所屬專題：余熱余壓利用工程 云南永昌鉛鋅股份有限公司 電爐余熱發電項目 可行 性研究報告 咨詢證書編號 :工咨甲 10320070056 質量認證注冊號 : 05007Q10074R1M 河北能源工程設計有限公司 2009 年 5 月 石家莊 批 準 單衛東 審 核 王彩霞 韓建鋒 校 核 姚晌陽 粟 濤 王永林 何立波 編 制 王婷婷 葉青青 樊貞圓 莘英卿 沈永兵 蔡偉健 尹銳佳 顏如焱 張青枝 李春龍 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 i 石家莊 目 錄 1 總論 . 1 1.1 申報單位概況 . 1 1.2 項目背景 . 1 1.3 編制依據、原則 . 3 1.4 項目概況 . 3 1.5 綜合技術經濟指標 . 5 2 發電規模與供電方案 . 7 2.1 發電規模 . 7 2.2 供電方案 . 7 3 廠址選擇 . 8 3.1 廠址選擇原則 . 8 3.2 廠址選擇位置現狀 . 8 3.3 交通運輸 . 9 3.4 電廠水源 .10 4 技術方案 . 11 4.1 永昌公司電爐冶煉情況 . 11 4.2 煙氣余熱情況 . 11 4.3 余熱利用方案 .14 4.4 主要技術經濟指標 .15 5 設備方案 .17 5.1 熱力系統 .17 5.2 水處理系統 .23 5.3 循環及供水系統 .25 5.4 電氣系統 .30 5.5 熱工控制系統 .32 5.6 附屬生產系統 .36 6 工程方案 .37 6.1 土建部分 .37 6.2 安裝工程 .41 7 電站總體規劃及平面布置 .50 7.1 電站總體規劃 .50 7.2 電廠總平面布置原則 .51 8 環境保護 .53 8.1 設計依據 .53 8.2 污染治理原則 .53 8.3 項目環境概述 .53 8.4 環境保護 .54 8.5 綠化 .55 8.6 環境監測 .56 8.7 水土保持 .56 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 ii 石家莊 8.8 工程環境影響評價 .57 9 安全、工業衛生、消防 .58 9.1 設計依據 .58 9.2 勞動安全 .58 9.3 職業衛生 .61 9.4 消防 .62 10 節約和合理利用能源 .65 10.1 編制依據 .65 10.2 節能 .65 10.3 節水 .66 11 勞動定員及組織 .68 11.1 勞動組織及管理 .68 11.2 人力資源配置 .68 11.3 人員培訓 .68 12 項目實施條件和輪廓進度 .69 12.1 工程項目實施的條件 .69 12.2 工程項目實施的輪廓進度 .69 13 投資估算 .70 13.1 工程概況 .70 13.2 編制依據 .71 13.3 投資估算 .72 14 融資方案 .82 14.1 資金籌措 .82 14.2 投資計劃與資金籌措 .82 15 財務評價 .83 15.3 財務分析 .89 16 結論及建議 . 107 16.1 主要結論 . 107 16.2 建議 . 108 附圖目錄 . 109 附件 . 110 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 1 石家莊 1 總論 1.1 申報單位概況 云南永昌鉛鋅股份有限公司 （簡稱永昌公司） 前身為創建于 1958年的勐興鉛廠。原是一個年產粗鉛 300 噸，固定職工 229 人 , 年產粗鉛300 噸的小型地方國有企業，當時企業名稱為“龍陵縣勐糯鉛鋅礦”。后歷經改擴建、兼并改制、債轉股等歷程至今，企業資本、生產能力和抗風險能力不斷提升和增強，在 短短幾年里，公司發展到總股本29864 萬元，總資產 8.8 億元。目前，公司由五家股東單位組成。公司下設 8 個管理部門， 5 個分公司、 6 個黨支部，擁有職工 1568 人。 多年來，公司始終堅持貫徹和落實消費者權益保護法，在“重質量、守誠信，抓安全、求發展，講環保、鑄輝煌”的質量方針指引下，確保廣大用戶和消費者的合法權益不受侵犯，以科學的管理體制和嚴格的質量檢驗制度，以及務實、奮進的工作態度，服務于社會各界。由于工作扎實， 1998 年公司被中國質量無投訴活動委員會授予“ 98質量百日無投訴單位”；“勐糯牌”商標于 1997 年被保山地區評為“著名商標”，“永昌牌”商標于 2007 年被云南省評為“著名商標”；公司繼 2000 年順利通過了 ISO9002： 1994 質量體系認證后，于 2003 年順利通過了 ISO9001： 2000 質量體系換版審核；先后榮獲國家科技進步二等獎、全國“安康杯”競賽優勝企業、全國綠化模范先進單位、全國行業產品實物質量金杯獎、云南省科技進步一等獎、云南省安全示范企業、云南省思想政治工作先進單位、云南省勞動關系和諧企業、連續兩屆榮獲云南省文明單位等榮譽稱號。 永昌公司 目前生產規模為：采選鉛鋅礦 14 萬噸 /年，冶煉電鋅 2萬噸 /年；硅鐵 5萬噸 /年，工業硅 5 萬噸 /年；生產硫酸 1.6 萬噸 /年。每年可實現銷售收入 10 億元，年上繳稅費 1 億元以上。 1.2 項目背景 隨著我國經濟的快速發展，能源和資源相對不足已成為經濟發展云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 2 石家莊 瓶頸，如何合理的利用現有的寶貴資源是確保我國經濟可持續發展的關鍵所在。為此，國務院在節能減排綜合性工作方案中指出，到2010 年，中國萬元國內生產總值能耗將由 2005 年的 1.22 噸標準煤下降到 1 噸標準煤以下，降低約 20%；單位工業增加值用水量降低 30%；主要污染物排放總量減少 10%。所以，節能減排已成為高耗能工業尤其 是傳統重工業發展過程中面臨的重大戰略性任務，一方面這些企業是是國民經濟的重要基礎產業，是國家經濟水平和綜合國力的重要標志，另一方面它們又是耗能大戶。所以在節能減排中占用舉足輕重的作用。 余熱發電技術以充分利用工業余熱，實現“熱電聯供”為顯著特點可達到既減排又增收的雙重目的，是工業余熱科學轉換的最好方案和最好的能源節約方式。這也是“十一五”期間國家十大重點節能工程和建設節約型社會重點工程之一的“余熱余壓利用工程”及相關技術應用日益在鋼鐵、水泥、石化等行業風靡的主要原因。但是，許多大型企業都是通過購買國外技術及 產品來建立余熱利用生產線，民族自主創新技術和產品遭遇到了冷落，甚至無人知曉在這一領域也會有自主創新的國產技術。 北京世紀源博科技有限 責任 公司毅然承擔了這一重任，作為工業節能減排專家，利用自主研發的專利技術，成功完成和建設濟鋼、昆鋼、重鋼、珠鋼、湘鋼、東嶺等余熱發電項目，已成為國內余熱發電技術的領先者、主力軍。北京世紀源博公司在鋼鐵企業各環節都取得了卓有成效的業績。先后建設了濟鋼轉爐余熱電站、昆鋼 3 燒 燒結 余熱電站、紅鋼燒結余熱電站、珠鋼電爐余熱電站、昆鋼 4 燒 燒結 余熱電站、重鋼環保搬遷工程余熱電站、華菱湘鋼燒結 余熱電站，其中濟鋼轉爐余熱電站、昆鋼 3 燒 燒結 余熱電站 、紅鋼燒結余熱電站，昆鋼 4燒 燒結 余熱電站 已建成順利投產，其他項目在建設過程中。 對于 錳 鐵 、 工業硅、硅鐵合金 等 行業北京世紀源博公司也關注已久，在湖南鐵合金廠、內蒙古鄂爾多斯鐵合金 廠 已做過大量的測量和云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 3 石家莊 調研工作，對鐵合金電爐的生產狀況和余熱源情況十分了解，此外，在建的珠鋼電爐余熱電站已進入施工階段，煉鋼電爐與鐵合金電爐相比，煙氣成分、溫度和流量都比較類似，但煉鋼電爐煙氣周期性更強，造成煙氣溫度和流量都有很大的波動，公司對該項目前期做了一年多的準備工作，詳實的核準 了電爐余熱資源，確定了完整準確的技術方案。公司經過對各類電爐余熱資源專門的分析、計算和討論，針對不同種類電爐余熱回收利用的技術路線和方案已非常準確和切實可行。 1.3 編制依據 、原則 1.3.1 編制 依據 1） 云南永昌鉛鋅股份有限公司 提供的基礎數據資料； 2）小型火力發電廠設計規范及火力發電廠可行性研究報告內容深度規定及與設計有關的法令、法規、標準及專業設計技術規定等； 3）建設單位提供的各種支持性文件。 