某鋼鐵集團生產(chǎn)系統(tǒng)余熱余壓利用技術(shù)改造工程可行性研究報告

- - 目 錄 1 概述 . 1 1.1 項目概況 . 1 1.2 項目建設(shè)的必要性、有利條件和意義 . 2 1.3 可行性研究的編制依據(jù)、原則及范圍 . 5 2 工藝設(shè)計方案 . 8 2.1 高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（ TRT） . 8 2.2 轉(zhuǎn)爐煤氣回收 . 16 2.3 轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐裝置 . 25 3 總圖運輸 . 31 3.1 廠區(qū)概況 . 31 3.2 總平面布置 . 32 3.3 豎向布置 . 32 3.4 運輸 . 32 3.5 綠化及消防 . 33 3.6 總圖運輸主要技術(shù)經(jīng)濟指標 . 33 4 電力 . 34 4.1 概述 . 34 4.2 高爐爐頂壓差發(fā)電 . 34 4.3 轉(zhuǎn)爐煤氣回收及余熱鍋爐 . 34 4.4 照明 . 35 5 給排水 . 37 5.1 概述 . 37 5.2 高爐爐頂壓差發(fā)電 . 37 - - 5.3 轉(zhuǎn)爐煤氣回收 . 37 5.4 轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐 . 38 5.5 排水 . 38 6 采暖通風 . 39 6.1 當?shù)貧庀筚Y料 . 39 6.2 通風 . 39 6.3 采暖 . 40 7 自動化儀表 . 41 7.1 概述 . 41 7.2 設(shè)計原則 . 41 7.3 高爐爐頂壓差發(fā)電系統(tǒng) . 41 7.4 轉(zhuǎn)爐煤氣回收及余熱鍋爐系統(tǒng) . 44 8 環(huán)境保護 . 46 8.1 設(shè)計依據(jù)及標準 . 46 8.2 工程概況 . 46 8.3 環(huán)境影響分析及治理 . 47 8.4 噪聲 . 49 8.5 廠區(qū)綠化 . 49 8.6 環(huán)境監(jiān)測和管理 . 49 8.7 本次技術(shù)改造的環(huán)境效益 . 50 9 勞動安全和工業(yè)衛(wèi)生 . 51 9.1 編制依據(jù) . 51 9.2 采用的標準與規(guī)范 . 51 9.3 工程概況 . 52 9.4 生產(chǎn)過程中職業(yè)危險、危害因素分析及防范措施 . 52 - - 10 節(jié)能 . 56 10.1 編制依據(jù) . 56 10.2 概述 . 56 10.3 綜合節(jié)能情況 . 57 10.4 節(jié)能措施 . 57 11 消防 . 59 11.1 編制依據(jù)及采用的標準、規(guī)范 . 59 11.2 工程火災(zāi)因素分析 . 59 11.3 防范措施 . 59 12 投資估算 . 62 2.1 概況 . 62 12.2 編制依據(jù) . 62 12.3 投資分析 . 63 12.4 投資估算表 . 63 12.5 說明 . 63 13 技術(shù)經(jīng)濟分析 . 66 13.1 資金來源 . 66 13.2 項目實施進度 . 66 13.3 流動資金 . 67 13.4 成本預(yù)測 . 67 13.5 銷售收入 . 67 13.6 利潤分配 . 67 13.7 評價指標計算 . 68 13.8 盈虧平衡分析 . 68 13.9 敏感性分析 . 68 - - 13.10 評價結(jié)論 . 68 - - 1 概述 1.1 項目概況 1.1.1 廠址地理環(huán)境 集團有限公司廠（以下簡稱西鋼）位于小興安嶺南麓的伊春市西林區(qū)。北距伊春 49km，南距南岔 55km。地理位置為東經(jīng) 12917，北緯 4727。四面環(huán)山，松花江支流湯旺河從廠東側(cè)經(jīng)過，湯旺河為西鋼工業(yè)水源。西林河從廠區(qū)南側(cè)經(jīng)過并流入湯旺河。廠區(qū)距湯林線西林站西北約 3km，湯林鐵路、鶴伊（高等級）公路 在廠區(qū)東側(cè)經(jīng)過，交通運輸便利。 1.1.2 企業(yè) 現(xiàn)狀 集團公司 始 建于 1966 年，經(jīng)過 40 多年的發(fā)展建設(shè)，現(xiàn)已 成為大型鋼鐵企業(yè)集團，是中國制造業(yè) 500 強， 2006 年排名第 422 位。集團現(xiàn)有總資產(chǎn) 44 億元人民幣，兩個生產(chǎn)基地分別位于伊春市和阿城市，形成由一個核心企業(yè)、五個全資子公司和兩個控股子公司組成的企業(yè)集團。 