《矿热炉烟气余热发电技术规范》行业标准编制说明

1、矿热炉烟气余热发电技术规范行业标准编制说明一 工作简况1 任务来源根据工信部工信厅科2011165号“关于印发2011年第三批行业标准制修订计划的通知”中规定，由冶金工业信息标准研究院、青海物通（集团）实业有限公司负责组织制定矿热炉烟气余热发电技术规范行业标准，计划号2011-2751T-YB。2 工作过程2.1开展的阶段工作立项批准后，成立了标准起草工作组，组织专家走访有关生产、设计、使用、施工等单位，了解国内矿热炉烟气余热发电技术应用情况，同时收集国外有关技术资料及应用情况，为制定标准打下基础。2011年3月至2011年9月底开展国内外调研和收集资料工作；2011年10月提出标准初稿，并确

2、定工作分工；2011年11月开展征求意见。2011年12月汇总。2012年元月召开标准审定会2.2国内外情况调研利用矿热炉冶炼烟气的余热发电，实现了节能降耗、提高了企业效益。 以下为国内部分铁合金企业余热发电状况调研表企业产品及炉容量发电机组容量A 硅铁14 MVA3 MW/12 MW /12 MWB硅锰16.5 MVAC 硅锰50 MVAD硅铁16.5 /9/9MVA3 MWE 4x12.5硅铁25.57.5MWF 24x12.5硅铁25.54.5MWG 8x2.552x9MWH 7.5MW，12MW3 参编单位及工作组成员 本标准由冶金工业信息标准研究院负责组织协调，吸收国内有影响的设计、

3、生产、施工、科研院所、大专院校、使用单位等参加标准的起草工作，根据工作需求确定了参加本标准起草单位为：青海物通（集团）实业有限公司、冶金工业信息标准研究院二 标准编制原则和主要内容1 编制原则落实科学发展观，体现科技进步和加强市场引导。体现国家的节能减排和钢铁行业振兴规划的精神，对矿热炉烟气余热发电技术的设计、安装、验收等内容做出规定。体现余热利用技术发展状况，加强市场准入要求，规范市场。结合国内外的实际情况，在调研矿热炉余热发电现状的基础上，制定合理的技术要求及规范。2 编制本标准的目的和意义根据国家节能减排精神和钢铁行业结构调研的要求，落实2010年发改委国家重点节能技术推广项目（第三批）

4、第8项矿热炉烟气余热利用技术精神，推广矿热炉烟气余热利用技术，推进铁合金行业节能减排技术的发展，为矿热炉烟气余热发电新建、扩建、改造等项目提供立项、设计、安装、验收、监督依据。3.本规范的突出特点 各级主管部门高度重视。全国钢标准委员会对规范的大纲、征求意见稿、送审稿、报批稿都给予了具体的指导和帮助，专门派出了审核专家和主要编制人员共同逐字逐句地进行推敲，使规范更加严谨。规范编制过程中对国内外铁合金等矿热炉工业现状进行了调查研究。该规范的编制参与以是大型企业集团中生产第一线的技术管理人员及科研院所的研究人员为主。规范体现了用数据说话。包括等矿热炉工厂生产线的主要能耗设计指标；对保温隔热材料热损

5、失等均提出了数值要求。4.规范主要内容：规范编制组在规范编制过程中检索查阅了各行业30余部相关设计规范，并重点研究了以下节能标准：清洁生产标准 钢铁行业（铁合金）（HJ 470-2009）铁合金行业准入条件(2008年修订)铁合金单位产品能源消耗限额GB21341-2008电石行业准入条件（2007年修订）电石单位产品能源消耗限额GB 21343-2008钢铁企业热力设施设计规范GB50569-2010氧气转炉余热锅炉技术规范JB/T6508-92钢铁厂工业炉设计规范GB50566-2009冶金电气设备工程安装验收规范GB50397-2007冶金机械液压、润滑、气动设备工程安装验收规范GB50

6、387-2006炼钢机械设备工程安装验收规范GB50403-2007工业锅炉安装工程施工及验收规范GB50273机械行业节能设计规范JBJ14-2004本规范共分12章，分为：总则、规范性引用文件、术语和定义、原理与流程、系统说明与技术要求、余热锅炉及系统、汽轮机及系统、水处理设备及系统、操作与维护、电力系统等系统设计、测试与验收。5.规范主要技术要点： 要点之一：适应国家对高耗能行业节能减排的要求，首次提出我国铁合金等矿热炉工厂余热节能设计要求。 要点之二：考虑国内外铁合金等矿热炉技术发展水平，首次提出了我国铁合金等矿热炉烟气余热发电系统能耗指标要求。要点之三：重视系统热效率的提高。为保证系