1.3.2編制原則 本工程設計本著 工藝 先進、可靠 ，設備選型合理 的原則，技術達到國內先進水平。 根據 云南永昌 鉛鋅股份有限公司 目前的生產、管理情況，結合 公司 今后整體發展改造的思路進行設計。 在設計中，充分考慮 工藝的先進性、適用性、可靠性，充分考慮設備、儀表的可操作性。 總平面布置及工藝布置按照設計規范要求，設備選型考慮安全生產和清潔生產要求，選擇先進、節能、可靠的產品。 1.4 項目 概況 1.4.1項目建設地點 本項目擬建于 永昌公司硅業分公司 廠內 ，不需新征用土地。 1.4.2建設規模 本項目擬建 一座裝機容量為 15MW 的電爐余熱電站。 1.4.3工程方案 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 4 石家莊 針對 永昌公司 電爐冶煉煙氣的特點，工程設計方案為： 在現有煙道上加 裝三通，煙氣經三通切換進入余熱鍋爐降溫后再進入布袋除塵器，最后排空 。如圖 1-1 所示，以余熱鍋爐代替原有的空氣換熱器， 這樣就可進行余熱利用，節能減排，通過余熱鍋爐回收高溫煙氣余熱產生蒸汽。原有 空氣換熱器及 煙氣管道作為改造后 余熱鍋爐及 煙氣管道的旁通管道，當 余熱電站 任一環節發生故障時可以隨時切換到原有管道，不影響生產工藝正常運行。 圖 1-1 余熱回收系統工藝流程圖 1.4.4發電效益 本 電站 工程 裝機容量 15WM， 按機組利用小時數 7500h，年發電量11250 萬 kWh， 扣除 10%自耗電之外 年供電量 10125 萬 kWh， 按目前的執行電價每年可有 4860 萬元的供電收入。 本電站熱源為電爐煙氣余熱，電站建成后相當于 年節約標煤 3.54萬 t，年減排二氧化碳 9.95萬 t，年減排二氧化硫 1319t。如考慮節能減排項目政策獎勵及碳指標出售收入，項目實際收益將 會 明顯提高。 1.4.5項目投資 本項目投資 14708 萬元，其中由企業自籌 30%，向銀行貸款 70%。 全部投資內部收益率為 19.06%，全部投資投資回收期為 6.1a，各項經濟指標較好。 1.4.6其他建設條件 項目用水：本項目年新水用量為 73.65 104t，按照 永昌 公 司 廠區總體規劃及實際水量裕量，利用現有水源和管網可以滿足要求。 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 5 石家莊 公用設施：利用 永昌 公司 廠區現有的公用設施和道路，不另外新建。 1.5 綜合技術經濟指標 項目 綜合 技術經濟指標見表 1-1。 表 1-1 綜合技術經濟指標表 序號 名 稱 單位 指標 1 發電機組參數 1.1 汽機額定進汽壓力 (絕壓 ) MPa 1.6（飽和蒸汽） 1.2 汽機額定進汽溫度 201 1.3 額定汽機進汽量 t/h 83 1.4 排汽壓力 MPa 0.008 1.5 裝機容量 kW 15000 2 技術經濟效益指標 2.1 廠自耗電率 % 10 2.2 機組利用小時數 h/a 7500 2.3 年發電量 104kWh/a 11250 2.4 年供電量 104kWh/a 10125 2.5 年節約標煤 104t/a 3.54 2.6 年減排 CO2 104t/a 9.95 2.7 年減排 SO2 t/a 1319 3 投資概算、融資及經濟分析 3.1 總投資 萬元 14708 3.2 自籌 % 30 3.3 銀行貸款 % 70 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 6 石家莊 3.4 年發電收入 萬元 4860 3.5 全部投資內部收益率 % 19.06 3.6 全部投資投資回收期 年 6.1 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 7 石家莊 2 發電規模與供電方案 2.1 發電規模 根據 永昌公司 電爐煙氣余熱回收量，本工程擬采用 6 臺余熱鍋爐系統以及 1 臺 RN15-1.6+QF-15-2/10.5kV 凝汽式汽輪發電機組。 7臺鐵合金電爐同時運行時，回收的煙氣余熱共可產生 1.6MPa 飽和蒸汽 83t/h進入汽輪機組發電，余熱電站裝機容量為 15MW。 2.2 供電方案 2.2.1用電負荷 余熱電站為 永昌公司 余熱回收再利用自備電站，屬于節能降耗和能源循環利用型項目 ，電站外供 所有電量供電爐冶煉 使用，可減少廠區全部外購電量的 10%左右 。 2.2.2接入系統 根據該電站的特點及建設規模，接入系統方案初步擬定為：發電機出口電壓采用 10.5kV，站內設置發電機電壓母線（為單母線），發電機通過真空斷路器與母線相連接。 10.5kV 母線再通過一臺 110/10kV、18000kVA 升壓變壓器經 110kV 電纜聯絡線與云南 保山 永昌鉛鋅有限公司內部 110kV 總降站 110kV 側連接， 110kV 采用架空鋼芯鋁絞線接入 。 余熱電站啟動電源引接：由 110kV 聯絡線倒送電啟動。 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 8 石家莊 3 廠址選擇 3.1 廠址選擇 原則 廠址 選擇 的主要原則為： （ 1） 節約用地，充分利用 廠區 原有場地。 （ 2）有利于廠區合理布置和安全運行，滿足生產工藝要求，廠區布置緊湊合理，有利于安全生產運行。 （ 3）有利于環境保護和生態，有利于保護風景區和文物古跡。 3.2 廠址 選擇位置現狀 3.2.1 地點與地理位置 永昌 公司 地處云南省保山市龍陵縣，東臨怒江與施甸相望，西與平達相接，南隔怒江與鎮康縣及緬甸毗鄰相通，北與怒江壩一水相依。礦區占地面積 30 平方公里。 3.2.2 廠址選擇 永昌 公司 電爐余熱發電項目工程選址于 永昌 公司硅業分公司 廠區的空地上 ， 因本工程利 用電爐煙氣余熱發電，為縮短煙氣管道和蒸汽管道距離減少散熱損失，充分利用廠區內的現有公輔設施，不再進行廠址比選。 廠址能滿足項目建設和生產運營的要求。 3.2.3廠址地形條件 本工程位于永昌 公司硅業分公司 廠區空地上。該區域地形平坦，現狀場地標高與總廠標高系統一致，因此本工程豎向設計仍采用平坡式。 其工程地質資料需要 永昌公司 提供，或者簽訂合同后由 建設方 進行詳細勘探。 根據建筑抗震設計規范（ GB50011-2001），本工程建構筑物抗震設防烈度為 8 度，設計基本地震加速度值為 0.20g。 3.2.4廠址 氣象條件 保山市地處云南省西部，位于東徑 98 25 100 02和北緯云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 9 石家莊 24 08 25 51之間。東與大理州、臨滄地區接壤，北與怒江州、西與德宏州毗鄰，西北、正南同緬甸交界，國境線長 167.78 千米。國土面積 1.96 萬平方千米，其中：壩區占 8.21%，山區占 91.79%。市政府所在地隆陽區，距省會昆明市 593 千米，是滇西政治、經濟、文化中心，也是歷代郡、府、司、署所在地。 氣溫 最熱月平均氣溫 28.3 最冷月平均氣溫 7.7 年平均氣溫 18.6 濕度 最熱月平均相對濕度 69 % 最冷月平均相對濕度 72 % 年平均相對濕度 70 % 大氣壓力 海拔 1300m 左右 大氣壓力 86 kPa 風向、風速 年主導風向 S， SE 最大風速 17 m/s 平均風速 3.1 m/s 降水量 年平均降水量 1189 mm 日最大降水量 103 mm 3.3 交通運輸 永昌 公司 地處云南省保山市龍陵縣，東臨怒江與施甸相望，西與平達相接，南隔怒江與鎮康縣及緬甸毗鄰相通，北與怒江壩一水相依。礦區占地面積 30 平方公里。 本工程位于 永昌公司 硅業分公司 廠區內部， 廠區 已建成完 善的交云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 10 石家莊 通系統，本工程對外交通運輸、出入口等采用 廠區 交通系統，在此不再贅述。 本工程生產運輸為管道輸送方式。 