【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 前提下設(shè)計(jì)遵循“ 穩(wěn)定可靠，技術(shù)先進(jìn)，降低能耗，節(jié)約投資 ”的原則， 認(rèn)真研究項(xiàng)目建設(shè)條件，通過(guò)多方案比較，提出供業(yè)主選擇的技術(shù)方案，為業(yè)主選擇適宜的技術(shù) 方案提供依據(jù)。 具體指導(dǎo)思想如下： （ 1） 嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家有關(guān)法律法規(guī)和產(chǎn)業(yè)政策的要求。做到建設(shè)項(xiàng)目的安全設(shè)施必須與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)，同時(shí)施工，同時(shí)投入生產(chǎn)與使用。 （ 2）在穩(wěn)定可靠的前提下，提倡技術(shù)先進(jìn)，要盡可能采用先進(jìn)的工藝技術(shù)方案，以降低發(fā)電成本和基建投入。 （ 3）盡可能利用公司現(xiàn)有設(shè)備、設(shè)施并盡最大可能利用余熱。 （ 4）生產(chǎn)設(shè)備原則上采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備。 （ 5）余熱電站的 電機(jī) 控制和過(guò)程控制采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)， 達(dá)到高效、節(jié)能、穩(wěn)定生產(chǎn)、優(yōu)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。 熱力系統(tǒng)及 裝機(jī)方案 鄂爾多斯冶金 集團(tuán)節(jié)能減排項(xiàng)目 —— 大型集群 電爐低溫?zé)煔庥酂?資源綜合利用能效電廠工程 技術(shù)方案 天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 中材節(jié)能發(fā)展有限公 司 — 13 — 可利用的余熱資源 鄂爾多斯冶金集團(tuán) 有限責(zé)任公司 上述 26 臺(tái) 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(dāng)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(kāi)閉的影響，與混入空氣的多少有直接關(guān)系。 根據(jù) 中材節(jié)能發(fā)展有限公司 2020 年 8 月 3 日 ～ 5 日對(duì) 七分廠 2＃ 爐 、八分廠 2＃ 爐 （ 25000kVA 硅鐵冶煉電爐 ） 和十分廠 1＃ 爐 （ 16500kVA 硅鐵冶煉電爐 ） 的現(xiàn)場(chǎng) 測(cè)試結(jié)果 和業(yè)主提供的數(shù)據(jù)，其主要廢氣參數(shù)如下： 25000kVA 硅鐵冶煉電爐煙氣溫度 250～ 420℃，平均溫度約 320℃，煙氣流量 92020～ 131000m3/h（標(biāo)況） ， 平均煙氣流量 113000m3/h（標(biāo)況）， 含塵濃度為 5g/m3（標(biāo)況） ； 16500KVA 硅鐵 冶煉 電爐煙氣溫度 290～ 440℃，平均溫度約 353℃，煙氣流量 23000～ 79000m3/h（標(biāo)況） ， 平均煙氣流量 55167m3/h（標(biāo)況） ,含塵濃度為 7g/m3（標(biāo)況） 。 以上數(shù)據(jù)與國(guó)內(nèi)、外同規(guī)模爐型相比， 流量 、 溫度偏低。 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘 查 和與業(yè)主 的充分交流、分析、研究，我們認(rèn)為導(dǎo)致煙氣 流量 、 溫度偏低的 主要原 因 有以下 幾 方面： ① 電爐 喂料口 爐 門 采用 空 氣幕密封， 導(dǎo) 入 了 大量冷風(fēng) ； ② 由于現(xiàn)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(fēng)機(jī)入口處增設(shè)了混冷風(fēng)閥門，標(biāo)定時(shí)冷風(fēng)閥開(kāi)度為 30％。 ③ 系統(tǒng)密封不嚴(yán) ，造成大量冷空氣進(jìn)入。 ④ 部分管道無(wú)保溫措施，表面散熱增加。 針對(duì) 上述存在的問(wèn)題 首先要加強(qiáng)管理，采取相應(yīng)措施： ① 電爐 喂料口 爐 門 的開(kāi)度盡量減小， 空 氣幕密封 風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速裝置 ， 減少不必要的 冷風(fēng) 侵入； ② 由于余熱鍋爐的排煙溫度保證在 160℃以下，滿足布鄂爾多斯冶金 集團(tuán)節(jié)能減排項(xiàng)目 —— 大型集群 電爐低溫?zé)煔庥酂?資源綜合利用能效電廠工程 技術(shù)方案 天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 中材節(jié)能發(fā)展有限公 司 — 14 — 袋除塵的溫度要求，可以取消引風(fēng)機(jī)入口處混冷風(fēng)閥門 ； ③ 加強(qiáng) 系統(tǒng) 密封 ； ④ 增加 保溫措施， 減少 表面散熱 損失 。 采取以上各項(xiàng)措施后，進(jìn)入余熱鍋爐的煙氣溫度將會(huì)明顯提高， 據(jù)估算， 三期 8 臺(tái) 25000kVA 硅鐵冶煉電爐 （六～九分廠） 的煙氣 參數(shù) 平均 可達(dá) 125000m3/h(標(biāo)況 )－ 360℃， 四期 18 臺(tái) 25000kVA 電爐（十～十三分廠）煙氣參數(shù)平均為 90000 m3/h(標(biāo)況 )－ 380℃ 。 熱力系統(tǒng)及裝機(jī)方案設(shè)計(jì) 原則 1） 充分利用 公司現(xiàn)有 廢 氣 余熱 資源 ； 2） 本余熱 電站的建設(shè)及運(yùn)行應(yīng)不影響 原有 生產(chǎn)系統(tǒng)的 正常 運(yùn)行 ； 3） 本余熱 電站的系統(tǒng)及設(shè)備應(yīng) 以 成熟可靠 、技術(shù)先進(jìn)、節(jié)省投資、提高效益為原則， 并考慮目前國(guó)內(nèi)余熱發(fā)電設(shè)備實(shí)際技術(shù)水平 。 4） 煙氣通過(guò)余熱鍋爐沉降下來(lái)的 爐 灰應(yīng)回收 利用 以達(dá)到節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境的目的。 裝機(jī)方案及 熱力系統(tǒng) 確定 裝機(jī)方案 的確定 根據(jù)目前國(guó)內(nèi)純余熱發(fā)電技術(shù)及裝備現(xiàn)狀，結(jié)合 硅鐵 生產(chǎn)余熱資 源情況，本工程裝機(jī)方案采用純低溫余熱發(fā)電技術(shù)。 由 總圖布置及工藝流程 可知 ， 同一系統(tǒng)各 生產(chǎn)車間 之間 的 距離較遠(yuǎn)，給低壓蒸汽的輸送帶來(lái)較大的困難， 根據(jù)上述余熱條件以及目前的純低溫余熱發(fā)電的技術(shù)水平， 本方案僅 對(duì)單壓 和 閃蒸 兩種 熱力系統(tǒng) 進(jìn)行比較 。 1） 按實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) 計(jì)算 單臺(tái) 電爐 發(fā)電能力如下： 系統(tǒng) 類別 電爐 規(guī)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(fā)電功率 （ kW） 單壓系統(tǒng) 25000kVA 310 0 0 166 ～ 1451 16500kVA 310 0 0 156 ～ 906 鄂爾多斯冶金 集團(tuán)節(jié)能減排項(xiàng)目 —— 大型集群 電爐低溫?zé)煔庥酂?