1、鄂爾多斯冶金集團節能減排項目大型集群電爐低溫煙氣余熱資源綜合利用能效電廠工程初步技術方案天津水泥工業設計研究院有限公司中材節能發展有限公司2008年5月天津水泥工業設計研究院有限公司總經理 于興敏中材節能發展有限公司總經理 何新平常務副總經理 張 富副總工程師 董蘭起設計經理 李 隨報告編、審人員專業編寫（設計）審核審定熱機李 浩羅志蘭董蘭起化學許 琴博 澄博 澄環境保護魏連友羅志蘭遇廣堃勞動安全與衛生魏連友羅志蘭遇廣堃總圖與交通劉永剛吳振華吳振華結構董春玲劉 軍高連海建筑董春玲鮑燕春孫樹華暖通魏連友羅志蘭遇廣堃給排水許 琴博 澄博 澄消防許 琴博 澄董蘭起電氣王 林祝 強祝 強熱工儀表候 英

2、閻素玲祝 強概算丁 弈肖軍貴肖軍貴技術經濟分析丁 弈肖軍貴肖軍貴1 項目建設單位情況1.1項目概況鄂爾多斯冶金有限責任公司根據本公司余熱資源的具體情況，在對國家及內蒙古自治區資源綜合利用的產業政策進行認真的學習和研究的基礎上，對國內現有的資源綜合利用電站的系統和技術進行了綜合調研，為了實施可持續發展戰略和執行資源綜合利用政策，針對企業現有生產規模、技術條件，并綜合考慮現有余熱資源及場地布置等因素，擬利用硅鐵電爐生產過程中產生的廢氣余熱，通過設置余熱鍋爐產生的低壓過熱蒸汽余熱資源，配套建設低參數余熱電站。以達到充分利用廢熱資源，降低生產成本，提高企業經濟效益之目的。 1.2項目建設單位情況簡介鄂

3、爾多斯冶金有限責任公司隸屬于鄂爾多斯控股集團，座落于京包銀蘭經濟帶的工業重鎮中國內蒙古鄂爾多斯棋盤井工業園區，占地面積 15平方公里。依托豐富的礦產資源和超凡的創業膽識，借助鄂爾多斯控股集團年產660萬噸煤炭和裝機容量93萬千瓦的電力等配套產業優勢，大膽探索高載能循環經濟模式，實現了資源、能源和高附加值產品的快速轉化。投巨資建設了64臺礦熱電爐，總容量118萬kva，鐵合金系列產品的生產能力達100多萬噸，成為世界上總容量最大，爐臺數最多，產能最高的鐵合金生產基地，不但是中國鐵合金產品生產和出口的特大型支柱企業，在全世界鐵合金生產領域中產銷量均名列前茅。產品有普通硅鐵、特種硅鐵、硅錳合金、電石

4、等，遠銷中東、歐美、日韓、東南亞、非洲等20多個國家、地區和中國30多個省市自治區。到2015年，憑借年5000萬噸的煤炭產能和291萬千瓦的發電能力，依托具有自主產權并可開采數百年的金屬礦產資源以及109國道、110國道和東烏鐵路等便利的交通運輸條件，鄂爾多斯冶集團將涉足鉻鐵、硅鈣、氧化鋁、電解鋁、水泥熟料、稀貴金屬鐵合金等領域，產能總量將達到500多萬噸,其中普通硅鐵70萬噸、特種硅鐵5萬噸、工業硅20萬噸、硅錳15萬噸、碳化硅1萬噸、硅微粉10萬噸、電石100萬噸、氧化鋁80萬噸、電解鋁40萬噸、水泥熟料155萬噸。鄂爾多斯冶金有限責任公司以“鄂爾多斯”品牌為創業靈魂,以“質量和服務是鄂

5、爾多斯的象征” 為興業目標，一心樹就“能源經濟、高科技經濟和資本經濟”同軌道加速運行的“藍海”發展戰略，全力構筑用“集智、放膽、拓荒、創新”的企業文化精神凝結而成的品牌發展之路。產品的純度、精度都達到了國際水準。推進資源綜合開發利用，實施資源控制戰略，大力發展循環經濟，提高優勢產業集中度，培育產業集群，延伸產業鏈，使優勢產業的規模進一步擴大，是公司發展的戰略選擇。把優勢產業做大做強，必須堅持“科技是第一生產力”的思想，只有在我國高載能產業領域不斷地探索、創新，搶占技術制高點，實現技術突圍，才能提高產業競爭力。1.3項目提出的必要性和意義1.3.1開展節能活動能源是人類賴以生存和發展的重要物質基

6、礎，能源使用效率的高低已成為一個部門、一個行業乃至一個國家技術進步的重要標志。隨著我國經濟的快速發展和人口的不斷增加，能源相對不足的矛盾已日顯突出，尋找新的能源或可再生能源，以及合理的綜合利用現有的寶貴能源將是我國今后如何確保經濟可持續發展的關鍵所在。2005年以來，國務院先后發出了關于建設節約型社會近期重點工作的通知和關于加快發展循環經濟的若干意見等重要文件，批準發布了節能中長期專項規劃。為實現規劃目標，國家發改委啟動了十大重點節能工程。通過實施十大重點節能工程，“十一五”期間將實現節約2.4億噸標準煤的節能目標。并重點提出“十一五”期間“實現在鋼鐵聯合企業形成年節能能力266萬噸標準煤；”