已形成年鋼 200 萬噸的綜合生產(chǎn)能力，年鋼產(chǎn)量占全省的 70%左右， 是黑龍江省最大的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)， 是全國 75 家重點鋼鐵企業(yè)和黑龍江省屬 13 家重點企業(yè)之一 ，也 是黑龍江省唯一的建筑鋼材和中型鋼材生產(chǎn)基地 。 被省企業(yè) 管理協(xié)會、企業(yè)家協(xié)會、工業(yè)經(jīng)濟聯(lián)合會聯(lián)合譽名為 “龍江鋼鐵的脊梁 ”。 企業(yè) 是伊春市的重要經(jīng)濟支柱之一，稅收約占全市的 40%左右。 西鋼現(xiàn)有鐵礦、石灰石礦、選礦、燒結(jié)、焦化、煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼、- - 電爐煉鋼、軋鋼等主體生產(chǎn)廠礦和輔料、動力、電力、制氧、運輸及機修鑄造等輔助生產(chǎn)廠，還有檢化驗、計控、通訊、安全環(huán)保、原燃輔料供應(yīng)與產(chǎn)品銷售系統(tǒng)，是具有從采礦到軋材的全部主體工藝、輔助與公用設(shè)施各工序的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。 西鋼 1998 年通過 ISO19002 質(zhì)量體系認證， 2002 年完成了質(zhì)量體系 GB/T9001-2000 標準轉(zhuǎn)換。企業(yè) 多年來先后獲得“全國質(zhì)量效益型先進企業(yè)”、“全國用戶滿意企業(yè)”、“黑龍江省用戶滿意企業(yè)”、“重合同守信譽企業(yè)”、“質(zhì)量、品種、效益標兵企業(yè)”等諸多榮譽稱號。 有較高的知名度和信譽度。建筑鋼材和中異型鋼材質(zhì)量穩(wěn)定， 獲得了國家建筑鋼材實物質(zhì)量金杯獎，并獲得國家產(chǎn)品質(zhì)量免檢證書。 1.2 項目建設(shè)的必要性、有利條件和意義 1.2.1 項目建設(shè) 的必要性 1.2.1.1 順應(yīng) 形勢 ，落實節(jié)約資源 的 基本國策 我國經(jīng)濟高速發(fā)展，能源消耗迅速增加，但能源的開發(fā)和生產(chǎn)卻嚴重滯后于消費增長，使得供需矛盾日益突出。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，預(yù)計在 “十一五”期間及以后相當長的的時間內(nèi)，我國能源需求將呈強勁增長態(tài)勢，供需矛盾繼續(xù)加大。目前，我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值的能耗比世界平均水平高 2.4 倍，與國際先進水平比則高出更多。能源的粗放利用，也帶來了環(huán)境的嚴重污染。與此同時，國際國內(nèi)市場能源價格大幅度攀升，使得一些高耗能企業(yè)的生產(chǎn)成本也大幅度上升。為此，國家提出了 實現(xiàn) “ 十一五 ” GDP 能耗降低 20%左右的 約束性目標 目標 。 要實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標， 就必須做到 資源開發(fā)與節(jié)約并舉，把節(jié)- - 約放在首位 。 就要 以提高能源利用效率為核心，以企業(yè)為實施主體，大力調(diào)整和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，加快推 進節(jié)能技術(shù)進步 。 企業(yè)余熱余壓利用工程是解決我國能源短缺，緩解能源供需矛盾，保障國家經(jīng)濟發(fā)展的重大措施之一。 加大余熱余壓利用力度，對生產(chǎn)工藝過程中產(chǎn)生的可燃氣體和壓差加以回收利用，不僅可以提高生產(chǎn)企業(yè)的能源利用效率，節(jié)約大量的能源，而且可以降低生產(chǎn)成本，為企業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益，增強企業(yè)競爭力。 鋼鐵行業(yè)是耗能大戶，占全國總能耗的 14%（ 2003 年）。近幾年推行節(jié)能措施后，能耗雖逐年下降，但與先進國家相比仍有較大差距。目前， 我國鋼鐵行業(yè)的余熱余壓 還 沒有得到充分利用，如鋼鐵企業(yè)的高爐煤氣、 轉(zhuǎn)爐 煤 氣 、高爐壓差等 。由此而產(chǎn)生的煤氣的 大量放空，不僅 造成能源的嚴重浪費，同時也污染了環(huán)境。 因此，迫切需要采取措施，減少能源消耗。 