沙钢宏昌钢板5、7号烧结机余热回收利用工程可行性研究报告.doc

沙 钢 集 团 张家港宏昌钢板有限公司 5#、7#烧结 余热回收利用工程可行性研究报告 山东省冶金设计院股份有限公司山东省冶金设计院股份有限公司 20122012 年年 9 9 月月 沙 钢 集 团 张家港宏昌钢板有限公司 5#、7#烧结 余热回收利用工程可行性研究报告 1939-2012工程工程 山东省冶金设计院股份有限公司山东省冶金设计院股份有限公司 20122012 年年 9 9 月月 沙 钢 集 团 张家港宏昌钢板有限公司 5#、7#烧结 余热回收利用工程可行性研究报告 1939-2012工程工程 总总 经经 理理: : 魏魏 新新 民民 副总经理副总经理: : 衣衣 忠忠 德德 总设计师总设计师: : 李李 华华 斌斌 山东省冶金设计院股份有限公司山东省冶金设计院股份有限公司 20122012 年年 9 9 月月 参加设计人员 参加专业专业负责人设计人审核人室审人 热力燃气李海凤李海凤丛培敏盛振江 暖通除尘徐启明徐启明陈德荣盛振江 土 建李 钢李 钢崔万青陈爱芹 给排水孙增海孙增海朱 蕾申金涛 电 气许之初许之初李 斌陈立伟 仪 表孙光模孙光模徐育新杨庆华 电 信张世焕张世焕刘 芳杨庆华 总 图袁文富袁文富韩子峰杨振兰 自动化赵乐生赵乐生赵 佳仇旭辰 概 算辛淑德辛淑德殷瑞云路 芳 目目 录录 1 总论总论.1 1.1 项目名称.1 1.2 企业概况.1 1.3 设计依据及原则.1 1.4 项目实施的必要性.2 1.5 设计条件.3 1.6 主要技术指标.3 1.7 主要技术特点.3 1.8 投资估算.4 1.9 投资分析.4 2 总图运输总图运输.6 2.1 概述.6 2.2 总平面布置.6 2.3 竖向布置和场地排水.6 2.4 消防.6 3 热力热力.7 3.1 设计规范和标准.7 3.2 烧结工艺情况.7 3.3 余热回收烟气系统.7 3.4 热力系统主要设施.8 4 给排水给排水.12 4.1 概述.12 4.2 工循环冷却水水供水系统.12 4.3 软化供水系统.12 4.4 排水系统.12 4.5 消防系统.12 5 采暖通风采暖通风.13 5.1 通风设计.13 5.2 空调设计.13 6 供配电供配电.14 6.1 设计依据.14 6.2 范围.14 6.3 供配电.14 6.4 供配电系统.15 6.5 电气传动.15 6.6 主要设备选型.15 6.7 电缆敷设.15 6.8 照明.15 6.9 防雷与接地.16 7 仪表及自动化仪表及自动化.17 7.1 概述.17 7.2 控制水平.17 7.3 主要检测与控制内容.17 7.4 计量.18 7.5 仪表设备的选型.18 7.6 动力消耗.18 7.7 控制系统.18 8 电信电信.20 8.1 无线对讲系统.20 8.2 工业电视系统.20 8.3 电信线路.20 9 建筑与结构建筑与结构.21 9.1 厂区自然条件.21 9.2 建筑设计.21 9.3 结构设计（两套）.21 10 环境保护环境保护.22 10.1 设计依据和采用的标准规范.22 10.2 项目主要污染源和污染物.22 10.3 环境保护措施及预期效果.23 10.4. 环境管理、监测及绿化.23 10.5 结 论.24 11、劳动安全与工业卫生、劳动安全与工业卫生.25 11.1 设计依据.25 11.2 设计范围.25 11.3 项目涉及的危险、有害因素.25 11.4 主要的安全措施.27 11.5 职业卫生与健康防护.28 11.6 安全与工业卫生预期效果.29 12 能源分析能源分析.30 12.1 概述.30 12.2 编制依据.30 12.3 能源指标计算.31 12.4 工序能耗评价.34 12.5 主要节能措施.34 13. 投资估算投资估算.37 13.1.工程概况.37 13.2.投资范围如下：.37 13.3.按费用划分.37 13.4.按项目划分.37 13.5.