7、的具體要求。2006年4月國家發改委等政府部門又頒布了千家企業節能行動實施方案，進一步明確了“以提高能源利用效率為核心，堅持節能與結構調整、技術進步和加強管理相結合，大力調整和優化結構，開發和推廣應用節能技術”的指導思想。冶金工業是國民經濟重要的基礎原材料工業，也是高耗能、高污染工業。冶金工業節能潛力巨大。為此，國內、外大型企業紛紛采取先進技術，開展節能降耗和綜合利用，不斷優化企業的能耗指標和環保指標，以期達到能耗最少，環保最優。目前，能源生產的增長速度尚難以適應國民經濟發展的要求，能源價格仍呈上升趨勢，這對于能源費用占企業生產總成本20%30%的冶金工業將是新的挑戰。因此，節能降耗將是冶金工

8、業長期發展的戰略任務。1.3.2循環經濟的發展利用硅鐵電爐生產過程中產生的400以下的廢氣余熱作為熱源的純低溫余熱發電，在不增加生產能耗的前提下，整個熱力系統不燃燒任何一次能源，電站的產品電力將回用于冶金生產，這套系統在回收冶金工業生產過程中產生的大量余熱的同時，又減少了冶金工業對環境的熱污染以及粉塵污染，這將給企業帶來巨大的經濟效益。這套系統是一個典型的循環經濟范例。循環經濟的思想萌芽興起于60年代，到了80年代，人們的認識經歷了從“排放廢物”到“凈化廢物”再到“利用廢物”的過程。到了90年代，特別是可持續發展戰略成為世界潮流的近幾年，源頭預防和全過程治理替代末端治理成為國家環境與發展政策的

9、真正主流，人們在不斷探索和總結的基礎上，提出以資源利用最大化和污染排放最小化為主線，逐漸將清潔生產、資源綜合利用、生態設計和可持續消費等融為一套系統的循環經濟戰略。循環經濟內涵是一種“促進人與自然的協調與和諧”的經濟發展模式，它要求以“減量化再利用再循環”（3r） 為社會經濟活動的行為準則，把經濟活動組織成一個“資源產品再生資源”的反饋式流程，實現“低開采、高利用、低排放”，以最大限度利用進入系統的物質和能量，提高資源利用率，最大限度地減少污染物排放，提升經濟運行質量和效益。“減量化、再利用、再循環”是循環經濟最重要的實際操作原則。由此可見，節能減排是社會和政府在能源節約和環境保護的巨大壓力下

10、提出的緊迫要求,也是冶金行業面對日益激烈的市場競爭的經濟形勢下的明智選擇。而利用日益成熟的低溫余熱發電技術，可大量回收和充分利用冶金工業中的低溫廢氣余熱，提高冶金工業的整體資源利用水平，此項技術必將成為冶金工業節能降耗的有效途徑之一。 余熱電站建成后，可大力回收和循環利用工業廢氣，提高企業的整體資源利用水平，為資源的綠色消費貢獻力量。另外，利用企業的廢氣余熱進行發電，實際上就是相應減少了電力系統中燃煤電站產生同等電量而產生的co2的排放。根據京都議定書規定的基于市場經濟原則的清潔發展機制（cdm），這些co2的減排量是可以在國際碳排放交易中出售的，從而可以進一步減少余熱發電的投資成本。1.3.

11、3理想的cdm項目為了應對溫室氣體排放對全球氣候變化帶來的嚴重影響，近20多年來，人類社會進行了持續不懈的努力。1997年12月在日本京都通過的京都議定書是這種努力的里程碑式的極其重要的成果。在聯合國氣候變化框架公約之下，世界各國最終簽署了具有法律約束力的京都議定書，規定在2008到2012年的第一個承諾期內，工業發達國家必須將二氧化碳排放總量在1990年排放總量的基礎上減少5.2%；發展中國家在此期間不承擔減排義務，而且可以將本國實現的減排量出售給發達國家，換取資金與技術，再用于國內的環境保護事業，促進發展中國家的可持續發展，這就是京都議定書所設計的“清潔發展機制（簡稱cdmclean de

12、velopment machanism）”的精髓。cdm是京都議定書第12條所建立的發達國家與發展中國家之間的一種國際合作機制。京都議定書所設計的cdm包含雙重目的：幫助發展中國家實現可持續發展；幫助發達國家實現其減限排承諾。cdm規定發達國家通過提供資金和技術的方式，與發展中國家開展項目合作，將項目所實現的“核證減排量（cers）”用于發達國家締約方完成他們在議定書中的減排承諾 。cdm被普遍認為是一種“雙贏”機制：發展中國家通過合作可以獲得資金和技術，有助于實現自己的可持續發展；發達國家可以大幅度降低其在國內實現減排所需的高昂費用。清潔發展機制為發達國家實現減排承諾提供了另一種可行的途徑。

13、在全球范圍內，無論在哪里進行減排，效果都是一樣的，但在發展中國家實現減排所需的成本與難度相對更低一些。cdm模式的主要內容是，發達國家可以在發展中國家的項目中投入資金、技術，幫助其減少溫室氣體的排放量，然后向發展中國家購買其減排量，這樣發達國家就能以比較低的成本完成減排承諾。cdm在發達國家和發展中國家之間創造了一種商機，使溫室氣體的減排量可以作為商品在國際市場上進行交易，發展中國家可以通過cdm項目獲得一定的資金和較先進的技術。火力發電項目需要燃燒大量的煤炭資源，并在生產過程中排放大量的co2氣體，本項目建成后的發電能力，相當于減少了燃煤電站燃煤量， 以一臺與6mw余熱發電機組相當的燃煤發電