1.2.1.2 抓住機遇，促進企業(yè)發(fā)展 高爐爐頂余壓發(fā)電技術(shù) （ Top Gas Pressure Recovery Turbine 簡稱TRT） 是國家 “ 十一五 ” 十大重點節(jié)能環(huán)保推廣項目 ， 是利用高爐爐頂煤氣的剩余壓 力 ，將高爐煤氣導(dǎo)入透平膨脹機作功推動汽輪機轉(zhuǎn)動，帶動發(fā)電機發(fā)電。根據(jù)爐頂壓力的不同，噸鐵發(fā)電約 2030kWh。該技術(shù) 既 回收原 來 由減壓閥組泄放的能量，又降低噪音、同時穩(wěn)定了爐頂壓力，改善高爐生 產(chǎn)條件，可實現(xiàn)不產(chǎn)生任何污染，做到無公害發(fā)電，是很有價值的二次能源回收及節(jié)能環(huán)保項目。 TRT 技術(shù)的先進性主要在于以下方面： 1、 不消耗任何燃料： TRT 裝置區(qū)別于傳統(tǒng)的發(fā)電裝置，它利用 - - 減壓閥組前后的煤氣壓力差，將凈化后的煤氣導(dǎo)入煤氣透平機械，使氣體在機械內(nèi)膨脹做功，推動與透平同軸的發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。做功后的高爐煤氣進入廠區(qū)的能源分配管網(wǎng)，整個工藝過程中高爐煤氣始終在密閉的管道和密封程度很高的透平機內(nèi)運行。 2、 無污染公害的最經(jīng)濟的發(fā)電工藝 ：采用 TRT 技術(shù)后，高爐煤氣減壓過程產(chǎn)生的噪聲由原采用減壓閥組的 110 140 分貝降低到 85 分貝以下，防止震動造成管道破裂而產(chǎn)生煤氣泄露。 采用 TRT 發(fā)電，可減少等量燃煤火力發(fā)電的發(fā)電量，可以減少向大氣中排放大量的二氧化碳氣體，這對改善環(huán)境污染都將發(fā)揮積極的作用。同時 TRT 發(fā)電屬于二次能量回收，除必要的運行成本外不需消耗新的能源，是最經(jīng)濟的發(fā)電工藝。 轉(zhuǎn)爐煤氣是轉(zhuǎn)爐在冶煉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煙氣，其平均熱值約為8995KJ/m3（ CO 含量按 70%計算），產(chǎn)量約為 70 90 m3/t 鋼。如能有效地加以利用，對企業(yè)節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品的市場競爭力將有極大的促進作用 。 與此同時， 轉(zhuǎn)爐 高溫煙氣還帶有大量的熱能 ， 其 溫度可達 12001600 ，須將其冷卻后方可進行除塵、回收利用。為了對這一部分熱能進行回收，可 在轉(zhuǎn)爐爐口上部設(shè)置煙道式余熱鍋爐，既可利用爐氣余熱產(chǎn)生蒸汽，供發(fā)電 VD 爐等生產(chǎn)及制冷采暖等生活之用，又可將爐氣冷卻 900 以下，以滿足除塵設(shè)施及回收煤氣的要求 ， 同時降低轉(zhuǎn)爐煉鋼成本。 西鋼本部 現(xiàn) 有 550m3 高爐 1 座， 1080m3 高爐 1 座 、 120t 轉(zhuǎn)爐 2 座。目前，西鋼的高爐爐頂壓差 、 轉(zhuǎn)爐煤氣 及其余熱 均未能加以利用。 - - 綜上所述，開展生產(chǎn)系統(tǒng)余熱余壓利用，建設(shè)高爐爐頂壓差 發(fā)電工程和轉(zhuǎn)爐煤氣 及其余熱 的回收利用工程，不僅是國家實行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要，也是企業(yè)自身發(fā)展的需要。不僅會給社會帶來巨大節(jié)能效益和環(huán)境效益，也會為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。因此，盡快實施此項工程，是擺在在西鋼面前十分必要也是十分緊迫的任務(wù)。 1.2.2 項目建設(shè) 的有利條件和意義 1）西鋼具基礎(chǔ)設(shè)施完備，水電供應(yīng)充足，可滿足項目建設(shè)需要； 2）在西鋼現(xiàn)有 1 座 550m3 高爐 、 1 座 1080m3 高爐 、 2 座 120t 轉(zhuǎn)爐的基礎(chǔ)上 建設(shè)轉(zhuǎn)爐煤氣回收和高爐爐頂壓差發(fā)電，不需要建設(shè)配套公用輔助設(shè)施及生活設(shè)施，可節(jié)約大量資金； 3） TRT 項目實施后， 可以 解決 西鋼目前由于高爐 所用的原料產(chǎn)地雜，爐頂壓力波動，影響高爐發(fā)揮最佳效益 的問題 。改善高爐生產(chǎn)條件，提高高爐生產(chǎn)效率； 4）項目建成后，不僅可以回收利用大量的 二次能源 ， 進一步降低企業(yè) 能耗和產(chǎn)品成本，提高 產(chǎn)品的市場競爭能力和企業(yè) 經(jīng)濟效益。 