高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告.doc

高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目 可行性研究报告可行性研究报告 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 目目 录录 1 概述概述 1 1 1 项目概况项目概况 1 1 2 项目建设的必要性 有利条件和意义项目建设的必要性 有利条件和意义 2 1 3 可行性研究的编制依据 原则及范围可行性研究的编制依据 原则及范围 6 2 工艺设计方案工艺设计方案 8 2 1 高炉煤气余压透平发电装置 TRT 8 2 2 转炉煤气回收转炉煤气回收 18 2 3 转炉余热锅炉装置转炉余热锅炉装置 27 3 总图运输总图运输 33 3 1 厂区概况厂区概况 33 3 2 总平面布置总平面布置 35 3 3 竖向布置竖向布置 35 3 4 运输运输 35 3 5 绿化及消防绿化及消防 36 3 6 总图运输主要技术经济指标总图运输主要技术经济指标 36 4 电力电力 37 4 1 概述概述 37 4 2 高炉炉顶压差发电高炉炉顶压差发电 37 4 3 转炉煤气回收及余热锅炉转炉煤气回收及余热锅炉 37 4 4 照明照明 38 5 给排水给排水 40 5 1 概述概述 40 5 2 高炉炉顶压差发电高炉炉顶压差发电 40 5 3 转炉煤气回收转炉煤气回收 41 5 4 转炉余热锅炉转炉余热锅炉 41 5 5 排水排水 41 6 采暖通风采暖通风 42 6 1 当地气象资料当地气象资料 42 6 2 通风通风 43 6 3 采暖采暖 43 7 自动化仪表自动化仪表 44 7 1 概述概述 44 7 2 设计原则设计原则 44 7 3 高炉炉顶压差发电系统高炉炉顶压差发电系统 45 7 4 转炉煤气回收及余热锅炉系统转炉煤气回收及余热锅炉系统 47 8 环境保护环境保护 49 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 8 1 设计依据及标准设计依据及标准 49 8 2 工程概况工程概况 49 8 3 环境影响分析及治理环境影响分析及治理 50 8 4 噪声噪声 52 8 5 厂区绿化厂区绿化 53 8 6 环境监测和管理环境监测和管理 53 8 7 本次技术改造的环境效益本次技术改造的环境效益 53 9 劳动安全和工业卫生劳动安全和工业卫生 54 9 1 编制依据编制依据 54 9 2 采用的标准与规范采用的标准与规范 55 9 3 工程概况工程概况 55 9 4 生产过程中职业危险 危害因素分析及防范措施生产过程中职业危险 危害因素分析及防范措施 55 10 节能节能 60 10 1 编制依据编制依据 60 10 2 概述概述 60 10 3 综合节能情况综合节能情况 61 10 4 节能措施节能措施 61 11 消防消防 63 11 1 编制依据及采用的标准 规范编制依据及采用的标准 规范 63 11 2 工程火灾因素分析工程火灾因素分析 63 11 3 防范措施防范措施 64 12 投资估算投资估算 66 2 1 概况概况 66 12 2 编制依据编制依据 66 12 3 投资分析投资分析 67 12 4 投资估算表投资估算表 67 12 5 说明说明 67 13 技术经济分析技术经济分析 73 13 1 资金来源资金来源 73 13 2 项目实施进度项目实施进度 73 13 3 流动资金流动资金 74 13 4 成本预测成本预测 74 13 5 销售收入销售收入 74 13 6 利润分配利润分配 74 13 7 评价指标计算评价指标计算 75 13 8 盈亏平衡分析盈亏平衡分析 75 13 9 敏感性分析敏感性分析 75 13 10 评价结论评价结论 75 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 1 概述概述 1 1 项目概况项目概况 1 1 1 厂址地理环境 集团有限公司厂 以下简称西钢 位于小兴安岭南麓的某市 西林区 北距某 49km 南距南岔 55km 地理位置为东经 129 17 北纬 47 27 四面环山 松花江支流汤旺河从厂东侧经 过 汤旺河为西钢工业水源 西林河从厂区南侧经过并流入汤旺 河 厂区距汤林线西林站西北约 3km 汤林铁路 鹤伊 高等级 公路在厂区东侧经过 交通运输便利 1 1 2 企业现状 集团公司始建于 1966 年 经过 40 多年的发展建设 现已成 为大型钢铁企业集团 是中国制造业 500 强 2006 年排名第 422 位 集团现有总资产 44 亿元人民币 两个生产基地分别位于某 市和某市 形成由一个核心企业 五个全资子公司和两个控股子 公司组成的企业集团 已形成年钢 200 万吨的综合生产能力 年 钢产量占全省的 70 左右 是黑龙江省最大的钢铁联合企业 是 全国 75 家重点钢铁企业和黑龙江省属 13 家重点企业之一 也是 黑龙江省唯一的建筑钢材和中型钢材生产基地 被省企业管理协 会 企业家协会 工业经济联合会联合誉名为 龙江钢铁的脊梁 企业是某市的重要经济支柱之一 税收约占全市的 40 左右 西钢现有铁矿 石灰石矿 选矿 烧结 焦化 炼铁 转炉 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 炼钢 电炉炼钢 轧钢等主体生产厂矿和辅料 动力 电力 制 氧 运输及机修铸造等辅助生产厂 还有检化验 计控 