本工程將充分利用 廠區 道路及硬化場地， 以滿足設備安裝、檢修及消防需要。 目前電廠該類電站的大件設備運輸在鐵路和公路上都有成熟的經驗，本工程大件設備如汽輪機和發電機本體等，可用汽車運輸至電廠。 3.4 電廠水源 補給水水源為永昌 公司 廠區 統一供給，分別供至循環水系統和工業水系統。 本工程 分別 采用生活、消防 獨立 的供水系統，生活用水由永昌 公司 廠區 現有生活給水管網統一供給。本工程位于永昌 公司 的 廠 區 內，屬于 廠 區 的一部 分，本工程界區內消防與 廠 區 內的消防統一考慮， 廠區 內設有完整的消防系統，所以，本工程內不設消防水池、消防水泵及消防穩壓系統。 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 11 石家莊 4 技術方案 4.1 永昌 公司 電爐冶煉情況 4.1.1永昌 公司 電爐冶煉生產情況 永昌 公司 電爐采用半封閉煙罩冶煉形式，煙氣處理仍采用傳統工藝：由電爐、半封閉集煙罩出來的高溫含塵煙氣，經空氣冷卻器自然降溫后去除了火星和大顆粒粉塵，再進入布袋除塵器過濾下來煙氣中的細微粉塵，凈化后的氣體經引風機、煙囪直接排入大氣。布袋除塵器濾袋內的粉塵經清灰、卸灰，由輸灰車送走統一處理。 4.1.2 永昌 公司 對余熱發電項目的要求 在工業生產冶煉企業，冶煉生產是主業，余熱回收是副業。 永昌公司 對本余熱發電項目的技術方案要求如下： （ 1）必須結合電爐冶煉工藝生產特點進行余熱回收利用系統的設計，不能影響正常生產。 （ 2）進布袋除塵器煙氣溫度控制在 150以上，防止布袋結露及引風機腐蝕。 （ 3）高效利用余熱，投資合理。 4.2 煙氣余熱情況 4.2.1 煙氣余熱現狀 永昌 公司 電爐高溫煙氣的流程是：電爐高溫煙氣空氣冷卻器布袋除塵器引風機煙囪排入大氣。高溫煙氣在進入布袋除塵器之前需要冷卻到布袋 濾袋承受溫度以下，采用空氣冷卻器的形式通過自然循環散熱，大部分熱量排放到周圍空氣中，即浪費了寶貴的余熱資源，又對周邊環境造成了熱污染。 4.2.2 煙氣余熱數據 北京世紀源博公司對 2#電爐 和 4#電爐 分別 進行了 實地 測量工作，采用畢托管和熱電偶等工具測量了煙氣的流量 和 溫度，其中一組測量數據 如 圖 4-1、 4-2、 4-3 和 4-4 所示 。 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 12 石家莊 02000040000600008000010000012000014000016000018000020000014:08:29 14:16:29 14:26:29 14:34:29 14:42:29 14:50:29 15:02:29 15:11:29 15:23:29 15:33:29 15:42:29 15:56:29 16:12:29 16:22:29 16:33:29 16:42:29 16:52:29 17:08:29 圖 4-1 2#電爐煙氣流量 趨勢 圖 05010015020025030035040045050014:08:29 14:16:29 14:26:29 14:34:29 14:42:29 14:50:29 15:02:29 15:11:29 15:23:29 15:33:29 15:42:29 15:56:29 16:12:29 16:22:29 16:33:29 16:42:29 16:52:29 17:08:29 圖 4-2 2#電爐煙氣溫度 趨勢 圖 05000010000015000020000025000018:17:31 18:22:31 18:27:31 18:31:31 18:38:31 18:47:31 18:59:31 19:04:31 19:23:31 19:49:31 20:01:31 20:11:31 20:17:31 20:36:31 20:43:31 圖 4-3 4#電爐煙氣流量 趨勢 圖 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 13 石家莊 05010015020025030035040045050018:17:31 18:22:31 18:27:31 18:31:31 18:38:31 18:47:31 18:59:31 19:04:31 19:23:31 19:49:31 20:01:31 20:11:31 20:17:31 20:36:31 20:43:31 圖 4-4 4#電爐煙氣溫度 趨勢 圖 從圖上 看出電爐煙氣的流量和溫度是波動的，這是由生產工藝的特點所決定。通過現場測量和觀察發現冶煉期間打開爐門進行加料、搗爐等操作時，由于煙氣管路負壓運行會吸入過多冷空氣，使煙氣溫度產生較大波動。另外，每臺鐵合金電爐在冶煉過程中，每隔 2 個小時會有 3040 分鐘時間出鐵水，此時煙氣溫度和流量都會有不同程度的下降，有時溫度會從 500下降到 300，流量也有不同程度的下降，這個變化隨冶煉周期也呈現周期性波動。 根據所有測量結果的統計和分析， 12500kVA 電爐和 25000kVA 電爐煙氣流量和溫度的算術平均值如下： （ 1） 1#和 2#共 2 臺 12500kVA 硅鐵電爐可利用余熱量為： 17 104Nm3/h 400 （ 2） 3#和 4#共 2 臺 25000kVA 硅鐵電爐可利用余熱量為： 28 104Nm3/h 400 （ 3） 5#、 6#和 7#共 3臺 25000kVA 工業硅電爐可利用余熱量為： 42 104Nm3/h 400 該數據作為基礎設計依據，考慮到煙氣溫度和流量的波動情況，主要設備參數的選取都有一定裕量以及超負荷運行能力，如余熱鍋爐蒸發受熱面就是按最大煙氣參數進行設計，留有富余量以保證適應煙氣參數波動的影響。 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 14 石家莊 4.3 余熱利用方案 4.3.1 余熱利用必要性 （ 1） 采用余熱回收技術和低壓蒸汽余熱發電技術，充分利用現有余熱資源，既降低了 硅 鐵 冶煉能耗，又提高了能源利用率，有利于 永昌 公司 的可持續發展。 （ 2） 余熱發電工程建成后，減少了廢熱對大氣的污染，改善了廠區環境。 （ 3） 綜合利用 永昌 公司 余熱資源，增加企業自發電量，有利于 永昌 公司 節能降耗和提升 企業 整體經濟運行質量，帶來可觀的節能效益、經濟效益、環境效益和社會效益。 （ 4）從技術角度看，項目的建成可以進一步推動自主創新的國產技術的發展，提高民族自主創新技術和產品的競爭能力，促進產研結合， 形成技術及企業層面的雙向良性循環。 （ 5） 項目的建成將使節能減排貫穿于各個生產環節。 4.3.2技術方案論證 常規余熱發電汽輪機多采用過熱蒸汽形式，此時汽輪機對進汽蒸汽的過熱度有嚴格要求，過熱度不夠會導致蒸汽濕度增加，影響汽輪機效率甚至縮短葉片的使用壽命，嚴重時汽缸、主汽門外殼等高溫部件內壁溫度會急劇下降而產生很大的熱應力和熱變形，使金屬部件產生裂紋造成重大事故。 從 12500kVA 和 25000kVA 電爐的實測數據發現，煙氣的流量和溫度是波動的。如果仍采用過熱蒸汽發電形式，那么余熱源經常性的波動對余 熱鍋爐產生的過熱蒸汽品質會有很大影響，過熱度很難保證。 根據鐵合金電爐煙氣參數波動的特點，北京世紀源博公司建議采用飽和蒸汽發電技術，該技術方案專門針對有波動的余熱源。因為只要有熱量就能產生飽和蒸汽，飽和蒸汽只有壓力參數的要求沒有過熱度的要求，控制非常簡單，而且飽和蒸汽汽輪機組可以實現很廣范圍內的滑壓運行，不需要調整冶煉工藝。 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 15 石家莊 北京世紀源博公司擁有專利技術的機內除濕再熱的多級沖動式汽輪機（專利號： ZL200510034193.3）是一種先進的飽和蒸汽發電設備，在汽輪機汽缸內的其中一相鄰級或若干相鄰級的級間設置 有級間蒸汽再熱器，由該汽輪機的主汽門后的主蒸汽管上引出一股新蒸汽通入蒸汽再熱器中，用于加熱汽輪機中膨脹到一定程度的濕飽和蒸汽，降低其濕度，以保護汽輪機不受水蝕損害。汽輪機可以自由使用飽和蒸汽或過熱度比較低的蒸汽，在保持比較高的效率情況下不用擔心葉片的水蝕問題。