锰铁合金高炉煤气余压、剩余高炉煤气节能综合利用项目可行性研究报告.doc

1 总 论1.1 概述1.1.1项目名称、承办单位及主管单位项目名称：XXXX冶炼集团有限公司2630立方锰铁合金高炉煤气余压、剩余高炉煤气节能综合利用项目承办单位： 法定代表人： 建设地址： 项目联系人： 联系电话： 1.1.2项目建设单位基本情况XXXX冶炼集团有限公司是运城市重点企业，山西省绿色环境保护协会理事单位，公司始建于1998年，北靠108国道，东邻大运高速公路；南近侯西铁路，地理位置得天独厚，交通运输四通八达，快捷便利。公司占地400余亩，注册资本5000万元，总资产10.6亿元，现有员工1800余人，公司拥有2630m3锰铁合金高炉，与之配套的290 m2烧结机、275t/h燃煤机锅炉和国内先进的环保设施，现已发展成为集焦化、钢铁、水泥、新型墙体材料为一体的中型冶金企业，形成煤-焦-铁-水泥-新型墙体材料产品多元化的冶金经济循环链，被运城市、新绛县确立为明星公司、龙头企业，先后被市、县有关部门授予先进民营企业、重合同守信用单位、先进工会等荣誉称号，连续多年纳税额居新绛县首位，是运城市的纳税大户。1.2项目提出的背景和建设的必要性1.2.1项目提出的背景中国节能技术政策大纲（2006年）指出“为推动节能技术进步，提高能源利用效率，促进节能降耗和污染减排，建设资源节约型、环境友好型社会”。国务院关于加强节能工作的决定国发200628号文指出“必须把节能摆在更加突出的战略位置”，“能源问题已经成为制约我国经济和社会发展的重要因素，要从战略和全局的高度，充分认识做好能源工作的重要性，高度重视能源安全，实现能源的可持续发展”；“解决我国能源问题，根本出路是坚持开发与节约并举、节约优先的方针，大力推进节能降耗，提高能源利用效率。必须把节能工作作为当前的紧迫任务，列入各级政府重要议事日程，切实下大力气，采取强有力措施，确保实现“十一五”能源节约的目标，促进国民经济又快又好地发展”；决定中明确，“到“十一五”期末，万元国内生产总值（按2005年价格计算）能耗下降到0.98吨标准煤，平均年节能率为4.4。重点行业主要产品单位能耗总体达到或接近本世纪初国际先进水平。”1.2.2项目建设的必要性高炉煤气是炼铁高炉生产过程中的副产品，它的主要成份是CO、CO2、N2、H2等，CO约占22%-26%，CO2约占16%-19%，H2约占1%-4%，N2要占58%-60%，属于重要的二次能源。我国是钢铁生产大国，2007年的生铁产量达到46944.63万吨，钢产量达到48924.08万吨，高炉煤气年产量可达6000亿m3以上。我国大型钢铁企业吨钢能耗比发达国家高10%，中小型企业高25%-30%，其主要原因是高炉煤气回收利用率低。目前，我国大型钢铁企业高炉煤气回收利用率可达92%以上，但许多中小型钢铁厂对高炉煤气的回收和利用未引起足够的重视，20%以上的高炉煤气被直接排空或放散燃烧，约折合标煤880万吨，这一方面，由于高炉煤气中含有大量一氧化碳和其它有害化学物质，严重污染了环境；另一方面，也造成了能源的巨大浪费。高炉煤气作为钢铁行业主要污染物之一，对其进行综合利用，将成为未来一个重要发展趋势。2007年全国高炉煤气散放量达到614亿m3。若能够将高炉煤气中的50%用于发电，总量将达50-61亿kWh(约相当于全国钢铁企业总电耗的5%)每年SO2、NOx和烟尘排放量可减少4.5万吨、2.7万吨和0.6万吨，预计可以减少环境损失3亿元以上。为了实现可持续发展目标，大力推广应用环保节能技术，对冶金企业尤为重要。高炉煤气余压发电项目是国家千家企业节能行动推荐的重点节能降耗工程项目之一。采用高炉煤气余压透平装置，能够回收约占高炉鼓风机能耗3040的能量，同时还可提高煤气质量，减少噪声对环境的污染。XXXX冶炼集团有限公司的2x630m3锰铁高炉煤气除烧结机和热风炉使用外，仍剩余约50%的煤气，虽然高炉煤气为低热值，但通过高空放散，将造成大量能源的浪费，而且严重污染环境。因此，开发余能利用项目，节约能耗、降低成本、提高效益、实现循环经济，创建资源节约型企业，成为XXXX冶炼集团有限公司发展方向。公司决定建设高炉剩余煤气、高炉煤气余压综合利用项目，对两座高炉分别采用BPRP+剩余煤气发电和TRT+蒸汽拖风机的建设方式。在保证生产的同时尽量提高余能综合利用的高效性和灵活性。1.3编制依据及研究范围1.3.1 编制依据(1) “XXXX冶炼集团有限公司2630立方锰铁合金高炉煤气余压、剩余高炉煤气节能综合利用项目可研”的编制委托书。(2) 建设项目经济评价方法与参数（第二版），国家计委、建设部计投资（1993）530号文。(3) XXXX冶炼集团有限公司提供的基础资料。(4) 节能中长期专项规划1.3.2 研究范围本报告将论述如下问题:(1) 项目建设的目的、意义。