寶信鋼鐵有限公司燒結冷卻機低溫余熱發電設計方案焦作市邁科冶金機械有限公司第一章項目建設的規模根據寶信鋼鐵公司提供數據及我司技術人員進行的熱力計算：1、110m2 燒結機鼓風機風量：230400m3/h（利用系數：1.6，一、二段風量為1600m3/t）2、設計取值煙氣進口溫度380煙氣性質為熱空氣3、余熱鍋爐基本參數主蒸汽額定蒸發量為11.6t/h主蒸汽額定蒸汽壓力2.1MPa主蒸汽溫度330付蒸汽額定蒸汽發量為3.27t/h付蒸汽額定蒸汽壓力0.4MPa付蒸汽飽和蒸汽溫度151鍋爐進水溫度36鍋爐排污率1%4、配備3000KW 的發電機組，項目建成后每小時將發3000 度電第二章工藝技術方案第一節系統選擇從燒結機出來的380煙氣經余熱鍋爐換熱后，余熱鍋爐產生的蒸汽帶動汽輪機發電。1.目前國內發電汽水系統有三種系統。1.1、單壓系統采用單級進汽汽輪機及單壓燒結余熱鍋爐的單壓不補汽系統。一般余熱鍋爐排氣溫度在170，排氣用于烘干物料。由于廢氣余熱得不到充分利用，相應影響了發電能力，在這三種系統中單壓系統發電能力最低。1.2、雙壓系統采用補汽式汽輪機的雙壓單級補汽系統，燒結余熱鍋爐生產兩個不同的蒸汽，一為主蒸汽，另一個為低壓補汽。由于設置了低壓蒸發段，低壓蒸汽壓力： 0.35MPa ， 低壓蒸汽飽和溫度148 ， 再加上設置了低壓省煤器，排煙溫度能降到110左右。在這三種系統中雙壓系統發電能力最高，但投資最大。1.3、復合閃蒸單級補汽系統采用補汽式汽輪機的復合閃蒸單級補汽系統，燒結余熱鍋爐生產主蒸汽同時生產高溫熱水，高溫熱水再降壓蒸發出二次蒸汽，二次蒸汽補入汽輪機。雖然冷卻機廢氣余熱被充分利用了，但由于閃蒸器的出水未能轉換為電能，降低了系統的發電能力，但由于有閃蒸汽補進汽輪機，所以發電能力和投資在前兩系統之間。 2.我司綜合考慮客戶投資和運行的經濟性選用雙壓系統。2.1 工藝流程給水經給水泵進入余熱鍋爐，經廢氣加熱后，一部分變為過熱蒸汽，進入汽輪機作功發電。另一部分經余熱鍋爐低溫段加熱后，產生飽和蒸汽進入汽輪機相應低壓進汽口作功發電。冷凝水經低壓省煤器后由中壓鍋爐給水泵供給低壓汽包，低壓汽包具有自除氧功能，實現一個完整的熱力循環。2.2 工藝流程特點在這一工藝流程中由于引入雙壓系統，使燒結機排煙溫度大大降低，且循環利用，大大提高了余熱利用率。同時由于增加了雙壓系統，可通過調節系統循環水量來較大范圍地適應燒結機廢氣參數的大幅波動，提高系統運行的可靠性及穩定性。第二節、設備方案1.現狀寶信鋼鐵有限公司燒結廠1臺110m2 燒結機，燒結機配套1臺環冷機，環冷機配套對應4臺鼓風機。2.和環冷機廠家交流,提出如下改造措施由于余熱鍋爐設置于鋼鐵生產最主要的工藝管道上，一旦發生事故（如鍋爐爆管、粉塵堵塞等）將影響鋼鐵生產的正常運行。為防止這種情況發生，余熱鍋爐廢氣管道及發電系統汽水管道均考慮了應急處理措施。措施1：設旁通廢氣管道，一旦鍋爐發生事故，啟用旁通廢氣管道。措施2：發電系統汽水管路考慮了將余熱鍋爐從發電系統中解列出來的措施。2.1 冷卻車罩子對密封段罩體進行保溫改造，罩體與冷卻小車之間的間隙采用活動結構進行密封，為便于檢修在罩體上預留檢修人孔，人孔也采用保溫結構；2.2 落礦斗對落礦斗進行保溫、密封；考慮到落礦斗處煙氣的含塵量較高，在此煙氣出口處增加重力式除塵器；2.3 冷卻風機將2#冷卻風機除去，在余熱回收系統中增加一臺循環風機。