通讯 安全环保 原燃辅料供应与产品销售系统 是具有从采矿到轧材 的全部主体工艺 辅助与公用设施各工序的钢铁联合企业 西钢 1998 年通过 ISO19002 质量体系认证 2002 年完成了质 量体系 GB T9001 2000 标准转换 企业多年来先后获得 全国质 量效益型先进企业 全国用户满意企业 黑龙江省用户满意企 业 重合同守信誉企业 质量 品种 效益标兵企业 等诸多荣 誉称号 有较高的知名度和信誉度 建筑钢材和中异型钢材质量 稳定 获得了国家建筑钢材实物质量金杯奖 并获得国家产品质 量免检证书 1 2 项目建设的必要性 有利条件和意义项目建设的必要性 有利条件和意义 1 2 1 项目建设的必要性 1 2 1 1 顺应形势 落实节约资源的基本国策 我国经济高速发展 能源消耗迅速增加 但能源的开发和 生产却严重滞后于消费增长 使得供需矛盾日益突出 随着经济 的发展 预计在 十一五 期间及以后相当长的的时间内 我国能 源需求将呈强劲增长态势 供需矛盾继续加大 目前 我国单位 国内生产总值的能耗比世界平均水平高 2 4 倍 与国际先进水平 比则高出更多 能源的粗放利用 也带来了环境的严重污染 与 此同时 国际国内市场能源价格大幅度攀升 使得一些高耗能企 业的生产成本也大幅度上升 为此 国家提出了实现 十一五 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 GDP 能耗降低 20 左右的约束性目标目标 要实现节能降耗的目标 就必须做到资源开发与节约并举 把节约放在首位 就要以提高能源利用效率为核心 以企业为实 施主体 大力调整和优化结构 加快推进节能技术进步 企业余热余压利用工程是解决我国能源短缺 缓解能源供需 矛盾 保障国家经济发展的重大措施之一 加大余热余压利用力 度 对生产工艺过程中产生的可燃气体和压差加以回收利用 不 仅可以提高生产企业的能源利用效率 节约大量的能源 而且可 以降低生产成本 为企业创造可观的经济效益 增强企业竞争力 钢铁行业是耗能大户 占全国总能耗的 14 2003 年 近 几年推行节能措施后 能耗虽逐年下降 但与先进国家相比仍有 较大差距 目前 我国钢铁行业的余热余压还没有得到充分利用 如钢铁企业的高炉煤气 转炉煤气 高炉压差等 由此而产生的 煤气的大量放空 不仅造成能源的严重浪费 同时也污染了环境 因此 迫切需要采取措施 减少能源消耗 1 2 1 2 抓住机遇 促进企业发展 高炉炉顶余压发电技术 Top Gas Pressure Recovery Turbine 简称 TRT 是国家 十一五 十大重点节能环保推广项目 是利用 高炉炉顶煤气的剩余压力 将高炉煤气导入透平膨胀机作功推动 汽轮机转动 带动发电机发电 根据炉顶压力的不同 吨铁发电 约 20 30kW h 该技术既回收原来由减压阀组泄放的能量 又降 低噪音 同时稳定了炉顶压力 改善高炉生产条件 可实现不产 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 生任何污染 做到无公害发电 是很有价值的二次能源回收及节 能环保项目 TRT 技术的先进性主要在于以下方面 1 不消耗任何燃料 TRT 装置区别于传统的发电装置 它 利用 减压阀组前后的煤气压力差 将净化后的煤气导入煤气透平机械 使气体在机械内膨胀做功 推动与透平同轴的发电机旋转发电 做功后的高炉煤气进入厂区的能源分配管网 整个工艺过程中高 炉煤气始终在密闭的管道和密封程度很高的透平机内运行 2 无污染公害的最经济的发电工艺 采用 TRT 技术后 高 炉煤气减压过程产生的噪声由原采用减压阀组的 110 140 分贝 降低到 85 分贝以下 防止震动造成管道破裂而产生煤气泄露 采用 TRT 发电 可减少等量燃煤火力发电的发电量 可以减少 向大气中排放大量的二氧化碳气体 这对改善环境污染都将发挥 积极的作用 同时 TRT 发电属于二次能量回收 除必要的运行 成本外不需消耗新的能源 是最经济的发电工艺 转炉煤气是转炉在冶炼生产过程中产生的烟气 其平均热值 约为 8995KJ m3 CO 含量按 70 计算 产量约为 70 90 m3 t 钢 如能有效地加以利用 对企业节能降耗 降低生产成本 提 高产品的市场竞争力将有极大的促进作用 与此同时 转炉高温 烟气还带有大量的热能 其温度可达 1200 1600 须将其冷却 后方可进行除尘 回收利用 为了对这一部分热能进行回收 可 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 在转炉炉口上部设置烟道式余热锅炉 既可利用炉气余热产生蒸 汽 供发电 VD 炉等生产及制冷 采暖等生活之用 又可将炉气冷 却 900 以下 以满足除尘设施及回收煤气的要求 同时降低转 炉炼钢成本 西钢本部现有 550m3高炉 1 座 1080m3高炉 1 座 120t 转炉 2 座 目前 西钢的高炉炉顶压差 转炉煤气及其余热均未能加 以利用 综上所述 开展生产系统余热余压利用 建设高炉炉顶压差 发电工程和转炉煤气及其余热的回收利用工程 不仅是国家实行 可持续发展战略的需要 也是企业自身发展的需要 不仅会给社 会带来巨大节能效益和环境效益 也会为企业带来巨大的经济效 益 因此 尽快实施此项工程 是摆在在西钢面前十分必要也是 十分紧迫的任务 1 2 2 项目建设的有利条件和意义 1 西钢具基础设施完备 水电供应充足 可满足项目建设 需要 2 在西钢现有 1 座 550m3高炉 1 座 1080m3高炉 2 座 120t 转炉的基础上建设转炉煤气回收和高炉炉顶压差发电 