(2) 技术方案的选择。(3) 提供合理、可行的工艺流程及所需的主要工艺设备。(4) 规划项目建设进度，确定生产组织及劳动定员。(5) 提出本项目的消防措施及劳动安全防护措施以及环境保护措施。(6) 进行投资估算及生产成本估算，在此基础上进行财务评价。(7) 对建设项目作总体评价，提出存在问题及建议。1.4 主要指导思想和技术原则(1) 以技术为先导，以节能降耗为中心，采用先进、成熟、可靠的工艺技术，提高装置的经济效益和环保效益。(2) 严格执行国家、地方现行的有关环境保护、劳动安全、工业卫生、消防、节能等规定，采取切实可行的措施，做到清洁生产，可持续发展。(3) 充分依托原厂现有的公用工程及生活设施，缩短建设周期，以节约投资。(4) 实事求是地论述项目在技术和设备上的先进性、可靠性；经济上的必要性、合理性；财务上的赢利性、真实性。1.5可行性研究结论(1) 该项目对2x630m3高炉煤气余压、剩余高炉煤气节能综合利用，是节能环保型项目，符合国家产业政策。(2)采用燃气锅炉对剩余煤气充分利用，进行发电和汽轮机直接带动风机进行作业，即减少了高炉煤气的污染，又充分利用了其能量；TRT和BPRT技术对高炉煤气的余压余能进行回收，一方面回收了约占高炉鼓风机能耗3040的能量，同时提高了煤气质量，大大降低了高炉的噪音污染，而且有利于降低高炉顶压的波动，提高高炉的生产效率。 (3) 该项目具有显著的经济效益。该项目实施后，余压发电、节电达5700万kWh，剩余煤气发电、节电达15030万kWh，两项合计发电、节电达20730万kWh， 折合标煤51610吨，具有显著的经济效益和节能效益。经过对工程的技术经济分析，各项指标均较好，年均新增税后利润3091.36万元，投资回收期4.83年（含建设期）。附：主要技术经济指标表序号名称单位指标备注1总发电、节电装机容量万KW36000TRT与BPRT各4500KW容量，蒸汽发电15MW和12MW汽拖风机2年发电、节电量104 KWh207303新增人员指标人764总投资万元16118.6建设投资万元15780.9 建设期贷款利息万元238流动资金万元99.75经济指标项目年均总成本万元1986.51营业收入万元7255.50以0.35元/度内部结算总投资收益率 %25.57投资利税率 %32.69项目资本金净利润率%33.911财务内部收益率 %25.28税后12财务净现值（I=12%）万元11098税后全部投资回收期 年4.83税后盈亏平衡点（生产能力）%26.982 项目目标及效果分析2.1 国家发展规划以及有关政策法规环境保护是我国的一项基本国策，是落实科学发展观的重要内容。“十一五”是我国加快推进经济和社会发展，全面建设小康社会的关键时期，也是环境保护事业快速发展的关键时期。节能中长期专项规划中科学、全面地提出了我国到2020年分阶段的节能目标：2010 年达到或接近20 世纪90 年代初期国际先进水平，其中大中型企业达到本世纪初国际先进水平，2020 年达到或接近国际先进水平。冶金企业是全国最大的能源用户，单以用电来说，约占全国总用量的1315，而炼铁又占整个冶金企业用电的40左右，并且我国的中小高炉占绝大多数。自从我国中小高炉向着高压、高冶炼强度的方向发展以来，如何充分利用高炉煤气的余压、剩余煤气的余能，以回收电能来降低炼铁成本的问题已迫在眉睫。国家发改委2005年第35号令钢铁产业发展政策第五条规定“按照可持续发展和循环经济理念，提高环境保护和资源综合利用水平，节能降耗。最大限度地提高废气、废水、废物的综合利用水平，力争实现“零排放”，建立循环型钢铁工厂。钢铁企业必须发展余热、余能回收发电”。对高炉煤气余压采用透平发电和剩余高炉煤气发电被国内外公认为是投资小、见效快、回收期短的高回报节能与环保项目。2.2 能量利用现状及存在的问题2.2.1 企业生产现状XXXX冶炼集团有限公司拥有2x90m2烧结机和2x630m3高炉以及相应附属设施。（1）2x90m2烧结机生产部分每台90m2烧结机，利用系数1.25t/m2.h，设备能力1.7t/m2.h，年工作时间330天，7920小时，作业率90.4%，两台烧结机年产冷烧结矿178.20万t。产品为冷烧结矿，品位：56%；碱度(CaO/SiO2)：1.8倍；粒度5150mm；温度120；5mm含量小于5%。