2.4 風倉將現有互通風倉進行適當改造，在確保冷卻效果的情況下提高煙氣溫度；通過以上措施可使環冷機的排煙溫度達到第2 條所列3.設備方案根據本項目燒結機的特點及現場和余熱發電系統工藝設計要求，本方案一臺燒結機采用一臺鍋爐一臺汽輪發電機組的設備配置方式。余熱鍋爐的過熱蒸汽匯合后直接進入汽輪發電機組發電；余熱鍋爐所產生的飽和蒸汽進入汽輪發電機組的低壓級作功發電。一爐一機方案是在綜合考慮了投資、廢氣成分、系統復雜程度、可靠性、運行可操作性等因素后確定的最佳方案。其優點主要體現在：系統簡單，投資降低且便于管理；單機容量增大，汽輪發電機組效率提高。3.1 余熱鍋爐設計3.1.1 余熱鍋爐設計條件序號名稱符號單位數據1低溫熱源成分/空氣空氣組成N2/Vol.%78O2/21H2O/1灰分成分/鐵礦石燒結熟料含量/g/Nm33粒徑/m1002流量VgNm3/h2180003保溫系數 /0.984空氣進口溫度 tgi4005蒸汽壓力 P1MPa2.16蒸汽溫度 two330(151)7蒸汽流量 Gt/h11.6(3.27)8省煤器排污率 %19鍋爐供水溫度 t33610鍋爐總阻力 hfPa7003.1.2 鍋爐結構簡介本鍋爐是為冶金企業燒結機純低溫余熱回收工程而設計的余熱鍋爐，流動方向隧道式布置的單煙道鍋爐。鍋爐整體采用管箱式結構，自上而下有過熱器管箱、蒸發器管箱、省煤器管箱和凝結水加熱器管箱。這四只管箱通過底部型鋼將自身重量傳遞到鋼架的橫梁上。安裝方便。鍋爐主要布置有過熱器，蒸發管束、省煤器、凝結水加熱器等。鍋爐為自然循環鍋爐，鍋爐本體主要部件分述如下：3.1.2.1 鍋筒3.1.2.1.1 中壓鍋筒采用材料為20g，鍋筒內裝有旋風分離器、擋板、波形板、多孔板等汽水分離裝置。鍋筒內部采用三級蒸汽分離裝置，分別為擋板、絲網除沫器和均汽孔板，確保蒸汽品質。鍋筒內部設有表面排污（連續排污）、磷酸鹽溶液分配、給水分配裝置。筒體上設置了一組雙色水位計、一組單色水位計以及供遠傳測量用的液位計接口；設置了給水、排污、加藥接口；設置了兩個安全閥接口；設置了必要的壓力表、壓力變送器、放空氣、充氮保護等管接頭；設置兩根飽和蒸汽引出管，將飽和蒸汽引入過熱器分配集箱。安全閥的排汽管道配置了消音器。鍋筒的給水管、加藥管采用套管結構，以消除溫差應力。鍋筒的兩端均設置向內開啟的人孔門。3.1.2.1.2 低壓鍋筒低壓鍋筒兼作除氧給水箱，鍋筒內部采用三級蒸汽分離裝置，分別為擋板、絲網除沫器和均汽孔板，確保蒸汽品質。鍋筒內部設有表面排污（連續排污）、磷酸鹽溶液分配、出水收集裝置。筒體上設置了一組雙色水位計、一組單色水位計以及供遠傳測量用的液位計接口；設置了給水、排污、加藥接口；設置了一個安全閥接口；設置了必要的壓力表、壓力變送器、放空氣、充氮保護等管接頭；設置兩根飽和蒸汽引出管，將大部分飽和蒸汽引入過熱器分配集箱。筒體還設有給水泵再循環接口和放水接口。在鍋筒內經單級分離裝置分離出來的小部分飽和蒸汽通過一根導管引入除氧器，對凝結水進行加熱、除氧。加藥管采用套管結構，以消除溫差應力。鍋筒的一端設置了向內開啟的人孔門。