7、统能耗设计指标的实现，对其技术保障措施亦提出具体要求。要点之四：矿热炉余热锅炉热回收率60%；出余热锅炉的烟气温度140， 改进密封装置和管道隔热保温设计，高温烟气管道温升小于50K，风机采用变频调速装置。要点之五：加强能源计量设计，为检测、监测提供保障，能源计量应满足生产线各子系统单独考核计量的要求；计量应具备自动记录和集中、统计功能。三、部分条文说明：1 总则1.0.1本条体现了国务院批转国家经贸委等部门关于进一步开展资源综合利用意见通知（国发199636号）的基本要求。1.0.3余热发电是资源综合利用、提高资源有效利用率的主要手段，是国家清洁生产促进法、能源政策所提倡的。矿热炉烟气的余热

8、发电应符合国家产业政策，这些政策有国家发改委等八部委关于加快铁合金或工业硅、电石等工业结构调整的若干意见的通知,以及“铁合金行业准入条件(2008年修订)、铁合金单位产品能源消耗限额GB21341-2008和电石行业准入条件（2007年修订）、电石单位产品能源消耗限额GB 21343-2008等，要求淘汰落后生产能力、提高新型矿热炉比重、采用余热发电矿热炉等。规划中明确提出继续支持大型新型矿热炉烟气余热发电项目，一些省市对矿热炉应同步规划余热发电（可分步实施）,作为铁合金或工业硅、电石等项目的核准依据。因此，作为设计基本原则如烟气余热资源的定位、利用要求在本规范第3章有明确的规定。在工程设计方

9、面，为了保证在矿热炉建成以后较合理地利用烟气余热，在矿热炉的设计中应预留相关系统接口的可能，包括工艺流程、场地、总降变电站、给水系统等，以利在以后建设过程中能顺利进行，现行国家标准清洁生产标准 钢铁行业（铁合金）（HJ 470-2009）中对此也有明确的规定。1.0.4当余热发电为热电联供时，相关部分如热负荷等与小型火力发电相同，应执行现行国家标准小型火力发电厂设计规范GB 50049的规定； 1.0.5 余热发电是附属于铁合金或工业硅、电石等矿热炉的余热资源回收综合利用工程，布局在铁合金或工业硅、电石等矿热炉中间，是矿热炉烟气处理的一个车间。因而余热发电的环境保护与职业安全卫生设计应执行现行

10、国家标准钢铁工业环境保护设计规范GB 50406-2007及冶金企业安全卫生设计规定1996年版。1.0.6 矿热炉烟气余热发电设计，必须体现国家当前的一系列技术经济方针、政策，执行国家颁发的有关专业技术标准、规范。因此，做好矿热炉烟气余热发电设计，除应执行本规范外，还应执行国家现行有关标准、规范。2、规范性引用标准本规范中引用了国家有关技术标准。3 术语 本规范中规范了12条术语，并进行了解释。4原理与流程4.1 工作原理矿热炉烟气余热发电技术是利用矿热炉烟气余热回收装置,通过余热锅炉（前置辐射换热面和后置对流换热面）进行热交换后，产生一定温度及压力范围的过热蒸汽,驱动汽轮机工作，通过发电机

11、发电并校正后并入电网的技术。4.2 工艺流程矿热炉烟气能量转换流程矿热炉保温管道余热锅炉汽轮机发电机变电站电网烟气流程保温管道余热锅炉预处理器主引风机布袋除尘器矿热炉 旁路管道冷却塔冷却系统流程凝气器热力除氧器余热锅炉汽轮机动性 汽封加热器锅炉给水泵1 5适用条件（基本规定）5.1 余热发电工程技术的应用原则 5.1.1余热发电工程技术的应用不应影响半封闭矿热炉生产的正常运行。5.1.2 余热发电工程的应用不应提高铁合金产品可比综合能耗和降低产品产量。5.1.3余热发电工程的应用宜在半封闭矿热炉生产线达产并稳定运行后，对运行工况进行热工标定或调查后实施。5.1.4 当烟气余热发电系统与新建矿热

12、炉同步建设时，相关参数按设计烟气参数及已投产、条件相近的矿热炉烟气余热发电系统参数确定。5.1.5原有半封闭矿热炉增加余热发电系统时，应对生产线中的相关设备能力进行核算。5.1.6 主厂房布置应与企业总体规划相适应。5.2新建、扩建矿热炉烟气余热发电运行指标应符合表1的规定。表1 余热发电运行指标指标生产线规模烟气余热发电率（）余热发电系统用电率（）余热发电系统运转率（）三级二级一级12500 KVA16500KVA8101299516500 KVA25500KVA9111389525500 KVA33000KVA10121489533000KVA以上1012148955.3余热发电系统控制应

