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1、烧结机低温余热发电工程项目建议书包头钢铁集团公司1 项目概况能源是整个国民经济发展的物质基础，节约能源是当前经济发展过程的一个十分重要的课题。我国是世界钢铁生产和消费的大国，随着钢铁工业的发展能源消耗总量也将不断增长。国内由于经济潜力增长加剧了电力短缺的矛盾，刺激了煤电项目的增长，一方面煤电的发展会加速煤炭这种有限资源的开采、消耗，另一方面煤电生产产生大量的CO2等温室气体，加剧了对大气的环境污染。因此，充分利用二次能源，发展余热发电项目对改善生产环境和推动循环经济发展都有重要意义。在工业炉窑生产过程中，会排出大量的低温烟气。如果能够回收用于发电，必将回收大量热能，从而提高生产过程的能源利用率
2、，提高工厂的经济效益。从上世纪90年代以来，日本在对华绿色援助过程中，川崎成套设备公司提供了两套水泥窑低温烟气余热发电设备，一套应用在海螺集团宁国水泥厂，规模为6480kW余热发电厂；另一套应用在柳州水泥厂，规模为5000kW余热发电厂。自1998年并网发电以来，设备运行可靠，为这些工厂创造了巨大经济效益。现在，日本川崎成套设备公司承建了海螺集团11套余热发电厂，目前这些项目正在实施中。近年来，马鞍山钢铁公司也采用了川崎成套设备公司的技术和设备，成功地在2台300m2 烧结机的带式冷却机上安装了低温烟气余热发电设备，并已建成投产，为其创造了巨大的经济效益。由于我国节能技术、装备水平的限制，在窑
3、炉工业企业中仍有大量的中、低温废气余热资源未被充分利用，能源浪费现象仍然十分突出。2. 项目建设的必要性众所周知，炼铁系统生产的直接能源消耗约占钢铁生产总能耗的69.41%左右，一直被视为钢铁企业节能的重点，其中烧结工序能耗为64.2Kg标煤/t，约占炼铁系统生产总能耗的11.5%。随着烧结生产技术的发展，通过采取改善原料通气性，提高成品率，减少点火炉燃料，提高风机运转效率，防止漏风损失，余热回收等措施，烧结工序能耗有了较大的改善。但在烧结工序中，如何高效率地利用烧结矿冷却过程释放的低温烟气余热是一个值得关注的课题。在烧结矿生产过程中，特别是烧结矿冷却过程中会排出大量温度为280400的低温烟
4、气，从而浪费大量可回收的热量，其热能量大约为烧结矿烧成系统热耗量的33。传统余热利用方式是在冷却机高温段安装简易余热锅炉生产蒸汽，效率低下，回收的废气余热仅占总热量的10%左右。发达国家，如日本，在烧结生产上节能技术水平很高，低温余热在烧结矿生产过程中被高效回收利用。随着近年来低温烟气余热锅炉技术和低参数补汽式汽轮发电机组技术的不断发展和日臻完善，使低温烟气余热回收成为可能。低温余热发电技术的应用，为烧结工序最大程度利用烟气余热提供了出路。烧结冷却机建设低温余热发电设施，可为工厂创造大约23.6kWH/t烧结矿的收益，能够大幅度降低烧结工序能耗。本项目的实施是烧结生产上的重大节能降耗措施，是烧
5、结工艺发展和技术进步所必需的。低温烟气余热发电是先进、高效、成熟的工业技术。80年代初就在水泥窑和烧结机上应用低温余热发电技术，并在设备制造、电气控制等方面取得十分成熟的经验。从国家的产业政策来看，早在1996年国务院曾以国发199636号文批转国家经贸委等部门关于进一步开发资源综合利用意见的通知，其明确指出：“凡利用余热、余压、城市垃圾和煤矸石等低热值燃料及煤层气生产电力、热力的企业，其单机容量在500kW以上，符合并网条件的，电力部门都应允许并网，单机容量在1.2万kW以下（含1.2万kW）的综合利用电厂，不参加电网调峰”。国家发展改革委办公厅关于组织申报节能、节水、资源综合利用重大项目和
