余热发电方案

4台余热锅炉＋1×7.5MW 余热发电工程

初步方案

目录

1．概述

2．余热资源概况

3．余热资源利用方案

4．余热锅炉本体设计方案

5．余热发电机组选型及热力系统6．循环水系统

7．化学水系统

8．电气系统

9. 热工控制与仪表

10. 主要技术经济指标

11. 设备及投资估算

1．概述

郴州市金贵银业股份有限公司是一家以生产经营高纯银及银深加工产品为主的高新技术企业，是我国白银生产出口的重要基地之一。公司拥有全国领先的白银冶炼和深加工技术，白银年产量居全国同类企业前列，是郴州市产值、利税及创汇大户、湖南省工业百强和民营三十强企业。

公司以白银冶炼及其深加工产品为核心，综合回收其它贵重金属。拥有600t/a高纯银精炼、10万t高纯铅、300t/a高纯硝酸银、1000t/a “AT纳米抗菌剂”和银基触点材料等银深加工生产线。年综合回收锌20000t、高纯铋800t及铟、铜、锑、锡等多种贵重金属。

公司是湖南省首批高新技术企业，拥有自主研发中心，先后承担多项国家级科研课题，累计申请国家专利57件，其中发明专利37件，被湖南省知识产权局列为“湖南省知识产权优势培育企业”。

目前，公司的白银生产技术、工艺水平、产品质量、资源综合利用率处于同行业先进水平，白银回收率可达99.5%，资源综合利用率达95%，白银质量稳定在国家1#银标准，纯度达99.995%。公司通过

ISO9001:2008质量管理体系、ISO14001:2004环境管理体系认证和湖南省质量信用3A企业认定，大力推行品牌战略，提升公司国际知名度，“金贵”牌银锭获“湖南省出口名牌”、“湖南省国际知名品牌”称号，远销英、美等国际金属交易市场。高纯银、高纯铅产品获“湖南名牌产品”称号，连续多年在上海华通铂银交易市场获得“全国用户最喜爱20家白银品牌”称号。“金贵”注册商标连续三届被认定为“湖南省著名商标”称号，并于2007年在英国、美国核准注册。

2011年，公司实现销售收入28亿元，同比增长79.4%，出口1.55亿

美元，上缴税收1.16亿元。成为“郴州市标志性工业企业”，连续多年被评为“湖南省出口十强企业”、“湖南省A级纳税信用单位”、“郴州有色金属产业园区纳税先进单位”。

2007年12月，公司引进战略投资者，顺利实施公司股份制改造，并于2008年4月完成股份公司的登记注册，2011年正式向国家申请A股上市。

金贵银业公司位于郴州市郊，是一个以铅、银为主的有色金属综合企业。该公司现有各种窑炉，如底吹炉、烟化炉、鼓风炉等，在生产过程中排出大量的高温烟气，烟气温度达1000℃。该公司现有余热资源没有得到充分合理利用：现有底吹炉配有余热锅炉，所产蒸汽直接排空；烟化炉、鼓风炉均配有表面式冷却器将高温烟气余热散失到环境中。另外该公司拟再上一条铅生产线，配套有侧吹炉、烟化炉。为充分利用金贵银业公司的余热资源，拟建设余热发电工程。

2．余热资源概况

2.1 现有的余热资源

金贵银业公司现有底吹炉一台，配有一台余热锅炉，所产饱和蒸汽直接排空；现有烟化炉、鼓风炉各一台，均配有表面式冷却器将高温烟气冷却，大量高品质余热资源失到环境中，没有得到充分利用。现有的余热资源详见表1。

表1 金贵银业公司现有窑炉烟气参数表

序号设备名称

烟温

℃

烟气量

Nm3/h

含尘量

g/Nm3

SO

2

含量

％

余热利用情况

1 底吹炉1050 30000 6 已建8t/h余热锅炉，所产蒸汽排空

2 烟化炉1000 30000 已建1x900m2淋水表冷器，余热未利用

3 鼓风炉800 45000 已建2x900m2表冷器，余热未利用

2.2 规划的余热资源

金贵银业公司拟再上一条铅生产线，配套有侧吹炉、烟化炉、反射炉，生产过程中也会产生大量的高温烟气排出，高温烟气余热可以回收利用。规划待建的侧吹炉、烟化炉、反射炉余热资源如下：（1）还原炉

在氧气底吹炉中，生产时混合料从上部加料口加入，氧气从底部鼓入，氧气底吹炉下部为熔池，混合料在熔池内发生高温氧化反应，会产生大量的高温烟气，其主要特性参数详见表2。

表2 底吹炉出口烟气特性表

项目数据备注

实际烟气量（Nm3/h）15000～24000

设计烟气量（Nm3/h）21000

废气温度（℃）700～900

烟气含氧量（%）15.83

烟气含尘浓度（g/m3）258

（2）烟化炉

鼓风炉渣经电热前床保温沉淀进一步分离粗铅和冰铜后，进入烟化炉，用空气和煤粉混合吹入熔融的炉渣中，燃烧后产出热量和一氧化碳，使熔渣保持高温并把氧化锌、氧化铅还原成单质锌铅，被炉气中的二氧化碳和吸入的氧气，再度氧化成氧化锌、氧化铅，随烟气一起排_出烟化炉。其烟气主要特性参数详见表3。