14、機組，按年發電量4200萬kwh來計算，每年可減少co2氣體的排放量近4.13萬t，因此余熱發電機組運行的社會環保效益十分明顯，是一個很好的cdm項目。1.4項目的技術支持條件國外純低溫余熱發電技術從六十年代末期即開始研制，到七十年代中期，無論是熱力系統還是裝備都已進入實用階段。此項技術的應用到八十年代初期達到了高潮，尤其是日本，此項技術較為成熟，不但在本國得到應用，并且出口到臺灣、韓國等一些國家和地區。2004年2月14日，馬鋼同日本川崎重工業代株式會社簽定了利用燒結余熱發電項目的合同，將公司二鐵總廠燒結車間現有的兩臺300平方米燒結帶冷機產生的余熱進行回收發電，發電機裝機容量為1.75萬千

15、瓦，年發電量為1.4億千瓦時。工程于2004年9月開工，2005年9月6日，二鐵廠燒結余熱發電并網發電成功。預計項目投產三年后便可收回前期投入的全部成本。具有極高的經濟效益、社會效益和環境效益。據考查，該系統的技術方案和1996年日本新能源產業株式會社（nedo）向我國安徽省寧國水泥廠4000t/d預分解窯贈送的一套6480kw的純中、低溫余熱電站設備完全一致。而寧國水泥廠余熱電站的工程設計、開發、技術轉化正是由天津水泥工業設計研究院承擔的。近年來，隨著國內低參數、多級進汽、飽和進汽式汽輪機的開發成功（天津水泥工業設計研究院聯合有關汽輪機制造廠開發、制造），國產裝備的純中、低溫余熱電站已進入了

16、成熟階段，采用中、低品位余熱動力轉換機械的純中、低溫余熱發電技術具有更顯著的節能效果。撫順新鋼鐵有限責任公司是東北地區較有實力的民營鋼鐵企業，由于該企業燒結廠、煉鋼廠、軋鋼廠都設有余熱鍋爐，余熱鍋爐產生的低壓飽和蒸汽解決了全廠冬季采暖和生產用汽的需要，節約了大量的一次能源。但在非采暖期，這些蒸汽由于沒有找到很好的用途被白白排入大氣，即浪費了能源，又損失了大量的軟化水，同時蒸汽排放產生的噪聲對周圍環境也造成了一定的影響。2005年10月撫順新鋼鐵有限責任公司委托天津水泥工業設計院能達公司承擔該工程的設計任務，經過詳細的評估和實際測量，綜合蒸汽管網的壓力確定為0.49mpa（飽和），流量為45t/

17、h左右，基于以上兩個條件，經計算，汽機選型為：n5.5-0.49飽和進汽凝汽式汽輪發動機組，發電機型號為：qfw-6-z單支座數字式無刷勵磁發電機，額定功率為6mw。工程總投資約2200萬元（部分設施利舊）。年收益為1572萬元，約需1.4年的時間即可收回全部投資。工程已于2007年7月投入運行，目前，實際發電功率為5mw。中材節能發展有限公司的前身為天津水泥工業設計研究院能達技術發展有限公司。上世紀80年代中期，天津水泥工業設計研究院有限公司（簡稱“tcdri”）率先開展了利用水泥廠廢氣余熱進行發電的研究。1990年，tcdri成立中低溫余熱發電“八五”攻關組，承擔“八五”國家重點科技攻關項

18、目帶補燃鍋爐的水泥廠中、低溫余熱發電技術及裝備的研究開發工作。經過“八五”期間的艱苦努力，完成了帶補燃鍋爐的水泥廠中、低溫余熱發電技術及裝備的研究開發的攻關工作，成功地回收了水泥生產過程中大量排放的400以下的廢氣余熱，獲得了“八五”國家重大科技攻關成果獎。1998年6月1日，為了更好的開展余熱發電技術的研發工作，tcdri余熱發電室改組為天津能達技術發展有限公司。2007年7月9日，中國中材集團經過精心的前期準備，聯合戰略投資者共同簽署了“天津能達技術發展有限公司增資協議”，公司注冊資本增加至3億元，公司名稱變更為“中材節能發展有限公司”。中材節能發展有限公司注冊地所在區域為國家級高新技術產

19、業園區天津北辰科技園區。經營范圍：余熱發電項目的投資、開發、建設；余熱發電工程技術開發、設計、咨詢及工程總承包；相關建筑材料、金屬材料、保溫材料、機械電器批發、零售；提供清潔發展機制項目的開發方案及技術咨詢，代理清潔發展機制項目產生的減排額銷售業務。 中材節能發展有限公司擁有國內從事余熱發電業務最大的一支技術隊伍，截止到2007年底職工人數108人，其中高級職稱人員38人，中級職稱19人，初級職稱（包括碩士）人員28人，本科以上學歷90人，占公司員工比例83.33%。注冊資本3億元。中材節能發展有限公司擁有“新型干法水泥廠余熱發電”和“玻璃工廠余熱發電”兩項專利技術，具有自主知識產權的專利技術

20、和其他專有技術已經達到國際先進水平。為我國迄今為止唯一具有低溫余熱發電系統專利技術的企業，2008年1月榮獲國家知識產權局授予的第十屆中國專利優秀獎（國知發管字200819號文）。中材節能發展有限公司的業務形態主要有三種模式：工業余熱發電工程的總承包（epc）、工業余熱發電項目的成套技術裝備供應（ep）、工業余熱發電項目的投資（bot）。 中材節能發展有限公司的市場區域已經開始向全球擴展，2007年1月15日與“泰水泥saim”簽訂了3條水泥生產線的純低溫余熱發電工程項目總承包合同，全部采用本公司技術產品或國產裝備，成為中國首家向國外出口該類技術的企業。 2007年5月，中材節能發展有限公司與

