某钢铁集团生产系统余热余压利用技术改造工程可行性研究报告Word格式文档下载.docx
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厂区距汤林线西林站西北约3km,汤林铁路、鹤伊(高等级)公路在厂区东侧经过,交通运输便利。
1.1.2企业现状
集团公司始建于1966年,经过40多年的发展建设,现已成为大型钢铁企业集团,是中国制造业500强,2006年排名第422位。
集团现有总资产44亿元人民币,两个生产基地分别位于伊春市和阿城市,形成由一个核心企业、五个全资子公司和两个控股子公司组成的企业集团。
已形成年钢200万吨的综合生产能力,年钢产量占全省的70%左右,是黑龙江省最大的钢铁联合企业,是全国75家重点钢铁企业和黑龙江省属13家重点企业之一,也是黑龙江省唯一的建筑钢材和中型钢材生产基地。
被省企业管理协会、企业家协会、工业经济联合会联合誉名为“龙江钢铁的脊梁”。
企业是伊春市的重要经济支柱之一,税收约占全市的40%左右。
西钢现有铁矿、石灰石矿、选矿、烧结、焦化、炼铁、转炉炼钢、电炉炼钢、轧钢等主体生产厂矿和辅料、动力、电力、制氧、运输及机修铸造等辅助生产厂,还有检化验、计控、通讯、安全环保、原燃辅料供应与产品销售系统,是具有从采矿到轧材的全部主体工艺、辅助与公用设施各工序的钢铁联合企业。
西钢1998年通过ISO19002质量体系认证,2002年完成了质量体系GB/T9001-2000标准转换。
企业多年来先后获得“全国质量效益型先进企业”、“全国用户满意企业”、“黑龙江省用户满意企业”、“重合同守信誉企业”、“质量、品种、效益标兵企业”等诸多荣誉称号。
有较高的知名度和信誉度。
建筑钢材和中异型钢材质量稳定,获得了国家建筑钢材实物质量金杯奖,并获得国家产品质量免检证书。
1.2项目建设的必要性、有利条件和意义
1.2.1项目建设的必要性
1.2.1.1顺应形势,落实节约资源的基本国策
我国经济高速发展,能源消耗迅速增加,但能源的开发和生产却严重滞后于消费增长,使得供需矛盾日益突出。
随着经济的发展,预计在“十一五”期间及以后相当长的的时间内,我国能源需求将呈强劲增长态势,供需矛盾继续加大。
目前,我国单位国内生产总值的能耗比世界平均水平高2.4倍,与国际先进水平比则高出更多。
能源的粗放利用,也带来了环境的严重污染。
与此同时,国际国内市场能源价格大幅度攀升,使得一些高耗能企业的生产成本也大幅度上升。
为此,国家提出了实现“十一五”GDP能耗降低20%左右的约束性目标目标。
要实现节能降耗的目标,就必须做到资源开发与节约并举,把节约放在首位。
就要以提高能源利用效率为核心,以企业为实施主体,大力调整和优化结构,加快推进节能技术进步。
企业余热余压利用工程是解决我国能源短缺,缓解能源供需矛盾,保障国家经济发展的重大措施之一。
加大余热余压利用力度,对生产工艺过程中产生的可燃气体和压差加以回收利用,不仅可以提高生产企业的能源利用效率,节约大量的能源,而且可以降低生产成本,为企业创造可观的经济效益,增强企业竞争力。
钢铁行业是耗能大户,占全国总能耗的14%(2003年)。
近几年推行节能措施后,能耗虽逐年下降,但与先进国家相比仍有较大差距。
目前,我国钢铁行业的余热余压还没有得到充分利用,如钢铁企业的高炉煤气、转炉煤气、高炉压差等。
由此而产生的煤气的大量放空,不仅造成能源的严重浪费,同时也污染了环境。
因此,迫切需要采取措施,减少能源消耗。
1.2.1.2抓住机遇,促进企业发展
高炉炉顶余压发电技术(TopGasPressureRecoveryTurbine简称TRT)是国家“十一五”十大重点节能环保推广项目,是利用高炉炉顶煤气的剩余压力,将高炉煤气导入透平膨胀机作功推动汽轮机转动,带动发电机发电。
根据炉顶压力的不同,吨铁发电约20~30kW·
h。