表3 烟化炉出口烟气特性表

项目数据备注

实际烟气量（Nm3/h）l9000～21000

设计烟气量（Nm3/h）21000

废气温度（℃）1000～1100

烟气含氧量（%）9.00

烟气含尘浓度（g/m3）55

（3）反射炉

除铜产生的浮渣经反射炉熔炼产出冰铜和粗铅，其烟气主要特性参数详见表4。

表4 反射炉出口烟气特性表

项目数据备注

实际烟气量（Nm3/h）6000～9000

设计烟气量（Nm3/h）7000

废气温度（℃）900～1000

烟气含氧量（%）10.5

烟气含尘浓度（g/m3）3～15

3．余热资源利用方案

本方案确定的各种窑炉烟气余热利用方案为：根据有色冶炼行业的各种窑炉排烟的特点，本余热锅炉的烟气系统设计考虑了有色冶炼窑炉的结构、布置及操作情况、容量大小和配置上的方便等因素，采用一台窑炉配一台余热锅炉方案。

根据甲方最新确定的余热利用方案，将现有底吹炉余热锅炉进行改造（增加350m2换热面积），产生中压饱和蒸汽（4.0MPa、251℃）10t/h，另新建三台余热锅炉。其中：烟化炉余热锅炉产生中压饱和蒸汽（4.0MPa、251℃）10t/h，还原炉（侧吹炉）余热锅炉产生中压饱和蒸汽（4.0MPa、251℃）12t/h，三台饱和蒸汽余热锅炉产生的蒸汽合并进入一台30～32t/h煤气过热炉进行过热，产生过热蒸汽（3.82MPa、430℃）30～32t/h，进入汽轮发电机组发电，少量采暖制冷用汽由汽轮发电机组非调整抽汽确保供应。本余热发电系统还设有循环水系统及化学水处理系统、电气系统及仪控系统等。

目前，公司10万t/a铅冶炼生产系统为氧气底吹—鼓风炉—烟化炉提锌和制酸工艺，粗铅综合能耗483kgce/t，电铅综合能耗

500kgce/t，2011年公司生产线冶炼系统年产粗铅61000t，年耗能超

过3万t标煤。根据国内已运行10万t/a铅冶炼生产线情况，采用富氧底吹+还原炉+双转双吸制酸工艺，粗铅综合能耗仅253kgce/t，电铅综合能耗270kgce/t，能耗指标较低，运行比较稳定；熔炼过程产出大量高温烟气，将其热量利用并发电，可进一步降低能耗，以适合当前节约能源形势，所以当前急需采用富氧底吹+还原炉+双转双吸制酸工艺对原来生产线进行节能改造，同时建立余热利用与发电系统。

新系统节能改造情况为：改造1台余热锅炉（底吹炉余热锅炉），增加2台饱和蒸汽余热锅炉（还原炉余热锅炉、烟化炉余热锅炉）和1

台煤气过热炉，各余热锅炉选型参数如下表5：

表5 余热锅炉选型参数表

序号工艺部位底吹炉还原炉烟化炉煤气过热炉1 锅炉型号/ / / /

2 设计烟气量

（Nm3/h）

21000 21000 21000

3 设计烟气温度（℃）950 950 1050

4 主蒸汽量（t/h）10 12 10 32

5 主蒸汽压力（Mpa） 4.0 4.0 4.0 3.82

6 主蒸汽温度（℃）251 251 251 430

7 副蒸汽量（t/h）————

8 副蒸汽压力（Mpa）————

9 副蒸汽温度（℃）————

4．余热锅炉本体设计方案

4.1 余热锅炉本体设计原则

4.1.1采用一台窑炉配一台余热锅炉，共配置三台余热锅炉，其中一台利用现有锅炉改造，新增两台余热锅炉，并另建一台煤气过热炉。

4.1.2新建余热锅炉按额定工作压力P=3.82MPa(表压)，产饱和蒸汽参数进行设计。

4.1.3本余热锅炉设计吸取了有色行业余热锅炉的设计和运行经验，确定本锅炉采用多烟道形式及悬吊式支撑结构。高温烟气纵向冲刷各烟道受热面，锅炉进口烟气温度为800～1050℃，锅炉排烟温度为300℃左右。

4.1.4锅炉采用单锅筒自然循环方式，运行方便，负荷适应性强。

4.2余热锅炉技术规范确定

根据国内现有铅冶炼厂的相关经验，余热锅炉采用饱和蒸汽锅炉。余热锅炉所产蒸汽为4.0MPa、251℃的饱和蒸汽。本工程共3台余热锅炉和一台煤气过热炉。各余热锅炉的蒸参数如表6。

