽机跨0m布置有交流启动油泵、交流润滑油泵、直流润滑油泵、冷油器、射水箱和射水泵等设备。在汽轮机的小岛基础上布置有冷凝器、凝结水泵等。辅跨0m布置高低压配电室。4m布置管道夹层和电缆夹层。8m布置机、电集中控制室。,2. 热力设施,系统运行方式本项目是余热资源利用项目。在将富余蒸汽送至低压发电站进行发电的同时，不能影响到公司厂区内正常生产工艺。,2. 热力设施,1、机组启动：可以利用公司厂区内已有水、电及压缩空气等资源。2、机组连续稳定运行：在以下工况下，机组能够保证连续稳定运行。转炉及加热炉正常生产时。在转炉生产可保证送汽量30t/h的情况下，机组可在纯饱和蒸汽工况下进行启动直至稳定运行。,2. 热力设施,机组安全保护为保证发电机组的安全运行，系统设计具备以下自动保护措施：（1）发电机紧急停机保护（2）汽轮机轴向位移过大保护（3）汽轮机轴振动过大保护（4）汽轮机超速保护（5）凝汽器真空过低保护（6）润滑油压过低保护（7）汽机各点温度过高保护,2. 热力设施,循环水系统汽轮机冷却水量为5600m3/h，用水点压力为0.200.30MPa，供水温度33。冷却水经使用后水质未受污染，仅水温升高（温升约10），利用余压上冷却塔，冷却后的水由泵组加压循环使用。,3. 给排水设施,循环水系统设计选用机械通风逆流冷却塔2台，单台处理水量2800 m3/h。由于循环水在冷却塔中一定程度上受到周围空气尘埃的污染，为了控制循环水水质，抽出最大使用水量时的5%进行旁滤。旁滤水量约为280 m3/h。循环水系统的浓缩倍数按3设计，经计算，循环水系统的生产新水补水量为143m3/h，为保证循环水水质，系统需强制排污，排污水量为35m3/h。,3. 给排水设施,设备型号如下： 汽轮机循环供水泵组： Q=2800m3/h，H=30mH2O； 旁滤水供水泵组： Q=280m3/h，H=30mH2O； 旁滤过滤器：处理能力Q=280m3/h； 机械通风冷却塔：单台处理能力Q=2800m3/h。,3. 给排水设施,循环水系统在循环过程中由于冷却蒸发部分水，循环水的含盐量相应增高，对用户设备及循环水管道将产生结垢或腐蚀。同时，循环水还会产生藻类物质的生长繁殖。为防止设备、管道结垢腐蚀及藻类物质的生长，需向水中投加阻垢剂、缓蚀剂及杀菌灭藻剂，保证设备及管道正常运行，最终保证生产安全正常。,3. 给排水设施,此外，各循环水系统投产前管道系统必须进行清洗预膜，这对保证水质稳定正常运行也是至关重要的。鉴于各地工业水水质条件不同，各循环水设备对循环水的水质要求不同，有关水质稳定剂的药剂配制和最佳投加量等可委托相关部门进行化验分析确定。,3. 给排水设施,生活给水系统主要供本区域内各生活设施用水，设备有最大用水量为1.4L/s，水压0.3MPa，管材为热镀锌钢管。本工程生活用水量接自厂区生活给水管网，水质要求符合生活饮用水卫生标准（GB 5749-2006）饮用水水质标准。,3. 给排水设施,排水系统本工程构筑物较分散，各构筑物生产、生活污水均就近外排，通过排水管道排至业主方原有排水系统，其中发电厂房生活污水需经化粪池处置后在外排。,3. 给排水设施,安全供水水处理设施均要求采用两路电源供电，并设置避雷措施。循环水泵站采用厂区中央控制室远程监视及就地巡检的方式确保供水安全。,3. 给排水设施,水处理的操作方式和监视（1）操作方式水处理的操作主要由PLC控制，并通过CRT画面显示。水处理各主要设备均在汽轮机控制室集中操作管理和控制。（2）监视操作室采用集中监控方式，在CRT画面上可监视各循环水系统的运行状况，显示各循环水系统的流量、压力、温度及水池液位等。,3. 给排水设施,循环水泵房循环水泵房长36m，宽12m，泵房为半地下式泵站。泵房内设有循环供水泵组3台，旁滤供水泵组1台，旁滤过滤器1套，泵房外冷水池设有2台钢混结构机械通风逆流冷却塔。,3. 给排水设施,厂内电网现状及发电机并网建议10kV并网。,4.供配电设施,电气主接线电站10kV系统设一段母线。母线上接12MW发电机厂用变压器，电站与接入变电所（接入点需业主确定）10kV母线设一条电缆联络线。,3.供配电设施,因目前还没有变电所的短路电流值，为防止发电机接入配电系统后总的短路容量超过断路器允许的开断容量，在联络线上，接入一组并联有FSR快速开关的10kV 1000A 8 %电抗器。正常运行时电抗器被短接，发电机无功功率得以充分输出。短路时FSR快速断开，负荷侧断路器的开断容量由电抗器限制到允许范围内。,3.供配电设施,厂用电负荷及年发电量 电站厂用电总的装机容量约为296 kW, 其中工作容量约为258 kW,厂用电计算负荷为166 kW，自然功率因数0.8 ，年耗电量70x104 kWh 。 饱和蒸汽汽轮发电机年发电量约为7000104kWh。,3.