21、世界第一大水泥制造商“拉法基larfarge”簽訂4條水泥生產線純低溫余熱發電項目工程總承包合同。這是拉法基公司第一次在其全球所屬的水泥制造工廠實施純低溫余熱發電。意味著世界高端客戶對本公司余熱發電技術的肯定，對中材節能發展有限公司今后開拓國際市場具有深遠的意義。截止2008年3月底，由tcdri改組的“中材節能發展有限公司”已經完成和正在建設中的國內外純低溫余熱發電的投資項目（bot）、合同能源管理項目（emc）、工程總承包項目（epc或ep）、工程設計和技術服務項目涉及近130個水泥工廠的近160條水泥生產線，總裝機容量近800mw，為我國乃至世界的節能減排事業作出了卓越貢獻！以上這些余熱

22、電站的相繼建成及投產，標志著我國中、低溫余熱發電技術已經成熟并進入批量實際應用階段，已經收到良好的經濟效益與社會效益，在大幅度降低水泥生產成本的同時也為國家節約了能源，保護了環境，為可持續發展戰略作出了貢獻。中材節能發展有限公司在大量的工程設計實踐中積累了豐富的經驗，使得該項技術日臻成熟、投資額不斷降低。2 擬建項目情況2.1擬建項目范圍及內容鄂爾多斯冶金有限責任公司于2004年5月開始建設，現在共有硅鐵冶煉電爐48臺，硅錳合金冶煉電爐2臺，電石電爐6臺，工業硅電爐8臺，總計62臺電爐。分布在十七個分廠內，除一分廠外，上述電爐全部集中在半徑為1000米的范圍之內。各分廠電爐設備規格及臺數如下表

23、: 編號分廠名稱分廠規模編號分廠名稱分廠規模電爐規格臺數電爐規格臺數1硅鐵一分廠12500kva210硅鐵十分廠25000kva42硅鐵二分廠12500kva411硅鐵十一分廠25000kva43硅鐵三分廠12500kva412硅鐵十二分廠25000kva44硅鐵四分廠12500kva413硅鐵十三分廠25000kva65硅鐵五分廠12500kva414冶煉試驗廠12500kva26硅鐵六分廠25000kva215同源化工公司25000kva67硅鐵七分廠25000kva216ejm錳合金公司25000kva28硅鐵八分廠25000kva217金屬冶煉公司6300kva89硅鐵九分廠25000

24、kva2合 計：115.5萬kva62鄂爾多斯冶金集團有限責任公司硅鐵分廠總計分四期，一期1分廠2臺12500kva硅鐵電爐；二期2、3、4、5分廠，每廠4臺12500kva電爐；三期6、7、8、9分廠，每廠2臺25000kva電爐；四期10、11、12和13分廠，其中10、11、12分廠每廠4臺16500kva電爐，13分廠6臺16500kva電爐。此外，試驗分廠2臺12500kva電爐，同源化工6臺25000kva電石爐。四期硅鐵分廠，每期對應1個變電站，同源化工1個變電站，試驗分廠1個變電站，總計6個變電站。根據生產車間的總圖布置及工藝流程，結合電爐廢氣參數的特性，本方案擬采用按區域和生

25、產規模分組（按照業主方意見，余熱發電工程暫按兩期規劃），一期電站利用10、11、12和13硅鐵分廠18臺16500kva硅鐵電爐的余熱進行發電；二期電站利用6、7、8、9硅鐵分廠8臺25000kva硅鐵電爐的余熱進行發電；將每分廠多臺電爐的廢氣匯集后進入一臺余熱鍋爐、每期工程配套建設一套低參數凝汽式汽輪發電機組。總計配套建設8臺余熱鍋爐，共2座汽輪發電機組系統。余熱電站配置方案見下表：電站編號分廠名稱電爐鍋爐臺數機組臺數規格臺數一期硅鐵10分廠16500kva411硅鐵11分廠16500kva41硅鐵12分廠16500kva41硅鐵13分廠16500kva61二期硅鐵6分廠25000kva21

26、1硅鐵7分廠25000kva21硅鐵8分廠25000kva21硅鐵9分廠12500kva21合計2682根據工程實際情況及業主的要求，本方案研究的范圍如下：1）26臺冶煉電爐共增設8臺余熱鍋爐；2）2臺套汽輪發電機系統；3）電站冷卻系統（風冷方案）；4）站用電系統；5）電站自動控制系統；6）電站室外汽水系統；7）電站煙風系統；8）電站相關配套的通訊、給排水、照明等輔助系統。2.2 技術方案編制依據業主方提供的有關該項目的基礎資料；中材節能發展有限公司2007年8月對該系統余熱資源所做的熱工標定數據；國家有關法律、法規，技術規范、規定等。2.3主要設計原則及指導思想技術方案必須體現國家宏觀經濟政