290m2烧结技术经济指标 表2-1序号项 目单位指标备 注123451烧结机m22902利用系数t/m2.h1.253年工作日d3304作业率%90.45烧结矿产量104t/a178.206主要原燃料消耗铁料104t/a179.40包括高炉返矿生石灰104t/a15.60熟白云石104t/a6.64固体燃料104t/a12.27高炉煤气104Nm3/a2540.7电104kW.h/a4550.7水104m3/a75.137烧结矿质量Ni%1.0Cr%2.0Fe%53CaO/SiO2倍1.8粒度mm15058设备重量t66009用电设备安装容量kW10612.510用电设备工作容量kW840011占地面积m24000012绿化面积m2800013建筑系数%20%14职工定员人360（2）2630m3高炉生产部分炼铁工艺设施包括：原燃料贮运系统、上料系统、炉顶系统、炉体系统、风口平台出铁场系统、热风炉系统、煤气粗除尘系统、渣处理系统、碾泥机系统、铸铁机系统。630m3高炉主要产品为锰铁合金。主要指标如下：锰铁合金铁质量指标表 表2-2NiCrSiO2PSCFe1.60%4%12%0.07%0.06%33.5%85%高炉主要技术经济指标见表2-3。高炉主要技术经济指标表 表2-3序号指标名称单位数值备注一冶炼指标1有效容积m326302年平均利用系数t/m3d1.033入炉焦比kg/t9004热风温度C110011505熟料率%90其中：烧结矿%75球团矿%15块矿%106入炉矿石综合品位%59.47炉顶压力MPa0.1按照无料钟炉顶设计8渣铁比kg/t10009作业率d350二产品及副产品1铁水104t/a32.452炉渣（水渣）104t/a35.70含水10%3炉尘104t/a0.76按13kg/m3计4高炉煤气104Nm3/h10.05返焦104t/a6.02按5%返焦6返烧结104t/a8.84按6%返矿三主要原、燃料耗量1烧结矿104t/a54.18包括6%返矿2球团矿104t/a10.223块矿104t/a6.814焦炭104t/a30.67包括5%返焦5石灰石104t/a2.78调剂用采用静电除尘设施进行高炉煤气除尘。除尘后的煤气进入TRT或BPRT系统回收其中余压能然后送往燃气锅炉及其它煤气用户。高炉设鼓风机站一座，配置一台全静叶可调轴流压缩机组，预留另一台风机位置。风机型号：D2530-3.8/0.96 ，进口流量2530m3/min，进口压力0.096Mpa，出口压力0.38Mpa，主轴转速5000r/min。在高炉出铁场、矿槽、铸铁机设除尘系统。各辅助间、操作室、办公室等处设采暖设施，保证冬季室内不同的温度要求。高炉中央控制室、鼓风机站、化验室等处，为满足工艺设备对环境温度的要求，设空调设施。各润滑油站、动力油站、一次仪表室及各水泵站、加药间等均根据室内通风换气要求设有机械排风或机械送风系统。2.2.2 企业能量利用存在问题XXXX冶炼集团有限公司在生产锰铁合金铁过程中产生的高炉煤气一部分作为烧结机和热风炉的燃料，一部分煤气作为蒸汽锅炉的燃料生产蒸汽使用，剩余约50%的高炉煤气，过去通常采用高空放散，但煤气的放散一方面造成大气的污染，另一方面造成高炉煤气中大量的可燃物质的浪费。另外高炉煤气由0.15Mpa排出高炉后经降压阀减压到常压状态，没有充分利用该部分煤气压力。在能源日益紧张的今天，企业必须要树立节能意识，对一次性能源作到充分利用，所以必须寻找先进的技术来实现突破。高炉煤气平衡表。煤气收入煤气支出比例(%)供户供量（NM3/h)用户用量(Nm3/h)2630m3锰铁高炉204750热风炉92137.545.00烧结机点火66003.22喷煤烟气炉3750.001.83将采用2台75t/h燃气锅炉102262.5049.95合计204750合计2047501002.3 本项目拟实现的目标和预期的效果通过实施节能综合利用项目，使高炉煤气的余压得到充分的利用，配套余压发电、节电设施投产后可回收鼓风机约30%的电耗，年可发电、节电5700万 kWh的电量，剩余高炉煤气燃烧发电、节电约15030万kWh的电量。两项发电合计20730万kWh，折合标煤5.16万吨。若按标煤含硫0.5%，和脱硫效率96%计算，年减少SO2排放20.6吨。2.4项目的实施符合清洁生产的要求清洁生产是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用率，减少或是避免生产、服务和产品使用过程中的污染物的产生和排放，以减轻或消除对人类健康和环境的危害。高炉煤气余压和剩余煤气的节能综合利用项目的实施可以回收高炉煤气的压力余能和剩余煤气中可燃成分的余能，使炼铁生产中副产的剩余能源得到较为充分的再利用，降低了能耗，同时也降低了污染物排放总量。3 生产规模和产品方案3.1生产规模（1）1#高炉建设TRT+12Mw汽拖风机设施，其中TRT装机容量为4500Kw，实际发电3500 Kw，年发电量2770万kWh。汽拖风机设施功率10000kW，年节电7900万kWh，两项合计年发电、节电10670万kWh的规模。（2）2#高炉建设BPRT风机+15Mw汽轮发电机组，其中BPRT风机实际运行功率3700kW，年节电2930kWh。