包头钢铁(集团)有限责任公司265m2+2x210m2烧结余热发电工程技术方案

包头钢铁（集团）有限责任公司265m2+2×210m2烧结余热发电工程技术方案中钢设备有限公司

二○一○年十二

月三四五工程设想主要技术经济指标

内容工程技术特点辅助系统介绍装机方案一二六节能环保

包钢3#烧拥有1条265m2烧结环冷生产线、配1条280m2环冷生产线，每台环冷机处理量为450t/h。每台烧结环冷机分5个区段冷却矿料，烧结冷却机每区段每段各配置1台鼓风机；包钢1#烧拥有2条210m2烧结环冷生产线、配1条190m2环冷生产线，每台环冷机处理量为315t/h。每台烧结环冷机分5个区段冷却矿料，烧结冷却机每区段每段各配置1台鼓风机；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150～450℃左右的“低温废气”，废气中还含有一定数量的矿物粉尘。

一.工程设想本工程拟利用1台265m2、2台210m2烧结环冷机1＃风机范围内的高温烟气，配置2套双压余热锅炉。280m2的3#区段排气用于热风烧结，190m2环冷机的2#区段排气用于热风烧结,由于环冷机3＃区段及以后的排出烟气温度（200℃及以下）较低，回收价值很低，及考虑矿料的最终冷却效果，所以不考虑回收。环冷烟气的利用方案，拟采用烟气循环系统，即：环冷机排出的烟气进入余热锅炉回收热量，余热锅炉排出的约140～150℃烟气再由增设的循环风机送入环冷机冷却矿料。一.工程设想这样做的好处在于：第一，提高余热锅炉的能量回收效率；第二，热风冷却烧结矿可减少高温矿料的急冷破碎等现象，提高烧结成品质量；第三，减少烟气中矿尘直接排空带来的环境污染。一.工程设想烟气系统烧结余热锅炉的循环风机出口风通过环冷机被加热到300～450ºC后，分别通过切换挡板门引入到管道。I、(II)段烟气分别引入到余热锅炉，分别通过余热锅炉换热后，温度降为145ºC左右，然后通过循环风机回送入环冷机I、(II)段风道。当余热锅炉故障时，切换挡板门关闭，烟气排空，环冷机需要的冷却风由原有环冷鼓风机供应。一.工程设想循环风机入口前需要补充一定量的冷风，此风量需根据烧结机的实际风泄露率确定，以使循环风机进入的风量能满足环冷机工艺冷却风量的需求，若环冷机泄漏率变大或环冷机出口矿料温度过高，可通过调节补冷风口的进口电动调节装置调节进风量。考虑到烧结环冷机的烧结料量的变化和烧结量厚度对热烟气循环风机运行的影响，循环风机通过液力耦合器调速进行调节。烟气流程详见下图：一.工程设想水泵来水污染环境浪费能源环冷机1段环冷机2段1#2#沉降室余热锅炉循环风机旁路烟囱新风375/325℃2.1MPa225℃0.60MPa400℃/350℃300℃/℃本设计设置1台双压补汽凝汽式汽轮发电机组构成的余热发电系统，将上述所有蒸汽用于汽轮发电机发电。这样的余热回收发电项目不仅能获得良好的经济效益，减少钢铁厂能耗，同时又能防治环境污染，将是一项一举多得的资源综合利用项目。一.工程设想热力系统包头钢铁(集团)有限责任公司265m2+2×210m2烧结环冷机余热发电工程，采用1台产2.0MPa(g)、375℃过热蒸汽，30.21t/h和0.5MPa(g)、225℃过热蒸汽10.09t/h双压自然循环余热锅炉、1台产2.0MPa(g)、325℃过热蒸汽，23.74t/h和0.50MPa(g)、225℃过热蒸汽7.26t/h双压自然循环余热锅炉和1台BN12.5-2.0/0.55+QF-14-2/10.5kV补汽凝汽式汽轮发电机组，以及其它必要的辅助设备和系统，组成一套烧结余热发电装置，额定发电量为12.5MW。热力系统流程详见下图：一.工程设想0.5522517.1728952.0035953.6531581.440.705补水轴封漏气来1.415.50沉降室补水排污水2.132523.743192400℃300℃2.137530.2131920.6022510.082905除盐水箱回至烧结环冷机烟气0.602257.262905压力MPa流量t/h温度℃焓值kJ/kG1.570.82凝结水泵冷却器轴封冷凝器

41.570.82汽轮机发电机14MW0.008余热锅炉265m2冷却塔余热锅炉180m2回至烧结环冷机烟气沉降室汽机房布置详见下图:一.工程设想汽机房0米层平面布置图汽机房8米层平面布置图汽机房剖面图总图部分本期工程由4个区域岛组成，分别为1#、2#余热锅炉岛，放置环冷机旁预留余热回收场地；3#汽机岛、4#循环冷却水岛（含冷却塔、循环水泵房、旁滤）。

一.工程设想竖向布置及排水厂区所处包钢生产区内，室内地坪标高与现有的建筑物标高保持一致。汽机厂房室内标高为1046m，室外场地比室内低0.30m。本工程竖向设计按平坡式布置，场地排水方式采用地下暗管排水方式，排至厂区的排水系统。一.工程设想环冷机技术改造