資源綜合利用能效電廠工程 技術(shù)方案 天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 中材節(jié)能發(fā)展有限公 司 — 15 — 閃蒸系統(tǒng) 25000kVA 310 125 ～ 1634 16500kVA 310 125 ～ 977 2） 按改造后數(shù)據(jù) 計(jì)算 單臺(tái)電爐 發(fā)電能力如下： 系統(tǒng) 類別 電爐規(guī)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(fā)電功率 （ kW） 單壓系統(tǒng) 25000kVA 310 0 0 154 ～ 2149 16500kVA 310 0 0 118 ～ 1743 閃蒸系統(tǒng) 25000kVA 310 118 ～ 2332 16500kVA 310 130 ～ 1813 通過(guò)上述計(jì)算， 閃蒸 系統(tǒng)具有較高的發(fā)電能力，因此建議采用 閃蒸熱力系統(tǒng)。 按照以上單臺(tái)電爐的 平均余熱發(fā)電功率 推算， 一期電站 18 臺(tái)16500kVA 硅鐵冶煉電爐 和 二期 8 臺(tái) 25000kVA 硅鐵冶煉電爐 改造 前、 后電站計(jì)算平均 發(fā)電能力 及裝機(jī)容量 如下： 電站編號(hào) 改造前、后 電爐臺(tái)數(shù) 鍋爐臺(tái)數(shù) 蒸汽參數(shù) 平均發(fā)電 功率 （ kWh） 裝機(jī)容量 （ MW） 一期 改造前 18 4 主汽： MPa－ 310℃ － 閃蒸 ： MPa－ 111℃ － t/h 17586 30 改造后 18 4 主汽： MPa－ 310℃ － 閃蒸 ： MPa－ 111℃ － t/h 32634 二期 改造前 8 4 主汽： MPa－ 310℃ － t/h 閃蒸 ： MPa－ 111℃ － t/h 13072 15MW 改造后 8 4 主汽： MPa－ 310℃ － 閃蒸 ： MPa－ 111℃ － t/h 18656 以上計(jì)算結(jié)果是基于汽輪機(jī)排汽壓力均為 ，汽輪機(jī)效率鄂爾多斯冶金 集團(tuán)節(jié)能減排項(xiàng)目 —— 大型集群 電爐低溫?zé)煔庥酂?資源綜合利用能效電廠工程 技術(shù)方案 天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 中材節(jié)能發(fā)展有限公 司 — 16 — 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(tǒng) 使 汽輪機(jī)的排汽 壓力升高 ， 進(jìn)、出口焓差顯著下降，根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀髼l件估算 ，直接空氣冷卻系統(tǒng)的排汽背壓為 ~，與水冷系統(tǒng)相比，同樣條件下減少發(fā)電量約為 10％～ 15％， 即一期改造后的平均發(fā)電能力為；二期改造后的平均發(fā)電能力為 。 余熱鍋爐 的 結(jié)構(gòu) 形式 及清灰方案 根據(jù) 工藝 流程和廢氣參數(shù)及粉塵的特性， 余 熱鍋爐采用單鍋筒 、光管受熱面、 自然循環(huán)方式、露天立式布置，結(jié)構(gòu)緊湊、占地 面積 小。煙氣從上向下 依次 橫向沖刷過(guò)熱器、蒸發(fā)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(cuò)排方式布置，使氣流在管壁形成擾動(dòng)，阻止煙塵沉降 。 鍋爐分兩段設(shè)置，其中 I 段為蒸汽段， II 段為熱水段。 為便于運(yùn)行和檢修，設(shè)有多層平臺(tái)。 試驗(yàn)證明： 煙塵的 主要成份為： SIO C、 CaO、 Fe2O AI2O3等，各種成份所占比例分別為： %、 %、 %、 %、 %，其它成份 占 %， 堆積比重只有 ， 煙塵粒度 ≤ 1μ m 的占 80％以上，平均粒徑為 ~ m。 當(dāng) 煙氣 溫度 ≥ 160℃ 、 通流截面風(fēng)速 ≥ 8m/s 時(shí) ，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(qiáng)的親水性。 針對(duì)廢氣粉塵粒度很小，比重較輕的特點(diǎn)，余熱鍋爐在正常運(yùn)行時(shí)積灰?guī)茁瘦^小，但在事故 狀態(tài) 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(nèi)部裝置的一次分離采用縫隙擋板 結(jié)構(gòu)，二次分離元件為特殊的鋼絲網(wǎng)分離器。