蒸汽余热综合利用发电工程项目可行性研究报告.docx

1、蒸汽余热综合利用发电工程项目可行性研究报告1、总论1.1 项目名称XX钢铁有限责任公司蒸汽余热综合利用发电工程。1.2 项目承办单位建设单位：XX钢铁有限责任公司法人代表：1.3 可研依据及范围可研依据：XX钢铁有限责任公司（以下简称“XX钢公司”）“蒸汽余热综合利用发电工程可行性研究”的委托函。可研范围：根据委托函要求，本可行性研究范围包括：XX钢3座70t炼钢转炉的工业蒸汽和一轧厂、 二轧厂、热轧板带厂、 高线厂等6座加热炉的工业蒸汽的余热利用发电。1.4 企业概况 XX钢公司位于XX市市区西南近郊，距湘黔铁路XX东站6km，有准轨铁路专线进入企业内,湖南省四大水系中资江从XX市区流过,

2、S312省道经过XX与上瑞高速公路相连,企业内交通与市区交通网相连接, 水路、陆路、铁路交通运输十分方便。XX钢公司(前身是XX钢铁厂)始建于1958年，经过四十多年的发展，已经成为集冶金、机械、电力、房地产、贸易于一体的大型企业。生产厂区占地230万m2,职工6120人,其中各类专业技术人员824人，固定资产46亿元。是XX市第一、娄底市第二和湖南省前10位纳税大户。是湖南省20强，湖南省60家重点生产经营调度企业。全国大型企业500强，列395位，中国500强制造企业，列224位。是冶金行业100强，全国千家节能行动企业和全省百家节能行动企业。XX钢公司现已形成年产300万吨钢、铁、材的生

3、产能力。2008年，XX钢产铁208.1万吨、产钢214.2 万吨、产材213.7万吨，实现工业总产值1030000万元，实现利税4.1亿元,是湖南省的大型企业和XX市的支柱企业。XX钢公司现有工艺中，炼钢厂3台转炉蒸汽分别进入蓄热器后，压力达到1.0 MPa（表）左右，总蒸汽量达到80t/h左右。一轧厂、二轧厂、三轧厂、高线厂加热炉汽化XX却均产生饱和蒸汽，蒸汽压力0.8MPa（表），饱和温度，蒸汽流量10t/h；四轧厂加热炉汽化XX却产生饱和蒸汽，蒸汽压力0.8MPa（表），饱和温度，蒸汽流量5/h；热轧板带厂和高线厂加热炉蒸汽压力0.8MPa（表），饱和温度，蒸汽流量12t/h。XX钢蒸

4、汽余热综合利用情况 表1-1序号地点蒸汽流量th蒸汽压力MPa蒸汽温度工作制度1炼钢厂801.01.2饱和连续2一轧厂100.8饱和连续3二轧厂100.8饱和连续4三轧厂100.8饱和连续5四轧厂50.8饱和连续6热轧板带厂120.8饱和连续7高线厂100.8饱和连续目前转炉工业蒸汽除供烧结用10t/h外，夏季排空，冬季有23个月供暖使用。6座加热炉的蒸汽暂时用来冬季取暖，几乎没有被利用。1.5 项目建设的内容XX钢公司3座70t炼钢转炉的工业蒸汽和一轧厂、 二轧厂、三轧厂、四轧厂、热轧板带厂、 高线厂等6座加热炉的工业蒸汽全部回收利用发电。1.6 项目建设的必要性及有利条件1.6.1 符合国

5、家能源政策我国是一个能耗大国，又是一个能源缺乏的国家，节能是国家稳定持续发展的基本国策。本项目由于综合利用放散蒸汽余热发电，是认真贯彻国家能源政策的具体体现。1.6.2 缓解了供电紧张的局面XX地区严重缺电，特别是在电力供应紧张的季节，经常拉闸限电，严重的影响了企业的生产，对企业的经济效益造成了重大的影响。利用放散蒸汽余热发电后，每年可向企业供电11571104kW.h,不仅大大缓解了供电紧张的局面，还为企业的发展、经济效益的提高创造了条件。1.6.3 实现了资源综合利用XX钢公司现有的三台转炉可产1.01.2 MPa的饱和蒸汽约为80t/h, 一轧厂、 二轧厂、热轧板带厂、 高线厂等6座加热