（1）风箱与台车之间的密封在环冷机台车下部与风箱之间的接口安装重新设计的弹性复合（鱼鳞）密封板及密封配合板，复合密封板通过固定安装支架安装在余热回收罩上，在台车上口加装密封配合板，复合密封板与密封配合板之间形成弹性接触动密封，实现长效稳定的动密封形式。详见图l。

一.工程设想图1环冷机台车上部与风箱密封示意图环冷机技术改造

（2）烟环冷机台车下部与灰仓之间的密封环冷机台车下部与灰仓之间的漏风一般高达30～40%，是环冷机漏风的主要部位，本工程对环冷台车下口与与灰仓之间的密封进行重新设计，通过两道密封最终形成迷宫密封的效果，能够有效地防止台车内冷却风的泄露。详见图2。

一.工程设想图2冷机台车下部与灰仓密封示意图环冷机技术改造

（3）烟罩端部密封（烟气余热回收的高温段头部和低温段尾部）烟罩端部密封分为前、后两处，即烟气余热利用的高温段头部以及烟气余热利用的低温段尾部。该处的密封形式为铰链翻板的形式。铰链上部装有一块支吊用固定板，该板上设长腰形孔，可以调节翻板的高度，铰链翻板上又装有一块耐磨板，通过螺栓与铰链翻板固定。当耐磨板磨透后，直接将该耐磨板拆卸掉进行更换。一.工程设想环冷机技术改造

（4）风室端部密封（烟气余热回收的高温头部和低温尾部）风室两端部的密封分为烟气余热利用高温头部和低温尾部。在烟气余热利用的高温段头部和低温段尾部，目前普遍存在着较为严重的串风现象，由于利用段的风室的压力高于非利段的风室的压力，存在较为严重的漏风，不利于烟气全循环利用的技术线路。因此，在此处进行隔断式必须的。隔断式是在此处凤箱结合部的箱梁上座一块“1”字形的隔断板，钢板的高度则不得高于车轮三角梁的标高，“1”字形的隔断板上缘镶嵌柔性胶条。一.工程设想环冷机技术改造

（5）高温段与低温段气室的隔断

在烧结环冷机的1#、2#、3#段烟罩间设置隔板，减少1#、2#、3#段之间的串风，并合理确定隔板位置，增加1#、2#段总烟气量。一.工程设想（6）高温段与低温段气室的隔断

由于现在环冷机烟罩使用普通钢板结构件，在余热回收过程中的作用仅仅是聚集回收冷却风作用，其结构弊端非常明显，一方面，高温烟气严重腐蚀余热回收罩，使得回收罩的检修、维修工作较为频繁；另一方面，由于余热回收罩没有保温装置，造成余热回收罩热散失非常严重。环冷机技术改造正常工作条件下，烟罩外表温度平均超过400℃，1区段烟罩温度甚至达到600℃，普通结构的余热回收罩严重制约了与热回收效率的提升。本工程把1区段烟罩更换，改用为耐高温钢材重新制作，并且在烟罩上设计有供烟罩热膨胀用的伸缩节，防止烟罩在高温下膨胀变形甚至脱落，以保障烟罩在高温条件能够长期稳定运行。考虑到烟罩设置内保温如果脱落的话会损坏台车，在考虑保证环冷机正常运行的前提下，本工程采用烟罩外保温，外保温材料采用硅酸盐棉毡。烟罩保温至2区段。（7）烟囱的保温为了防止热量损失，提高余热回收利用效率，本工程对环冷机排放烟囱进行保温，保温至旁路蝶阀处。一.工程设想主要设计原则1、采用全循环烟气余热回收系统，最大限度地回收余热，降低烟尘外排量，保护环境。2、引进国外先进技术，采用成熟稳定、实用可靠的中低温烟气余热回收发电技术和工艺流程及设备，将高温烟气和低温烟气分别引入锅炉，并最大程度地提高能量利用率。技术装备水平达到国际先进水平；3、设备原则上除锅炉采用日本川崎产品外，其它设备选用国产成熟设备，降低生产成本和基建投入；

二.装机方案4、采用新型密封技术对环冷机的密封进行改造，降低漏风率，提高冷却效率和改善工作环境。

5、针对包头冬季天气寒冷，锅炉全部设置紧身封闭结构，并在内设置采暖设施。6、采用合理可靠的烟气引接和返回系统及后备措施，不影响烧结系统的正常运行。7、本着节约投资，确保系统简洁可靠、方便检修维护的原则，充分利用原厂现有设施，合理布置热力发电机组设备、系统。二.装机方案主机设备参数烧结环冷机余热锅炉参数表二.装机方案序号名称单位3#烧环冷机1#烧环冷机序号名称单位3#烧环冷机1#烧环冷机11#进口烟气温度℃4003508低压过热蒸汽压力MPa(a)0.600.6021#烟气容积流量KNm3/h2182×1639低压过热蒸汽温度℃22522532#进口烟气温度℃300