而且可推進企業(yè)節(jié)能進步，并且使公司的裝備水平和管理水平達到一個新的層面； 5）本項目不僅具有顯著的節(jié)能效益，同時也具有 良好的環(huán)保效益，可 做到節(jié)約能源與環(huán)保并舉，實現(xiàn)真正的 節(jié)能 減排。 1.3 可行性研究的編制依據(jù)、原則及范圍 1.3.1 編制依據(jù) - - 1）國家 有關(guān)法律、法規(guī)及相關(guān)設(shè)計規(guī)范； 2）工程設(shè)計委托書； 3）建設(shè)單位提供的有關(guān)資料。 1.3.2 編制原則 根據(jù)集團的實際情況和發(fā)展要求，本工程設(shè)計遵循以下設(shè)計原則： 1）嚴格執(zhí)行國家、部門、行業(yè)和地區(qū)現(xiàn)行的有關(guān)設(shè)計規(guī)范、標準及規(guī)定； 2）采用成熟、先進 、適用 的 工藝 技術(shù) 和設(shè)備， 確保 工程投產(chǎn)后能夠可靠、安全、穩(wěn)定、連續(xù)地生產(chǎn)，達到預(yù)期的設(shè)計效果； 3）充分 考慮公司的資金狀況、承受能力、場地問題和實際需求的具體情況，充分利用西鋼現(xiàn)有的工藝設(shè)備 和公用輔助設(shè)施 。在各個方面合理掌握降低造價，盡最大努力減少工程投資。 4） 綜合布局、整體協(xié)調(diào)， 總圖布置合理， 力爭節(jié)省投資和建設(shè)用地； 5）確保 工藝順暢 ， 與 所依托的主體工程 合理對接 ， 且充分考慮建設(shè)時不影響 已運行設(shè)施 的正常生產(chǎn)； 6）在設(shè)計中嚴格 執(zhí)行國家和行業(yè)在環(huán)保、職業(yè)安全衛(wèi)生、消防設(shè)計等方面的有關(guān)規(guī)定 。 1.3.3 設(shè)計范圍 根據(jù)西鋼設(shè)計委托書要求， 本可行性研究范圍包括： 西鋼 現(xiàn)有 1座 550m3 高爐 、 1 座 1080m3 高爐 配套的高爐壓差發(fā)電 工程 、現(xiàn)有 2 座120t 轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐煤氣回收 利用工程的工藝 及相關(guān)內(nèi)容的設(shè)計。 - - - - 2 工藝設(shè)計方案 2.1 高爐煤 氣余壓透平發(fā)電裝置（ TRT） 2.1.1 主要建設(shè)內(nèi)容和生產(chǎn)規(guī)模 本項目主要建設(shè)內(nèi)容為集團公司現(xiàn)有的 1 座 550m3 高爐和 1 座1080m3高爐分別各自配套建設(shè) 1套 高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（ TRT）。 550m3 高爐 煤氣余壓透平發(fā)電裝置（ TRT）發(fā)電能力為 3500kW，1080m3 高爐 煤氣余壓透平發(fā)電裝置（ TRT）發(fā)電能力為 6000kW，本項目發(fā)電能力合計為 9500 kW，全部輸送并入國網(wǎng)。 2.1.2 高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（ TRT）概述 TRT 的主要媒質(zhì)為高爐煤氣，傳統(tǒng)的高爐煤氣是經(jīng)調(diào)壓閥組減壓后并入高爐 煤氣低壓管網(wǎng)供用戶使用的。高爐煤氣余壓發(fā)電，是鋼鐵企業(yè)一項有效的能源回收措施，高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（ TRT）是國際公認的鋼鐵企業(yè)重大能量回收裝置，它是利用高爐煤氣具有的壓力能、熱能，把煤氣導(dǎo)入透平機膨脹，使壓力能、熱能轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電的一種裝置。這種裝置既回收了減壓閥組白白泄放的能量， 使投入高爐鼓風機的能量實現(xiàn)部分回收，二次能源的循環(huán)梯階利用， 又凈化了煤氣、降低了噪音、大大改善了高爐爐頂壓力控制的品質(zhì)。它具有結(jié)構(gòu)簡單、污染少、容量大、壽命長和節(jié)能顯著的優(yōu)點，因此在能源綜合利用上獲得越來越廣泛 的應(yīng)用。 TRT 技術(shù)是先進的、成熟的。 TRT 的主要媒質(zhì)為高爐煤氣，傳統(tǒng)的高爐煤氣是經(jīng)調(diào)壓閥組減壓- - 后并入高爐煤氣低壓管網(wǎng)供用戶使用， TRT 裝置就是利用高壓高爐煤氣到低壓煤氣用戶的差壓的能量進行節(jié)能發(fā)電的一套裝置。