供配电设施,3.5 厂用电系统根据计算负荷及考虑低压电动机的启动，发电机组的厂用电专设一台400kVA干式变压器供电，另就近由厂区低压配电系统引一回低压电源，保证厂用电负荷由两路电源供电。380V系统采用单母线分段接线。,3.供配电设施,3.6 供配电主要设备选型本工程供配电主要设备按以下原则进行选型：低压动力变压器：400 kVA, 10/0.4-0.23kV，干式。限流电抗器 ：空芯 10kV 1000A 8 %。快速开关： FSR 10kV，1000A 高压开关柜： KYN-28A 真空断路器，1250A，630A，额定短路开断电流31.5kA，铠装中置式；发电机小室内采用GG1A型固定式开关柜。低压配电柜 ：GGD固定式；现场动力配电箱/盘：户外金属密闭自立式，IP54。,3.供配电设施,3.7 发电机和高压设备微机保护监控系统电站的10kV高压配电装置拟采用微机综合保护及监控系统，对高压配电设备进行监视和控制。对发电机组设微机差动保护，后备保护，转子保护，非电量保护，微机五防，故障录波，自动同期，以及电量测控，监控系统的后台机监控HMI等。,3.供配电设施,3.8 电气传动及自动化系统 1) 电站的传动设备一般为常规的交流电动机驱动，交流电动机的电压等级为380V。汽机的自动化系统拟采用PLC系统（另见自动化专业说明），电气传动控制集中操作统一采用PLC操作，机旁操作采用机旁操作箱，操作方式的转换开关设在机旁操作箱上。控制电压一般为交流220V，重要电机的控制电压为直流220V。,3.供配电设施,2) 电动机控制及起动方式:电动机的起动一般采用以下几种方式：a)当低压笼型电动机的功率在变压器允许全电压起动的范围以内时，优先采用直接起动方式。当笼型电动机的功率大于变压器允许全电压起动的范围时，则采用降压起动方式。,3.供配电设施,3.9 电气室的配置 在电站主厂房内B-C跨一层设高低压配电室和电抗器室；汽机和发电机的集中控制室和机柜间设在三层（+8.0M运转层）；发电机出线小室设在平台下为一层结构。高、低压配电室和集中控制室的布置。,3.供配电设施,3.10 直流系统直流系统根据本工程的机组容量，直流系统选用一套铅酸免维护直流电源成套装置，容量为180AH。双回380V电源进线，直流220V输出以满足厂内各组件的控制、保护、信号和主要场合的事故照明。,3.供配电设施,3.11 电缆、电线的敷设方式 1) 在主厂房内和电气室内的电缆敷设主要采用电缆桥架敷设，对高温、多尘或有腐蚀性气体等环境恶劣场所采用的电缆桥架宜采用热浸锌防腐的电缆桥架。地下电缆采用电缆沟或穿钢管敷设。2) 照明支线一般采用穿钢管的敷设方式。,3.供配电设施,(1)控制系统电站控制系统将采用仪电一体化的控制系统，包括。即在电站控制室内，设置一套DCS系统，负责对汽轮发电机组和蓄热器的参数进行监视和控制。,4.自动化仪表控制设施,该DCS系统具有极强的监视、控制功能，操作方便，修改容易。整个系统由现场过程控制站、操作站及高速数据通讯网组成。现场过程控制站主要包括中央处理器、I/O输入输出卡等；操作站主要包括工控机、TFT显示器、键盘及打印机等。,4.自动化仪表控制设施,整个系统要完成生产过程信号的采集及处理、过程参数的设定与监视、过程控制、设备的连锁控制、报警监测、实时及历史趋势的监视与分析，并与过程计算机进行实时数据通讯。提供动态工艺流程图和操作画面、控制回路显示画面、报警画面、生产过程变量和事件记录并打印。操作人员通过键盘可以调出生产过程中的各个控制回路的画面，并对设定参数进行修改，对工艺过程进行控制，实现人机对话。,4.自动化仪表控制设施,(2) 主要检测与控制项目1)凝结水流量检测与调节；2)主汽流量检测；3)主汽压力、温度检测；4)汽机电动主汽门前蒸汽压力检测与调节；5)汽机自动主汽门前蒸汽压力检测与调节；6)润滑油压力检测；7)凝汽器真空检测；,4.自动化仪表控制设施,8)射水管道压力检测；9)射水抽气器混合室压力检测；10)汽机电动主汽门前蒸汽温度检测；11)汽机自动主汽门前蒸汽温度检测；12)循环水进、出水温度检测；13)凝结水温度检测；14)热水井水位检测；15)汽轮机转速检测；16)调节阀后压力检测；17)补给水压力检测,4.自动化仪表,仪表的选型原则应遵循：关键部位仪表选用技术先进、质量可靠并且使用情况良好、国内有代理商、国内可购备品备件的国外产品；其它检测仪表选用质量好、性能优越、安全可靠、在钢铁厂有运行经验、价格适宜的国内生产的仪表。,5.自动化仪表控制设施,仪表的选型原则应遵循：关键部位仪表选用技术先进、质量可靠并且使用情况良好、国内有代理商、国内可购备品备件的国外产品；其它检测仪表选用质量好、性能优越、安全可靠、在钢铁厂有运行经验、价格适宜的国内生产的仪表。,5.自动化仪表,通风系统设计高低压配电室设机械通风，室内温度不超过35，选用轴流风机进行排风。空调系统设计按人体通风要求，控制室室内温度最高不超过25，最低不低于16。选用2台L