27、策和可持續發展的要求，堅持“客觀、公正、科學、可靠”的原則，真實、全面地反映項目的有利和不利因素，提出可供業主決策的建議。 總體技術方案要求，在本工程實施和電站在正常發電時不能影響企業的正常生產，在此前提下設計遵循“穩定可靠，技術先進，降低能耗，節約投資”的原則，認真研究項目建設條件，通過多方案比較，提出供業主選擇的技術方案，為業主選擇適宜的技術方案提供依據。具體指導思想如下：（1）嚴格執行國家有關法律法規和產業政策的要求。做到建設項目的安全設施必須與主體工程同時設計，同時施工，同時投入生產與使用。（2）在穩定可靠的前提下，提倡技術先進，要盡可能采用先進的工藝技術方案，以降低發電成本和基建投入

28、。（3）盡可能利用公司現有設備、設施并盡最大可能利用余熱。（4）生產設備原則上采用國產設備。（5）余熱電站的電機控制和過程控制采用計算機控制系統，達到高效、節能、穩定生產、優化控制的目的，并最大程度地減少操作崗位定員，以降低成本。2.5 熱力系統及裝機方案2.5.1可利用的余熱資源鄂爾多斯冶金集團有限責任公司上述26臺冶煉電爐，均為矮煙罩半封閉式礦冶爐，配干法布袋除塵裝置。半封閉式硅鐵還原電爐排出的廢氣帶走的熱量相當于輸入電能總量的40%50%。煙氣量的大小及溫度的高低受冶煉爐況與操作爐門開閉的影響，與混入空氣的多少有直接關系。根據中材節能發展有限公司2007年8月3日5日對七分廠2爐、八分廠

29、2爐（25000kva硅鐵冶煉電爐）和十分廠1爐（16500kva硅鐵冶煉電爐）的現場測試結果和業主提供的數據，其主要廢氣參數如下： 25000kva硅鐵冶煉電爐煙氣溫度250420，平均溫度約320，煙氣流量92000131000m3/h（標況），平均煙氣流量113000m3/h（標況），含塵濃度為5g/m3（標況）；16500kva硅鐵冶煉電爐煙氣溫度290440，平均溫度約353，煙氣流量2300079000m3/h（標況），平均煙氣流量55167m3/h（標況）,含塵濃度為7g/m3（標況）。以上數據與國內、外同規模爐型相比，流量、溫度偏低。通過現場勘查和與業主的充分交流、分析、研究，

30、我們認為導致煙氣流量、溫度偏低的主要原因有以下幾方面：電爐喂料口爐門采用空氣幕密封，導入了大量冷風；由于現有空冷器效果較差，不能滿足布袋除塵的溫度要求，所以在引風機入口處增設了混冷風閥門，標定時冷風閥開度為30。系統密封不嚴，造成大量冷空氣進入。部分管道無保溫措施，表面散熱增加。針對上述存在的問題首先要加強管理，采取相應措施：電爐喂料口爐門的開度盡量減小，空氣幕密封風機采用變頻調速裝置，減少不必要的冷風侵入；由于余熱鍋爐的排煙溫度保證在160以下，滿足布袋除塵的溫度要求，可以取消引風機入口處混冷風閥門；加強系統密封；增加保溫措施，減少表面散熱損失。 采取以上各項措施后，進入余熱鍋爐的煙氣溫度將

31、會明顯提高，據估算，三期8臺25000kva硅鐵冶煉電爐（六九分廠）的煙氣參數平均可達125000m3/h(標況)360，四期18臺25000kva電爐（十十三分廠）煙氣參數平均為90000 m3/h(標況)380。2.5.2 熱力系統及裝機方案設計原則1） 充分利用公司現有廢氣余熱資源；2） 本余熱電站的建設及運行應不影響原有生產系統的正常運行；3） 本余熱電站的系統及設備應以成熟可靠、技術先進、節省投資、提高效益為原則，并考慮目前國內余熱發電設備實際技術水平。4） 煙氣通過余熱鍋爐沉降下來的爐灰應回收利用以達到節約資源及保護環境的目的。2.5.3 裝機方案及熱力系統確定2.5.3.1裝機方

32、案的確定根據目前國內純余熱發電技術及裝備現狀，結合硅鐵生產余熱資源情況，本工程裝機方案采用純低溫余熱發電技術。由總圖布置及工藝流程可知，同一系統各生產車間之間的距離較遠，給低壓蒸汽的輸送帶來較大的困難，根據上述余熱條件以及目前的純低溫余熱發電的技術水平，本方案僅對單壓和閃蒸兩種熱力系統進行比較。1）按實測數據計算單臺電爐發電能力如下：系統類別電爐規格鍋爐主汽壓力（mpa）鍋爐主汽溫度（）鍋爐主蒸汽流量（t/h）閃蒸蒸汽壓力（mpa）閃蒸蒸汽流量（t/h）鍋爐排煙溫度（）發電功率（kw）單壓系統25000kva1.353107.5400166145116500kva1.353104.710015

33、6906閃蒸系統25000kva1.353107.540.151.862125163416500kva1.353104.710.150.7161259772）按改造后數據計算單臺電爐發電能力如下：系統類別電爐規格鍋爐主汽壓力（mpa）鍋爐主汽溫度（）鍋爐主蒸汽流量（t/h）閃蒸蒸汽壓力（mpa）閃蒸蒸汽流量（t/h）鍋爐排煙溫度（）發電功率（kw）單壓系統25000kva1.3531011.1800154214916500kva1.353109.065001181743閃蒸系統25000kva1.3531011.180.151.862118233216500kva1.353109.0650.1