编制依据.37 14 技术经济技术经济.39 14.1 设计依据.39 14.2 项目计算期.39 14.3 项目总投资及资金来源.39 14.4 工作制度.39 14.5 劳动定员.39 14.6 成本估算.39 14.7 财务评价.39 14.8 利润总额及分配.40 14.9 财务盈利能力分析.40 14.10 不确定性分析.40 附件 1：主要设备表.61 附件 2：5#、7#烧结余热回收系统平面布置图.65 附件 3：5#、7#烧结余热回收烟气系统流程图.67 附件 4：5#、7#烧结余热回收汽水系统流程图.68 1 总论 1.1 项目名称 沙钢集团张家港宏昌钢板有限公司 5 号、7 号烧结余热回收利用工程 1.2 企业概况 沙钢集团是江苏省重点企业集团、国家特大型工业企业，全国最大的民营钢 铁企业。集团总部位于江苏省张家港市。企业以国际先进技术装备为起点，走短 流程、紧凑式现代钢铁工业发展之路，目前是国内最大的电炉钢和优特钢材生产 基地，国家特大型工业企业，全国最大的民营钢铁企业。在 2011 年中国企业 500 强中名列第 42 位，中国制造业 500 强中名列第 15 位，中国民营企业 500 强中名 列第 2 位，连续 3 年进入世界 500 强，2011 年财富世界 500 强名列第 366 位， 排名较上年递进 49 位。 2011 年，沙钢集团充分发挥工艺装备、产品结构、企业品牌、现代物流等 综合优势，优化产品结构，推进技术创新，狠抓降本增效，创新营销机制，全力 拓展市场，积极应对挑战和考验，企业生产经营保持了良好的发展态势。上半年 共完成炼铁 1286 万吨，炼钢 1556 万吨，轧材 1527 万吨，销售收入 1040 亿元， 利税 60.57 亿元。 多年来，沙钢集团认真贯彻落实科学发展观，坚持经济建设与环境保护齐头 并进，协调发展，依靠科技进步，在搞好环境保护，提升环境质量的过程中，还 积极推行清洁生产，坚持“资源产品-再生资源”的循环经济理念，搞好余 热、余能资源综合利用。通过延长和拓宽生产技术链，将污染物尽可能地在企业 内部进行处理消化，大力减少生产过程的污染物排放，实现“三废”资源化，不 断提高了资源的利用率，实现了经济效益与环境效益的同步提高，走出了一条综 合利用、造福社会的可持续发展之路。 1.3 设计依据及原则 1.3.1 编制依据 （1） 中华人民共和国节约能源法 （2） 国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知 （国发200715 号） 2 （3） 国务院关于加强节能工作的决定 1.3.2 编制原则 （1）认真贯彻国家有关节能、消防、环境保护等方面的法律法规，使项目 达到国家有关规定的要求。 （2）结合工艺操作条件确定项目方案，力争最大限度的利用余热； （3）在现状条件下合理利用空间，在满足系统布置的前提下使新上工程量 较少，且尽量不与原生产设施冲突，并尽量利用原有设备、设施； （4）新、老设施接口时间最短，尽量减少改造施工对生产的影响； 1.4 项目实施的必要性 近几年，我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了很大的资 源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，群众对环境污染问题反应 强烈。在这个问题上，我们没有任何别的选择，只有坚持节约发展、清洁发展、 安全发展，才是实现经济又好又快发展的正确道路。 在钢铁企业中，烧结工序能耗仅次于炼铁工序，占总能耗的 9%-12%，节能潜 力很大。在烧结矿生产过程中，特别是烧结矿由鼓风式环冷机冷却过程中会排出 大量温度为 250380的低温烟气，其热能量大约为烧结矿烧成系统热耗量的 30左右。如果将冷却产生的大量低温烟气余热进行回收，必将提高烧结矿生产 过程的能源利用率，降低工序能耗。烧结余热回收利于技术不产生额外的废气、 废渣、粉尘和其他有害气体，能够有效提升烧结工序的能源利用效率，平均每吨 烧结矿产生的烟气余热回收折合吨钢综合能耗可降低 8 千克标准煤，从而促进钢 铁企业实现节能降排目标。 沙钢集团宏昌钢板有限公司原料烧结 5 号、7 号均为 360m2的烧结机，每台 烧结机配 1 台 415m2环冷机，每台环冷机配置 5 台风量为 48.4X104m3/h 的鼓风机， 上述各鼓风机的送风经环冷机各段，和高温烧结矿料换热后，分别向大气排放 100400左右的“低温废气” ，废气中还含有一定数量的矿物粉尘。