该技术既回收原来由减压阀组泄放的能量,又降低噪音、同时稳定了炉顶压力,改善高炉生产条件,可实现不产生任何污染,做到无公害发电,是很有价值的二次能源回收及节能环保项目。
TRT技术的先进性主要在于以下方面:
1、不消耗任何燃料:
TRT装置区别于传统的发电装置,它利用
减压阀组前后的煤气压力差,将净化后的煤气导入煤气透平机械,使气体在机械内膨胀做功,推动与透平同轴的发电机旋转发电。
做功后的高炉煤气进入厂区的能源分配管网,整个工艺过程中高炉煤气始终在密闭的管道和密封程度很高的透平机内运行。
2、无污染公害的最经济的发电工艺:
采用TRT技术后,高炉煤气减压过程产生的噪声由原采用减压阀组的110~140分贝降低到85分贝以下,防止震动造成管道破裂而产生煤气泄露。
采用TRT发电,可减少等量燃煤火力发电的发电量,可以减少向大气中排放大量的二氧化碳气体,这对改善环境污染都将发挥积极的作用。
同时TRT发电属于二次能量回收,除必要的运行成本外不需消耗新的能源,是最经济的发电工艺。
转炉煤气是转炉在冶炼生产过程中产生的烟气,其平均热值约为8995KJ/m3(CO含量按70%计算),产量约为70~90m3/t钢。
如能有效地加以利用,对企业节能降耗、降低生产成本、提高产品的市场竞争力将有极大的促进作用。
与此同时,转炉高温烟气还带有大量的热能,其温度可达1200~1600℃,须将其冷却后方可进行除尘、回收利用。
为了对这一部分热能进行回收,可在转炉炉口上部设置烟道式余热锅炉,既可利用炉气余热产生蒸汽,供发电﹑VD炉等生产及制冷﹑采暖等生活之用,又可将炉气冷却900℃以下,以满足除尘设施及回收煤气的要求,同时降低转炉炼钢成本。
西钢本部现有550m3高炉1座,1080m3高炉1座、120t转炉2座。
目前,西钢的高炉炉顶压差、转炉煤气及其余热均未能加以利用。
综上所述,开展生产系统余热余压利用,建设高炉炉顶压差发电工程和转炉煤气及其余热的回收利用工程,不仅是国家实行可持续发展战略的需要,也是企业自身发展的需要。
不仅会给社会带来巨大节能效益和环境效益,也会为企业带来巨大的经济效益。
因此,尽快实施此项工程,是摆在在西钢面前十分必要也是十分紧迫的任务。
1.2.2项目建设的有利条件和意义
1)西钢具基础设施完备,水电供应充足,可满足项目建设需要;
2)在西钢现有1座550m3高炉、1座1080m3高炉、2座120t转炉的基础上建设转炉煤气回收和高炉炉顶压差发电,不需要建设配套公用辅助设施及生活设施,可节约大量资金;
3)TRT项目实施后,可以解决西钢目前由于高炉所用的原料产地杂,炉顶压力波动,影响高炉发挥最佳效益的问题。
改善高炉生产条件,提高高炉生产效率;
4)项目建成后,不仅可以回收利用大量的二次能源,进一步降低企业能耗和产品成本,提高产品的市场竞争能力和企业经济效益。
而且可推进企业节能进步,并且使公司的装备水平和管理水平达到一个新的层面;
5)本项目不仅具有显著的节能效益,同时也具有良好的环保效益,可做到节约能源与环保并举,实现真正的节能减排。
1.3可行性研究的编制依据、原则及范围
1.3.1编制依据
1)国家有关法律、法规及相关设计规范;
2)工程设计委托书;
3)建设单位提供的有关资料。
1.3.2编制原则
根据集团的实际情况和发展要求,本工程设计遵循以下设计原则:
1)严格执行国家、部门、行业和地区现行的有关设计规范、标准及规定;
2)采用成熟、先进、适用的工艺技术和设备,确保工程投产后能够可靠、安全、稳定、连续地生产,达到预期的设计效果;
3)充分考虑公司的资金状况、承受能力、场地问题和实际需求的具体情况,充分利用西钢现有的工艺设备和公用辅助设施。
在各个方面合理掌握降低造价,尽最大努力减少工程投资。
4)综合布局、整体协调,总图布置合理,力争节省投资和建设用地;
5)确保工艺顺畅,与所依托的主体工程合理对接,且充分考虑建设时不影响已运行设施的正常生产;