不需 要建设配套公用辅助设施及生活设施 可节约大量资金 3 TRT 项目实施后 可以解决西钢目前由于高炉所用的原 料产地杂 炉顶压力波动 影响高炉发挥最佳效益的问题 改善 高炉生产条件 提高高炉生产效率 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 4 项目建成后 不仅可以回收利用大量的二次能源 进一 步降低企业能耗和产品成本 提高产品的市场竞争能力和企业经 济效益 而且可推进企业节能进步 并且使公司的装备水平和管 理水平达到一个新的层面 5 本项目不仅具有显著的节能效益 同时也具有良好的环 保效益 可做到节约能源与环保并举 实现真正的节能减排 1 3 可行性研究的编制依据 原则及范围可行性研究的编制依据 原则及范围 1 3 1 编制依据 1 国家有关法律 法规及相关设计规范 2 工程设计委托书 3 建设单位提供的有关资料 1 3 2 编制原则 根据集团的实际情况和发展要求 本工程设计遵循以下设计 原则 1 严格执行国家 部门 行业和地区现行的有关设计规范 标准及规定 2 采用成熟 先进 适用的工艺技术和设备 确保工程投 产后能够可靠 安全 稳定 连续地生产 达到预期的设计效果 3 充分考虑公司的资金状况 承受能力 场地问题和实际 需求的具体情况 充分利用西钢现有的工艺设备和公用辅助设施 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 在各个方面合理掌握降低造价 尽最大努力减少工程投资 4 综合布局 整体协调 总图布置合理 力争节省投资和 建设用地 5 确保工艺顺畅 与所依托的主体工程合理对接 且充分 考虑建设时不影响已运行设施的正常生产 6 在设计中严格执行国家和行业在环保 职业安全卫生 消防设计等方面的有关规定 1 3 3 设计范围 根据西钢设计委托书要求 本可行性研究范围包括 西钢现 有 1 座 550m3高炉 1 座 1080m3高炉配套的高炉压差发电工程 现有 2 座 120t 转炉产生的转炉煤气回收利用工程的工艺及相关内 容的设计 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 2 工艺设计方案工艺设计方案 2 1 高炉煤气余压透平发电装置 TRT 2 1 1 主要建设内容和生产规模 本项目主要建设内容为集团公司现有的 1 座 550m3高炉和 1 座 1080m3高炉分别各自配套建设 1 套高炉煤气余压透平发电装 置 TRT 550m3高炉煤气余压透平发电装置 TRT 发电能力为 3500kW 1080m3高炉煤气余压透平发电装置 TRT 发电能力 为 6000kW 本项目发电能力合计为 9500 kW 全部输送并入国 网 2 1 2 高炉煤气余压透平发电装置 TRT 概述 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 TRT 的主要媒质为高炉煤气 传统的高炉煤气是经调压阀组 减压后并入高炉煤气低压管网供用户使用的 高炉煤气余压发电 是钢铁企业一项有效的能源回收措施 高炉煤气余压透平发电装 置 TRT 是国际公认的钢铁企业重大能量回收装置 它是利用 高炉煤气具有的压力能 热能 把煤气导入透平机膨胀 使压力 能 热能转化为机械能 驱动发电机发电的一种装置 这种装置 既回收了减压阀组白白泄放的能量 使投入高炉鼓风机的能量实 现部分回收 二次能源的循环梯阶利用 又净化了煤气 降低了 噪音 大大改善了高炉炉顶压力控制的品质 它具有结构简单 污染少 容量大 寿命长和节能显著的优点 因此在能源综合利 用上获得越来越广泛的应用 TRT 技术是先进的 成熟的 TRT 的主要媒质为高炉煤气 传统的高炉煤气是经调压阀 组减压后并入高炉煤气低压管网供用户使用 TRT 装置就是利用 高压高炉煤气到低压煤气用户的差压的能量进行节能发电的一套 装置 其主要工艺流程为 高炉煤气经重力除尘 干法布袋除尘 后分为两路 一路经 TRT 入口蝶阀 电动插板阀 快速切断阀 后进入 TRT 透平机做功 并带动发电机做功发电 TRT 装置设 旁通快开阀 以保护机组的安全运行 TRT 透平机出口设电动插 板阀 电动蝶阀等设施与低压煤气管网相连 干法除尘后另一路 作为 TRT 发电装置的备用系统 经电动减压阀组将高压煤气减 为低压煤气后与低压煤气管网相连 高炉煤气余压透平发电装置 TRT 不仅可以回收煤气的压 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 力能和热能 又可净化煤气 降低噪音污染 同时 TRT 装置在 正常运转时能代替减压阀组 很好地调节和稳定高炉炉顶压力 对保证高炉顺行 增产有良好的作用 高炉煤气余压透平发电装置 TRT 在保持回收发电功能基 础上 通过对高炉炉顶压力进行高精度的智能控制 不仅可以升 高高炉炉顶压力的设定值 增大高炉送风的质量流量 从而提高 高炉冶炼强度 达到提高高炉利用系数 降低焦比的功效 高炉煤气余压透平发电装置 TRT 主要包括透平主机 液 压伺服控制系统 润滑油系统 大型阀门 无刷励磁发电机组 氮气密封系统 给水系统 自动控制系统 高低压发配电系统等 高炉煤气余压透平发电装置 TRT 在生产运行中不产生污 染 不消耗燃料 无公害 具有显著的经济效益和社会效益 2 1 3 西钢高炉现状 集团公司现有 1 座 550m3高炉和 1 座 1080m3高炉 550m3高炉利用系数 3 8t m3 d 年有效工作天数为 355 天 生 铁生产能力为 74 