3.1.2.1.3 除氧器除氧器、低壓蒸發器以及低壓鍋筒共同構成了一體化除氧器。除氧器采用噴霧填料式。內部有霧化噴嘴和配水環管，中部采用不銹鋼拉西環作為填料。除氧器設置了壓力表、壓力變送器、非凝結氣體排除、安全閥、進水、充氮、備用等接口。除氧器頂部采用法蘭連接方式，以便對內部進行檢查、維護。下部封頭設有降水管和進汽管。降水管下端侵入除氧給水箱的水空間；進汽管與低壓鍋筒的汽空間相連。3.1.2.2 過熱器在過熱器系統中，飽和蒸汽被加熱至330的過熱蒸汽，過熱器內工質與煙氣為逆流換熱，管束為錯排；過熱器管采用螺旋鰭片管結構，換熱管材料為20-GB3087 ，鰭片材料為Q235-A。過熱器的分配集箱設有疏水管道，匯流集箱設有放空氣管道，過熱器受熱面為全疏水結構。受熱面水平布置。過熱蒸汽集箱設置了充氮、反沖洗管接頭；為了便于鍋爐的啟動，集箱上還設置了啟動排空管道、閥門，配置了消音器，集箱上設置的安全閥的排汽管道也配置了消音器。過熱器為全疏水結構。過熱器布置在高溫煙氣通道內，處于最上游位置。3.1.2.3 蒸發管束蒸發管束采用多集箱組合型，上、下集箱水平傾斜橫放于煙道中，每個上、下集箱之間，由縱向翅片管組成錯列的對流管束。蒸發管采用螺旋鰭片管結構，換熱管材料為20-GB3087，鰭片材料為Q235-A。3.1.2.4 省煤器中壓省煤器為雙集箱、螺旋翅片管受熱面結構，采用錯列布置。省煤器的分配集箱設置了疏水管道閥門；省煤器的匯流集箱設置了放空氣管道閥門。中壓省煤器同樣為全疏水結構。中壓省煤器置于中壓蒸發器后的混合煙道內。省煤器管采用螺旋鰭片管結構， 換熱管材料為20-GB3087，鰭片材料為Q235-A。3.1.2.5 凝結水加熱器凝結水加熱器采用雙集箱、螺旋翅片管受熱面結構，采用錯列布置。加熱器的分配集箱設置了疏水管道閥門；加熱器的匯流集箱設置了放空氣管道閥門。凝結水加熱器同樣為全疏水結構。凝結水加熱器置于低壓蒸發器后的混合煙道內，位于煙氣流程的最末端。3.1.2.6 鍋爐范圍內儀表、閥門在鍋筒上裝有兩只安全閥，鍋筒后部兩端各有一只高讀水位表，鍋筒上還安裝用于水位表自動控制電感應水位表，以及壓力表，緊急放水閥和連續排污閥等。在過熱器出口集箱上，裝有一個安全閥，一個電動主蒸汽閥，并裝有壓力表，溫度計等。在鍋爐煙氣進出口設置測壓口、測溫口（直讀、遠傳各一）；過熱器、蒸發管束、省煤器之間設置直讀式測溫口。3.1.2.7 鍋爐保溫鍋爐采用箱體外保溫結構。在外保溫外面裝設外護板，對保溫材料加以保護，散熱損失不超過1。3.1.2.8 人孔在蒸發管束和過熱器、蒸發管束和省煤器之間均留有檢修間隙，并裝有人孔便于觀察和停爐時清灰。3.1.2.9 構架柱與柱之間用橫梁相連組成閉合的框架結構，鍋筒支承于橫梁上。為了運行人員檢查水位和調整安全閥，在水位表和安全閥等處裝有平臺，兩側裝有樓梯。3.1.2.10 吹灰、排灰裝置：考慮到煙氣中含塵量，過熱器上部、蒸發管束中部及省煤器上部都預留吹灰孔，吹灰方式由用戶自定；鍋爐下部設置排灰裝置。3.1.3 鍋爐結構特點鍋爐整體采用管箱式結構，自上而下有過熱器管箱、蒸發器管箱、省煤器管箱和凝結水加熱器管箱。這四只管箱通過底型型鋼將自身重量傳遞到鋼架的橫梁上。采用管箱式結構可將鍋爐漏風降至最低，減少鍋爐漏風熱損失，提高鍋爐效率。