汽轮机发电机组实际发电负荷9000kW，年发电量7130万kWh。两项合计年发电、节电10060万kWh的规模。两座高炉煤气的余压发电、节电和剩余煤气发电、节电总计为20730万kWh。折合标煤51610吨，节能效益十分显著。3.2.建设方案以技术方案的成熟可靠前提下，考虑系统的整体可靠性和灵活性。具体建设方案为：（1）1#高炉采用TRT+12Mw汽拖风机设施的方案，剩余煤气燃烧产生的蒸汽通过汽轮机全部用来推动风机的运行，该蒸汽负荷可满足高炉风机的需求，同时减少了发配电系统的投入。高炉煤气TRT系统产生的电量全部上网。（2）2#高炉采用BPRT风机+15Mw汽轮发电机组，高炉煤气通过BPRT系统推动高炉风机，可减少风机30%左右的用电量。剩余高炉煤气通过燃烧75t锅炉、发配电设施生产的电量全部上网。两套高炉采用不同的节能综合利用措施，形成供电互补的效果，有利于系统的稳定和灵活调节。48山西华丰冶炼集团有限公司2630立方锰铁合金高炉煤气余压、剩余高炉煤气节能综合利用项目4 工艺技术方案4.1 工艺方案的选择4.1.1高炉煤气余压节能利用现代高炉炉顶压力高达0.150.25MPa，炉顶煤气中存有大量势能。传统做法中采用减压阀组将其压力降低到所需压力，减压阀组工作时噪声高，而且压力能全部浪费。采用炉顶余压发电技术，就是利用炉顶煤气剩余压力使气体在透平内膨胀做功，推动透平转动，带动发电机发电，根据炉顶压力不同，每吨铁约可发电20-40KWh。如果高炉煤气采用干法除尘，发电量还可增加30%左右，这种节能发电技术称为TRT技术（Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit,以下简称TRT）；同时也发展了煤气透平直接带动高炉鼓风机（与鼓风机电动机同轴驱动），从而减少后面配套的发配电装置，简称BPRT(Blast Furnace Power Recovery Turbine)。高炉煤气余压节能利用的特点是：（1）产生新的能量：利用高炉产生的煤气余热、余压，通过透平（TRT）膨胀做功带动发电机发电（或驱动鼓风机的电动机），不消耗煤气也不降低煤气品质；（2）环保：在透平工作过程中，煤气通过透平机组，替代减压阀组，减少气流噪音（TRT主机噪音一般在100dBA左右，减压阀组一般在120150dBA左右）；（3）净化煤气：煤气流经透平时由于离心作用以及压力降低，煤气中的粉尘在透平机体内沉积；（4）提高高炉产量：煤气流经透平时，其流量、压力是经过透平静叶角度无级调节改变的，可以随时控制煤气压力在一个很小的波动范围内（一般可以控制高炉炉顶压力正常时在3kPa左右，甩负荷时在3kPa左右；一般减压阀组控制高炉炉顶压力在1020kPa左右）使得炉顶压力相对稳定，提高高炉利用系数从而提高高炉产量； 4.1.2剩余高炉煤气的节能利用XXXX冶炼集团有限公司在生产锰铁合金铁过程中产生的高炉煤气一部分作为烧结机和热风炉的燃料，另外还剩余约50%的高炉煤气，该部分的剩余煤气若高空放散，一方面造成大气的污染，另一方面造成高炉煤气中大量的可燃物质的浪费。但该部分的高炉煤气可燃物质主要由CO组成，其可燃物质浓度较低，发热量低，作为工业原料气的价值较低，一般作为燃料气来回收其中的能量。通常的方法包括：蒸汽轮机发电：蒸汽轮机就是可燃气体与空气在燃烧器内燃烧，燃烧产生蒸汽做功发电，蒸汽轮机发电技术已经非常成熟 并且可以利用各种热值、压力的燃气，这属于世界上早期的高炉煤气发电技术。其特点是：蒸汽轮机已经在各个领域应用了一百多年，技术成熟，稳定性好，单机功率大。但系统复杂，集成度低，建设周期长，大修困难，维护复杂。燃气轮机及燃气 蒸汽联合循环发电燃气轮机则是以空气和燃气为介质的旋转式热力发动机，它的结构与飞机发动机一致。燃气-蒸汽联合循环发电机组是20世纪中叶发展起来的一项新技术，系统由燃气轮机、余热蒸汽锅炉、蒸汽轮机等组成。其工作原理是由压气机将空气加压进入燃烧室，燃料在燃烧室燃烧后，形成高温高压燃气，并在透平中膨胀做功，一部分功用于驱动压气机，剩余部分驱动发电机发电，透平排气的温度约500，排放的高温烟气再进入余热锅炉产生蒸汽，二次发电。这一技术日趋完善 并得到了高度发展和广泛应用。但高炉煤气燃气轮机的容量规模大，一次性投资较大、维护费用高 而且备件昂贵，大修困难。燃气内燃机发电燃气内燃机与汽油机在结构上类似，但其燃料是可燃气体，而不是汽油 利用柴油和汽油作为燃料的内燃机技术非常成熟 世纪末就开始投入工业应用。以天然气作为燃料的内燃机在20世纪末也已成熟，而在国内利用变浓度(低热值等燃气为燃料的内燃机发电机组的研究才刚刚起步。各种发电机组各有优点和缺点，但对于气源分散、供应不稳定、气量不大的情况，燃气内燃机具有突出的优点。