实施余热 回收利用工程，使余热锅炉产生的高压蒸汽全部用于外供，低压蒸汽供烧结厂内 部使用。项目符合国家节能减排的政策，具有良好的经济效益和社会效益。同时 外供蒸汽管道与公司蒸汽总管网相连接，便于全公司蒸汽平衡。 时值目前国家能源紧缺、大力提倡生产过程的节能降耗的关键时期，沙钢集 团张家港宏昌钢板有限公司(以下简称沙钢)决定响应中央号召，建设烧结余热回 3 收项目，以期完成钢铁企业的节能降耗任务，也能为企业解决部分用电负荷，同 时也能为公司创造可观的经济效益。 1.5 设计条件 1.5.1 烧结机 烧结机面积：360 年作业时间：335 天 年产烧结矿：380104t/a 1.5.2 环冷机 环冷机面积：415 料层厚度：1500 环冷风机台数：5 台 冷却风机风量：484000 m3/h 入口烧结矿温度：650（最大700） 烟气温度：250350 1.6 主要技术指标 余热锅炉参数如下： 中压蒸汽压力:1.57MPa 中压蒸汽温度:320 中压产汽设计值：45t/h 低压蒸汽压力:0.3MPa 低压蒸汽温度: 144 低压产汽设计值：8t/h 锅炉排烟气温度：155 一段烟气量：30 万 Nm3/h 二段烟气量：30 万 Nm3/h 锅炉阻损：1000Pa 烧结机小时产量：468t/h 环冷机入矿量：668t/h 1.7 主要技术特点 1.7.1 成熟的密封技术 4 环冷机上部密封采用柔性钢刷密封，由于钢刷部分长期与台车拦板接触， 会产生一定的磨损，钢刷整体上部设有调整装置，可随时调整钢刷的高度。烟罩 端部也采用柔性钢刷密封，当烧结料通过钢刷时，钢刷带有柔性，可防止冷风窜 入。下部采用柔性钢刷密封+耐高温橡胶双重密封形式。 1.7.2 合理的罩壳形式及吸风口数量 利用数字化模拟优化配风技术，选择合理的罩壳形式及吸风口数量，使流场 分布更合理、阻损更小，从而降低引风机的全压达到节能的效果。 1.7.3 烟罩保温技术 烟罩、烟囱及热风管道设置外保温，以减少辐射热损失和对流热损失。 1.7.4 动态跟踪技术 引风机采用变频风机，实现动态跟踪达到能量回收最大化。 1.8 投资估算 总价： 5688.35 万元 其中： 建筑工程 723.80 万元 设备工程 3287.84 万元 安装工程 1131.58 万元 其它费用 545.13 万元 1.9 投资分析 1.8.1 销售收入和销售税金及附加 本项目每年可回收中压蒸汽 550000 吨/年，销售单价为 150 元/ 吨。年平均 销售收入为 8250.00 万元。 本项目产品增值税税率为 17%。城乡建设维护税按增值税的 7%计征，教育 费附加按增值税的 3%计征。年均销售税金及附加为 104.03 万元，年均增值税为 1040.22 万元。 1.8.2 利润总额及分配 本项目年均利润总额为 5358.00 万元。所得税按利润总额的 25%计征，年 均所得税为 1339.50 万元。年均净利润为 4018.50 万元。 1.8.3 财务盈利能力分析 1.8.31 投资利润率和投资利税率 5 根据利润和利润分配表和项目总投资使用计划与资金筹措表计算得出本项目 的总投资收益率为 79.07%,投资利税率为 95.96%。 1.8.3.2 财务内部收益率、财务净现值、投资回收期 根据项目投资现金流量表计算以下财务指标： 所得税后财务内部收益率为 67.83%，财务净现值（ic=10%）为 23779.70 万元，所得税前财务内部收益率为 88.30%，财务净现值（ic=10%）为 32644.91 万元。 所得税后的投资回收期为 2.53 年（含建设期 1 年） ， 所得税前的投资回收 期为 2.18 年（含建设期 1 年） 。 6 2 总图运输 2.1 概述 充分开发利用热源，尤其是新型节能环保热源，成为目前钢铁企业工作的 重要组成部分；沙钢集团张家港宏昌钢板有限公司现对 5#、7烧结机进行余热 回收利用。本项目的建设不但会降低建设成本、带来可观的经济效益，同时达到 节能降耗、环境友好的企业环保宗旨。 