任何壓力的飽和蒸汽、濕蒸汽、過熱度過小的蒸汽都可直接用來發電。這種汽輪機是我們在長期的地熱發電、低品位余熱發電的過程中發明出來的 ,使用此項技術，在同樣的余熱條件下可以多發25左右的電力，從而大幅提高余熱電站的經濟性。 4.3.3項目技術方案 本工程利 用煙氣余熱發電，運行方式為以熱定電，機組選型按全年發電量最大化優化設計。直接利用飽和蒸汽發電實現機組大范圍的滑壓運行，適應 硅鐵 電爐周期性的煙氣參數波動，保證機組安全、平穩運行，并提高發電效率。 1#和 2#兩臺 12500kVA 的硅鐵電爐 容量 較小，設置一臺余熱鍋爐，兩爐煙氣匯總進入該余熱鍋爐。 3#和 4#兩臺 25000kVA 的硅鐵電爐單獨設置兩臺余熱鍋爐， 5#、 6#和 7#三臺 25000kVA 工業硅電爐單獨設置三臺余熱鍋爐。 共 6 臺余熱鍋爐產生的蒸汽匯總后進入汽輪機組， 6股蒸汽匯合于蒸汽總管共有 1.8MPa， 207 ， 83 t/h 的 飽和 蒸汽作為主蒸汽 通入汽輪發電機組，電站裝機容量為 15000kW。 4.4 主要 技術 經濟指標 主要 技術 經濟指標見表 4-2。 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 16 石家莊 表 4-2 主要技術 經濟指標 序號 名 稱 單位 技術參數 1 汽機額定進汽壓力 (絕壓 ) MPa 1.6 2 汽機額定進汽溫度 201（飽和蒸汽） 3 額定汽機進汽量 t/h 83 4 排汽壓力 MPa 0.008 5 裝機容量 kW 15000 6 廠自耗電率 % 10 7 機組利用小時數 h 7500 8 年發電量 104kWh/a 11250 9 年供電量 104kWh/a 10125 10 年節約標煤 104t/a 3.54 11 年減排 CO2 104t/a 9.95 12 年減排 SO2 t/a 1319 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 17 石家莊 5 設備方案 5.1 熱力系統 5.1.1原則性熱力系統擬定 原則性熱力系統的擬定主要依據機組的型式和參考有成熟運行經驗機組的系統擬定（見原則性熱力系統圖）。 5.1.1.1熱力系統描述 主蒸汽系統采用單母管制，從 6 臺 鍋爐出來的蒸汽匯聚在一起，經主汽門后分兩路進入汽輪機內做功。 凝結 水系統采用母管制，從凝汽器出來的水經凝結水泵打致真空除氧器，系統選用 2 臺 110%容量的凝結水泵，一臺運行一臺備用。 給水系統采用母管制，配 3 臺給水泵，給水泵出口管均接到一根給水母管上，從母管上再引出 2 根管分別去 各個 鍋爐省煤器，如鍋爐有不同負荷，可在去鍋爐的給水管道上設給水操作臺，調節給水流量，以滿足不同的鍋爐負荷要求。 按照設計技術規程，流量裕量 10%。壓頭裕量 20%。 凝汽器采用射水抽氣器抽真空。 5.1.1.2熱力系統輔助設備選擇 本工程根據實際的具體情況配置 1 臺機組。選用 2臺 110%容量的臥式離心式凝結 水泵，一臺運行一臺備用。 本機組抽真空采用射水抽氣系統，設置 2 臺射水抽氣器和 3 臺射水泵，其中 1 臺射水抽氣器和 1 臺射水泵用于凝汽器的抽真空， 1臺射水抽氣器和 1 臺射水泵用于真空除氧器的抽真空，剩余的泵作為備用。 汽機房內設一臺起重量為 32/5t 的電動橋式起重機。 5.1.2余熱鍋爐選型及技術參數 本項目 鍋爐熱源來自 硅鐵 電爐排出的煙氣，鍋爐為負壓運行，要求密封性好。針對鍋爐的煙氣和運行特點，為了提高鍋爐的熱效率，使 鍋爐安全、穩定運行，本鍋爐在整個設計中采取了 以下相應 措施 。 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 18 石家莊 （ 1）工作安全可靠。鍋爐設計采用廣為應用 的立型煙道式自然循環余熱鍋爐，蒸發受熱面就是按最大煙氣參數進行設計，留有富余量以保證適應煙氣參數波動的影響，采用合理結構確保水循環安全。 （ 2）重量輕、尺寸小。 （ 3）機動性強。本型鍋爐水容量小，啟動速度快。 （ 4）運行費用省。本型鍋爐不設強制循環泵、燃燒設備，因此設備工作可靠，運行成本低。 （ 5）結構簡單，制造簡易，安裝方便。 （ 6）煙道截面形狀好。本型鍋爐煙道截面長、寬比例較一般余熱鍋爐為佳，煙氣充滿度好，爐內熱力均勻、熱偏差小，受熱面沖刷較完全，對改善爐內傳熱性能，提高工作可靠性，減少煙氣阻力都有利。 （ 7）一體化構架結構使鍋爐安裝更簡便。 （ 8）鍋爐蒸發器、省煤器受熱管均采用環向繞翅管，加強換熱效果。 （ 9）爐墻采用金屬護板；人孔、穿墻管（集箱）、護板接縫處全密封設計；受熱面集箱內置，確保鍋爐不漏風。 （ 10）選取合適的煙速，據鐵合金電爐空氣冷卻器運行情況看，只要保證一定的煙氣流速可以有效的解決鍋爐受熱面的積灰問題。 鍋爐為水冷、室外布置、全鋼結構、平衡通風、低溫低壓自然循環汽包爐，主要技術參數見表 5-1。 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 19 石家莊 表 5-1 鍋爐主要技術參數 序號 名 稱 單位 1#鍋爐 2#6#鍋爐 1 鍋爐進口煙溫 400 400 2 鍋爐煙氣容積流量 kNm3/h 170 140 3 鍋爐出口煙溫 150 150 4 給水溫度 40 40 5 飽和 蒸汽壓力 MPa 1.8 1.8 6 飽和 蒸汽溫度 207 207 7 飽和蒸汽流量 t/h 16.2 13.3 5.1.3汽輪發電機組選型及技術參 數 根據 硅鐵 電爐煙氣余熱的特點設計，采用飽和蒸汽汽輪發電機組，與常規過熱蒸汽汽輪發電機組相比可適應余熱源參數大范圍的波動，能夠保證機組安全運行，并且采用級間再熱之后 在相同條件下能提高發電效率 。 汽輪機主要技術規范如下： （ 1）型式：凝汽式汽輪機。 （ 2）型號： RN15-1.6 （ 3）轉速： 3000r/min 主要技術參數見表 5-2。 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 20 石家莊 表 5-2 汽輪機主要技術參數 序號 項 目 單位 技術參數 1 汽機額定進汽壓力（絕壓） MPa 1.6 2 汽機額定進汽溫度 201（飽和蒸汽） 3 額定汽機進汽量 t/h 83 4 汽機排汽壓力 MPa 0.008 5 汽機排汽溫度 41.5 6 額定發電功率 kW 15000 7 給水溫度 40 8 冷卻水設計溫度 20 5.1.4發電機 發電機主要技術規范如下： （ 1）型式： 水 、 空冷式 （ 2）型號： QF-15-2/10.5KV 主要技術參數見表 5-3。 表 5-3 發電機主要技術參數 序 號 項 目 名 稱 單位 數 據 1 額定功率 MW 15 3 額定電壓 kV 10.5 4 額定 轉數 HZ 50 5 額定轉速 r/min 3000 5.1.5輔機設備選型及技術參數 主要汽機輔機設備選型及技術參數見表 5-4。 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 21 石家莊 表 5-4 汽機輔機設備表 序號 輔機設備名稱 型號及技術要求 1 凝汽器 1 臺 N-2200 F=2200m 2 凝結水泵 2 臺 150N110 Q=100m/h H=116mH20 3 真空除氧器 1 臺 YZK-100 90t/h 4 除氧器水箱 1 臺 V=60m 5 汽輪機機內除濕再熱裝置 專利設備 自制 6 直流潤滑油泵 1 臺 CHY18 Q=20.5m/h H=36mH20 7 交流潤滑油泵 1 臺 CHY18 Q=20.5m/h H=36mH20 8 交流高壓油泵 1 臺 80Y1002C Q=50m/h H=104mH20 9 冷油器 2 臺 YL-20-1 10 射水抽氣器 1 臺 CS-7.5 型 Q=105m/h P=0.392MPa 11 射水泵 2 臺 IS125-80-200A Q=162m/h H=44mH2O 12 射水箱 1 只 砼結構 V=8m 13 定期排污擴容器 4臺 DP-3.5 V=3.5m 14 高壓電動給水泵 3臺 D46-506 Q=50m/h H=288mH2O 15 膠球清洗裝置 1 套 DN700 16 電動雙梁橋式起重機 1 臺 32/5t 起吊重量 32/5t 起吊高度 H=14.5m 跨距 Lk=15m 注：汽輪機輔助設備最終以汽機廠家配套為準 。 