10低压过热蒸汽产量t/h10.087.2642#烟气容积流量KNm3/h21811凝结水温度℃41.5341.535中压过热蒸汽压力MPa(a)2.12.112锅炉排污率%116中压过热蒸汽温度℃37532513锅炉排烟温度℃1451457中压过热蒸汽产量t/h30.2123.7414锅炉烟气阻力Pa12001200汽轮发电机组参数表二.装机方案序号项目数值1汽轮机额定功率（MW）12.52汽轮机最大功率（MW）13.53主蒸汽进汽压力（MPa.a）2.04主蒸汽进汽温度（℃）3595额定进汽量（t/h）53.956补汽进汽压力（MPa.a）0.607补汽进汽温度（℃）2208补汽额定进汽量（t/h）17.179汽轮机排汽压力（MPa.a）0.008烧结环冷余热锅炉特点1、本余热锅炉为双压无补燃自然循环锅炉，适用于烧结环冷机排气烟气的余热回收及除尘，并适应环冷机烟气的工况变化，启停快捷。2、锅炉采用二个分别通道烟气进气系统，烟气分高、低温两个通道进入锅炉，充分利用烟气的不同品质，实现烟气热能的梯级利用。双压蒸汽系统能更充分利用烟气各能级的热能，降低排烟温度，提高烟气余热的利用率。三.工程技术特点

3、锅炉自带除氧器，采用自身除氧，除氧蒸汽由锅炉低压系统提供，无需外加蒸汽。锅炉采用全自然循环蒸发系统。锅炉采用纯低温烟气无补燃余热回收技术，对250～450℃温度范围纯低温的烧结环冷机烟气，锅炉无需补燃，实现纯低温余热回收。4、锅炉采用塔式布置，支撑结构，锅炉为负压运行，各段烟气通道系统均能承受烧结环冷机排气温度变化带来的冲击。5、锅炉设置紧身封闭，并设采暖设施，适用冬季停炉检修时防冻。三.工程技术特点

汽轮机发电机组特点1、本工程根据烧结环冷余热锅炉的性能参数，选用一台补汽凝汽式汽轮机，配合双压无补燃自然循环锅炉使用，能够达到充分利用低参数余热蒸汽发电的需要。2、汽轮机为补汽凝汽式汽轮机，采用国内产品，励磁方式为无刷励磁（或静止可控硅励磁）。汽轮机设计应能满足滑参数运行要求，并能够快速启动。

3、汽轮机采用数字电液调速系统。三.工程技术特点

供水系统

汽轮发电机及循环风机冷却水量（m3/h）四.辅助系统介绍机组台数凝汽量凝汽器汽轮机工业水总水量夏冬冷油器空冷器夏冬1×12.5MW70.544585317412015035052053794本期工程采用机力冷却塔的二次循环供水系统。选用2台循环水泵供全厂冷却水，水泵集中布置于冷却塔旁边的循环水泵房内。主循环供水水管为单母管制。循环水泵房至汽机间的循环水管采用埋地方式敷设。为确保该系统良好、稳定的运行，系统中采取了加药除垢、防藻、排污和旁滤措施。供水系统图及循环水系统布置图详见下图：四.辅助系统介绍供水系统图循环水系统布置图电气部分

本次工程设10kV发电机母线，采用单母线接线。设一台14MW发电机，出口电压为10.5kV，接至10kV母线；10kV母线上设一回出线接入原钢厂其他变电所10kV备用间隔，同时作为电厂的启动电源。（详细接线方案见附图TB-D-01电气主接线图）高压厂用电电压10kV；10kV厂用负荷由10kV母线直接供给，200kW及以上电机采用10kV高压电动机。10kV母线接2台循环风机（3#、1#、3#，2300kW、1700kW）、两台循环水泵（1#、2#，280kW）及低压厂用变。四.辅助系统介绍低压厂用电源采用0.4/0.24kV动力、照明合并供电的三相四线制系统，由10/0.4kV的低压厂用工作变供电。0.4kV工作母线采用单母线接线，设一回联络线接至0.4kV保安段母线；另由厂区其它变电所引一路0.4kV出线接入电厂0.4kV段保安母线，作为电厂的保安电源，0.4kV保安段母线的两路进线设自动切换装置。全厂设1套由200Ah蓄电池组，采用N+1冗余方式配置高频充电模块，为直流动力负荷和控制负荷供电。电池屏及充电、馈线屏均布置于运转层的控制室内。四.辅助系统介绍电气主接线图详见下图：四.辅助系统介绍电气主接线图热控部分根据机组的热力系统特点，本工程采用机、炉、电集中控制方式。全厂采用一套分散控制系统（DCS），其主要功能覆盖DAS、MCS、SCS。运行人员通过集控室内CRT和键鼠，在少量就地巡回人员的配合下即可实现对锅炉、汽机等主、辅设备和系统运行工况的监视、分析、控制、操作、自动调节、连锁保护以及事故状态下的紧急停炉、停机处理。四.分系统介绍在汽机机头侧设开机盘，供机组启动、停止、运行时就地监视。机、炉不设置常规仪表盘，采用DCS对机组热工参数进行监视和控制。以LCD、键盘、鼠标作为机组的主要