6)在设计中严格执行国家和行业在环保、职业安全卫生、消防设计等方面的有关规定。
1.3.3设计范围
根据西钢设计委托书要求,本可行性研究范围包括:
西钢现有1座550m3高炉、1座1080m3高炉配套的高炉压差发电工程、现有2座120t转炉产生的转炉煤气回收利用工程的工艺及相关内容的设计。
2工艺设计方案
2.1高炉煤气余压透平发电装置(TRT)
2.1.1主要建设内容和生产规模
本项目主要建设内容为集团公司现有的1座550m3高炉和1座1080m3高炉分别各自配套建设1套高炉煤气余压透平发电装置(TRT)。
550m3高炉煤气余压透平发电装置(TRT)发电能力为3500kW,1080m3高炉煤气余压透平发电装置(TRT)发电能力为6000kW,本项目发电能力合计为9500kW,全部输送并入国网。
2.1.2高炉煤气余压透平发电装置(TRT)概述
TRT的主要媒质为高炉煤气,传统的高炉煤气是经调压阀组减压后并入高炉煤气低压管网供用户使用的。
高炉煤气余压发电,是钢铁企业一项有效的能源回收措施,高炉煤气余压透平发电装置(TRT)是国际公认的钢铁企业重大能量回收装置,它是利用高炉煤气具有的压力能、热能,把煤气导入透平机膨胀,使压力能、热能转化为机械能,驱动发电机发电的一种装置。
这种装置既回收了减压阀组白白泄放的能量,使投入高炉鼓风机的能量实现部分回收,二次能源的循环梯阶利用,又净化了煤气、降低了噪音、大大改善了高炉炉顶压力控制的品质。
它具有结构简单、污染少、容量大、寿命长和节能显著的优点,因此在能源综合利用上获得越来越广泛的应用。
TRT技术是先进的、成熟的。
TRT的主要媒质为高炉煤气,传统的高炉煤气是经调压阀组减压后并入高炉煤气低压管网供用户使用,TRT装置就是利用高压高炉煤气到低压煤气用户的差压的能量进行节能发电的一套装置。
其主要工艺流程为:
高炉煤气经重力除尘、干法布袋除尘后分为两路:
一路经TRT入口蝶阀、电动插板阀、快速切断阀后进入TRT透平机做功,并带动发电机做功发电。
TRT装置设旁通快开阀、以保护机组的安全运行。
TRT透平机出口设电动插板阀、电动蝶阀等设施与低压煤气管网相连。
干法除尘后另一路作为TRT发电装置的备用系统,经电动减压阀组将高压煤气减为低压煤气后与低压煤气管网相连。
高炉煤气余压透平发电装置(TRT)不仅可以回收煤气的压力能和热能,又可净化煤气,降低噪音污染,同时TRT装置在正常运转时能代替减压阀组,很好地调节和稳定高炉炉顶压力,对保证高炉顺行、增产有良好的作用。
高炉煤气余压透平发电装置(TRT)在保持回收发电功能基础上,通过对高炉炉顶压力进行高精度的智能控制,不仅可以升高高炉炉顶压力的设定值,增大高炉送风的质量流量,从而提高高炉冶炼强度,达到提高高炉利用系数、降低焦比的功效。
高炉煤气余压透平发电装置(TRT)主要包括透平主机、液压伺服控制系统、润滑油系统、大型阀门、无刷励磁发电机组、氮气密封系统、给水系统、自动控制系统、高低压发配电系统等。
高炉煤气余压透平发电装置(TRT)在生产运行中不产生污染,不消耗燃料,无公害,具有显著的经济效益和社会效益。
2.1.3西钢高炉现状
集团公司现有1座550m3高炉和1座1080m3高炉。
550m3高炉利用系数3.8t/m3·
d,年有效工作天数为355天,生铁生产能力为74.2万t/a,高炉煤气净化采用干式除尘工艺,高炉煤气从炉顶导出后,先经过重力除尘器,再经过高炉煤气布袋除尘器,煤气中的含尘量降至10mg/m3以下,最后经过减压阀组减压后通过管道送往煤气用户。
550m3高炉煤气产生量为17万m3/h,煤气中的含尘量小于6mg/m3,经过高炉煤气布袋除尘器后的煤气压力正常值为120kPa,最大值为150kPa,煤气温度正常值为14
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