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 22 石家莊 5.1.6 主要設備備品備件 本工程的備品備件應在設備訂貨時要求設備制造廠提供 3 年的備品備件，見表 5-5，表 5-6。 表 5-5 余熱鍋爐及煙道備品備件 序 號 名 稱 單 位 數量 備注 1 翅片管 根 10 受熱面 2 保溫釘 套 100 3 金屬纏繞墊片 只 10 4 人孔門墊 個 6 5 142儀表管 m 10 不銹鋼 6 硅酸鋁氈 m3 6 保溫層 表 5-6 汽輪發電機組備品備件 序 號 名 稱 單 位 數量 1 冷卻管 250.77286(0Cr18Ni9直管 ) 個 2 2 冷卻管 250.57286(0Cr18Ni9直管 ) 個 38 3 濾芯（過濾器 4PD110160） 個 2 4 濾芯（過濾器 4PD140400） 個 2 5 螺栓 M644420(材質： 45-5) 個 4 6 雙頭螺柱 AM2770(材質： 45-5) 個 6 7 雙頭螺柱 AM3080(材質： 45-5) 個 4 8 雙頭螺柱 AM423140(材質： 45-5) 個 8 9 雙頭螺柱 CM564160(材質： 45-5) 個 2 10 罩螺母 M27(材質： 35-5) 個 6 11 罩螺母 M30(材質： 35-5) 個 4 12 罩螺母 AM423(材質： 35-5) 個 8 13 罩螺母 BM564(材質： 35-5) 個 2 14 罩螺母 BM644(材質： 35-5) 個 4 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 23 石家莊 序 號 名 稱 單 位 數量 15 汽封環（ 460 Z=10） 個 2 16 汽封環（ 560 Z=10） 個 2 17 彈簧 個 54 18 汽封環 （ 400 Z=8） 個 2 19 彈簧 個 24 20 汽封環（ 500 Z=7） 個 3 21 汽封環（ 660 Z=6） 個 1 22 汽封環（ 700 Z=5） 個 1 23 彈簧 個 60 24 襯瓦 個 1 25 襯瓦 個 1 26 襯瓦 個 1 27 主推力瓦 個 1 28 付推力瓦 個 1 29 彈簧 個 1 30 活塞環 支 3 31 浮動環 個 1 32 油封環 個 1 33 填料環 52d9/36H98（切口） 個 24 34 填料環 52d9/36H98 個 14 其它設備備品備件在設備訂貨時確定，為保證三年用量的備品備件。 5.2 水處理系統 5.2.1概述 5.2.1.1 水源及水質 鍋爐補給水處理原水為自來水，循環水系統補充水為工業水，均云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 24 石家莊 由 永昌 公司現有的自來水系統和工業用水系統提供。由于目前缺乏 廠區 自來水及工業水水質資料，暫時按一般情況水質考慮，待下階段設計取得詳細的水質資料后再對水處理工藝進行校核。 5.2.1.2 水汽質量標準 本期建設機組屬低壓機組 ,其機組 補充水、給水、爐水、回水 等水汽質量標準均執行國家標準 (GB 15762008) 工業鍋爐水質 中有關規定。 5.2.1.3 設計范圍 化學水處理部分設計內容包括：鍋爐補給水處理、循環冷卻水處理、給水爐水校正處理、水汽取樣分析和監測、化學試驗室等。 5.2.2鍋爐補給水處理系統 5.2.2.1 系統出力 廠內正常水汽損失： 1.63t/h 鍋爐的正常排污損失 : 1.66t/h 鍋爐的正常補水量為 3.29 t/h，考慮到水處理系統自用水量，鍋爐補給水處理系統正常出力以 5t/h 計。 5.2.2.2 系統選擇 本期軟化水處理設備出力為 5t/h,并設 75m3 軟化水箱 1 座。 軟化水通過兩臺軟化水泵（ Q=7.5t/h,H=30mH2O）加壓，送至主廠房除氧水箱。 5.2.2.3 系統出水水質 總硬度 0.03 mmol/L 濁度 5 FTU PH（ 25 ） 7.0 9.0 含鐵（ Fe） 0.3 mg/L 含油量 2 mg/L 電導率 （ 25 ） 5.5 102 S/cm Cl- 1.1進水 Cl- 5.2.3輔機冷卻水處理 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 25 石家莊 輔機冷卻水防垢采用加水質穩定劑處理 ,濃縮倍率按 3 倍 設計。循環水防微生物采用殺菌劑處理。 循環水處理設備布置在循環水泵房內。 5.2.4給水爐水校正處理 針對機組水化學工況特性，給水采用加氨處理。爐水加入磷酸鹽處理，以防止殘余硬度導致鍋爐結垢，每臺鍋爐分別配置一套加氨裝置、一套加磷酸鹽裝置。 加藥裝置分別布置在每臺鍋爐附近，露天放置，加防雨棚。 5.2.5汽水取樣 本工程鍋爐布置距離主廠房較遠，不宜采用整體的汽水取樣設備集中取樣，所以每臺鍋爐處各取樣點可集中布置取樣，汽機房取樣點采用就地取樣的方式，然后送至化學試驗室分析。 5.2.6化學實驗室儀器設備配 置 本工程新建化學試驗室，試驗室的主要儀器設備 參考 火力發電廠化學設計技術規程規定進行 配置 。 化學水處理主要設備見表 5-7。 表 5-7 化學水處理主要設備表 序 名 稱 型 號 及 規 格 單位 數量 1 軟化水處理系統 5t/h 套 1 2 循環水加藥裝置 / 套 1 3 爐水加磷酸鹽裝置 二箱二泵 套 6 4 汽水取樣裝置 / 套 6 5 加氨裝置 二箱二泵 套 6 5.3 循環及供水系統 5.3.1 循環水系統 5.3.1.1 概述 根據建廠地區的現場條 件，循環及供水系統采用帶機械通風冷卻云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 26 石家莊 塔的二次循環單母管供水系統。供水系統由逆流式機械通風冷卻塔、循環水泵、循環水管溝組成。 本工程 1臺機組配 3 臺循環水泵， 2臺運行， 1 臺備用。 循環供水系統工藝流程為：冷卻塔冷卻后的水，經安裝在循環水泵房內的循環水泵提升后，通過壓力鋼管進入主廠房內的凝汽器；水在凝汽器中吸熱后，再通過循環水壓力鋼管將熱水送入冷卻塔冷卻，此后再進行下一個循環。 5.3.1.2 循環水量 根據本地區夏季最熱月平均氣象條件和汽輪機的額定排氣量，機組夏季運行 2 臺循環水泵， 1 臺做為備用，循環水冷卻倍率采用 70 倍，其它季節可根據具體情況，調整循環水冷卻倍率。計算的夏季冷卻水水量見表 5-8。 表 5-8 循環冷卻水水量表 工 況 機組 容量 （ Mw） 凝汽量（ t/h） 凝汽器 冷卻水 （ m3/h） 空冷器 冷卻水 （ m3/h） 冷油器 冷卻水（ m3/h） 其它輔機 設備冷卻水（ m3/h） （ m3/h） 總冷卻水量 （ m3/h） 夏季 15 83 5810 160 110 25 6105 5.3.1.3 冷卻塔 根據本地區氣象條件和循環水量，選用逆流式機械通風冷卻塔 2座，單塔冷卻水量為 3000m3/h。冷卻塔組合布置，風機功率為 P110/132kW。 5.3.1.4 循環水泵 本電站按照最大循環水量，配 3臺循環水泵（兩用一備），根據循環水量及管道阻力，選擇循環水泵規范如下： 流量： Q=3099m3/h 揚程： H=23H2O 轉速： n=990r/min 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 27 石家莊 配備電動機功率： P=280kW 電壓： U=380V 5.3.1.5 循環水管溝 經冷卻塔冷卻后的循環水，先通過安裝在冷卻塔出水口處的格柵和平板濾網清除 雜物后，經循環水溝送至循環水泵房前池。再經循環水泵升壓后通過 1條 DN1000 焊接鋼管分別進入 凝汽器和輔機冷卻器，吸熱后的水送回冷卻塔冷卻，以后進入下一次循環。 循環供水系統設計為單母管，管內最大流速 V=2.16m/s。 