其主要工藝流程為：高爐煤氣經(jīng)重力除塵、干法布袋除塵后分為兩路：一路經(jīng)TRT 入口蝶閥、電動插板閥、快速切斷閥后進入 TRT 透平機做功，并帶動發(fā)電機做功發(fā)電。 TRT 裝置設(shè)旁通快開閥、以保護機組的安全運行。 TRT 透平機出口設(shè)電動插板閥、電動蝶閥等設(shè)施與低壓煤氣管網(wǎng)相連。干法除塵后另一路作為 TRT 發(fā)電裝置的備用 系統(tǒng)，經(jīng)電動減壓閥組將高壓煤氣減為低壓煤氣后與低壓煤氣管網(wǎng)相連。 高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（ TRT）不僅可以回收煤氣的壓力能和熱能，又可凈化煤氣，降低噪音污染，同時 TRT 裝置在正常運轉(zhuǎn)時能代替減壓閥組，很好地調(diào)節(jié)和穩(wěn)定高爐爐頂壓力，對保證高爐順行、增產(chǎn)有良好的作用。 高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（ TRT）在保持回收發(fā)電功能基礎(chǔ)上，通過對高爐爐頂壓力進行高精度的智能控制，不僅可以升高高爐爐頂壓力的設(shè)定值，增大高爐送風的質(zhì)量流量，從而提高高爐冶煉強度，達到提高高爐利用系數(shù)、降低焦比的功效。 高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置 （ TRT）主要 包括透平主機、液壓伺服控制系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、大型閥門、無刷勵磁發(fā)電機組、氮氣密封系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、高低壓發(fā)配電系統(tǒng) 等。 高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（ TRT）在生產(chǎn)運行中不產(chǎn)生污染，不消耗燃料，無公害，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。 2.1.3 西鋼高爐現(xiàn)狀 - - 集團公司現(xiàn)有 1 座 550m3 高爐和 1 座 1080m3 高爐。 550m3 高爐利用系數(shù) 3.8t/m3d，年有效工作天數(shù)為 355 天，生鐵生產(chǎn)能力為 74.2 萬 t/a，高爐煤氣凈化采用干式除塵工藝，高爐煤氣從爐頂導(dǎo)出后，先經(jīng)過重力除塵器，再經(jīng) 過高爐煤氣布袋除塵器，煤氣中的含塵量降至 10mg/ m3 以下，最后經(jīng)過減壓閥組減壓后通過管道送往煤氣用戶。 550m3高爐煤氣產(chǎn)生量為 17萬 m3/h，煤氣中的含塵量小于 6mg/ m3，經(jīng)過高爐煤氣布袋除塵器后的煤氣壓力正常值為 120kPa，最大值為150kPa，煤氣溫度正常值為 145，最大值為 180。 1080m3 高爐利用系數(shù) 2.8t/m3d，年有效工作天數(shù)為 355 天，生鐵生產(chǎn)能力為 107.4 萬 t/a，高爐煤氣凈化采用干式除塵工藝，高爐煤氣從爐頂導(dǎo)出后，先經(jīng)過重力除塵器，再經(jīng)過高爐煤氣布袋除塵器，煤氣 中的含塵量降至 10mg/ m3 以下，最后經(jīng)過減壓閥組減壓后通過管道送往煤氣用戶。 1080m3 高爐煤氣產(chǎn)生量為 25 萬 m3/h，煤氣中的含塵量小于 10mg/ m3，經(jīng)過高爐煤氣布袋除塵器后的煤氣壓力正常值為 150kPa，最大值為 180kPa，煤氣溫度正常值為 150，最大值為 200。 2.1.4 高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（ TRT）設(shè)計參數(shù) 550m3 高爐 煤氣余壓透平發(fā)電裝置（ TRT）設(shè)計參數(shù)見表 2 1，1080m3 高爐 煤氣余壓透平發(fā)電裝置（ TRT）設(shè)計參數(shù)見表 2 2。 550m3 高爐 TRT 設(shè)計參數(shù) - - 表 2-1 項目 單位 設(shè)計參數(shù) 透平入口煤氣量 m3/h 170000 透平入口煤氣壓力 kPa 120 透平出口口煤氣壓力 kPa 10 透平入口煤氣溫度 145 透平入口煤氣含塵量 mg/ m3 10 透平輸出軸功率 kW 4500 發(fā)電量 kWh/h 3500 1080m3 高爐 TRT 設(shè)計參數(shù) 表 2-2 項目 單位 設(shè)計參數(shù) 透平入口煤氣量 m3/h 250000 透平入口煤氣壓力 kPa 150 透平出口口煤氣壓力 kPa 10 透平入口煤氣溫度 150 透平入口煤氣含塵量 mg/ m3 10 透平輸出軸功率 kW 8000 發(fā)電量 kWh/h 6000 2.1.5 高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（ TRT）工藝流程 本項目高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（ TRT）采用“單爐單機”干式透平發(fā)電工藝。 