6、示范项目以及现役火电厂脱硫设施设备备选项目的通知(发改办环资2004906号)，明确了重点支持钢铁、有色、石油石化、化工、建材等高耗能行业节能技术改造项目，钢铁行业中低温余热利用位列其中。钢铁政策也要求，大型钢铁企业电力要自给自足，有条件的要外送。火力发电项目需要燃烧大量的煤炭资源，并在生产过程中排放大量的CO2气体，一台与10000kW余热发电机组相当的燃煤发电机组，每年将近56万吨CO2气体排放量，因此余热发电机组运行的社会环保效益十分明显。烧结机余热发电系统可以解决烧结厂很大部分的电力需求（一般烧结厂的余热发电项目可解决35%-40%的厂用电），可大大降低了生产成本。因此，利用烧结机冷却
7、机的余热建设低温余热发电厂，在政策和法规上是国家大力扶持和提倡的。3、项目建设规模经过多方技术分析和论证，包头钢铁（集团）公司决定在炼铁厂的1烧车间（2座180m2烧结机）和3烧车间（3座265m2烧结机）的鼓风式环冷机上建设利用川崎成套设备公司技术制造的低温烟气余热锅炉，并利用该低压蒸汽发电，以最大限度的利用烧结环冷机排放的低温烟气的热能，达到大幅度降低烧结工序能耗的目的。包钢炼铁厂现有3个烧结车间，其中1烧结车间现有2座180m2烧结机，配有2座鼓风式环冷机，于1992年建成投产；2烧结车间现有4座90m2烧结机，配有4座鼓风带式冷却机，于1966年建成投产；3烧结车间有3座265m2烧结
8、机，配有3座鼓风式环冷机， 1号烧结机于2004年建成投产，2号和3号烧结机将于2006年年底建成投产。本项目主要建设内容包括：环冷机烟气的抽取回送系统、余热锅炉、汽轮发电机组、控制系统、供配电设备、电厂接入系统、循环冷却水系统、除盐水系统、电讯设施和厂区供水、排水、热力、通信、电力等外部管网以及相应的土建设施、道路、消防、环保及绿化设施等。本项目主要由4台余热锅炉和2套低参数汽轮发电机组等组成。根据烧结机总图布置情况，拟在1烧车间的2座180m2烧结机鼓风式环冷机设置1台低温烟气余热锅炉，在3烧车间的3座265m2烧结机鼓风式环冷机设置3台低温烟气余热锅炉。1台180m2烧结环冷机余热锅炉和
9、1台265m2烧结环冷机余热锅炉配1台18MW低参数汽轮发电机组；另外2台265m2烧结环冷机余热锅炉配1台15MW低参数汽轮发电机组。根据上述机炉配置，18MW汽轮发电机组的额定功率为18MW，实际发电出力为16.25MW；15MW汽轮发电机组的额定功率为15MW，实际发电出力为13.78MW。两套汽轮发电机组的实际发电出力为30.03MW。4、 工艺系统方案烧结生产线上烧结矿冷却机出口的废气温度约280-400。在冷却机的前段选定几个抽气点，通过管道引风进入余热锅炉，产生的低参数蒸汽汇入汽机间，产生的力接入电网系统。为了充分回收热能，余热锅炉出口到烧结冷却机之间的烟气采用再循环方式。根据川
10、崎公司经验，烟气再循环能使余热锅炉进口烟气温度提高50-80。从余热锅炉出口排出的烟气温度为165。4.1 热力系统4.1.1 余热锅炉系统4.1.1.1 汽水系统经锅炉给水泵送来的主冷凝水通过省煤器后分为两路，一路作为余热锅炉汽包给水；另外一路经过热力外网进入闪蒸器。由于余热锅炉省煤器出口水温只有142，闪蒸出的饱和蒸汽压力较低，故设置一台闪蒸器，闪蒸出的饱和蒸汽直接进入汽轮机低压级做功，而闪蒸器的出水又重新经锅炉给水泵送至余热锅炉省煤器形成一个水路循环。余热锅炉省煤器段的工质流量比锅炉后段增大数倍，冷热流体热容量相当大，这样便可防止出现局部温差过大，影响传热效果，从而保证了烟气余热的充分利
11、用，出炉烟气温度可降至165左右。进入汽包的锅炉给水，通过下降管送入蒸发器，炉水被加热后变为汽水混合物，返回到汽包进行汽水分离，分离后的饱和蒸汽进入过热器，产出的过热蒸汽送入蒸汽外网送至汽机间。本余热锅炉采用自然循环，即汽包、下降管、蒸发器、上升管、汽包形成一个闭路循环。为有效控制过热器蒸气温度，蒸气系统设有减温器。减温水来自锅炉给水，并设有减温水调节阀，以控制过热器蒸气温度。减温水经过减温器后送入省煤器进口处的混合器。余热锅炉汽包的连续排污、事故放水、省煤器进口安全阀排水，以及蒸汽管道的疏放水通过管道接至疏水扩容器，进入疏水箱内，经过疏水泵加压后，经外网送汽机间。这样可以节约除盐水的消耗量，