34、50.7161301813通過上述計算，閃蒸系統具有較高的發電能力，因此建議采用閃蒸熱力系統。按照以上單臺電爐的平均余熱發電功率推算，一期電站18臺16500kva硅鐵冶煉電爐和二期8臺25000kva硅鐵冶煉電爐改造前、后電站計算平均發電能力及裝機容量如下：電站編號改造前、后電爐臺數鍋爐臺數蒸汽參數平均發電功率（kwh）裝機容量（mw）一期改造前184主汽：1.35 mpa31084.78t/h閃蒸：0.15 mpa11112.96 t/h1758630改造后184主汽：1.35 mpa310163.1t/h閃蒸：0.15 mpa11112.96 t/h32634二期改造前84主汽：1.35

35、 mpa31060.3 t/h閃蒸：0.15 mpa11114.9 t/h1307215mw改造后84主汽：1.35 mpa31089.6t/h閃蒸：0.15 mpa11114.9 t/h18656以上計算結果是基于汽輪機排汽壓力均為0.0075mpa，汽輪機效率均為80的條件得到的。此方案中，由于采用直接空氣冷卻系統使汽輪機的排汽壓力升高，進、出口焓差顯著下降，根據當地氣象條件估算，直接空氣冷卻系統的排汽背壓為0.0150.03mpa，與水冷系統相比，同樣條件下減少發電量約為1015，即一期改造后的平均發電能力為27.74mw；二期改造后的平均發電能力為15.8mw。2.5.3.1.1余熱鍋

36、爐的結構形式及清灰方案根據工藝流程和廢氣參數及粉塵的特性，余熱鍋爐采用單鍋筒、光管受熱面、自然循環方式、露天立式布置，結構緊湊、占地面積小。煙氣從上向下依次橫向沖刷過熱器、蒸發器、省煤器，氣流方向與粉塵沉降方向一致，有利于受熱面的清灰。鍋爐受熱面采用光管錯排方式布置，使氣流在管壁形成擾動，阻止煙塵沉降。鍋爐分兩段設置，其中i段為蒸汽段，ii段為熱水段。為便于運行和檢修，設有多層平臺。試驗證明：煙塵的主要成份為：sio2、c、cao、fe2o3、ai2o3等，各種成份所占比例分別為：91.7%、7.5%、0.2%、0.2%、0.3%，其它成份占0.1%，堆積比重只有0.2t/m3，煙塵粒度1m的

37、占80以上，平均粒徑為0.10.15m。當煙氣溫度160、通流截面風速8m/s時，煙氣粉塵很難在光管受熱面堆積成型。但是，硅微粉表面張力很小，具有較強的親水性。針對廢氣粉塵粒度很小，比重較輕的特點，余熱鍋爐在正常運行時積灰幾率較小，但在事故狀態下，仍然存在積灰的可能，如電爐電極冷卻水套漏水、鍋爐爆管等。因此在鍋爐的各受熱面之間布置了激波脈沖清灰裝置。以減輕余熱鍋爐的積灰，提高鍋爐的換熱效率。鍋筒材料為20g，安裝在鋼架頂部。鍋筒內部裝置的一次分離采用縫隙擋板結構，二次分離元件為特殊的鋼絲網分離器。為了保證好的蒸汽品質和合格的鍋水，還裝有加藥管和表面排污管。為保證安全和便于操作，鍋筒上部裝有壓力

38、表、安全閥和備用管座。鍋筒前方設有兩組石英玻璃管水位表，其中一只為雙色水位表，便于用戶單位設置工業攝像頭以監視水位；一組電接點液位計管座，可作水位顯示和接水位報警器用；兩組水位平衡容器，作水位記錄與控制用。鍋爐四周布置有內護板，與熱煙道組成煙氣通道，內護板、熱煙道外敷設輕型保溫層。鍋爐整個外表面采用彩色鋼板作保護層，使得整個鍋爐的漏風率小于3。通過上述計算，10、11、12三個硅鐵分廠12臺16500kva硅鐵冶煉電爐每分廠冶煉電爐可生產1.35mpa310的過熱蒸汽36.26t/h；同時可通過閃蒸器產生0.15 mpa111的飽和蒸汽2.88 t/h。13硅鐵分廠6臺16500kva硅鐵冶煉

39、電爐可生產1.35mpa310的過熱蒸汽54.39t/h；同時可通過閃蒸器產生0.15 mpa111的飽和蒸汽4.32 t/h。6、7、8、9四個硅鐵分廠8臺25000kva硅鐵冶煉電爐每分廠冶煉電爐可生產1.35mpa310的過熱蒸汽22.36t/h；同時可通過閃蒸器產生0.15 mpa111的飽和蒸汽3.724 t/h。2.5.3.1.2低溫余熱發電汽輪機的特點本項目采用的汽輪機是針對低溫余熱發電而特殊設計的低參數補汽凝汽式汽輪機。考慮管線的壓力、溫度等損失，混合至主汽母管的主蒸汽參數為1.25mpa300過熱蒸汽；補汽汽參數為0.15mpa111飽和蒸汽。汽輪機的通流部分由一個復速級和七

40、個壓力級組成，不設回熱抽汽口。汽輪機前汽缸選用耐熱鉻鉬合金鑄鋼材料，后汽缸則采用優質鑄鐵材料。前后汽缸用垂直中分面法蘭螺栓聯接，上下半汽缸，由水平中分面螺栓聯接，前汽缸用貓爪結構搭在前軸承座上，前軸承座通過前座架固定在汽機基礎平臺上，后軸承座用螺栓及半圓墊圈固定在后汽缸上，后汽缸通過后座架直接固定在基礎上。來自余熱鍋爐的主蒸汽經隔離閥、速關閥進入汽輪機高壓部分蒸汽室，然后由調節汽閥控制進入汽輪機通流部分，蒸汽膨脹作功后，乏汽排入凝汽器凝結成水，再由凝結水泵泵出至除氧器。凝結水泵出口處引一路凝結水回凝汽器熱井作再循環管路。凝汽器上裝有安全膜板，當凝汽器內壓力過高時，可直接自動向空排汽。為了很好的