6、炉可产0.8 MPa的饱和蒸汽约为57t/h。目前除少量烧结用汽及冬季采暖外，几乎没有被利用。公司计划充分回收利用这部份蒸汽的余热，设置蒸汽余热发电设施，既实现了资源综合利用，节约了能源，又改善了环境，降低噪音，且不产生任何污染，做到无公害发电，是企业贯彻落实科学发展观，促进企业技术创新，发展循环经济的重大举措。1.6.4企业协调发展的需要XX钢公司是湖南省的大型钢铁联合企业、利税大户，又地处XX城市中心，随着国家经济的发展，企业也在不断发展。实现生产经营与环境保护的协调发展，不但是企业发展的需要而且也是城市建设的需要，蒸汽余热综合利用工程的建设正体现了这种需要。所以本工程的建设是非常必要的。

7、1.6.5企业可获得有关政策支持根据湖南省及国家的有关政策规定，对于利用钢铁企业余热、余气，发展循环经济的企业，在所得税减免、人员安置等方面可获得相应的政策支持，这有利于企业的发展、壮大。1.7 设计的原则 内容深度符合国家“热电联产项目可行性研究技术规定”。 认真贯彻“热电联产，以热定电”的原则，根据热负荷的特点，合理选择供热发电机组。 合理利用场地，精心进行布置，使工程的布局既符合工艺流程的要求，占地少。 严格执行小型火力发电厂设计规范(GB50049-94)，贯彻节约能源、节省投资、保护环境的基本原则。 根据各生产点的远近及各单位蒸汽产汽情况，通过方案比较后选择适当的蒸汽发电方案，在各合

8、适地点分别进行建设（相邻厂区蒸汽合并）。1.8 建设的规模及主体设备选型 3座70t炼钢转炉与一轧厂加热炉的工业蒸汽回收 新建12MW凝汽式汽轮发电机组一台，其型号为N121.0，配12MW 6.3kV发电机。汽轮机进汽参数：1.0MPa、饱和。 二、三、四轧厂加热炉的工业蒸汽回收 新建3MW凝汽式汽轮发电机组一台，其型号为N30.8，配3MW 6.3KV发电机。汽轮机进汽参数：0.8MPa、饱和。 热轧板带厂及高线厂加热炉的工业蒸汽回收 新建3MW凝汽式汽轮发电机组一台，其型号为N30.8，配3MW 6.3KV发电机。汽轮机进汽参数：0.8MPa、饱和。1.9 能源、环保及其它 项目本身为回

9、收利用废热能的节能环保工程，总供电量11571万kW.h/a，扣除投入能源，年节约3.9895万吨标准煤（折算系数取0.35kg/ kW.h）。其中： 3座70t炼钢转炉（炼钢厂）与一轧厂工业蒸汽回收年总供电量7932万kW.h/a，扣除投入能源，年节约2.7392万吨标准煤（折算系数取0.35kg/ kW.h）。 二轧厂、三轧厂、四轧厂工业蒸汽回收年供电量1909万kW.h，扣除投入能源，年节约0.6565万吨标准煤（折算系数取0.35kg/ kW.h）。 热轧板带厂、高线厂工业蒸汽回收每年可为企业供电1730万kW.h，扣除投入能源，年节约0.5938万吨标准煤（折算系数取0.35kg/

10、kW.h）。 采取了噪声综合治理措施，厂区内和厂界噪声均能满足国家标准要求。各项废水均进入厂内处理站综合利用，无任何附加污染。 本项目对劳动安全、工业卫生、消防等内容依据国家法规、标准、规范进行了考虑，均能满足要求。1.10 工程项目实施进度 按计划日期投产，并网发电。建设期12个月。1.11 投资估算固定资产投资5159万元，其中：建筑工程1036万元，设备购置费3011万元，安装工程费717 万元，其他费用395万元。各区域投资见表1-2表1-2 项目投资汇总 （万元）项 目建筑工程费设备购置费安装工程费其他费用总值3座70t炼钢转炉、一轧厂52017213952153031二、三、四轧厂

11、258645161901154热轧板带厂及高线厂258645161901154合 计1036301171739551591.12 主要技术经济指标经济指标3座70t炼钢转炉及一轧厂二、三、四轧厂热轧板带厂及高线厂综合利用时间（h）720072007200年发电量(kw.h)8640x1042160x1041980x10412780x104年供电量(kw.h)7932x1041909x1041730x10411571x104厂用电率（）8.211.612.659.47节约标准煤（万t/a）2.73920.65650.59323.9895劳动定员项目（人）403232104年净利润（万元/年）22

12、594533863161投资利润率（%）105.6352.3444.5481.71单位千瓦静态投资（万元/kW）2375.833846.673846.672866.11静态投资回收年限（年）（含建设期）2.23.23.52.5内部财务收益率（%）85.6245.539.5567.651.13 主要研究结论根据企业的实际情况，XX钢公司的工业蒸汽的余热综合利用发电工程，每年可为企业供电11571104kW.h，相当于节约3.9895万吨标准煤，既符合国家产业政策，符合国家的能源政策，有利于环境保护，又缓和了该地区电力供应紧张的问题,同时为企业的发展和地区经济的发展创造了有利条件。综上所述，该工程