12、并节约能源。余热锅炉汽包的定期排污通过管道接至定期排污扩容器，扩容后的水排入下水管道。余热锅炉汽包设有磷酸三钠加药装置。磷酸三钠溶液通过加药泵注入汽包。余热锅炉设有炉水取样、过热蒸气取样。从连续排污管道上抽出一根管道接至取样冷却器，进行炉水检验。4.1.1.2 烟气系统从烧结环冷机高温段烟囱及密封罩引出的烟气通过烟气母管送入余热锅炉顶部，经过炉膛，从锅炉下部排出，通过管道接至循环风机，加压后，将烟气管道分别接至环冷机的风箱或鼓风机的出口烟管道上。为有效调节烟气流量，在循环风机入口和回送烟气支管上设有调节翻板阀。4.2.2 汽轮发电机组系统4.2.2.1 汽水系统（1）主蒸汽管道余热锅炉产生的蒸
13、汽通过外网送至汽机间的蒸汽母管，汇合作为主蒸气送入汽轮机。汽轮发电机组的主蒸汽管道，经过电动主汽阀后分成两路支管道，接至汽轮机的自动主汽阀和调速汽门后进入汽机。（2）主冷凝水系统汽机排汽经过冷凝器后，形成冷凝水，经过冷凝水泵运行抽气器和轴封加热器后，由锅炉给水泵送出，送至外网去余热锅炉。为便于调节运行工况，锅炉给水泵设置有备用泵。汽水系统的补水（除盐水）经过冷凝器补入。在轴封加热器后的主冷凝水管道上设有冷凝水再循环管路和返回除盐水箱的回水管。在轴封加热器后、锅炉给水泵入口处和闪蒸器交汇处的主冷凝水管道上设有调节阀，以控制闪蒸器液位。（3）闪蒸蒸汽系统经过热力外网送入闪蒸器的锅炉给水，在闪蒸器中
14、分离出饱和蒸汽压力和饱和水。分离出的饱和蒸汽作为补汽直接进入汽轮机低压级做功，而闪蒸器分离出的水又重新经锅炉给水泵送至余热锅炉省煤器形成一个水路循环。在进入闪蒸器的回水管道上均装有调节阀，以调节进入汽包的锅炉给水。（4）高低压旁路系统在机组启动、停机或事故情况下，为保证机组的安全，系统设有高低压旁路系统。高压旁路系统（即主蒸汽旁路系统）设有2级减温减压器，减温水来自锅炉给水。低压旁路系统（即补蒸汽旁路系统）设有1级减温减压器，该减温减压器设在冷凝器内，减温水来自除盐水。（5）抽真空系统为使机组正常运行，本机组设有抽真空系统。主要由启动抽气器、运行抽气器和抽真空管路组成。（6）轴封蒸气系统为使机
15、组正常运行，本机组设有轴封系统。主要由轴封供汽均压箱、调节阀、轴封加热器和轴封管路组成。（7）疏放水系统疏放水主要由2部分组成，一部分是机组本体疏放水，经闪蒸箱返回冷凝器；主蒸汽管路、补汽管路疏放水等的疏水均引至疏水扩容器和疏水箱，经疏水泵送入冷凝器。余热锅炉的疏放水也引至疏水箱。4.2.2.2 油系统机组润滑油控制系统均由一套供油装置提供。润滑控制油系统主要用于机组的润滑、调节和保护。系统设备为主油泵（设在汽机机头上）、电动辅助油泵、直流事故油泵及油箱、润滑油过滤器、速关油过滤器、油冷却器和蓄能器等设备。油管路设有就地测量油压、油温装置，并有自控监测和报警系统。机组运行时，油箱内的油经吸油喷
16、射管进入主油泵，以0.9MPa的压力进入供油母管，一路经油冷却器、节流阀和润滑油过滤器后，压力降至0.25MPa左右供机组润滑使用。二路经速关油过滤器进入速关组合装置，作为速关阀、调节汽阀和抽汽速关逆止阀动作的动力油，实现对机组的保护。三路上设有蓄能器，经电液转换器转换成二次油压的控制信号、引入油动机作为动力油开启调节汽阀和开关速关阀。实现对机组的调节。4.2.2.3 循环冷却水系统机组的循环冷却水由循环水泵站的管道接出，经循环水泵站加压送往汽机间冷凝器。油冷却器和发电机的空冷器用冷却水也由循环水管上接入，同时在车间设一根工业水母管，分别接一根工业水至油冷却器和发电机的空冷器作为夏季备用管。5 、主体设备5