經(jīng)過高爐煤氣布袋除塵器后的高溫高壓干燥潔凈的煤氣經(jīng) DN1800入口電動蝶閥、電動插板閥、快速切斷閥進入透平膨脹機，透平的第一級靜葉可調(diào)，用其調(diào)節(jié)進透平膨脹機的煤氣流速，并用其控制爐頂壓力。通過倒流器使煤氣轉(zhuǎn)向，軸向進入葉柵 ，煤氣在靜葉柵和動葉- - 柵組成的流道中不斷膨脹作功，壓力和溫度降低，轉(zhuǎn)化為動能作用于工作葉輪使之旋轉(zhuǎn)，工作葉輪通過連軸器帶動發(fā)電機一起轉(zhuǎn)動而發(fā)電，膨脹后的煤氣壓力約為 10kPa，經(jīng)過出口電動插板閥、出口電動蝶閥接入廠區(qū)煤氣管網(wǎng)。當 TRT 發(fā)生故障時，引起快速切斷閥動作時，快速切斷閥在 0.5s 內(nèi)關(guān)閉，此時連鎖旁通快開閥打開，使高爐煤氣短時間內(nèi)快速減壓至低壓煤氣總管壓力，避免爐頂壓力突然升高，同時打開減壓閥組，旁通快開閥逐步關(guān)閉。爐頂壓力轉(zhuǎn)換至高爐側(cè)控制。確保爐頂壓力的穩(wěn)定和 TRT 機組的安全。 2.1.6 高爐煤氣余壓 透平發(fā)電裝置（ TRT）主要設(shè)備組成及設(shè)備選型 550m3 高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（ TRT）設(shè)備型號選擇為GT60WD， 1080m3 高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（ TRT）設(shè)備型號選擇為 GT90WD，具體技術(shù)參數(shù)見表 2 3。 高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（ TRT）設(shè)備技術(shù)參數(shù) 表 2 3 序號 項目名稱 參數(shù)一 參數(shù)二 1 高爐有效容積（ m3） 550 1080 2 設(shè)備型號 GT60WD GT90WD 3 常用透平出力（ kW/h） 4500 8000 4 適用發(fā)電量（ kW/h） 25006000 35008000 5 轉(zhuǎn)速（ r/min） 30003600 30003600 6 級數(shù) 2 2 7 適用煤氣量（ 104m3/h） 17 25 8 常用 TRT 進口壓力（ MPa） 0.12 0.15 9 常用 TRT 進口溫度（） 150 150 10 TRT 最大進口溫度（） 200 200 - - 高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（ TRT）主要由以下設(shè)備組成： 透平主機 、 發(fā)電機 、 潤滑油站 、液壓伺服控制系統(tǒng)、 氮氣密封系統(tǒng)、 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、 、大型閥門系統(tǒng)、自控系統(tǒng)和 高低壓發(fā)配電系統(tǒng)。 1） 透平主機： 采用干式軸流、兩級反動式透平；兩級靜葉可調(diào)方式。采用靜葉可調(diào)不僅能夠擴大調(diào)節(jié)工況范圍，減少噪音，提高效率、回收功率，而且可以更好地控制爐頂壓力，減少壓力波動。 2） 發(fā)電機： 發(fā)電機帶雙軸承座，軸瓦強制油潤滑和冷卻。 發(fā)電機的冷卻，采用封閉自閉循環(huán)通風，熱空氣由空氣冷卻器冷卻，冷卻水溫度按 35計算。冷卻為下置式。 發(fā)電機采用帶主、輔勵磁機的無刷勵磁方式，滿足自動和手動勵磁調(diào)節(jié)及滅磁、強勵磁的要求，并且設(shè)有按恒電壓、恒無功、恒功率因數(shù)自動調(diào)節(jié)的功能。 自動準同期并網(wǎng)技術(shù)，通過自動調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)速，控制發(fā)電機升壓 、降壓，實現(xiàn)發(fā)電機自動跟蹤電網(wǎng)電壓。 3） 潤滑油站：提供透平機、發(fā)電機等設(shè)備的潤滑油。 