13、采用集控DCS、ETS、MCS系统，完成各工艺参数的采集、监视、控制及保护功能。5.4烟气管道调节阀门的调控应与矿热炉的操作工况相匹配。5.5设计中应选用安全可靠、技术先进、经济实用及节能环保的设备，严禁选用已被淘汰产品和劣质产品。2 6 系统说明与技术要求2.1 6.1 余热资源的确定6.1.1 已建成投产的矿热炉增设余热发电系统时应按GB 10863-89有关规定进行烟气余热评估，确定合理的烟气余热资源量。6.1.2 余热锅炉的蒸汽参数应经过优化后确定。6.1.3 烟气余热利用的温度取值应满足铁合金或工业硅、电石等产品冶炼及环保的要求。6.1.4 余热锅炉的换热效率应大于60%，经余热锅炉

14、进行热交换后，烟气温度应小于140度。2.2 6.2 热力系统及装机方案6.2.1 余热锅炉的参数依据烟气余热参数确定，依次确定蒸汽参数、汽轮机参数、发电机参数等，最终确定烟气余热发电量参数。6.2.2 当利用两台及以上矿热炉的余热时，矿热炉的余热锅炉宜一对一配置。6.2.3 以经济运为目的，发电机组可选用1台机组或多台机组，原则宜选用容量大、热效率高的机组。2.3 6.3 管线布置6.3.1 为减少烟气温度损失，矿热炉烟罩出口至余热锅炉烟气进口处管道应采取保温措施，烟气管道温升应不大于50K。6.3.2 当地下管线布置在路面范围以内时，管线应经技术经济比较确定直埋或设沟敷设。6.3.3 架空

15、管线的布置6.3.3.1 尽可能利用矿热炉的建筑物（或构筑物）。6.3.3.2 不应妨碍交通、检修及建筑物自然采光和自然通风，应做到整齐美观。6.3.3.3 架空管线宜与地下管线重叠布置。6.3.4地下管线水平净距，地下管线、架空管线与建筑物（或构筑物）之间的水平净距，地下管线之间或地下管线与铁路、道路交叉的垂直净距，应根据工程地质、构架基础形式、检查井结构、管线埋深、管道直径和管内介质等确定，且最小净距均宜符合现行国家标准的有关规定。6.3.5改、扩建工程中的管线综合布置，不应妨碍现有管线的正常使用。6.3.6 主厂房各层标高的确定6.3.6.1 主控制室宜与汽轮机房运转层同一层面。6.3.

16、6.2 除氧器水箱水位标高应保证锅炉给水泵进口在各种运行工况下的最小气蚀量。6.3.7主厂房的柱距和跨度应根据汽轮机容量、形式和布置方式，结合建设（包括扩建）规划容量确定，并应满足建筑设计统一模数的要求。6.3.8 冷却塔或喷水池，不宜布置在室外配电装置、主厂房及主干道冬季主导风向的上风侧。6.3.9 热力管道可与半封闭矿热炉工艺管道敷设在同一管廊、管架上；当管线综合布置发生矛盾时，应按GB 50187的有关规定处理。6.3.10 各建筑物（或构筑物）之间的防火间距应符合GB 50016要求。3 7 余热锅炉及系统3.1 7.1 一般规定7.1.1 余热锅炉与矿热炉烟尘管道系统连接时必须设置旁

17、通管道。7.1.2 余热发电汽水管路的设计应保证任何一台余热锅炉能从发电系统中迅速解列。7.1.3 余热锅炉应布置在烟气热源附近。7.1.4 余热锅炉的进口、出口烟风道及旁通管道上应设置可靠的控制阀门。7.1.5 余热锅炉厂房的布置方式应根据当地的室外气象条件确定，并应符合下列规定：非寒冷地区应采用露天布置；一般寒冷地区可采用露天布置，应对导压管、排污管等易冻损的部位采取伴热措施；严寒地区的余热锅炉不宜采用露天布置。3.2 7.2余热锅炉设备7.2.1 余热锅炉系统主要由省煤器、蒸发器、过热器、汽包、清灰装置、阀门系统、监控系统等构成。7.2.2 按换热管排列方式分为立式和卧式。7.2.3 余

18、热锅炉针对不同冶炼产品的粉尘特性，应采取防磨措施及设置相应的清灰装置。主要形式有机械清灰、激波清灰，落丸清灰、振打清灰等形式。7.2.4 余热锅炉收集的粉尘应统一回收、处置。7.2.5 余热锅炉漏风系数不应大于2%。7.2.6 余热锅炉产品型号编制按JB/T9560-1999有关规定执行。7.2.7 余热锅炉技术条件按JB/T5341-1991有关规定执行。7.2.7 余热锅炉检查孔设置按JB/T 9621-1999有关规定执行。3.3 7.3余热锅炉与矿热炉的连接7.3.1 余热锅炉进口、出口烟气管道应简捷顺畅、附件少、气封性高和具有较好的空气动力特性，安装耐高温、耐磨损、启闭灵活幷具有远控