到目前为止国内利用燃气内燃机建立的分布式电站已达到100多座，覆盖了高炉煤气、焦炉煤气、冶炼尾气、沼气、秸秆气等领域，装机容量60万KW，年发电量40亿kWh， 运行稳定，事故率低，采用高炉煤气内燃机发电是我国自行开发的技术，国外尚未有研究和应用的报道。在现有燃气内燃机的基础上改装开发的高炉煤气发动机发电机组具有单机容量小(一般在1004000Kw)、发电效率高、结构紧凑、单机重量轻、 体积小、移动方便、建站灵活、启停快捷、操作和维护简单、投资小等优点。4.1.3高炉余压节能方案与剩余煤气节能利用方案的确定综合目前现有的三种剩余高炉煤气发电的特点，公司内部生产管理特点，华丰公司决定对1#高炉剩余煤气节能方案采用蒸汽拖风机方式，采用75t蒸汽锅炉+蒸汽轮机，直接驱动鼓风机。该方案节省了该套系统后续的发配电设施，提高了汽轮机做功的动能利用率，同时可满足1#高炉鼓风机的动力负荷需求。2#高炉剩余煤气节能方案为75t蒸汽锅炉+蒸汽轮机+发电机技术，为通常的火力发电方式，产生的电力接入电网供应全厂用电，该方式可灵活调整发电方案。高炉煤气余压节能利用方案与剩余煤气节能利用方案相配合，对于1#高炉煤气余压节能方案，采用TRT技术对余压能进行发电利用；对于2#高炉煤气余压采用BPRT技术，煤气透平驱动鼓风机的同轴电机，达到节电的效果。余压节能利用与剩余煤气节能利用相互配合使用，可使公司该两种能源综合利用，即保持高效节能，同时保证了系统的稳定性与灵活性。4.2 1#高炉煤气余压与剩余高炉煤气节能综合利用工艺流程4.2.1 1#高炉煤气余压节能利用流程从高炉送出的高压煤气经旋风除尘和静电除尘后，送到余压透平发电装置和减压阀组；在减压阀组之前转入TRT进口管。经全封闭液压插板阀，紧急切断阀，调速阀，可调静叶进入透平膨胀做功，透平带动发电机发电。膨胀后的煤气先经旋流板脱水器脱水，再经出口全封闭插板阀，送到减压阀组后的煤气主管上。这样TRT与减压阀组就形成了并联关系。在入口插板阀之后，出口插板阀之前，与TRT并联有一旁通管及快开慢关旁通阀（简称旁通快开阀），作为TRT紧急停机时，TRT与减压阀组之间的平稳过渡之用，以确保高炉炉顶压力不产生大的波动。从TRT和减压阀组出来的低压煤气再送到高炉煤气柜和用户。4.2.2 1#高炉剩余煤气节能利用流程剩余的高炉煤气通过管道直接输送到燃气锅炉内与预热后的空气在锅炉内燃烧，烟气经过热器、省煤器等后通过高烟囱排放。锅炉内产生的蒸汽输送到蒸汽轮机，再由蒸汽轮机带动鼓风机的电机带动鼓风机。经过蒸汽轮机的蒸汽经冷凝器冷凝后经换热、除氧器、再次进入锅炉。4.3 2#高炉煤气余压与剩余高炉煤气节能综合利用工艺流程4.3.1 2#高炉煤气余压节能利用流程2#高炉煤气余压节能方案为BPRT技术，从高炉送出的高压煤气经旋风除尘和静电除尘后，送到煤气透平，产生的动能带动鼓风机的同轴电机。煤气在减压阀组之前转入BPRT进口管。经全封闭液压插板阀，紧急切断阀，调速阀，可调静叶进入透平膨胀做功，膨胀后的煤气先经旋流板脱水器脱水，再经出口全封闭插板阀，送到减压阀组后的煤气主管上。这样BPRT与减压阀组就形成了并联关系。在入口插板阀之后，出口插板阀之前，与TRT并联有一旁通管及快开慢关旁通阀（简称旁通快开阀），作为BPRT紧急停机时，TRT与减压阀组之间的平稳过渡之用，以确保高炉炉顶压力不产生大的波动。从BPRT和减压阀组出来的低压煤气再送到高炉煤气柜和用户。4.3.2 2#高炉剩余煤气节能利用流程剩余高炉煤气发电流程同通常的火力发电厂流程相似，只是不需要上煤系统、以及除灰等系统。剩余的高炉煤气通过管道直接输送到燃气锅炉内与预热后的空气在锅炉内燃烧，烟气经过热器、省煤器等后通过高烟囱排放。锅炉内产生的蒸汽输送到蒸汽轮机，再由蒸汽轮机带动发电机产生电能。经过蒸汽轮机的蒸汽经冷凝器冷凝后经换热、除氧器、再次进入锅炉。4.3主要工艺设备4.3.1 高炉剩余煤气节能利用主要设备（1）1#锅炉型号：XD-75/3.82 生产厂家：唐山信德锅炉集团有限公司，额定蒸汽流量：75t/h，额定蒸汽压力： 3.82Mpa，额定蒸汽温度： 450度，给水温度： 104度，热效率：85%，排烟温度：小于150度。（2）2#锅炉型号：TG-75/3.82 生产厂家为太原锅炉集团有限公司，额定蒸汽流量 75t/h，额定蒸汽压力 3.82Mpa，额定蒸汽温度 450度，给水温度 104度，热效率85%，排烟温度小于150度（3）1#汽轮机：型号: N12-3.48-8 生产厂家:为南京汽轮机股份有限公司，额定功率: 12Mw，进汽量 56t/h，排气压力 7.4Kpa，额定转速 3000r/min 。1#汽轮机带D2650汽拖风机向1#高炉供风。