表6 金贵银业公司余热锅炉统计表

序号设备名称蒸汽参数蒸发量备注

1 底吹炉余热锅炉 4.0PMa 251℃10t/h 余热锅炉改造

2 侧吹炉余热锅炉 4.0PMa 251℃12t/h 新建余热锅炉

3 烟化炉余热锅炉 4.0PMa 251℃10t/h 新建余热锅炉

4 煤气过热锅炉 3.82PMa 400℃32t/h 新建

4.3 余热锅炉本体设计简述

根据余热锅炉本体设计的原则，余热锅炉采用立式多烟道单锅筒自然循环水管锅炉。余热锅炉本体供货范围包括：锅筒、锅内装置、锅筒支座；蒸发器、省煤器、（含一次阀门仪表）；钢架、平台、护板、炉墙金属件、振打除灰装置、进出口接口烟道、雨棚、阀门及一次测量仪表、本体管路、杂件（含备件）。即从锅炉主给水阀反法兰至主蒸汽阀反法兰范围内的所有锅炉部件的金属件。

4.3.1 锅炉本体蒸发受热面系统

余热锅炉本体多四烟道布置。为充分利用余热，各烟道均布置有大量的对流管屏，锅炉水冷壁及各烟道内的对流管屏均由节距96mm的φ42X5光管加扁钢焊制而成的膜式水冷壁组成,顶棚水冷壁呈15°倾角。根据运行、检修等需要，在水冷壁上分别开有人孔、打焦孔及防

爆门等用孔。

4.3.2 锅筒及内部装置

锅炉采用单锅筒包自然循环方式，锅筒内径φ1200mm，壁厚20mm，锅筒封头壁厚20mm，锅筒全长约8000mm，用20g 材料制成。

锅筒内部设备采用水下孔板，蒸汽百叶窗带孔板分离。

4.3.3 锅炉范围内管道及本体附件

锅炉范围内管道系统及本体附件布置的目的在于对锅炉运行进行有效的控制与监督。它包括给水操作台系统、锅筒阀门及仪表、定期排污系统等。来自给水操作台的给水经管道送入锅筒，锅筒上装设有安全阀和高、低读水位表，压力表及用于水位自动调节、水位报警等的平衡容器，并设有用于紧急放水、连续排污、加药等接口。

4.3.4 构架与平台扶梯

锅炉支承方式为悬吊式，全钢架结构。锅炉全部重量通过顶板作用在6 根钢柱上。锅炉本体上的操作平台和楼梯也由钢结构组成。4.3.5 炉墙与密封

由于锅炉采用膜式水冷壁、全悬吊结构，故相应地采用膜式敷管炉墙，全部炉墙重量通过支撑钩附着在水冷壁上。炉墙材料主要为岩棉制品、钩钉及钢丝网等。

4.3.6 清灰系统

清灰系统采用弹性振打方式进行清灰，每台锅炉设高效弹性振打机32台，其性能参数如下：

振打频率： 3次/min

振打力： 30～100KN

电机功率： 0.37kW

电源电压： 380V

4.4 余热锅炉房工艺设计

根据余热锅炉本体设计的原则，本余热发电项目的余热锅炉是根据各生产工艺的窑炉布置情况确定的。余热锅炉房的各系统设计分述如下：

4.4.1 余热锅炉房烟气系统

根据本余热发电项目的特点，余热锅炉的烟气系统设计考虑了生产工艺的窑炉的结构、布置及操作情况，烟气量的大小和配置上的方便等因素，每台窑炉配一台余热锅炉，共配置三台余热锅炉。每台窑炉排出的高温烟气由烟道接入余热锅炉。高温烟气经余热锅炉换热后，排烟温度降至约300℃以下，由后续的系统进行处理。

4.4.2 余热锅炉房气水系统

1）主蒸汽系统

余热锅炉所产蒸汽由过热器集箱排出，经电动阀及流量测量装置后，接入设于锅炉房的主蒸汽母管，主蒸汽母管经架空管网接入汽轮发电机房。

2）主给水系统

主给水由锅炉给水泵经架空管网接入，在余热锅炉房设有主给水母管。三台余热锅炉的给水由主给水母管接入，每台锅炉设有高压给水操作台，给水调节阀由锅炉本体配套。

3）锅炉取样、排污系统

在锅炉房设有锅炉给水、炉水及蒸汽取样冷却装置，三台余热锅炉的给水、炉水及蒸汽取样管分别接至取样冷却装置。

锅炉房设有定期排污扩容器、连续排污扩容器。三台余热锅炉的连续排污分别接至连续排污扩容器，三台余热锅炉的定期排污管则可通过定期排污总管接至定期排污扩容器。

4）锅炉加药系统

在余热锅炉房设有两套二箱三泵磷酸盐加药装置，分别向四台锅炉加药。加药装置布置在余热锅炉房的0.00米层。

5．余热发电机组选型及热力系统

5.1 装机方案

根据生产要求，本余热发电项目对外供热负荷及余热锅炉除氧自用汽总量约为：蒸汽量5.0t/h （0.4MPa表压（g），140℃）。考虑到本工程对外供热的蒸汽量很小，非调整抽汽凝汽式汽轮机完全可以满足供热需要。鉴于上述理由，本设计推荐采用非调整抽汽凝汽式汽轮