鍋爐采用箱體外保溫結構。在外保溫外面裝設外護板，對保溫材料加以保護，散熱損失不超過2。燒結余熱鍋爐采用立式結構，煙氣自上而下通過過熱器、蒸發器、省煤器、凝結水加熱器，針對煙氣品位低，受熱面采用鰭片管強化傳熱。3.1.3.1 鍋爐布置形式采用立式結構立式布置的優點：占地面積?。粺煔饬鲃泳鶆?，可避免出現煙氣走廊而導致傳熱效率降低和局部過速磨損；3.1.3.2 鍋爐水循環方式為自然循環自然循環系統具有可靠性強，穩定性好，操作維護方便等優點，且省去了強制循環的循環泵的投資、運行及維修等費用；3.1.3.3 受熱面采用具有高擴展受熱面的螺旋鰭片管來獲得最佳的傳熱效果和最低的煙氣阻力，使得鍋爐結構變得非常緊湊，體積小，重量輕，節省鍋爐初投資；3.1.3.4 鍋爐管子水平布置，煙塵不易積在翅片上；鍋爐采用的小管徑受熱面，在同樣煙氣流速下，阻力較小；采用翅片管的鰭片節距大（t6.25），有利于清灰。3.1.3.5 鍋爐密封性能好。我公司根據多年來設計余熱鍋爐密封結構的經驗，鍋爐整體采用管箱式結構，自上而下有過熱器管箱、蒸發器管箱、省煤器管箱和凝結水加熱器管箱。這四只管箱通過底型型鋼將自身重量傳遞到鋼架的橫梁上。采用管箱式結構可將鍋爐漏風降至最低，減少鍋爐漏風熱損失，提高鍋爐效率同時降低了引風機的電耗。3.1.4 磨損問題的解決：由于影響磨損的因素主要與煙氣條件、煙氣性質和受熱面材質等情況有關，故在煙氣性質和受熱面材質一定的情況下采取以下措施防止鍋爐磨損：3.1.4.1 采用合理的煙氣流速，以減輕均勻磨損。由于磨損與煙氣流速的3次方成正比關系，故整個鍋爐采用低流速設計，最高流速不超過7.0m/s 以降低均勻磨損；3.1.4.2 合理組織了煙氣動力場，使煙氣流動均勻，可避免出現煙氣走廊而導致傳熱效率降低和局部過速磨損;3.1.4.3 在煙道受熱面易磨損區域（過熱器煙氣進口）設置兩排圓鋼避免灰塵顆粒對受熱面管的直接沖刷，減輕局部磨損；3.1.4.4 鍋爐整個受熱面管子采用厚壁管以延長鍋爐受熱面的壽命；3.1.4.5 整個受熱面采用螺旋鰭片管結構，對管子有一定的保護作用。3.1.5 熱膨脹解決措施：3.1.5.1 過熱器、省煤器采用蛇形管結構，兩端自由膨脹，管子不變形；3.1.5.2 蒸發管束兩端為自由端，受熱自由膨脹；3.1.5.3 內側護板采用加裝膨脹節，消除膨脹應力。3.1.6、制造標準我公司產品設計、制造、檢驗嚴格按國家有關技術標準及要求進行，主要采用的有以下標準（但不限于下列標準）：3.1.6.1、蒸汽鍋爐安全技術監察規程3.1.6.2、JB/T3375-2002 鍋爐原材料入廠驗收規則3.1.6.3、JB/T1609鍋爐鍋筒制造技術條件3.1.6.4、JB/T1610鍋爐集箱制造技術條件3.1.6.5、JB/T1611鍋爐管子技術條件3.1.6.6、JB/T1612鍋爐水壓試驗技術條件3.1.6.7、JB/T1613鍋爐受壓元件焊接技術條件3.1.6.8、JB/T1620鍋爐鋼結構技術條件3.1.6.9、JB/T1625工業鍋爐焊接管孔尺寸3.1.6.10、JB/T6693水管工業鍋爐主要受壓元件制造工藝3.1.6.11、JB/T6503煙道式余熱鍋爐通用技術條件3.1.6.12、JBT 76031994 