2 万 t a 高炉煤气净化采用干式除尘工艺 高 炉煤气从炉顶导出后 先经过重力除尘器 再经过高炉煤气布袋 除尘器 煤气中的含尘量降至 10mg m3以下 最后经过减压阀组 减压后通过管道送往煤气用户 550m3高炉煤气产生量为 17 万 m3 h 煤气中的含尘量小于 6mg m3 经过高炉煤气布袋除尘器后的煤气压力正常值为 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 120kPa 最大值为 150kPa 煤气温度正常值为 145 最大值为 180 1080m3高炉利用系数 2 8t m3 d 年有效工作天数为 355 天 生铁生产能力为 107 4 万 t a 高炉煤气净化采用干式除尘工艺 高炉煤气从炉顶导出后 先经过重力除尘器 再经过高炉煤气布 袋除尘器 煤气中的含尘量降至 10mg m3以下 最后经过减压阀 组减压后通过管道送往煤气用户 1080m3高炉煤气产生量为 25 万 m3 h 煤气中的含尘量小于 10mg m3 经过高炉煤气布袋除尘器后的煤气压力正常值为 150kPa 最大值为 180kPa 煤气温度正常值为 150 最大值为 200 2 1 4 高炉煤气余压透平发电装置 TRT 设计参数 550m3高炉煤气余压透平发电装置 TRT 设计参数见表 2 1 1080m3高炉煤气余压透平发电装置 TRT 设计参数见表 2 2 550m3高炉 TRT 设计参数 表 2 1 项目单位设计参数 透平入口煤气量m3 h170000 透平入口煤气压力kPa120 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 透平出口口煤气压 力 kPa10 透平入口煤气温度 145 透平入口煤气含尘 量 mg m3 10 透平输出轴功率kW4500 发电量kW h h3500 1080m3高炉 TRT 设计参数 表 2 2 项目单位设计参数 透平入口煤气量m3 h250000 透平入口煤气压力kPa150 透平出口口煤气压 力 kPa10 透平入口煤气温度 150 透平入口煤气含尘 量 mg m3 10 透平输出轴功率kW8000 发电量kW h h6000 2 1 5 高炉煤气余压透平发电装置 TRT 工艺流程 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 本项目高炉煤气余压透平发电装置 TRT 采用 单炉单机 干式透平发电工艺 经过高炉煤气布袋除尘器后的高温高压干燥洁净的煤气经 DN1800 入口电动蝶阀 电动插板阀 快速切断阀进入透平膨胀 机 透平的第一级静叶可调 用其调节进透平膨胀机的煤气流速 并用其控制炉顶压力 通过倒流器使煤气转向 轴向进入叶栅 煤气在静叶栅和动叶栅组成的流道中不断膨胀作功 压力和温度 降低 转化为动能作用于工作叶轮使之旋转 工作叶轮通过连轴 器带动发电机一起转动而发电 膨胀后的煤气压力约为 10kPa 经过出口电动插板阀 出口电动蝶阀接入厂区煤气管网 当 TRT 发生故障时 引起快速切断阀动作时 快速切断阀在 0 5s 内关闭 此时连锁旁通快开阀打开 使高炉煤气短时间内快速减压至低压 煤气总管压力 避免炉顶压力突然升高 同时打开减压阀组 旁 通快开阀逐步关闭 炉顶压力转换至高炉侧控制 确保炉顶压力 的稳定和 TRT 机组的安全 2 1 6 高炉煤气余压透平发电装置 TRT 主要设备组成及设备选 型 550m3高炉煤气余压透平发电装置 TRT 设备型号选择为 GT60 W D 1080m3高炉煤气余压透平发电装置 TRT 设备型 号选择为 GT90 W D 具体技术参数见表 2 3 高炉煤气余压透平发电装置 TRT 设备技术参数 表 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 2 3 序号项目名称参数一参数二 1高炉有效容积 m3 5501080 2设备型号GT60 W DGT90 W D 3常用透平出力 kW h 45008000 4适用发电量 kW h 2500 60003500 8000 5转速 r min 3000 36003000 3600 6级数22 7适用煤气量 104m3 h 1725 8常用 TRT 进口压力 MPa 0 120 15 9常用 TRT 进口温度 150150 10TRT 最大进口温度 200200 高炉煤气余压透平发电装置 TRT 主要由以下设备组成 透平主机 发电机 润滑油站 液压伺服控制系统 氮气密封系 统 循环冷却水系统 大型阀门系统 自控系统和高低压发配 电系统 1 透平主机 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 采用干式轴流 两级反动式透平 两级静叶可调方式 采用 静叶可调不仅能够扩大调节工况范围 减少噪音 提高效率 回 收功率 而且可以更好地控制炉顶压力 减少压力波动 2 发电机 发电机带双轴承座 轴瓦强制油润滑和冷却 发电机的冷却 采用封闭自闭循环通风 热空气由空气冷却 器冷却 冷却水温度按 35 计算 冷却为下置式 发电机采用带主 辅励磁机的无刷励磁方式 满足自动和手 动励磁调节及灭磁 强励磁的要求 并且设有按恒电压 恒无功 恒功率因数自动调节的功能 自动准同期并网技术 通过自动调节发电机转速 控制发电 机升压 降压 实现发电机自动跟踪电网电压 3 润滑油站 提供透平机 发电机等设备的润滑油 油站 油泵采用两台电动油泵形式 两台电动油泵互为备用 同时系统 配备有高位油箱 即系统采用主 