油站油泵采用兩臺電動油泵形式，兩臺電動油泵互為備用，同時系統(tǒng)配備有高位油箱。即系統(tǒng)采用主、輔電動油泵加高位油箱的潤滑油系統(tǒng)。該系統(tǒng)同時向透平主機和發(fā)電機提供潤滑油，透平機正常運轉(zhuǎn)時，由主油泵供潤滑油。在透平機啟動、停機及主油泵發(fā)生故障時，由輔助油泵供潤滑油。高位油箱在主、輔油泵同時發(fā)生故障時，提供機組惰走所需- - 的潤滑油量。 潤滑油站由三螺桿油泵、油箱、高位油箱、油冷卻器濾油器 (九通風機、加熱器、調(diào)節(jié)閥、油箱測溫熱電阻等組成。 4） 液壓伺服控制系統(tǒng)： 控制對象為兩級靜葉可調(diào)機構(gòu)、入口蝶閥、緊急切斷閥、旁通閥。 由動力油站、靜葉可調(diào)伺服控制系統(tǒng)、入口蝶閥伺服控制系統(tǒng)等組成。 5） 氮氣密封系統(tǒng)： 透平工質(zhì)為高爐煤氣，屬于可燃有毒氣體，故決不能讓其外泄，其密封介質(zhì)為氮氣。 透平軸端密封支路：氣源氮氣壓力為 0.4-0.5 MPa，經(jīng)氣動調(diào)節(jié)閥調(diào)壓后送至密封處的氮氣壓力高于被密封的煤氣壓力 0.02 0.03 MPa左右，以保證煤氣不外泄。 6） 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)一套 “ TRT”發(fā)電工程、循環(huán)冷卻水主要用于潤滑油站、動力油站、發(fā)電機的空氣冷卻器 。循環(huán)冷卻水量總計為： 300 m3/h。 2.1.7 高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（ TRT）操作 TRT 正常操作在 TRT 控制室內(nèi)通過機組自控系統(tǒng)完成，高爐中控室僅保留減壓閥組控制， TRT 正常工作時高爐控制室不得擅自操作減壓閥組， TRT 開機或緊急停機， TRT 控制室發(fā)出信號或信息，高爐控制室配合 TRT 控制室操作減壓閥組。 2.1.8 工藝 廠房 布置 - - 在 550m3 高爐煤氣布袋除塵器附近建設(shè) TRT 廠房，廠房尺寸為2418.0m， 16/3.2t 檢修吊車軌面標高 15m，廠房端頭設(shè)副跨 306.0m，機軸線與副跨長度方向垂直布 置，采用島式基礎(chǔ)，設(shè)標高為 5.0m 的運行平臺，平臺下布置潤滑油站、動力油站，副跨分二層：一層布置變壓器、低壓配電室、高壓配電室、二層為煤氣凈化控制室、更衣室、值班室、衛(wèi)生間等，平臺上副跨設(shè)“ TRT”控制操作室、值班室、休息間。 在 1080m3 高爐煤氣布袋除塵器附近建設(shè) TRT 廠房，廠房尺寸為3021.0m， 20/5t 檢修吊車軌面標高 15m，廠房端頭設(shè)副跨 367.0m，機軸線與副跨長度方向垂直布置，采用島式基礎(chǔ)，設(shè)標高為 6.0m 的運行平臺，平臺下布置潤滑油站、動力油站，副跨分二層：一層布置變壓器、低壓配電室 、高壓配電室、二層為煤氣凈化控制室、更衣室、值班室、衛(wèi)生間等，平臺上副跨設(shè)“ TRT”控制操作室、值班室、休息間。 2.1.9 主要技術(shù)經(jīng)濟指標 主要技術(shù)經(jīng)濟指標見表 2 4。 主要技術(shù)經(jīng)濟指標表 表 2 4 序號 指標名稱 單位 數(shù)量 1 高爐數(shù)量 座 2 - - 2 高爐有效容積合計 m3 1630 3 高爐煤氣發(fā)生量合計 萬 Nm3/h 42 4 TRT 裝置數(shù)量 套 2 5 TRT 裝置發(fā)電量 萬 kWh/a 8094 6 主要動力消耗 7 電力 萬 kWh/a 100 8 新水 m3/a 7000 9 氮氣 萬 m3/a 51 10 新增勞動定員 人 12 2.2 轉(zhuǎn)爐煤氣回收 西鋼現(xiàn)有 120t轉(zhuǎn)爐 2座，轉(zhuǎn)爐煤氣凈化系統(tǒng)已隨主體工程建成投產(chǎn)，本工程是為其配套的余熱回收利用工程。 2.2.1 轉(zhuǎn)爐煤氣回收量 及煤氣成分 根據(jù)轉(zhuǎn)爐車間操作參數(shù)計算 ：年產(chǎn)轉(zhuǎn)爐鋼 201.8 萬 t/a， 噸鋼回收煤氣量約為 80 m3/t， 平均每小時可回收轉(zhuǎn)爐煤氣 24914m3/h，年最多回收 161.44106 m3 轉(zhuǎn)爐煤氣。 轉(zhuǎn)爐煤氣 成分： CO(%) CO(%) N2(%) O2(%) 70 15 14.5 0.45 2.2.2 轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)工藝流程 轉(zhuǎn)爐煤氣（即轉(zhuǎn)爐煙氣）首先經(jīng)過煤氣凈化系統(tǒng) 進行凈化。 