煙道式余熱鍋爐設計導則3.1.6.13、GB/T9222水管鍋爐受壓元件強度計算3.1.6.14、GB3274普通碳素鋼板3.1.6.15、GB713鍋爐用鋼板3.1.6.16、GB5310高壓鍋爐用無縫鋼管3.1.617、GB3087低中壓鍋爐用無縫鋼管3.1.6.18、GB/T232金屬材料彎曲試驗方法3.1.6.19、GB246金屬管壓扁試驗方法3.1.6.20、GB222鋼的化學分析用試樣取樣法及成品化學成份允許偏差3.1.6.21、GB228金屬材料室溫拉伸試驗方法3.1.6.22、GB/T229金屬夏比（U 型缺口）沖擊試驗方法3.1.6.23、GB/T230.1-3金屬洛氏硬度試驗3.1.6.24、GB2649焊接接頭機械性能試驗取樣方法3.1.6.25、GB2650焊接接頭沖擊試驗方法3.1.6.26、GB2651焊接接頭拉伸試驗方法3.1.6.27、JB/T4420鍋爐焊接工藝評定3.1.6.28、GB986埋弧焊焊縫坡口的基本形式和尺寸3.1.6.29、GB/T5293埋弧焊用碳鋼焊絲和焊劑3.1.6.30、GB3323鋼熔化焊對接接頭射線照相和質量分級3.1.6.31、高鋁水泥符合GB201-81 規定3.1.6.32、高鋁耐火磚符合GB2988-87 規定3.1.6.33、粘土耐火磚符合GB4415-84 規定3.1.6.34、粘土耐火泥符合GB2992-82 規定3.1.6.35、不定型耐火材料用硬質礬土骨料和粉料按YB2214-783.1.6.36、硅酸鋁纖維制品性能指標按GB30033.1.6.37、GB50273工業鍋爐安裝工程施工及驗收規范3.1.6.38、GB/T121451999 火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量3.1.6.39、DL/T5047 1995 電力建設施工及驗收技術規范鍋爐機組篇3.1.6.40、GB/T 108631989 煙道式余熱鍋爐熱工試驗方法3.1.7、質量保證3.1.7.1、我司在質量保證方面嚴格按照GB/T19001-2000idtISO9001 國際標準從設計、開發、生產、安裝和服務全過程進行控制，并已取得質量保證體系認證證書（注冊編號為：02902Q10103ROM）。鍋殼鍋爐受壓元件強度計算按GB/T16508 標準計算，水質要求按GB1576工業鍋爐水質，安裝按工業鍋爐安裝工程施工及驗收規范。3.1.7.2、我司鍋爐產品均按JB/T56145-94 現行分等標準一等品要求進行生產，并已有多項產品獲得省工業鍋爐質檢站頒發的一等品質量評定證書。3.1.7.3、我司產品在制造過程中將若干重要工序設置為質量控制點、停止點，同時每臺鍋爐在整個生產過程中均經過特種設備監督檢驗所的監檢，從而保證了產品的制造質量。3.1.7.4、我司鍋爐設備質量按照JB/T10094-2002工業鍋爐通用技術條件性能指標符合標準要求。序號名稱符號單位數據1蒸汽流量Gkg/h116002蒸汽壓力P1 MPa 2.03蒸汽溫度two 3204低壓蒸汽流量Gw kg/h 32705低壓蒸汽溫度t2 1486鍋爐供水溫度t3 363.2 汽輪機設計3.2.1 汽輪機設計條件3.2.2 汽輪機設計參數功率：3000KW 進