辅电动油泵加高位油箱的润滑 油系统 该系统同时向透平主机和发电机提供润滑油 透平机正 常运转时 由主油泵供润滑油 在透平机启动 停机及主油泵发 生故障时 由辅助油泵供润滑油 高位油箱在主 辅油泵同时发 生故障时 提供机组惰走所需的润滑油量 润滑油站由三螺杆油泵 油箱 高位油箱 油冷却器滤油器 九通风机 加热器 调节阀 油箱测温热电阻等组成 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 4 液压伺服控制系统 控制对象为两级静叶可调机构 入口蝶阀 紧急切断阀 旁 通阀 由动力油站 静叶可调伺服控制系统 入口蝶阀伺服控制系统等 组成 5 氮气密封系统 透平工质为高炉煤气 属于可燃有毒气体 故决不能让其外 泄 其密封介质为氮气 透平轴端密封支路 气源氮气压力为 0 4 0 5 MPa 经气动调 节阀调压后送至密封处的氮气压力高于被密封的煤气压力 0 02 0 03 MPa 左右 以保证煤气不外泄 6 循环冷却水系统一套 TRT 发电工程 循环冷却水主要用于润滑油站 动力油站 发电机的空气冷却器 循环冷却水量总计为 300 m3 h 2 1 7 高炉煤气余压透平发电装置 TRT 操作 TRT 正常操作在 TRT 控制室内通过机组自控系统完成 高 炉中控室仅保留减压阀组控制 TRT 正常工作时高炉控制室不得 擅自操作减压阀组 TRT 开机或紧急停机 TRT 控制室发出信 号或信息 高炉控制室配合 TRT 控制室操作减压阀组 2 1 8 工艺厂房布置 在 550m3高炉煤气布袋除尘器附近建设TRT 厂房 厂房尺寸 为 24 18 0m 16 3 2t 检修吊车轨面标高15m 厂房端头设副跨 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 30 6 0m 机轴线与副跨长度方向垂直布置 采用岛式基础 设标 高为 5 0m 的运行平台 平台下布置润滑油站 动力油站 副跨分 二层 一层布置变压器 低压配电室 高压配电室 二层为煤气 净化控制室 更衣室 值班室 卫生间等 平台上副跨设 TRT 控制操作室 值班室 休息间 在 1080m3高炉煤气布袋除尘器附近建设TRT 厂房 厂房尺 寸为 30 21 0m 20 5t 检修吊车轨面标高15m 厂房端头设副跨 36 7 0m 机轴线与副跨长度方向垂直布置 采用岛式基础 设 标高为 6 0m 的运行平台 平台下布置润滑油站 动力油站 副跨 分二层 一层布置变压器 低压配电室 高压配电室 二层为煤 气净化控制室 更衣室 值班室 卫生间等 平台上副跨设 TRT 控制操作室 值班室 休息间 2 1 9 主要技术经济指标 主要技术经济指标见表 2 4 主要技术经济指标表 表 2 4 序号指标名称单位数量 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 1高炉数量座2 2高炉有效容积合计m31630 3高炉煤气发生量合计万 Nm3 h42 4TRT 装置数量套2 5TRT 装置发电量万 kWh a8094 6主要动力消耗 7电力万 kWh a100 8新水m3 a7000 9氮气万 m3 a51 10新增劳动定员人12 2 2 转炉煤气回收转炉煤气回收 西钢现有 120t 转炉 2 座 转炉煤气净化系统已随主体工程建 成投产 本工程是为其配套的余热回收利用工程 2 2 1 转炉煤气回收量及煤气成分 根据转炉车间操作参数计算 年产转炉钢 201 8 万 t a 吨钢 回收煤气量约为 80 m3 t 平均每小时可回收转炉煤气 24914m3 h 年最多回收 161 44 106 m3转炉煤气 转炉煤气成分 CO CO N2 O2 701514 50 45 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 2 2 2 转炉煤气回收系统工艺流程 转炉煤气 即转炉烟气 首先经过煤气净化系统进行净化 当净化后的煤气符合回收条件时 由三通阀切换至水封逆止阀 经过水封逆止阀和气柜进口水封后被送往煤气柜 当煤气不符合 回收条件时 煤气经旁通阀 三通阀切换至放散烟囱 然后通过 排放烟囱点火放散 被送入煤气柜的煤气含尘量 100mg m3 压 力 5500Pa 热值 7 73MJ m3 从煤气柜出来的煤气再经过电除尘 器 使煤气的含尘量由 100 mg m3进一步降至 10mg m3 被进一 步净化后的煤气经煤气加压机加压至 10kPa 后送往各用户 其流 程为 转炉煤气净化系统 转炉煤气柜 电除尘器 煤气加压机 用 户 西钢目前仅采用全湿法 OG 即 二文一塔 工艺将转炉 煤气进行初步净化后 高空放散点火烧掉 为了使转炉煤气达到回收利用的要求 本工程需新建配套的 转炉煤气储柜 电除尘器和煤机加压站 2 2 3 转炉煤气柜 西钢炼钢车间的 2 座 120t 转炉采用 2 吹 2 生产制度 转炉煤 气是周期性间断回收 为保证转炉煤气用户连续使用要求 需设 置转炉煤气柜 1 座 2 2 3 1 柜容的确定 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 转炉煤气柜的容积应包括以下几部分 1 调节煤气发生量和使用量不平衡所需的容量即变动调节 量 2 突发性安全量 由于炉口喷渣等事故使煤气回收中断 煤气回收量突然减少 为了应付上述情况 气柜需要一定的储备量 以便对煤气进行调 度 这部分储备量为突发性安全容量 3 气柜上下限安全容量 一般各取 5 本工程转炉煤气小时回收量为 24914 m3 