41、適應工藝過程的不穩定，汽輪機的進汽調節系統必須適應進汽參數的波動，保證汽輪機的穩定、安全運行。為此增加了前壓調節系統，其基本原理是：將測得的新蒸汽壓力信號輸入前壓調節器，與設定值比較后，輸出控制信號，直接控制同步器，當新汽壓力偏低時，控制調節汽閥關小，反之開大。純低溫余熱發電是一種以汽定電的調節方式，達到在維持系統穩定的前提下實現熱電轉換的目的。2.5.3.1.3 裝機方案的確定根據余熱鍋爐所能產生的主汽品位，本工程選用低壓補汽凝汽式汽輪機，主蒸汽參數確定為1.25mpa300；補汽汽參數為0.15mpa111飽和蒸汽。一期電站4臺鍋爐共能生產主蒸汽量約為：1.35mpa310163.1t/h

42、；閃蒸：0.15 mpa11112.96 t/h，平均余熱發電功率約為27.74mw，額定裝機功率為30mw。二期電站4臺鍋爐共能生產主蒸汽量約為：1.35mpa31089.6t/h；閃蒸：0.15 mpa11114.9 t/h，平均余熱發電功率約為15.8mw，額定裝機功率為15mw。綜上所述，本工程確定裝機方案如下：一期電站：1臺30mw低壓補汽凝汽式汽輪機組4臺余熱鍋爐；二期電站：1臺15mw低壓補汽凝汽式汽輪機組4臺余熱鍋爐一期電站汽輪機主要技術參數如下：額定功率30mw經濟功率28mw最大功率33mw轉 速3000r/min額定主進汽壓力 1.25mpa（a）最大允許主進汽壓力1.6

43、mpa（a）額定主進汽溫度300最大主進汽溫度340額定排汽壓力0.015mpa（a）負荷大于12000kw時汽機安全使用的最低進汽參數p0.7mpa（a）t250二期電站汽輪機主要技術參數如下：額定功率15mw經濟功率15mw最大功率16.5mw轉 速3000r/min額定主進汽壓力 1.25mpa（a）最大允許主進汽壓力1.6mpa（a）額定主進汽溫度300最大主進汽溫度340額定排汽壓力0.015mpa（a）負荷大于6000kw時汽機安全使用的最低進汽參數p0.7mpa（a）t250該機組在額定功率40110%的情況下可以長期穩定運行，它的優點是進汽參數范圍較廣，適應能力強。2.5.3.

44、2 熱力系統根據上述裝機方案，為滿足生產運行需要并達到節能、回收余熱的目的，結合生產工藝條件，熱力系統方案確定如下：在每個分廠多臺硅鐵冶煉電爐廢氣出口各設置一臺廢氣余熱鍋爐，每臺鍋爐均與系統原有的空氣冷卻器并聯布置。為了防止余熱鍋爐事故時，影響硅鐵爐的正常生產，在余熱鍋爐和空冷器的進口處各增加一個電動控制閥門（詳見f02余熱鍋爐煙風系統圖）。以便余熱鍋爐事故時，可以迅速從系統里解列出來。余熱鍋爐分ii段設置，其中i段為主蒸汽段， ii段為熱水段。各臺余熱鍋爐i段生產的1.35mpa330的過熱蒸汽匯合后進入汽輪機發電，汽機主汽耗率6.12kg/kwh；汽機補汽壓力0.15mpa，補汽發電汽耗1

45、2.63kg/kwh，汽機超發能力10%，并且在此負荷能夠長期穩定運行。汽輪機做功后的乏汽通過直接空氣冷卻系統冷凝成水，經凝結水泵送入真空除氧器，再經給水泵為余熱鍋爐熱水段提供給水，熱水段生產的190的熱水，其中一部分熱水作為鍋爐蒸汽段的給水，多余的熱水送至閃蒸器從而形成完整的熱力循環（詳見附圖f03電站原則性熱力系統圖）。上述方案的配置，可以使電站運行方式靈活、可靠，能很好地與硅鐵生產配合，可最大限度的利用余熱。 上述方案的特點如下：1）為了保證電站事故不影響硅鐵正常生產，余熱鍋爐均設有旁通廢氣管道，一旦余熱鍋爐或電站發生事故時，可以將余熱鍋爐從硅鐵生產系統中解列，不影響硅鐵生產的正常運行。

46、2）余熱鍋爐采用立式鍋爐，減少占地面積，減少漏風，提高余熱回收率。3）本工程采用真空除氧方式，有效的保證除氧效果，并最大限度的利用余熱。4）針對廢氣粉塵粒度很小，比重較輕的特點，余熱鍋爐在正常運行時積灰幾率較小，但在事故解列的情況下，仍然存在積灰現象，因此在鍋爐的各受熱面之間布置了激波脈沖清灰裝置。以減輕余熱鍋爐的積灰，提高鍋爐的換熱效率。以上各項措施已經在眾多工程中應用，并取得了較好的效果，因此該技術是成熟、可靠的。2.5.4主要設備一期電站主要設備選型見下表：序號設備名稱及型號數量主要技術參數、性能、指標130mw低壓補汽凝汽式汽輪機1型號： bn301.25型額定功率： 30mw額定轉速