（4）2#汽轮机：型号 N15-3.43 生产厂家为青岛捷能汽轮机股份有限公司，额定功率 15Mw，进汽量 63t/h，排气压力 7.4Kpa，额定转速 3000r/min 。2#汽轮机带15Mw发电机发电。（5）15Mw发电机 发电机型号QF-15-2K，出线电压10Kv，电流950A，频率50Hz，转速3000r/min，功率因素0.87，绝缘等级F，使用等级B。生产厂家：为杭州长河发电机设备有限公司。（7）TRT煤气发电参数：型号MPG4.4-230/150，进口流量1700m3/min，输出功率,3200Kw，工作转速3000r/min，进口压力0.23Mpa，进口温度150度，出口压力0.11Mpa。生产厂家为西安陕鼓动力股份有限公司。发电机技术参数：发电机型号QFW-4.5-2，额定功率4500Kw，额定转速3000r/min，功率因素0.8，额定电压10500V，额定电流309A，绝缘等级F。生产厂家为南阳防爆集团股份有限公司。（5）BPRT技术参数：型号 D3000-4.3/0.96，进口流量2950m3/min，压缩比4.479，原动机功率12000Kw，主轴转速4310r/min，生产厂家西安胜唐鼓风机有限公司。 BPRT电机技术参数：型号 YKS1000-4，功率12000Kw，频率50Hz，电压10000V，电流803A，转速1485r/min，绝缘等级 F。生产厂家为佳木斯电机股份有限公司。 BPRT透平机技术参数：型号MPG5.3-246/150，输出功率4000Kw，进口流量1802m3/min，工作转速3000r/min，进口压力0.246Mpa，进口温度150度，出口压力0.106Mpa.生产厂家为西安陕鼓动力股份有限公司。4.4配套系统高、低压发配电系统(1)主要控制系统包括: 主要控制系统发电机保护系统发电机出线电压互感器系统、发电机控制系统、线电压互感器系统手动准同期并网系统、自动准同期并网系统、故障报警系统、低压备用电源自投系统、低压辅机控制系统、大型阀门控制系统。(2)控制要求及主要设备选型高压一次主接线采用单母线不分段，一路并网方式。高压系统配置6台高压柜（数量以最终设计为准）。高压断路器采用真空断路器弹簧操作机构。设置315kVA变压器一台。准同期并网按手动、自动两种并网方式设计。自动准同期并网装置选用进口产品。发电机保护按设计规范设计，保护装置采用SEL公司的微机保护。高压系统配置一面继电保护屏，一面操作屏。单独配置直流220V电源，电池选用铅酸免维护阳光电池，容量为100AH。高压系统故障报警由自控系统实现画面报警。发电机主要电气参数进入自控系统实现报表打印。低压供电采用两路供电，一路来自站用变压器，另一路由用户提供。低压主母线采用单母线分段，设置母联柜，母联实现断电自动投入。低压系统配置两面低压操作屏。低压辅机系统（包括动力油站、润滑油站、盘车电机、大型阀门等）的电气逻辑控制、联锁及正常操作由自控系统完成，控制室设置操作选择开关，对油泵设置强制起动。对动力油站、润滑油站、快切阀等设置现场操作箱。(3)自动控制系统在确保高炉顶压稳定，高炉正常生产的前提下，最大程度地回收高炉煤气压力潜在能量。无论任何情况下，保证TRT机组的安全，转速不超过允许范围。系统具有高度自动化程度，能自动启动、自动升速、自动并网、自动升率、自动调炉顶压力、自动停机；并在TRT机组启动、升速、升功率、正常停机、紧急停机过程中，与高炉比肖夫控制系统密切合作，保证高炉顶压不受影响；在TRT机组调节炉顶压力时，保证顶压波动范围在3kPa。主要控制功能控制系统除完成TRT系统运行中所有检测、过程控制、顺序控制及逻辑联锁外，还具有全自动、半自动及手动的启动、升转速、并网、升功率、调节顶压、停机，前馈调节等功能，且在TRT甩负荷时，机组不停机，转速维持在2800-3lOOr/min，以便故障排除后，使机组再次并网发电运行。控制系统主要内容：控制系统主要完成反馈控制、顺序逻辑控制和过程监视。大型阀门系统（1） 大型阀门系统配有快速切断阀装置、调节装置等。快速切断装置TRT故障发生时切断透平与煤气系统的联系，以满足停机检修的要求。包括入口蝶阀、入口插板阀、快速切断阀、出口插板阀。（2）旁通阀组功能优于减压阀组的调节阀，有快开功能。只有配套高质量得旁通阀组，才能确保在TRT自动升速、自动升功率、自动调炉顶压力及切换过程中，炉顶压力的调节品质满足要求，同时保证TRT装置发生故障时紧急停机时，高炉顶压稳定，透平发电机转速不超过允许值，机组安全停机。名称：蝶阀（金属硬密封）通径：DN1800 mm（二台）；DN1200 mm（一台）；公称压力PN0.3MPa，快开时间：23S（自动）；驱动方式：液动伺服；安装位置，串比肖夫系统之后，泄漏量：零泄漏，适用温度：1004.5项目投产后环境效益预测（1）一号高炉TRT节能情况 TRT发电装置是利用高炉煤气压力差发电，在高炉煤气正常情况下平均发电负荷3500Kw/h，每年按330天计，年发电量2770万度。 （2）一号锅炉汽拖风机节电情况汽拖风机是由12Mw汽轮机拖动的风机装置，目前汽轮机只有85%负荷运行（风机偏小），即10000Kw/h，每年按330天计，年节电7900万度。 （3）二号高炉BPRT风机节电情况BPRT风机是一种电动机、风机及透平机同轴运转的风机；正常情况下电动机带动风机，煤气冲动透平机拖动风机，经同轴运转从而实现节能。从目前运行情况看，平均每小时可省电3700Kw；每年按330天计，年节省电量2930万度。（4）二号锅炉15Mw汽轮发电机组 由于高炉煤气在用于烧结、高钙灰以及轧钢线材加工外，剩余煤气方可燃烧发电；目前，15Mw汽轮发电机组发电平均负荷9000Kw/h，每年按330天计，年节电7130万度。汇总以上计算，在两座高炉正常运行情况下，每年可节电20730万kWh。折合标煤5.16万吨，按工业用电0.35元/kWh计，年创收7255.5万元，节能效益和经济效益都十分的显著。 5 原材料及附属材料供应及消耗5.1 原料供应（1）高炉煤气余压发电高炉煤气最大发生量： 13.3104 Nm3/h高炉煤气正常发生量： 10.2104 Nm3/h高炉炉顶煤气压力： 高压：0.170.2MPa 常压：0.030.05MPa 高炉炉顶荒煤气温度： 200250重力除尘器后煤气含尘量： 610g/m3(标况)电除尘后净煤气含尘量： 10mg/m3（标况）（2）剩余高炉煤气发电高炉煤气： 10.2104 m3/h（标况）煤气压力： 20kPa5.2 辅助材料供应余压发电部分利用高炉煤气存在的压力进行发电，发电过程中不消耗高炉煤气，辅助材料为氮封使用的氮气和设备冷却用水；剩余煤气发电部分辅助采用主要为外循环的循环冷却水和内循环的软水，项目年需新鲜水约26万吨，氮气150m3/h左右。 6 公用工程、土建工程及配套设施6.1 供配电6.1.1电源情况全厂供电情况及供电设施：目前华丰冶炼厂区有11万变电站，安装主变两台，型号SZ10-31500/110 ，SZ10-50000/110 各一台。两台主变采用并列运行方式。供电分为：铁厂七个高压配电室，负荷35000Kw；钢厂四个高压配电室，负荷16000Kw；轧钢厂一个高压配电室，负荷17000Kw；主变额定电压10.5Kv，额定频率50Hz。6.1.2 用电负荷及等级（1）高炉系统的负荷分别为类、类、类、其中类负荷占总负荷35%，类负荷占总负荷的23%，其它为类负荷。高炉总装机容量约为15465kW（其中10kV装机容量为12763kW），工作容量为13936kW（其中10kV工作容量为12568kW）。年耗电量为6756.75104kWh（2）烧结系统的负荷为类负荷，总装机容量为10612.5kW，其中10kV装机容量为7783 kW，工作容量为8400kW。年耗电量为4550.7104kWh6.2 通讯本工程的通讯设计范围为调度电话系统。公司已有一套数字程控调度通讯总机，本项目需新增调度电话6门。6.3 自动控制整个高炉煤气发电站计算机监控系统包括两大部分，全站监控系统和视频监控系统。全站监控系统采用现场控制级和集中监控管理二级结构。现场控制级包括煤气预处理及循环水控制系统、发电机组控制系统。集中监控管理系统设在主控楼中央控制室内，由工控机、工程师站、操作员站等监控管理计算机组成，通过网络通讯技术采集各现场控制级的有效信息，对全站内的各生产环节进行集中监控和管理。煤气预处理及循环水控制系统，通过高性能的检测仪表自动检测煤气的浓度、压力、温度、流量、湿度等重要工艺参数，根据发电机组的要求自动调节预处理装置内的脱水、调压等设备，保障处理后的煤气品质满足发电机组的要求。在预处理集箱内还设泄漏煤气浓度检测装置，在煤气浓度超限时自动报警或自动停机。发电机组控制系统由发电机组配套供货，可根据主控系统的控制指令实现自动开、停机和并网控制，自动检测发电机输出的电压、电流、频率、功率因数等电气参数，自动检测发电机润滑油系统、冷却水系统、进气/排气、压力、温度、流量等参数，实现自动报警和相应的保护。视频监视系统，即在煤气预处理装置、发电机组主要监测区内各设一台工业电视监视仪，通过网络视频服务器实现监视、录像、回放、存储、报警、网络传输等各种功能。及时发现故障隐患，确保发电机组安全运行和机组操作人员的安全操作火灾及煤气泄漏自动报警系统，采用在重要场所装设感烟感温和感气探测器，中央控制室设火灾及瓦斯浓度自动报警装置。火灾发生时，在中控室火灾及瓦斯浓度报警控制器上有音响及光字牌显示，在火灾报警监控主机上有事故发生现场有关信息显示，运行人员根据显示的现场情况，立即采取措施施救。集中监控管理系统由工控机、工程师站、操作员站及相应外围设备组成。