经计算选用容积 50000m3气柜一座可以基本满足储气要求 2 2 3 1 气柜选型 煤气柜分干式与湿式两种 本工程选用橡胶膜封型干式转炉 煤气柜 干式转炉煤气柜与普通的湿式煤气柜相比具有以下优点 1 占地面积小 干式煤气柜的高径大于湿式煤气柜 因此相同容积的干式柜 与湿式柜相比较 干式柜占地面积比湿式柜小 2 煤气吞吐量大 干式煤气柜活塞及侧板组装要求精度高 活塞升降速度快 因此煤气吞吐量大 3 含酚污水量少 湿式煤气柜水封需经常加水 排水量多 气柜检修时大量的 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 污水很难处理 而干式煤气柜只有少量的煤气冷凝水析出 容易 处理 4 节能效果好 北方地区湿式柜冬天需要防冻 消耗大量热能 而橡胶膜封 型干式柜则无此需要 可节约大量的能源 5 使用年限长 目前干式煤气柜使用寿命已有超过 60 年的 而湿式煤气柜 使用寿命一般为 20 30 年 6 橡胶膜封型干式煤气柜与其他干式柜相比 还具有塔体 及基础构造简单 维修工作量小 造价和操作维护费较低的优点 2 2 3 2 50000 m3干式转炉煤气柜主要技术参数 型式 干式橡胶膜密封 储存介质 转炉煤气 公称容积 50000 m3 煤气压力 2500 3500Pa 气柜直径 46 573m 气柜侧板高度 38 1 m 气柜全高 38 1 m 活塞行程 30 5 m 底面积 1703 m2 2 2 3 3 煤气柜工艺及附属设施 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 1 侧板 侧板是组成气柜外壳的主要部分 侧板全高 1 3 的下半部与 煤气直接接触 要求气密 所余 2 3 的上半部及规定不要求气密 当作通风罩使用 在侧板上备有加强环 留有为了活塞上部空间 换气的大量换气孔 而且还有几个为出入活塞上部空间的门洞 2 底板 柜底板部分用钢板叠缝焊接拼制而成 做成圆拱型 紧贴基 础面 目的是使煤气中的冷凝水容易排至设在柜外的排水坑中 3 柜顶 柜顶能遮风雨并保护活塞和密封橡胶 柜顶中央部分设有换 气用的通风口 此外 周围部分还设有通风口 同时兼作采光用 的柜顶人孔 4 活塞 活塞板做成和底板相同的拱顶型 是最适于承受内部压力的 形状 同时也可减少贮存煤气部分的死区 在活塞外周备有连接并保护内侧橡胶密封而用型钢和钢板作 成的活塞挡板 煤气压力的调整可用增减活塞上的混凝土块的配 重来进行 5 T 型挡板 又称升降保护板 T 型挡板在活塞的外侧和侧板之间 由钢板和型钢制成 T 型挡板开关类似上述活塞挡板 均为环状构架 其作用是支撑密 封橡胶 并在升降过程中能使密封橡胶紧贴钢板面 具有保护密 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 封橡胶的作用 在 T 型挡板的内外有两圈密封橡胶 外圈的密封 橡胶连接于侧板和 T 型挡板之间 内圈的密封橡胶连接于 T 型挡 板和活塞之间 为了容纳外圈密封橡胶在卷上或卷下时产生皱褶 故在 T 型挡板环状构架外侧敷以波形板 T 型挡板的顶面构成一个环形走台 操作人员通过侧板上开 设的门洞即可进到 T 型挡板的顶部走台上进行维修和检查 6 调平装置 调平装置系统是因煤气量的增减而使升降的活塞自动的保持 水平的装置 此装置沿圆周设有数套 每套装置都是由从活塞径 向两点引出的钢绳 滑轮和配重组成 当活塞倾斜时 受拉的一 段钢绳会反方向的对活塞自动校正 每套调平装置仅能调整活塞 在一个方向上的水平度 7 密封装置 气柜密封装置的作用是密封气体 因此可以说它是贮气柜的 心脏 因气柜是依靠橡胶膜来到到密封目的 为此密封橡胶应具 备以下条件 对腐蚀及老化应具备耐久性 对贮存的气体应具有不透气性 对动作中引起的应力应具有足够的强度 应具有较好的弹性 以防止由于动作变形所引起的损伤 应尽量使之具有广泛的使用温度范围 适用气体温度范围 40 70 短时间内最高为 80 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 转炉煤气柜密封装置采用的是十分坚固的合成橡胶制成的薄 膜密封材料 其厚度为 3mm 橡胶内夹有二层帆布 与空气接触 的一面采用氯丁橡胶 具有耐候性 耐日照 风吹 不易老化等 特性 与煤气接触的一面采用氰基丁二烯橡胶 具有耐油 耐煤 气腐蚀等特性 2 2 3 4 煤气柜安全生产措施 为了保护煤气柜安全可靠的运行 上位机上考虑了如下措施 1 活塞运行极限预警 活塞运行上下限设置了预警点和警戒点 当活塞运行到达预 警 警戒点时 发出声光信号 使操作人员活塞已到达预警戒位置 以便及时关闭进出气阀门 另外还设置了活塞升降速度报警 2 煤气自动放散管 兼作煤气其吹扫用 当活塞到达上限位置 而煤气继续送入的情况下 设置在煤 气柜上部的放散管自动开启并放散煤气 当煤气柜内进行空气吹扫和煤气吹扫时 也使用该放散管 3 圆周阶梯 沿煤气柜的侧壁装有可以从地面一直通到柜顶供检查用的阶 梯 4 容量现场指示器 本指示计是在现场指示柜内的煤气容量 由活塞引出的钢丝 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 绳通过指示盘指示煤气柜容量 指示盘安装在侧板上的中间平台 处 5 活塞上部 CO 浓度检测 当活塞上部 CO 浓度超过 25 30ppm 时 安装在操作室内的 一氧化碳报警仪会自动报警 柜内一氧化碳超标警示 操作人员 不得进入气柜内 2 2 4 电除尘器 经过初步净化的转炉煤气含尘量 