循環供水系統主要設備選型見表 5-9。 表 5-9 主要設備選型表 序 設備名稱 型號及技術要求 1 冷卻塔 2 臺 FLB-D3000 t=10 t1=43 ， t2=33 2 循環水泵 3 臺 3099m3/h， H=23m 3 變頻調速蝶閥 2 只 BSD941H-10C PN1.0 DN350 4 電動蝶閥 2 只 D941SH-6 PN0.6 DN350 5 電動單梁起重機 1 臺 LX3-9 Gn=3t， S=9m， Ho=9m 5.3.2 補給水系統 5.3.2.1 概述 本電站循環冷卻水補水、工業冷卻水補給水水源均由永昌 公司 給水管網統一供給；生活用水和鍋爐補給水處理用水由永昌 公司 現有自來水管網供給。 5.3.2.2 補給水量 經水量平衡計算，本工程新建 115MW 純凝機組夏季額定工況補給水需水量見表 6-2。 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 28 石家莊 表 6-2 夏季額定工況水量平衡計算表 序 號 項 目 需水量 （ m3/h） 回收水量 （ m3/h） 實耗水量 （ m3/h） 回收水 用途 1 冷卻塔蒸發風吹損失 97 0 97 2 循環水排污損失 40 0 40 3 工業輔機冷卻水 25 25 0 循環水系統 4 化學水處理 4.7 0 4.7 5 生活用水 0.5 0 0.5 6 未預見用水 5.0 0 5.0 7 合 計 172.2 25.0 147.2 根據補給水量表，本期 115MW 純凝機組最大小時耗水量為147.2m 3/h，其中生產耗水 146.7 m 3/h，生活耗水 0.5 m 3/h。 5.3.2.3 補給水管道 本工程 位于 永昌 公司硅業分公司 廠區內，補給水水源由 廠區 統一供給。引一條干管至廠區，分別供至循環水補給水系統和工業水補給水系統；另引一條自來水管分別供至鍋爐補給水處理系統和生活給水管網；消防給水管道接入廠區現有消防管網。 本工程輔機冷卻水、軸承冷卻水等工業水回水作為循環水的補充水，由主廠房接至循環水回水管。廠內補給水管均采用焊接鋼管，埋地敷設，外防腐采用 石油瀝青 加強防腐。 5.3.3 生活給水系統 本工程采用生活、消防分開的供水系統，生活用水由 永昌 公司 現有生活給水管網統一供給， 廠內生活給水管均采用 PP-R 管，埋地敷設。 生活用水 4.2m3/d，最大小時用量 0.5m3，水質應滿足國家生活飲用水衛生標準（ GB5749-2006）要求。 5.3.4 消防給水系統 本工程位于永昌公司的廠區內，屬于廠區的一部分，界區內消防與總廠消防統一考慮。永昌 公司廠區 現設有完整的消防供水系統，消防水壓及消防水量滿足本工程要求，本工程不再另設消防水池、消防云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 29 石家莊 泵房等建（構）筑物和消防水泵等動力設備。 設室外消防給水系統，干管管徑為 DN200。消防管道在主廠房周圍呈環狀布置。室外消火栓采用地下式消火栓，消火 栓有一個直徑為100mm 及一個直徑為 65mm 的栓口，室外消火栓沿道路設置，消火栓間距為 80m。 主廠房設有 2條 DN150 進水管與室外消防給水管網連接，當 1 條進水管因故停用時，另 1 條進水管仍能保證供給全部主廠房室內消防用水量。主廠房內部的消防水管道布置成環狀，消火栓間距不大于30m，采用單口消火栓，栓口及水龍帶直徑為 65mm，水槍口徑 19 mm，水龍帶長 25m。在主廠房室內消火栓處均設有消防水泵啟動按紐，并接入總廠消防控制系統，當發生火災時，可在控制室內遠程或就地啟動消防水泵。 根據火力發電廠與變電所設計防 火規范 GB50229-2006，消防水量見表 6-3。 表 6-3 消防用水量統計表 名稱 用水量（ L/S） 消防歷時（ h） 消防總用水量（ m3） 備注 主廠房內 5 2 36 主廠房外 25 2 180 合計 30 216 電站消防用水量按同一時間一次消防最大用水量考慮，由上表可知，電站消防用水量為 108m3/h。經計算最大消防水壓約為 0.50MPa。 電站各系統以水消防為主，并在控制室、電纜夾層、變壓器及其它電器設備間等處，采用移動式干粉滅火器滅火。在電纜隧道 、豎井、橋架的交叉處、電纜密集處、接頭處設置懸掛式感溫自動滅火器。 主廠房油系統和主要設備，除用消火栓滅火外，在其設備旁設置移動式滅火器，以便撲救初期火災。 5.3.5 排水系統 生產廢水和建筑物的生活污水均排入廠區污、廢水排水管網，由永昌 公司 廠區統 一收集處理；雨水排入廠區雨水排水管網。 永昌 公司云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 30 石家莊 廠區總體規劃時，污、廢水處理系統已考慮余熱電站容量，無需新建污、廢水處理系統。 本工程設計界限為站區外 1m，由 永昌 公司 廠區負責外部管網的連接。 5.4 電氣系統 5.4.1 電氣主接線 本工程屬于自備發電站，發電機 額定容量為 15MW，電力電量應基本在內部平衡。根據電站的自身特點和廠區內變電站情況，發電機電壓等級適合采用 10KV，通過 10KV 母線經升壓變及 110KV 電纜接入 110KV 總變電站 110KV 母線。 電站不設專用的啟動電源。 5.4.2 備用啟動電源引接 高壓廠用備用、啟動電源由永昌 公司 110KV 變電所的 110KV 母線供電，通過發電站升壓變返送。 5.4.3 發電機引出線 發電機以 10KV 電纜接入 10KV 發電機及廠用母線，廠用工作電源由母線引接。 5.4.4 廠用電接線 （ 1）發電機及廠用母線采用單母線接線。 （ 2）主廠房 380/220KV 廠用電系統，采用中性點直接接地的三相四線制系統，按機爐單元對應分段。 （ 3）輔助車間廠用電接線 對化學水處理車間等設置了獨立的車間配電裝置，電源引自主廠房低壓母線。車間廠用電接線采用中性點直接接地的三相四線制系統。 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 31 石家莊 5.4.5 不停電電源 機組設一套不停電電源裝置，容量為 40kVA，單相，向熱工控制系統供電。該裝置布置于集控樓。 5.4.6 電氣設備布置 （ 1）本工程 10kV 配電裝置采用戶內配電裝置，高壓配電室布置在主廠房內 0 米層。 （ 2）出線電抗器及開關布置在主廠房內 0 米層。 （ 3）發電機引出線及其相關設備分兩層布置于發電機出線小間內。 5.4.7 直流電源系統 根據火力發電廠、變電所直流系統設計技術規定 DL/T5044-95，直流電源系統采用動力、控制合用的供電方式，直流電壓采用 220V。 （ 1）直流電源系統采用單母線分段接線，蓄電池采用浮充電方式。 （ 2）本期工程設一組 220V 蓄電池組，不帶端電池。 5.4.8 發電機勵磁系統 發電機勵磁系統采用自并激靜止勵磁系統。發電機勵磁設備與發電機成套供應。 5.4.9 二次接線、繼電保護及安全自動裝置 （ 1）控制方式： 電氣控制方式為以微機工作站為中心的綜合自動化系統，所有繼電保護均配置微機型保護。為在緊急情況下，保證機組的安全運行，設置必要的表計和控制開關，作為輔助監控手段，控制方式為強電控制。 機組、廠用電的保護、監控設備布置在集中控制室的電子設備間內。電氣自動化監控系統 NCS 與 DCS 系統進行信息交換。 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 32 石家莊 （ 2）高壓廠用電系統配置廠用電源快速切換裝置。低壓廠用系統配置備用電源自動投入裝置。 （ 3）發電機、廠用變壓器、 10KV 母線等元件的繼電保護配置，按電力系統繼電保護及其自動裝置設計規程執行。 5.5 熱工控制系統 5.5.1 設計范圍及主要設計原則 本期工程熱工自動化設計范圍包括： 余熱 鍋爐，汽輪機組及其他輔助系統等儀表和控制系統。 本設計除執行上級頒發的各種規程、規定外，尚須遵守以下設計原則： 1）結合本工程情況，執行“安全、可靠、經濟、適用、符合廠情”的設計原則。 2）精心設計，在不降低自動化水平的前提下，節省熱控投資。 