钢铁厂烧结冷却机低温余热发电设计方案概要

XX钢铁有限公司烧结冷却机 低温余热发电设计方案 第一章

项目建设的规模 根据XX钢铁公司提供数据及进行的热力计算： 1、110m2 烧结机鼓风机风量：230400m3/h（利用系数：1.6，一、二段风量为1600m3/t） 2、设计取值 烟气进口温度380℃ 烟气性质为热空气 3、余热锅炉基本参数 主蒸汽额定蒸发量为11.6t/h 主蒸汽额定蒸汽压力2.1MPa 主蒸汽温度330℃ 付蒸汽额定蒸汽发量为3.27t/h 付蒸汽额定蒸汽压力0.4MPa 付蒸汽饱和蒸汽温度151℃ 锅炉进水温度36℃ 锅炉排污率1% 4、配备3000KW 的发电机组，项目建成后每小时将发3000 度电 第二章 工艺技术方案 第一节系统选择 从烧结机出来的380℃烟气经余热锅炉换热后，余热锅炉产生的蒸汽带动汽轮机发电。 1.目前国内发电汽水系统有三种系统。 1.1、单压系统采用单级进汽汽轮机及单压烧结余热锅炉的单压不补汽系统。一般余热锅炉排气温度在170℃，排气用于烘干物料。由于废气余热得不到充分利用，相应影响了发电能力，在这三种系统中单压系统发电能力最低。 1.2、双压系统 采用补汽式汽轮机的双压单级补汽系统，烧结余热锅炉生产两个不同 的蒸汽，一为主蒸汽，另一个为低压补汽。由于设置了低压蒸发段，低压蒸汽压力： 0.35MPa ， 低压蒸汽饱和温度148 ℃ ， 再加上设 置了低压省煤器，排烟温度能降到110℃左右。在这三种系统中双压系统发电能力最高，但投资最大。

1.3、复合闪蒸单级补汽系统 采用补汽式汽轮机的复合闪蒸单级补汽系统，烧结余热锅炉生产主蒸 汽同时生产高温热水，高温热水再降压蒸发出二次蒸汽，二次蒸汽补入汽轮机。虽然冷却机废气余热被充分利用了，但由于闪蒸器的出水未能转换为电能，降低了系统的发电能力，但由于有闪蒸汽补进汽轮机，所以发电能力和投资在前两系统之间。 2.我司综合考虑客户投资和运行的经济性选用双压系统。 2.1 工艺流程 给水经给水泵进入余热锅炉，经废气加热后，一部分变为过热蒸汽， 进入汽轮机作功发电。另一部分经余热锅炉低温段加热后，产生饱和蒸汽进入汽轮机相应低压进汽口作功发电。冷凝水经低压省煤器后由中压锅炉给水泵供给低压汽包，低压汽包具有自除氧功能，实现一个完整的热力循环。 2.2 工艺流程特点 在这一工艺流程中由于引入双压系统，使烧结机排烟温度大大降低，且循环利用，大大提高了余热利用率。同时由于增加了双压系统，可通过调节系统循环水量来较大范围地适应烧结机废气参数的大幅波动，提高系统运行的可靠性及稳定性。 第二节、设备方案 1.现状 XX钢铁有限公司烧结厂1台110m2 烧结机，烧结机配套1台环冷机，环冷机配套对应4台鼓风机。 2.和环冷机厂家交流,提出如下改造措施 由于余热锅炉设置于钢铁生产最主要的工艺管道上，一旦发生事故（如锅炉爆管、粉尘堵塞等）将影响钢铁生产的正常运行。为防止这种情况发生，余热锅炉废气管道及发电系统汽水管道均考虑了应急处理措施。 措施1：设旁通废气管道，一旦锅炉发生事故，启用旁通废气管道。 措施2：发电系统汽水管路考虑了将余热锅炉从发电系统中解列出来的措施。 2.1 冷却车罩子 对密封段罩体进行保温改造，罩体与冷却小车之间的间隙采用活动结 构进行密封，为便于检修在罩体上预留检修人孔，人孔也采用保温结构； 2.2 落矿斗 对落矿斗进行保温、密封；考虑到落矿斗处烟气的含尘量较高，在此 烟气出口处增加重力式除尘器； 2.3 冷却风机 将2#冷却风机除去，在余热回收系统中增加一台循环风机。 2.4 风仓 将现有互通风仓进行适当改造，在确保冷却效果的情况下提高烟气温 度；通过以上措施可使环冷机的排烟温度达到第2 条所列 3.设备方案 根据本项目烧结机的特点及现场和余热发电系统工艺设计要求，本方 案一台烧结机采用一台锅炉一台汽轮发电机组的设备配置方式。余热锅炉的过热蒸汽汇合后直接进入汽轮发电机组发电；余热锅炉所产生的饱和蒸汽进入汽轮发电机组的低压级作功发电。 一炉一机方案是在综合考虑了投资、废气成分、系统复杂程度、可靠 性、运行可操作性等因素后确定的最佳方案。其优点主要体现在：系统简单，投资降低且便于管理；单机容量增大，汽轮发电机组效率提高。 3.1 余热锅炉设计 3.1.1 余热锅炉设计条件 序号 名称 符号 单位 数据