100mg m3 为满足一般用 户对煤气含尘量的要求 并减少转炉煤气对煤气加压机和管道阀 门的冲刷和堵塞 本设计新增 1 套湿式电除尘器 可将转炉煤气 含尘量降至 10 mg m3 电除尘器的主要技术参数如下 电除尘器型式 湿式卧式水平流 有效流通面积 20 m2 处理煤气量 30000 m3 h 电场数 1 个 总集尘极面积 400 m2 同极间距 300mm 压力损失 400Pa 入口含尘量 100 mg m3 出口含尘量 10 mg m3 喷淋水量 连续 15t h 间断 10t h 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 喷淋水压力 0 5MPa 高压电源 400mA 600kV 2 2 5 转炉煤气加压站 2 2 5 1 转炉煤气加压机 根据转炉煤气回收量和煤气用户对煤气的要求 选用两台 AI M 484 1 0677 1 084 型煤气加压机 1 台生产 1 台备用 加压机煤气流量 29000 m3 h 台 加压机煤气的提升压力 10kPa 每台电机功率 200kW 2 2 5 2 转炉煤气加压站房 转炉煤气加压站设在建筑面积为 36 9 m2的厂房内 其中 24m 9m 为辅助间 厂房高 7 5m 厂房内设有 1 台手动单梁悬 挂式 SDXQ 型 5t 起重机 2 2 5 3 工艺布置 煤气加压机布置在加压机房内 加压机进口管道上设有电动 蝶阀 翻板阀和调节阀 出口管道上设有电动蝶阀和翻板阀 为 了防止加压机产生喘震 在煤气加压机进出口总管上设有一根回 流管 回流管上设有一电动调节蝶阀 煤气加压机的进出口总管和回流管均设置在室外 为了方便 加压机进出口阀门的操作和维修 管道阀门处均设有平台 2 2 5 4 煤气加压站安全生产措施 为保障煤气加压站的安全运行 在加压站内采取以下安全措 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 施 1 煤气加压机房按 1 区防爆车间房设计 并采用必要的强 制通风定期换气 换气次数不少于 8 次 h 2 煤气加压机用的电机 加压机房轴流风机 室内照明 电气 开关等均采用防爆型 加压机及煤气管道设有静电接地 3 在加压机房安装了一氧化碳检测仪及一氧化碳超标自动 报警 仪 并与通风设备联锁 一旦报警便自动启动通风设备进行换气 4 进 出加压站的煤气主管设置低压报警和联锁装置 当 压力低至 500Pa 时 加压机停止运转 5 在加压机给水总管上设置低压报警信号 当压力降至 0 1MPa 时 6 在值班室和加压机房之间设有较大的密闭玻璃观察窗 既可隔音 又可在值班室观察加压机运行情况 2 2 6 柜区煤气管网 50000 m3转炉煤气柜入口管道选用 DN2200 钢板管 气柜出 口管道选用 DN1000 钢板管 加压机入口总管道为 DN1000 加压后的出口煤气管道选用 DN1000 的钢板管送往用户 在加压站出口煤气总管和转炉煤气柜之间另设一条 DN600 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 的煤气回流管 2 3 转炉余热锅炉装置转炉余热锅炉装置 2 3 1 系统组成 2 3 1 1 系统设计的基本数据 1 转炉操作条件 转炉公称容量及座数 120t 2 座 经常生产转炉座数 2 座 作业制度 2 吹 1 5 转炉最大装入量 150t h 转炉平均出钢量 130t 转炉最大出钢量 130t 吹氧时间 16 18min 炉 平均冶炼周期 38min 炉 平均日产钢量 6500 2 炉气特性 出炉口最大炉气量 8 19 104m3 h 炉气温度 燃烧期 1450 1600 回收期 1200 1400 炉气含尘量 120 150g m3 2 3 1 2 系统方案 炉口段烟道 固定段烟道 末段烟道 锅筒采用自然循环系统 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 设计压力 2 45MPa 靠其回路内部汽水混合物产生的动压头维持循 环 用热水循环泵将活动烟罩 氧枪口 下料溜槽 除氧器组成 强制循环系统 用除氧水进行低压强制循环 复合冷却方式既能回收蒸汽 又安全可靠 使用寿命长 是一 种较为先进的烟道烟气冷却方式 设计将活动烟罩 氧枪口 下料溜槽与除氧水箱连接 采用 低压热水强制循环冷却系统 工作压力0 2 0 3MPa 工作温度 132 143 循环水量大约260t h 选用低压热水循环泵流量 Q 610m3 h H 0 28M Pa 配电机 功率75kW 电压 380V 2 台 炉 1 用 1 备 除氧水 经低压热水循环泵送入活动烟罩 氧枪口 下料溜槽 再回到除氧 水箱 既达到冷却的目的 又可将回收的这部分热量作为热力除氧 器热源的一部分 炉口段烟道 固定段 段 段 烟道 末段烟道 采用自然循环 汽化冷却系统 设计工作压力 2 45MPa 工作温度 225 靠其回 路内部汽水混合物产生的动压头维持循环 吸热后的汽水混合物 经上升管进入锅筒 活动烟罩与炉口段烟道之间采用氮封 2 3 1 3 系统参数 1 自然循环系统 工作压力 2 45MPa 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 工作温度 225 2 除氧水低压循环系统 工作压力 0 3MPa 工作温度 132 143 3 系统蒸发量 瞬时最大蒸发量 约 78t h 每吨钢产蒸汽量 100 kg 冶炼周期平均产汽量 16 7t h 2 3 1 4 