47、： 3000r/min主汽壓力： 1.25mpa主汽溫度： 3005補汽參數： 0.15 mpa111排汽壓力： 0.015mpa主汽耗率： 6.12kg/kw230mw發電機1型號： qf302型額定功率： 30mw額定轉速： 3000r/min額定電壓： 10.5 kv3廢氣余熱鍋爐1入口廢氣量： 360000m3/h（標況）入口廢氣溫度：380入口廢氣含塵濃度：7g/m3（標況）出口廢氣溫度： 118主蒸汽參數： 1.35mpa31036.26t/h閃 蒸： 0.15 mpa1112.88 t/h給水溫度： 40鍋爐總漏風： 3%廢氣阻力： 700pa循環方式： 自然循環布置方式： 立式

48、露天布置4廢氣余熱鍋爐3入口廢氣量： 540000m3/h（標況）入口廢氣溫度： 380入口廢氣含塵濃度：7g/m3（標況）出口廢氣溫度： 118主蒸汽參數： 1.35mpa31036.26t/h閃 蒸： 0.15 mpa1114.32 t/h給水溫度： 40鍋爐總漏風： 3%廢氣阻力： 700pa循環方式： 自然循環布置方式： 立式露天布置5激波脈沖請灰裝置46真空除氧器2出力： 100t/h工作壓力： 0.0075mpa工作溫度： 45除氧水箱： 40m37鍋爐給水泵3流量： 100t/h揚程： 274m二期電站主要設備選型見下表：序號設備名稱及型號數量主要技術參數、性能、指標115mw低

49、壓補汽凝汽式汽輪機1型號： bn151.25型額定功率： 15mw額定轉速： 3000r/min主汽壓力： 1.25mpa主汽溫度： 3005補汽參數： 0.15 mpa111排汽壓力： 0.015mpa主汽耗率： 6.12kg/kw215mw發電機1型號： qf152型額定功率： 15mw額定轉速： 3000r/min額定電壓： 10.5 kv3廢氣余熱鍋爐4入口廢氣量： 250000m3/h（標況）入口廢氣溫度：360入口廢氣含塵濃度：5g/m3（標況）出口廢氣溫度： 118主蒸汽參數： 1.35mpa31022.36t/h閃 蒸： 0.15 mpa1113.724 t/h給水溫度： 40

50、鍋爐總漏風： 3%廢氣阻力： 700pa循環方式： 自然循環布置方式： 立式露天布置4激波脈沖請灰裝置45真空除氧器2出力： 50t/h工作壓力： 0.0075mpa工作溫度： 45除氧水箱： 40m36鍋爐給水泵3流量： 50t/h揚程： 274m2.5.5主要技術參數發電裝機：（3015）mw平均發電功率：（27.7415.8）mw年運行：7200h年發電量：31348.8104kwh站用電率：6.4%年向硅鐵廠供電：29342.5104kwh年減少向電網購電量：30250104kwh（線損按3%計算）2.5.5車間布置1）主廠房主廠房由汽輪發電機房及電站控制室、高低壓配電室、化學水處理車

51、間組成，布置在各自廠區中心附近的空地上，占地4230m。 汽輪發電機房占地為4221m，雙層布置，0.000平面為輔機平面，布置有給水泵、汽輪機凝汽器及供油系統等，8.000平面為運轉層，汽輪機及發電機布置在此平面。為了便于檢修，汽機間內設平梁起重機1臺，跨距lk=19.5m，起重量50/10t，軌頂標高16.500。高低壓配電室、電站控制室布置在汽輪發電機房的北側，占地為924m，雙層布置。高、低壓配電室布置在0.000平面，電站控制室布置在7.500平面。化學水處理車間布置在汽輪發電機房的另一側，占地為918m，除氧器布置在化水車間上的15.600平面。2) 廢氣余熱鍋爐廢氣余熱鍋爐布置于

52、各分廠廠房除塵器側的空地上，采用露天布置，占地1018m，余熱鍋爐運行平面為4.500m，除灰裝置，汽水取樣器、排污擴容器、加藥裝置等布置在0.000平面。2.5.6 電站室外管線室外汽水管線主要有：自余熱鍋爐至汽機房的主蒸汽管道；由汽機房去余熱鍋爐的給水管道。管道敷設方式：管道采用架空敷設，并盡量利用廠區現有的建筑物或構筑物做管道的支吊架以減少占地面積和節省投資。 管道保溫及油漆：管道保溫采用巖棉管殼和巖棉板，管道設計按照國家和行業的有關規范和規定進行。2.5.7硅鐵冶煉電爐廢氣工藝系統改造由于余熱鍋爐設置于加熱爐生產的主要管道上，一旦發生事故（如鍋爐爆管、粉塵堵塞等）將影響硅鐵冶煉電爐的正常運行。為防止這種情況發生，余熱鍋爐廢氣管道及發電系統汽水管道均考慮了應急處理措施。 1）保留原來的廢氣管道，在該管道上設旁通閥，一旦鍋爐發生事故，開啟旁通閥使原廢氣管道暢通，保證硅鐵冶煉電爐生產正常進行。2）發電系統汽水管路考慮了將余熱鍋爐從發電系統中解列出來的措施。2.6 冷卻系統本工程是利用公司硅鐵冶煉電爐生產線的廢氣余熱分別建設一套裝機容量為30mw（一期電站）和一套裝機容量為15mw（二期電站）的低溫余熱電站, 年運轉7200 h