19、功能的隔断阀，设置保证安全的操作及检修平台，并应符合下列规定：7.3.11 余热锅炉前高温烟气管道风速不宜小于18m/s。7.3.12 当高温烟气管道风速小于18m/s，应设置防积灰装置。 7.3.13 管道应设热膨胀补偿。7.3.14 与设备连接的管道设计应满足设备对振动、推力、荷载等要求。7.3.15 管道支架设置应稳妥可靠。 7.3.2余热锅炉应设置粉尘分离装置，卸灰系统应采用双层卸灰阀，保证卸灰过程中余热锅炉本体的严密性;。4 8 汽轮机设备及系统4.1 8.1 一般规定8.1.1 在保证矿热炉正常生产、提高热力系统整体循环热效率的前提下，根据余热资源综合参数确定余热发电机组容量。8.

20、1.2 余热发电宜采用凝汽式机组，当有稳定热用户时，可采用抽凝机组等型式。 8.1.3 余热发电机组可在30110%负荷率的范围内运行，并宜在经济负荷上连续运行。8.1.4当有2台或2台以上汽轮机组时，主蒸汽管道宜采用切换母管制系统。8.1.5由多台余热锅炉构成且距离较长的蒸汽母管制系统，应设计管径较大、数量较多的自动及旁路疏水系统，以满足并炉及系统的安全性需求；4.2 8.2给水系统及给水泵8.2.1给水管道应采用母管制系统。8.2.2余热锅炉给水系统应设置1台备用给水泵。8.2.3 锅炉给水泵的总容量应保证在任何1台给水泵停用时，其余给水泵的总出力，仍能满足全部锅炉额定蒸发量的110%。8

21、.2.4 给水泵的扬程应按满足系统最大给水压力要求进行计算。4.3 8.3 除氧器及给水箱8.3.1 除氧器的总出力应按全部锅炉最大给水量确定。8.3.2 每台机组宜对应设置一台除氧器；多台相同参数的除氧器可采用母管制系统。8.3.3 给水箱的总容量8.3.3.1 对于6MW及以下机组，水箱容量宜为20min30min的锅炉最大给水消耗量。8.3.3.2 对于6MW以上机组，水箱容量宜为10min15min的锅炉最大给水消耗量。8.3.4 采用热力除氧时，除氧器及水箱应设置安全阀及排汽管道。4.4 8.4凝结水系统及凝结水泵8.4.1余热发电的凝结水系统宜采用母管制。8.4.2凝汽式机组的凝结

22、水泵的台数、容量8.4.2.1 每台凝汽式机组宜设置2台凝结水泵，每台流量宜为最大凝结水量的110%。8.4.2.2 最大凝结水量宜为下列各项之和 a）汽轮机最大进汽工况时的凝汽量；b）进入凝汽器的经常补水量和经常疏水量；c）进入热井的其他水量。8.4.3凝结水泵的扬程应按满足凝结水系统最大给水压力要求进行计算。4.5 8.5凝汽器及其辅助设施8.5.1 当循环水有腐蚀性时，凝汽器的水室、管板、管束应采用耐腐蚀的材质。8.5.2 缺水地区可选用空冷式凝汽器。 5 9 水处理设备及系统5.1 9.1 一般规定9.1.1 余热发电的供水设计应与矿热炉供水统一规划。9.1.2 技改工程的余热发电水源

23、宜在矿热炉水源的基础上扩容。当需要另辟水源时，应符合现行国家标准的有关规定。9.1.3 在条件允许的情况下，锅炉辅机循环冷却水，生活、消防、给水和排水管网，应与矿热炉对应的管网相接。5.2 9.2 原水预处理及循环冷却水处理应符合GB 50050有关规定.6 10操作与维护10.1针对半封闭矿热炉余热发电系统，应制定相应的操作规程，并严格执行。10.2余热锅炉的启停指令应与旁路阀门的切换指令互锁，避免误操作。10.3余热锅炉、汽轮发电系统的管道阀门布置应方便检查和操作，凡需经常操作维护的阀门而人员难以到达的场所，宜设置平台、楼梯，或设置传动机构引至楼面或地面进行操作。10.4汽轮机房内起重机设置原则 10.4.1双层布置的汽轮机房内应设置检修用电动桥式起重机或手动单梁桥式或其他形式的起重设备。10.4.2起重机的轨顶标高应结合规划建设机组确定，并应满足起吊物件最大起吊高度的要求。10.4.3起重机的起重量应按检修起吊最重件确定，同时应结合规划建设机组确定。10.5利用汽轮机房桥式起重机起吊受限的设备顶部应设置必要的检修吊钩。10.6 汽轮机房的运转层