工控机以RS485D标准通讯接口方式与瓦斯预处理及水处理控制系统、发电机组控制系统、火灾及瓦斯浓度自动报警系统、视频监视系统连接，传输重要的控制信号，工控机通过现场控制的信息进行处理，实现瓦斯预处理系统、发电机组系统的协调控制。操作员站用于控制系统的显示操作，可直观地显示全站的各类重要工艺参数和状态参数，对全站重要设备进行操作控制，对全站的重要信息进行记录、打印报表等。并可通过通讯接口将相关信息上传至上级调度管理系统。6.4 总图与土建高炉煤气余压发电部分布置在高炉附近，剩余煤气发电部分布置公司的东南部分的空地，占地为东西80米，南北100米的场地，位置见附图2。主要建筑为（1）余压发电主机房，每座高炉配备一套余压发电系统，主厂房为建筑面积630m2的轻钢结构厂房组成，包括透平、发电机及控制室在内。（2）剩余高炉煤气发电主厂房，每座高炉的剩余煤气配备2x3000kW发电机组，其主厂房为约900m2的轻钢结构厂房，包括锅炉、蒸汽轮机、发电机及控制室。（3）综合办公室:采用砖混结构。长30m，宽6m，共两处。（4）循环水冷却池：冷却水池为钢筋混凝土地下水池，长30m分五个单元，宽6.6m,其底板埋置深度为-4.4m。冷却塔基础为钢筋混凝土支墩。6.6 给排水本项目供水系统仍由原有供水系统提供，主要生产用水为冷却循环用水，循环用水量1000m3/h，循环补水量为70 m3/h，排污水作为厂区洒水使用。锅炉用水由软化水系统提供，补水量为10m3/h。其他用水为生活用水以及消防用水等。本项目外排水主要为生活污水和雨水，生活污水排到全厂生活污水处理系统，雨水为有组织排放。锅炉排污水经中和后作为厂区洒水或直接排放。6.7 暖通电站主厂房内的通风是确保机组正常运行不可缺少的重要组成部分。煤气电站在机组正常运行发电时，机组表面向主厂房内辐射大量热量。为了排出主厂房内的热能，维持室内允许的温度，设置自然通风和机械通风设施。主厂房内的通风系统采用自然进风和自然出风以及机械排风相结合的方式。进风口设在下面，自然出风口设在顶部，机械排风风机设在机房较长侧墙的上部。按规范要求，通风机采用防爆型，正常运行工况下的通风量按每小时4次换气量计算，紧急情况下通风系统换气量可达到每小时10次。低压配电室的通风系统采用自然进风和机械排风的方式。进风口设在门的下部，机械排风风机设在侧墙的上部。按规范要求，正常情况下通风量按每小时10次换气量计算。主控室通风系统采用自然进风和机械排风的方式。进风口设在下面，机械排风风机设在侧墙的上部。按规范要求，正常情况下通风量按每小时10次换气量计算。为了确保控制设备的正常运行，并给工作人员提供适宜的工作环境，夏季设分散的空调器。7 项目选址条件和厂址位置7.1 厂址地理位置XXXX冶炼集团有限公司地处新绛县横桥乡狄庄村南910m处，厂区靠108国道，东邻大运高速公路；南近侯西铁路，地理位置得天独厚，交通运输四通八达，快捷便利。见厂址区域位置图（附图1）。7.2 厂址自然条件新绛县属大陆性半干旱、半湿润气候，四季分明，昼夜温差大，气候干燥，冬季寒冷少雪，春季干燥雨稀，夏季多东南风炎热，秋季凉爽多雨。冬季主导风向： 西北风夏季主导风向： 东南风年平均风速： 2.7m/s年最大风速： 18m/s年平均气温： 14年极端最高气温： 42年极端最低气温： -19年平均大气压： 749mmHg年平均降水量： 535mm年平均相对湿度： 62.2%最大冻土深度： 800mm风荷载 0.5kN/m2雪荷载 0.25 kN/m2地震基本烈度 7度项目厂址位于新绛县城东北4公里的平原地带，华丰公司厂区内，余压发电建设在630m3高炉附近，剩余高炉煤气发电建设在厂区西南部分的空余场地，厂区开阔平整，非常有利于本项目的建设。7.3 厂址选择意见本项目为利用高炉煤气余压余能发电和剩余煤气发电生产线建设，考虑到降低煤气输送阻力，减少动力消耗，缩短回收管线长度等因素，余压发电就近在高炉附近建设，而剩余高炉煤气发电在厂区西南空余场地建设，距高炉约300米左右，项目不新征土地。8 环境保护8.1 依据及标准中华人民共和国环境保护法建设项目环境保护管理条例中华人民共和国国务院令253号冶金工业环境保护设计规定（YB9066-95）锅炉大气污染物排放标准（GWPB3-1999）环境空气质量标准（GB30951996）地表水环境质量标准（GB38382002）工业企业设计卫生标准（GBZ1-2002）火电厂大气污染物排放标准GB132232003大气污染物综合排放标准（GB162971996）恶臭污染物排放标准（GB14554-1993）工业企业厂界噪声标准（GB12348-90）8.2 工程概述本项目是利用2x630m3高炉煤气余压发电、节电和剩余高炉煤气发电节电的节能综合利用，通过将高炉煤气余压经透平生产出电能（或直接驱