當 凈化后的煤 氣符合回收條件時，由三通閥切換至水封逆止閥，經(jīng)過水封- - 逆止閥和氣柜進口水封后被送往煤氣柜；當 煤氣 不符合回收條件時，煤 氣經(jīng)旁通閥、三通閥切換至放散煙囪，然后 通過排放煙囪點火放散。被送入煤氣柜 的 煤氣含塵量 100mg/m3，壓力 5500Pa，熱值 7.73MJ/ m3。從煤氣柜出來的煤氣再經(jīng)過電除塵器，使煤氣的含塵量 由 100 mg /m3 進一步 降至 10mg/m3。被進一步凈化后的煤氣經(jīng)煤氣加壓機加壓至 10kPa 后送往各用戶。其流程為： 轉(zhuǎn)爐煤氣凈化系統(tǒng) 轉(zhuǎn)爐煤氣柜 電除塵器煤氣加壓機用戶。 西鋼目前僅采用 全濕法 “ OG”（即： “二文一塔”）工藝將轉(zhuǎn)爐煤氣進行初步凈化后，高空放散點火燒掉。 為了使轉(zhuǎn)爐煤氣達到回收利用的要求，本工程需新建配套的轉(zhuǎn)爐煤氣儲柜、電除塵 器和煤機加壓站。 2.2.3 轉(zhuǎn)爐煤氣柜 西鋼煉鋼車間的 2 座 120t 轉(zhuǎn)爐采用 2 吹 2 生產(chǎn)制度，轉(zhuǎn)爐煤氣是周期性間斷回收。為保證轉(zhuǎn)爐煤氣用戶連續(xù)使用 要求 ，需設(shè)置轉(zhuǎn)爐煤氣柜 1 座。 2.2.3.1 柜容的確定 轉(zhuǎn)爐煤氣柜的容積應(yīng)包括以下幾部分： 1） 調(diào)節(jié)煤氣發(fā)生量和使用量不平衡所需的容量即變動調(diào)節(jié)量 ； 2） 突發(fā)性安全量 ： 由于爐口噴渣等事故使煤氣回收中斷，煤氣回收量突然減少，為了應(yīng)付上述情況，氣柜需要一定的儲備量，以便對煤氣進行調(diào)度，這部分儲備量為突發(fā)性安全容量 ； - - 3） 氣柜上下限安全容量 ， 一般各取 5% 。 本工程轉(zhuǎn)爐煤氣小時回收量為 24914 m3， 經(jīng)計算選用容積 50000m3氣柜一座 可以 基本滿足 儲氣 要求。 2.2.3.1 氣柜選型 煤氣柜分干式與濕式兩種，本工程選 用 橡膠膜 封型干式轉(zhuǎn)爐煤氣柜 。 干式轉(zhuǎn)爐煤氣柜與普通的濕式煤氣柜相比具有以下優(yōu)點： 1）占地面積小 。 干式煤氣柜的高徑 大于 濕式煤氣柜， 因此 相同容積的干式柜與濕式柜相比較，干式柜占地面積比濕式柜小 。 2） 煤氣吞吐量大 干式煤氣柜活塞及側(cè)板組裝要求精度高， 活塞 升降速度 快，因此煤氣吞吐量大。 3） 含酚污水量少 濕式煤氣柜 水封 需經(jīng)常加水、排水量多，氣柜檢 修時大量的污水很難處理。而干式煤氣柜只有少量的煤氣冷凝水析出，容易處理。 4）節(jié)能效果好 北方地區(qū)濕式柜冬天需要防凍， 消耗大量熱能 ，而 橡膠膜 封型 干式柜則無此需要，可節(jié)約大量的能源。 5）使用年限長 目前干式煤氣柜使用壽命已有超過 60 年的，而濕式煤氣柜使用壽命一般為 20 30 年。 6） 橡膠膜 封型干式煤氣柜 與其他干式柜相比，還具有塔體及基礎(chǔ)- - 構(gòu)造簡單，維修工作量小，造價和操作維護費較低的優(yōu)點。 2.2.3.2 50000 m3 干式轉(zhuǎn)爐煤氣柜主要技術(shù)參數(shù) 型式： 干式 橡膠膜 密封 儲存介質(zhì)： 轉(zhuǎn)爐煤氣 公稱容積： 50000 m3 煤氣壓力 ： 2500 3500Pa 氣柜直徑： 46.573m 氣柜側(cè)板高度： 38.1 m 氣柜全高： 38.1 m 活塞行程： 30.5 m 底面積： 1703 m2 2.2.3.3 煤氣柜 工藝及附屬設(shè)施 1）側(cè)板 側(cè)板是組成氣柜外殼的主要部分，側(cè)板全高 1 /3 的下半部與煤氣直接接觸，要求氣密，所余 2 /3 的上半部及規(guī)定不要求氣密，當作通風罩 使用，在側(cè)板上備有加強環(huán)，留有為了活塞上部空間換氣的大量換氣孔，而且還有幾個為出入活塞上部空間的門洞。 2）底板 柜底板部分用鋼板疊縫焊接拼制而成，做成圓拱型，緊貼基礎(chǔ)面，目的是使煤氣中的冷凝水容易排至設(shè)在柜外的排水坑中。 3）柜頂 柜頂能遮風雨并保護活塞和密封橡膠，柜頂中央部分設(shè)有換氣用的- - 通風口，此外，周圍部分還設(shè)有通風口，同時兼作采光用的柜頂人孔。 4）活塞 活塞板做成和底板相同的拱頂型 ，是最適于承受內(nèi)部壓力的形狀，同時也可減少貯存煤氣部分的死區(qū)。 在活塞外周備有連接并保護內(nèi)側(cè)橡膠密封而用型鋼和鋼板作成 的活塞擋板。煤氣壓力的調(diào)整可用增減活塞上的混凝土塊的配重來進行。 5） T 型擋板（又稱升降保護板） T 型擋板在活塞的外側(cè)和側(cè)板