5.5.2 熱工自動化水平 1）為適應機組的控制要求，主設備、主系統統一協調管理，采用集中控制方式，在電氣間運轉層設集中控制室及電子設備間。 2）為保證機組的安全經濟及合理的運行，擬設置較完 整的熱工檢測、自動調節、控制、聯鎖、保護及熱工信號報警裝置。其自動化水平將使運行人員在集中控制室內通過 LCD和鼠標即能完成對機組正常運行工況的監視、操作、緊急情況事故處理及停機，在少量現場操作人員配合下，完成機組的啟動。 3）按照上述對機組監控的基本要求，本工程分散控制系統功能將包括：數據采集及處理系統（ DAS）、模擬量控制系統（ MCS）、順序控制系統（ SCS ）。 汽機數字電液控制系統（ DEH）、汽機安全監視系統（ TSI）、汽機云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 33 石家莊 緊急跳閘系統（ ETS）等專業性較強的設備，隨主機廠配套供貨，并與DCS 之間設有 可靠的高速通訊接口。 5.5.3 儀表控制系統的總體構成 本期工程儀表控制系統主要由以下幾部分組成： 1）機組分散控制系統（ DCS），功能包括 DAS、 MCS、 SCS、 BMS 2）汽機數字電液控制系統（ DEH）（由汽機廠配套） 3）汽機安全監視系統（ TSI）（由汽機廠配套） 4）汽機緊急跳閘系統（ ETS）（由汽機廠配套） 5）就地監視和控制儀表。按工藝系統的要求設置。 6）工業電視系統 5.5.4 熱工自動化設備選型 5.5.4.1 分散控制系統 本工程分散控制系統的選型主要依據下列原則： 1）所選的系統必 須具有當今實踐證明是先進的應用技術。 2）應方便為今后的維修服務和備品備件的來源提供方便，并能根據工程特點編制應用軟件。 3）具有一定的工程經驗，并且價格合理、服務周到。 分散控制系統的最終確定，有待以后的招標過程中，經過詳細的技術經濟比較后做決定。 5.5.4.2 主要常規儀表設備 1）變送器采用智能變送器 2）主要壓力、液位、流量、溫度開關采用國內外知名品牌。 5.5.5 電源 5.5.5.1 交流不停電電源（ UPS） 每臺機組均設有 220V 不停電電源。電源切換時間不大于 5ms。該云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 34 石家莊 電源供熱工自動化系統、 檢測儀表、執行機構等設備用電。在廠用電中斷的情況下，不停電電源系統應能保證連續供電半小時。 5.5.5.2 交流 220V 后備電源 廠用保安電源作為后備電源。 5.5.5.3 交流動力電源（ 380VAC） 主廠房內電源柜等從電氣廠用電及保安段引入兩路 380V/220V 交流電源，供電動門等設備用電。 5.5.6 電站信息遠程監測系統 為建立良好的售后服務管理系統，方便我公司及時處理現場發生的各種設備故障，以及各種數據實時監測，我公司建立了現場信息管理系統，該系統能把現場的所有設備的狀態參 數及時通過互聯網傳輸到我公司售后服務部門的專用計算機上。 該系統在現場安裝采集接口軟件 , 借助互聯網強大的通信功能，實時與我公司的服務器通信，我方可以通過實時數據 即時的了解電站的運行情況，給出運行建議，貴方也可通過該系統向我方反映電站的整個生產過程。這對電站的健康運行、故障排除起了很大作用。 該系統以監測為目的，不參與現場設備控制。 5.5.7 熱工控制設備選型匯總表 表 5-8 熱工控制系統設備選型表 序號 設備名稱及規格 單位 數量 1 DCS 系統 套 2 2 主機 P4 3.0G/1G/160G/DVD/鍵盤/獨立顯卡 /獨立網卡 臺 3 3 21 液 晶 顯 示 器 ， 臺 3 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 35 石家莊 序號 設備名稱及規格 單位 數量 1600*120075HZ 4 100M 以太網卡 塊 3 5 工業專用鍵盤 臺 3 6 LOGITECH 勁貂光鼠 臺 3 7 打印機 臺 1 8 快速以太網交換機，支持二層交換，可網管，不少于 16 個 10/100M 電口 臺 5 9 尾纖 根 按需 10 6 芯多模光纖 m 按需 11 光纖終端盒 臺 按需 12 安普超五類屏蔽雙絞線 m 按需 13 光電轉換模塊 臺 按需 14 操作臺（賣家標準） 臺 3 15 打印機臺 臺 1 16 附件 按需 17 DEH/ETS/TSI 機柜（含元器件） 臺 1 18 開機盤 臺 1 19 操作系統軟件 2003 服務器版 套 1 20 操作系統軟件 2000 專業版 套 2 21 殺毒軟件 套 3 22 DCS 專業軟件包 套 3 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 36 石家莊 序號 設備名稱及規格 單位 數量 23 接口機軟件 套 1 24 工業電視系統 套 1 25 硬件防火墻 臺 1 26 路由器 臺 1 注：變送器、開關、熱電偶等熱工設備在初步設計階段進行選型。 5.6 附屬生產系統 5.6.1 消防給水系統 （見 5.3.4） 5.6.2 室外排水系統 （見 5.3.5） 5.6.3 實驗室系統 5.6.3.1 電氣實驗室 本期工程電氣實驗室施工圖時確定。 5.6.3.2 熱工實驗室 本期工程熱工實驗室施工圖時確定 。云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 37 石家莊 6 工程 方案 6.1 土建部分 6.1.1 概述 設計除根據現行國家及當地規范、標準和規定外，本工程設計與計算按照電站與鍋爐的選址地質資料進行。 建筑物內部裝修設計防火規范 GB50222-95 建筑地面設計規范 GB50037-96 屋面工程技術 規范 GB50207-94 建筑設計防水規范（ 1997 版） GBJ11-89 工業企業噪聲控制設計規范 GBJ87-85 建筑抗震設計規范 GB50011-2001 建筑結構荷載規范 GB50009-2001 砌體結構設計規范 GB50003-2001 混凝土結構設計規范 GB50010-2002 鋼結構設計規范 GB50017-2003 建筑地基基礎設計規范 GB50007-2002 6.1.2 設計基本參數 設計基本風壓值 為 0.30kN/m2。 抗震設防烈度為 8，設計基本地震加速度值 為 0.2g。 地震分組第二組， 設計使用年限 50a。 6.1.3 建筑設計 6.1.3.1 主廠房設計 （ 1） 建筑布置 汽機房布置盡可能做到布局合理，工藝流程順暢，并設有必要的檢修設備 場地，考慮了主廠房內的通風、采光及排水設施，為設備的安全運行維護提供良好的工作環境。主廠房布置采用汽機房、電控樓聯合布置的順序排列。這種布置有利于對汽輪發電機組的運行控制。 主廠房由汽機間和電氣間并列布置。汽機間跨度為 15m，電氣間云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 38 石家莊 跨度 5m，主廠房的長度 30m。在主廠房底層增設配電間。 電纜夾層的樓面標高為 3m。 運轉層的樓面標高為 6m。 吊車噸位為 32/5t，軌頂標高為 13.1m。 汽機間的屋架下弦標高為 16m。 在主廠房配電室旁設室內樓梯間 ,整個主廠房底層共設四個出入口，保證人流、貨流出入及緊急疏散。 汽機間頂設天窗，并設置電動開窗裝置，便于通風和排熱。 （ 2） 建筑處理： 1）主廠房為主要生產建筑，也是電廠主要標志，所以注意其外觀美觀、不易被污染，并且具有時代特色，所以外墻面以灰白色涂料。內墻面以涂料為主，集中控制室內墻面設保溫層、噴彩塑，地面為活動地板。主廠房地面為細石混凝土、樓面為地磚；塑鋼門窗。 2）屋面采用內天溝有組織排水 ,卷材防水 ,輔樓增做水泥膨脹珍珠巖保溫層。 3）建筑物的耐火等級為二級。安全等級為二級。 （ 3） 主廠房結構： 1）主廠房為框排架結構，汽機間為排架結構，縱向由現澆混凝土框架梁聯系 ；控制室為鋼筋混凝土框架結構。 2）地基及基礎：主廠房采用鋼筋混凝土現澆獨立基礎，現澆鋼筋混凝土基礎梁，新增兩臺鍋爐基礎采用大塊式基礎，基礎最終形式及埋深根據建筑上部結構及地質詳勘資料最終確定。 