為了保證好的蒸汽品質(zhì)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，鍋筒上部裝有壓力表、安全閥和備用管座。鄂爾多斯冶金 集團(tuán)節(jié)能減排項(xiàng)目 —— 大型集群 電爐低溫?zé)煔庥酂?資源綜合利用能效電廠工程 技術(shù)方案 天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 中材節(jié)能發(fā)展有限公 司 — 17 — 鍋筒前方設(shè)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(shè)置工業(yè)攝像頭以監(jiān)視水位；一組電接點(diǎn)液位計(jì)管座，可作水位顯示和接水位報(bào)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(nèi)護(hù)板，與熱煙道組成煙氣通道，內(nèi)護(hù)板、熱煙道外敷設(shè)輕型保溫層。鍋爐整個(gè)外表面 采用 彩色鋼板 作保護(hù)層 ，使得整個(gè)鍋爐的漏風(fēng)率小于 3％。 通過(guò)上述計(jì)算， 1 12 三個(gè) 硅鐵分廠 12 臺(tái) 16500kVA 硅鐵冶煉電爐 每 分廠 冶煉電爐 可生產(chǎn) － 310℃ 的 過(guò)熱 蒸汽 ；同時(shí)可通過(guò)閃蒸器產(chǎn)生 MPa－ 111℃ 的飽和蒸汽 t/h。 13 硅鐵分廠 6臺(tái) 16500kVA硅鐵冶煉電爐 可生產(chǎn) － 310℃ 的 過(guò)熱 蒸汽 ；同時(shí)可通過(guò)閃蒸器產(chǎn)生 MPa－ 111℃ 的飽和蒸汽 t/h。 9 四個(gè) 硅鐵分廠 8 臺(tái) 25000kVA 硅鐵冶煉電爐 每分廠 冶煉電爐 可生產(chǎn) － 310℃ 的 過(guò)熱 蒸汽 ；同 時(shí)可通過(guò)閃蒸器產(chǎn)生 MPa－ 111℃ 的飽和蒸汽 t/h。 低溫余熱發(fā)電汽輪機(jī)的 特點(diǎn) 本 項(xiàng)目 采用的汽輪機(jī)是針對(duì)低溫余熱發(fā)電而 特殊 設(shè)計(jì)的低參數(shù) 補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)。 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(shù)為 — 300℃過(guò)熱蒸汽 ； 補(bǔ)汽 汽參數(shù)為 — 111℃ 飽和 蒸汽 。 汽輪機(jī)的通流部分由一個(gè)復(fù)速級(jí)和七個(gè)壓力級(jí)組成，不設(shè)回?zé)岢槠凇Ｆ啓C(jī)前汽缸選用耐熱鉻鉬合金鑄鋼材料，后汽缸則采用優(yōu)質(zhì)鑄鐵材料。前后汽缸用垂直中分面法蘭螺栓聯(lián)接，上下半汽缸，由水平中分面螺栓聯(lián)接，前汽缸用貓爪結(jié)構(gòu)搭在前軸承座上，前軸承座通過(guò)前座架固定在汽機(jī)基礎(chǔ)平臺(tái)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(guò)后座架直接固定在基礎(chǔ)上。 來(lái)自 余熱 鍋爐的主蒸汽經(jīng)隔離閥 、 速關(guān)閥進(jìn)入汽輪機(jī)高壓部分蒸汽鄂爾多斯冶金 集團(tuán)節(jié)能減排項(xiàng)目 —— 大型集群 電爐低溫?zé)煔庥酂?資源綜合利用能效電廠工程 技術(shù)方案 天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 中材節(jié)能發(fā)展有限公 司 — 18 — 室，然后由調(diào)節(jié)汽閥控制進(jìn)入汽輪機(jī)通流部分，蒸汽膨脹作功后，乏汽排入凝汽器凝結(jié)成水 ， 再由凝結(jié)水泵泵出至除氧器。凝結(jié)水泵出口處引一路凝結(jié)水回凝汽器熱井作再循環(huán)管路。凝汽器上裝有安全膜