1 低温热源成分 / 空气 空气 组成 N2 / Vol.% 78 O2 / 21 H2O / 1 灰分 成分 / 铁矿石烧结熟料 含量 / g/Nm3 3 粒径 / μm 100 2 流量 Vg Nm3/h 218000 3 保温系数 η / 0.98 4 空气进口温度 tgi ℃ 400 5 蒸汽压力 P1 MPa 2.1 6 蒸汽温度 two ℃ 330(151) 7 蒸汽流量 G t/h 11.6(3.27) 8 省煤器排污率 φ % 1 9 锅炉供水温度 t3 ℃ 36 10 锅炉总阻力 hf Pa 700 3..1.2 锅炉结构简介 本锅炉是为冶金企业烧结机纯低温余热回收工程而设计的余热锅炉， 流动方向隧道式布置的单烟道锅炉。 锅炉整体采用管箱式结构，自上而下有过热器管箱、蒸发器管箱、省 煤器管箱和凝结水加热器管箱。这四只管箱通过底部型钢将自身重量传递到钢架的横梁上。安装方便。 锅炉主要布置有过热器，蒸发管束、省煤器、凝结水加热器等。 锅炉为自然循环锅炉，锅炉本体主要部件分述如下： 3.1.2.1 锅筒 3.1.2.1.1 中压锅筒 采用材料为20g，锅筒内装有旋风分离器、挡板、波形板、多孔板等汽水分离装置。 锅筒内部采用三级蒸汽分离装置，分别为挡板、丝网除沫器和均汽孔 板，确保蒸汽品质。锅筒内部设有表面排污（连续排污）、磷酸盐溶液分配、给水分配装置。 筒体上设置了一组双色水位计、一组单色水位计以及供远传测量用的液位计接口；设置了给水、排污、加药接口；设置了两个安全阀接口；设置了必要的压力表、压力变送器、放空气、充氮保护等管接头；设置两根饱和蒸汽引出管，将饱和蒸汽引入过热器分配集箱。安全阀的排汽管道配置了消音器。 锅筒的给水管、加药管采用套管结构，以消除温差应力。 锅筒的两端均设置向内开启的人孔门。 3.1.2.1.2 低压锅筒 低压锅筒兼作除氧给水箱，锅筒内部采用三级蒸汽分离装置，分别为 挡板、丝网除沫器和均汽孔板，确保蒸汽品质。 锅筒内部设有表面排污（连续排污）、磷酸盐溶液分配、出水收集装置。 筒体上设置了一组双色水位计、一组单色水位计以及供远传测量用的 液位计接口；设置了给水、排污、加药接口；设置了一个安全阀接口；设置了必要的压力表、压力变送器、放空气、充氮保护等管接头；设置两根饱和蒸汽引出管，将大部分饱和蒸汽引入过热器分配集箱。筒体还设有给水泵再循环接口和放水接口。 在锅筒内经单级分离装置分离出来的小部分饱和蒸汽通过一根导管引入除氧器，对凝结水进行加热、除氧。 加药管采用套管结构，以消除温差应力。 锅筒的一端设置了向内开启的人孔门。 3.1.2.1.3 除氧器除氧器、低压蒸发器以及低压锅筒共同构成了一体化除氧器。 除氧器采用喷雾填料式。内部有雾化喷嘴和配水环管，中部采用不锈 钢拉西环作为填料。 除氧器设置了压力表、压力变送器、非凝结气体排除、安全阀、进水、 充氮、备用等接口。 除氧器顶部采用法兰连接方式，以便对内部进行检查、维护。 下部封头设有降水管和进汽管。降水管下端侵入除氧给水箱的水空间； 进汽管与低压锅筒的汽空间相连。 3.1.2.2 过热器 在过热器系统中，饱和蒸汽被加热至330℃的过热蒸汽，过热器内工质 与烟气为逆流换热，管束为错排； 过热器管采用螺旋鳍片管结构，换热管材料为20-GB3087 ，鳍片材料为 Q235-A。 过热器的分配集箱设有疏水管道，汇流集箱设有放空气管道，过热器受热面为全疏水结构。受热面水平布置。 过热蒸汽集箱设置了充氮、反冲洗管接头；为了便于锅炉的启动，集 箱上还设置了启动排空管道、阀门，配置了消音器，集箱上设置的安全阀 的排汽管道也配置了消音器。 过热器为全疏水结构。 过热器布置在高温烟气通道内，处于最上游位置。 3.1.2.3 蒸发管束 蒸发管束采用多集箱组合型，上、下集箱水平倾斜横放于烟道中，每 个上、下集箱之间，由纵向翅片管组成错列的对流管束。 蒸发管采用螺旋鳍片管结构，换热管材料为20-GB3087，鳍片材料为 Q235-A。 3.1.2.4 省煤器 中压省煤器为双集箱、螺旋翅片管受热面结构，采用错列布置。省煤 器的分配集箱设置了疏水管道阀门；省煤器的汇流集箱设置了放空气管道 阀门。 中压省煤器同样为全疏水结构。 中压省煤器置于中压蒸发器后的混合烟道内。 省煤器管采用螺旋鳍片管结构， 换热管材料为20-GB3087，鳍片材料 为Q235-A。 3.1.2.5 凝结水加热器 凝结水加热器采用双集箱、螺旋翅片管受热面结构，采用错列布置。 加热器的分配集箱设置了疏水管道阀门；加热器的汇流集箱设置了放 空气管道阀门。 凝结水加热器同样为全疏水结构。 凝结水加热器置于低压蒸发器后的混合烟道内，位于烟气流程的最末端。 3.1.2.6 锅炉范围内仪表、阀门在锅筒上装有两只安全阀，锅筒后部两端各有一只高读水位表，锅筒上还安装用于水位表自动控制电感应水位表，以及压力表，紧急放水阀和连续排污阀等。 在过热器出口集箱上，装有一个安全阀，一个电动主蒸汽阀，并装有 压力表，温度计等。 在锅炉烟气进出口设置测压口、测温口（直读、远传各一）；过热器、 蒸发管束、省煤器之间设置直读式测温口。