6.1.3.2 其他建（構）筑物 （ 1）循環水泵房 循環水泵房采用磚混結構，占地為 20m8m，單層布置，現澆梁柱板，天然地基。 （ 2）軟化水車間 軟化水車間采用磚混結構，占地為 10m10m，單層布置，現澆梁柱板，天然地基。 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 39 石家莊 軟化水車間包括凈化水間、水處理間、泵站、貯水箱間、實驗室、操作室等。吸水井和清水池等采用 鋼筋混凝土結構，站房等均采用地上式磚混結構。 （ 3）余熱鍋爐和煙道基礎 1#余熱鍋爐占地 12m10m， 2#-6#余熱鍋爐占地 12m9m。余熱鍋爐和煙道基礎采用獨立基礎及條形基礎。 （ 4）冷卻塔基礎 冷卻塔采用帶機械通風玻璃鋼冷卻塔，占地為 30m15m，采用獨立基礎。 6.1.4 采暖通風 6.1.4.1 主要設計依據 1）采暖通風與空氣調節設計規范 GB50019-2007 2）小型火力發電廠設計規范 GB50049-94 3 ） 火 力發電 廠采 暖通 風與空 氣調 節設 計技 術規定 （ DL/T5035-2004） 4）工業企業設計衛生標準 GBZ 1-2002 6.1.4.2 設計參數 廠內各工作場所應控制或掌握的溫度、濕度標準見表 6-1 所示。 表 6-1 室內設計參數表 房間名稱 夏季 冬季 溫度（ ） 相對濕度（ %） 溫度（ ） 相對濕度（ %） 集控室 26-28 6010 201 6010 繼電室、電子設備室 26-28 6010 201 6010 蓄電池及配電室 26-28 - 18 - 熱工檢修間、儀表間 26-28 - 18 - 6.1.4.3 空調調節 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 40 石家莊 集控室、電子設備間布置在 BC 列 6.00m 層。為了滿足設備及運行人員所需的室內溫濕度要求，將設置分體式空調系統。為了保持室內空氣的新鮮，空調系統的新風量按不少于送風量的 10%設計。空調系統為全年運行，可就地控制。由于空調機組布置于樓面，機組本身還考慮減振措施。 空調系統風管及保溫材料均采用阻燃材料。 6.1.4.4 通風 室內通風及空氣調節計算參數的選用，符合現行的采暖通風與空氣調節設計規范（ GB50019-2007）的規定。 生產廠房夏季工作地點的溫度，根據夏季通風室外計算溫 度及其與工作地點溫度的允許溫差，見表 6-2。 表 6-2 夏季工作地點溫度 夏季通風室外計算溫度 22 23 4 25 26 27 28 29-32 33 允許溫差 10 9 8 7 6 5 4 3 3 工作地點溫度 32 32 32-35 36 注：如受條件限制，在采取通風降溫措施后仍不能達到本表要求時，允許溫差可加大 12 。 6.1.4.5 汽機房通風 汽機房通風采用自然進風、自然排風的通風方式。夏季，室外新風由底層、運轉層外窗進風，經各層的主要散熱設備周圍開設的格柵、檢 修孔、樓梯間、吊物孔等處，有組織的經汽機房屋頂設置的屋頂通風器排至室外。為了更好的解決 B-C 列底層通風死角問題，在汽機房0m， B 列附近設置移動式推車軸流風機，可根據實際情況確定風機位置，使氣流組織更趨合理。屋頂通風器設有電動操作裝置，可在冬季時關閉 。 6.1.4.6 電氣設備間通風 主廠房電纜層設計自然進風，自然排風系統。發電機出線小室及開關小室均設計自然 進風，機械排風系統以保持室內溫度小于 40 。 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 41 石家莊 蓄電池及配電室采取自然進風，機械排風系統以排除室內有害氣體。換氣次數不少于 6 次 /時。排風機采用防腐防爆軸流風 機，通風管道及附件均 采用防腐材料制作。 6.1.4.7 化學水處理設施 通風 儀器設備及 循環 水泵間均設置機械通風， 采用 玻璃鋼軸流風機排風，自然進風，換氣次數按不少于 15 次 /小時設計。 化水試驗分析 和監測 室 , 水汽 取樣加藥間、藥品庫等均設置機械通風， 采取自然進風， 防爆玻璃鋼軸流風機排風 ,電動機采用全封閉式 ,換氣次數按不少于 15 次 /小時設計。 6.2 安裝工程 本項目的安裝工程包括機電設備安裝、非標件制作、鍋爐管道、工藝管道、金屬結構、電氣自動化、電纜橋架等，其中主要內容如下 。 6.2.1 熱力系統 6.2.1.1 余熱鍋爐及輔助設備 根據鍋爐房平面圖和基礎圖放安裝基準線，當基礎尺寸，位置不符合要求時，必須經過修正達到安裝要求后再進行安裝，基礎放線驗收作紀錄，并作為竣工資料歸檔。鍋爐本體的安裝首先進行運輸，鍋爐運到基礎上后，不撤滾杠先進行找正，然后撤用滾杠使鍋爐就位，再進行鍋爐的找平（縱向和橫向）。輔助設備：風機，水泵，壓力表，溫度表，水位表，排污閥，軟化水設備的安裝。 參考工業鍋爐安裝工程施工 及驗收規范 JBJ27-96 。 6.2.1.2 汽輪發電機組及其輔助設備 （ 1）汽機嚴格按照以下要求設計、安裝、調試、運行 操作。 a對不允許運行或不允許長期連續運行的異常情況，有明確的規定。 b汽輪機的零部件（不包括易損件）的設計使用壽命不低于 30 年。 c汽輪機的大修周期不少于 4 年，并提供機組的可用率和強迫停機率。 云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 42 石家莊 d提供汽輪機運行中，主蒸汽參數偏離額定值的允許范圍和允許連續運轉時間。 e提供的轉子可以保證在所有穩定運行工況下（轉速為額定值時）運行時，在軸承上測得的雙振幅振動值，無論是垂直、橫向或軸向均不大于 0.03mm，另外提供了轉子在通過臨界轉速時的最大振動值。 f 超速試驗時，汽輪機能在 112%額定轉速下作短期 的空負荷運行，這時任何部件都不會超應力，各軸承振動也不會超過允許值。 g提供汽輪機的起動程序和必要的運行數據。 h提供額定工況與最大工況時的熱耗率與汽耗率。 i汽輪機及發電機各節點的設計扭矩、扭應力和安全系數，在投標書上均有注明，并說明了對應的異常工況。 j汽輪機制造廠將汽輪機至發電機組整個軸系的振動，臨界轉速，潤滑油系統及靠背輪負責統一歸口設計，保證機組的正確組裝和穩定性。 k距汽輪機殼外 1m，所測得的噪音值低于 90dB，對于其他輔助設備也不大于 90dB（ A 聲級）。 l汽輪機及所有附屬設備是成 熟的、先進的，并具有制造相同機組，運行成功的實踐經驗。沒有使用實驗性的設計和部件。汽輪機的通流部分采用的是目前國內外先進的技術設計制造，并在投標文件中詳細闡述了其使用的先進方案及采用該方案后的效益。 m汽輪機的設計充分考慮到可能發生的意外如：超速、進冷汽、冷水、著火和突然震動，防止汽輪機進水的規定按國際標準執行。 n汽輪機的轉子和葉片的設計是精確成熟的，在允許的周波范圍內變化不會產生共振。 o汽輪機的轉子和葉片在出廠前，已經做好各種試驗，確保安裝準確精密。 p汽缸鑄件符合技術要求，汽缸本體滿足高負荷 、連續穩定運行及冷卻過程中，因溫度梯度變化造成的變形最小，能始終保持正確的云南永昌鉛鋅股份有限公司電爐余熱發電工程 可行性研究報告 HEED 河北能源工程 設 計有限公司 43 石家莊 同心度。 q汽缸上的壓力、溫度測點齊全，位置正確，符合運行、維護、集中控制和試驗的要求。 r任何運行條件下，各軸承的回油溫度不會超過 70 ，各軸承回油管上留有觀察孔及溫度計插座。在油溫測點及油流監視裝置之前，沒有來自其他軸承的混合油流。 s測量軸承金屬溫度，使用的是埋入式雙支鉑熱電阻，并將該熱電阻的接線引到了汽輪機本體接線盒。運行中各軸承設計金屬溫度不會超過 90 ，此外，烏金材料允許在 110 以下長期運行。 t推力軸承能持續承 受在任何工況下所產生的雙向最大推力。提供了每塊瓦的金屬測量用鉑熱電阻，以及回油溫度表，在推力軸承的外殼上，還設有一個永久性基準點，以確定大軸的位置。 u軸承上設置了測量軸向位移、脹差和膨脹的檢測裝置。 v軸承座的適當位置上，裝設有測量軸承在垂直、水平二個方向上振動的裝置。 w主汽門、調速器門嚴密不漏，可以承受在主蒸汽管道上做 1.5倍的設計壓力的水壓試驗。 x主汽門、調速器