2.2 总平面布置 2.2.1 主要车间组成 余热回收锅炉及烟囱等 电气室 2.2.2 总平面布置 余热回收锅炉布置在 5#环冷机、7#环冷机旁。电控室布置靠近主要负荷。 2.3 竖向布置和场地排水 室外设计标高为 5.7m；室内设计标高为 6.0m。 厂区道路及排雨水利用原有烧结厂区道路及排水系统。 2.4 消防 原来烧结区内部及外围设置的厂区道路相互贯通，可到达每一个建构筑物， 为消防车辆及消防人员提供了便利的通道。 7 3 热力 沙钢 5、7360烧结机，各配套 1 台 415的环冷机，为有效回收能源， 对环冷机冷却后的热废气进行余热利用，产生高温蒸汽。 3.1 设计规范和标准 小型火力发电厂设计规范 （GB50049-94） 火力发电厂设计技术规程 （DL5000-2000） 火力发电厂汽水管道设计规定 （DL/T50541996） 电力建设施工及验收技术规范 （锅炉机组篇） （DL/T 5047-95） 电力建设施工及验收技术规范 （管道篇） （DL503194） 火力发电厂焊接技术规程 （DL/T 8692004） 火力发电厂保温油漆设计规程 （DL/T50722007） 火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量 （GB/T121452008） 工业锅炉水质 （GB15762008） 蒸汽锅炉安全技术监察规程 锅炉房设计规范 （GB500412008） 工业锅炉安装工程施工及验收规范 （GB50273-98） 压力管道规范 工业管道 GB20801.16-2006 工业金属管道设计规范 GB50316-2000（2008 年版） 其它适用标准、规范等。 3.2 烧结工艺情况 目前沙钢5、7烧结机均为360m2烧结机，环冷机面积均为415m2，配有5台 冷却风机，每台风机风量为48.4m3/h。烧结环冷机处理量620t/h热烧结矿，冷却 时间最长80min，料层厚度1500mm，烧结矿平均入料温度600700，出料温度 120。主抽大烟道风量为2.4万m3/min，风温180190。 现有冷却鼓风机配置情况：环冷机配置风机5台，进风管路连通。 风机型号：G4-73-11No25D Q=484000m3/h P=3648Pa 3.3 余热回收烟气系统 余热回收系统由烟气收集系统和烟气利用系统两个子系统构成，余热锅炉排 8 出的烟气经由引风机回送至烟囱排空。 3.3.1 烟气收集系统 环冷台车分成 5 个冷却段，第一段、第二段设置封闭式烟罩用于烟气余热回 收，第三区、四、五区段设置开放式烟罩。 前二个冷却段上方设置内绝热烟罩，分割成高温烟气段和低温烟气段，每个 区段均设置一座烟囱，烟囱上设置三通管道，配置电动切换蝶阀，正常工作时， 切换阀均将烟气导入锅炉烟道，在余热锅炉停止运行时，关闭烟气进入余热锅炉 的通道，环冷机烟气通过机上烟囱排入大气。 环冷机风箱相互隔离以免串风，同时根据各个区段的送风量，予以合理分区。 3.3.2 烟气利用系统 从环冷机来的两段高温烟气分别引至锅炉烟气进口，经锅炉分段换热后，降 至 155左右出锅炉。 引风机性能参数如下： 风机额定流量：66104Nm3/h 风机全压：2000Pa 配套变频电机 额定功率：800kW 冷却形式：空冷 防护等级：IP54 绝缘等级：F 级 电机防电晕 风机的涂装 风机所有钢板经喷砂处理达到 SSPC-SP-10(Sa 2.5)后进行涂漆,风机内外表 面涂防锈漆二度,外表面涂面漆一度。 为了确保烧结锅炉蒸汽产量、质量，对烟气温度、烟气流量等进行多因素动 态控制，消除烧结生产不稳定带来的烧结锅炉产汽的影响及波动。 3.4 热力系统主要设施 3.4.1 余热锅炉系统 （1）余热锅炉 9 5、7360烧结机余热回收系统配套建设 2 台自除氧双压自然循环余热 锅炉，余热锅炉采用双通道进气、塔式结构、单跨立式布置形式。 余热锅炉参数如下： 中压蒸汽压力:1.57MPa 中压蒸汽温度:320 中压产汽设计值：45t/h 低压蒸汽压力:0.3MPa 低压蒸汽温度: 144 低压产汽设计值：8t/h 锅炉排烟气温度：155 一段烟气量：30 万 Nm3/h 二段烟气量：30 万 Nm3/h 锅炉阻损：1000P