供汽系统 转炉余热锅炉所产生的蒸汽是随转炉间断性吹炼而周期性变 化 为利用这种波动性的蒸汽 在供汽系统中设置了蓄热器 通 过蓄热器的调节作用 使得系统能连续而稳定地向外供汽 向外 供汽压力为 0 6 0 8Mpa 5 3 1 5 补给水系统 1 补给水水质 利用公司中心软水站向余热锅炉供给软水 水质符合 GB1576 2001 工业锅炉水质 的要求 2 补给水除氧 补给水进入锅筒前先要除氧 本系统选用 1 座余热锅炉配 1 台 50t h 全补给水除氧器 厂区软化水送入除氧器 经除氧的软化水由锅炉电动给水泵 送入锅筒及蓄热器 给水泵 2 台 炉 1 用 1 备 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 2 3 2 主要设备及性能 2 3 2 1 余热锅炉本体 余热锅炉烟道本体由活动烟罩 炉口段烟道 固定段 I 段 II 段 烟道 末段烟道组成 氧枪口外径 下料口外径将在下阶段设计确定 烟道截面为圆形 炉口段烟道 固定段 段 段 烟道 末段 烟道其节圆直径 2960 拐点角度 550 烟道为圆筒形管板式结构 受热蒸发管束纵向布置 管子与隔板之间进行气密性焊接 蒸发 管用的锅炉无缝钢管 炉气经中 段烟道顶部后 折向进入末段烟 道 再垂直向下进入烟气净化装置 1 炉口段烟道 炉口段烟道为圆筒形管板式结构 受热蒸发管束纵向布置 管子与隔板之间进行气密性焊接 蒸发管为 42 4mm 的锅炉无 缝钢管 炉口段烟道节圆直径为 2960mm 在此烟道上开有氧枪 孔及下料溜槽孔 该两孔上的孔套或槽套的冷却采用低压循环除 氧水冷却系统 炉口段烟道和固定 段烟道段之间设补偿器 2 固定段烟道 固定段烟道亦为圆筒形管板式结构 受热蒸发管束纵向布置 管子与隔板之间进行气密性焊接 蒸发管为 42 4 的锅炉无缝 钢管 烟道节圆直径为 2960mm 3 末段烟道 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 末段烟道亦为圆筒形管板式结构 烟道节圆直径为 2960mm 42 4 锅炉无缝钢管围成 炉气经斜烟道顶部后折 向进入末段烟道 再垂直向下进入烟气净化装置 4 活动烟罩 活动烟罩为 51 5 和 7mm 扁钢焊制而成的管板式结构 活 动烟罩与固定烟道之间采用氮封连接 以保证活动烟罩升降行程 的要求 活动烟罩与氧枪孔及下料溜槽孔的冷却采用低压循环除 氧水冷却系统 活动烟罩与炉口段烟道之间的密封采用氮封 为使活动烟罩每根受热管流量分配均匀 在每根受热管入口 处装节流装置 为使活动烟罩和炉口段烟道 忍受高温含尘烟气的冲刷 延长 使用夀命 应当采用合金热喷镀 可找专业公司进行 2 3 2 2 锅筒 一座余热锅炉配置 1 个锅筒 直径为 2600 锅筒直段长度 10 5m 容积约 61m 3 工作压力 2 45MPa 锅筒布置在炉子跨平 台上 锅筒内装有汽水分离装置 分离后的饱和蒸汽被送至蓄热 器 2 3 2 3 除氧器及水箱 除氧器及除氧水箱 2 套 出力 50t h 水箱容积 25m 3 布置 在炉子跨平台上 2 3 2 4 蓄热器 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 选变压式蓄热器 2 台 压力变化范围 2 45 0 8MPa 即充 汽压力为 2 45MPa 放汽压力为 1 27MPa 蓄热器直径为 3200 蓄热器长度约 18m 容积 150m 3 蓄热器产生微过热 10 15oC 即 204oC 214 oC 1 27MPa 的蒸汽 可供 VD 炉 RH 炉或发电等 用户使用 2 3 2 5 电动给水泵 选用多级离心式电动给水泵 3 台 型号 DG46 50 x8 Q 46m3 h H 4 0MPa 配电机 功率 90kW 电压 380V 2 用 1 备 2 3 2 6 加药装置等 为防止锅筒内壁产生水垢 选用磷酸盐加药装置 1 套 以便 向锅筒加入磷酸三钠 加药装置为两罐三泵组装 2 3 2 7 热水循环泵 每座余热锅炉系统设置两台热水循环泵 型号 IC125 100 200 型 280t h 0 45Mpa 耐温 1750C 耐压 1 6MPa 电动机 Y250M 2 型 功率 55kW 台 转炉余热锅炉所产生的 2 45MPa 蒸汽 经蓄热器的调节后 以 0 6 0 8MPa 向外供汽 除车间自用外 多余蒸汽送往厂区换 热站 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 3 总图运输总图运输 3 1 厂区概况厂区概况 3 1 1 厂区地理位置 西钢位于小兴安岭南麓的某市西林区 北距某 49km 南距 南岔 55km 四面环山 松花江支流汤旺河从厂区东面由北向南 流过 西林河从厂区南侧经过并流入汤旺河 汤林铁路 鹤伊公 路在厂区东侧经过 交通运输非常方便 现有 550 m3 1080 m3高炉所在的炼铁厂位于公司厂区东端 120t 转炉所在的炼钢厂位于厂区西端 3 1 2 厂区工程地质和水文地质 拟建场地位于低山丘陵地区的河谷地段 地基土主要为粉质 粘土 圆砾及风化花岗岩等 在圆砾上部分布有不均匀的中砂 粗砂 砾砂等 地层地质结构简单 场地一带不良地质作用不发 育 不具备产生崩塌 滑坡 泥石流等地质灾害的地质条件 场 地稳定性较好 根据 建筑抗震设计规范 GB50021 2001 的规定和 黑 高炉炉顶压差发电项目和转炉煤气回收项目可行性研究报告 龙江省抗震设计工作图 的划分 本区抗震设防烈度为 6 度 场地所处地区为季节性冻土地区 标准