13、的建设技术上是可行的，经济上是合理的，是回收节约能源，保护环境的好项目，具有良好的经济效益和社会效益，建议尽快实施。2、热机工艺2.1 概述 炼钢厂现有3台70t转炉总产量约75炉/天，炼钢周期为30-32min，配有2台蓄热器，蒸汽总流量80t/h，汽包运行压力0.4-1.2MPa（表），蓄热器运行压力1.0 MPa（表）。目前转炉工业蒸汽除供烧结用10t/h外,夏季排空，冬季有23个月供暖使用。 一轧厂加热炉产蒸汽流量10t/h，蒸汽压力0.8MPa（表），温度饱和。目前蒸汽暂时用来冬季供暖，剩余蒸汽放散。 二轧厂加热炉产蒸汽流量10t/h，蒸汽压力0.8MPa（表），温度饱和。目前蒸汽暂

14、时用来冬季供暖，剩余蒸汽放散。 三轧厂加热炉产蒸汽流量10t/h，蒸汽压力0.8MPa（表），温度饱和。目前蒸汽暂时用来冬季供暖，剩余蒸汽放散。 四轧厂加热炉产蒸汽流量5t/h，蒸汽压力0.8MPa（表），温度饱和。目前蒸汽暂时用来冬季供暖，剩余蒸汽放散。 热轧板带厂加热炉产蒸汽流量12t/h，蒸汽压力0.8MPa（表），温度饱和。目前蒸汽暂时用来冬季供暖，剩余蒸汽放散。 热轧板带厂、高线厂加热炉产蒸汽流量10t/h，蒸汽压力0.8MPa（表），温度饱和。目前蒸汽暂时用来冬季供暖，剩余蒸汽放散。综上所述，XX钢公司目前工业产蒸汽量大，而用汽量小，大部分蒸汽放散，造成大量的能源浪费。为了充分利用

15、能源，回收转炉及加热炉余热锅炉所生产的工业蒸汽，本设计拟将排空蒸汽回收用于发电，做功后蒸汽XX凝回收，达到节能、减排、降耗的目的。2.2 建设规模通过对热负荷现状分析，本工程采用凝汽式汽轮发电机组回收蒸汽。2.2.1规模确定原则 严格执行小型火力发电厂设计规范(GB50049-94)，贯彻节约能源、节省投资、保护环境的基本原则。 充分利用富余工业蒸汽发电，以蒸汽量及蒸汽压力来定发电量。2.2.2 建设规模XX钢蒸汽回收情况见表2-1XX钢蒸汽回收情况表2-1序号地点蒸汽流量th蒸汽压力MPa蒸汽温度连续性1炼钢厂801.01.2饱和连续2一轧厂100.8饱和连续3二轧厂100.8饱和连续4三轧

16、厂100.8饱和连续5四轧厂50.8饱和连续6热轧板带厂120.8饱和连续7高线厂100.8饱和连续根据余热资源的分布及利用情况，本设计按以下三部分分别设置余热发电装置： 炼钢厂及一轧厂工业蒸汽发电方案：规模为1套12MW饱和蒸汽凝汽式汽轮发电组。 二轧厂、三轧厂、四轧厂工业蒸汽发电方案：规模为1套3MW饱和蒸汽凝汽式汽轮发电组。 热轧板带厂、高线厂工业蒸汽发电方案：规模为1套3MW饱和蒸汽凝汽式汽轮发电组。2.3 主要设备选型2.3.1 炼钢厂及一轧厂工业蒸汽发电设备根据炼钢厂3台70t转炉余热锅炉及一轧厂所产蒸汽量，本工程选用杭州发电设备厂生产的12MW凝汽式汽轮发电机组一套。2.3.1.

17、1主要设备如下： 凝汽式汽轮机 1台型号： N121.0进口压力： 1.0MPa（绝）进口温度： 饱和额定进汽量 80t/h额定功率 12MW额定转速 3000r/min额定排汽压力 0.008MPa（绝）额定工况保证汽耗率 6.67kg/kw.h 发电机的选型 1台型号： QF-J122额定功率 12000kW功率因数 0.8额定电压 6300V额定转速 3000r/min 汽轮机厂配套辅机汽轮机调节控制系统、空气XX却器、励磁装置、联轴器、油系统、抽真空系统及汽封系统等，由杭州发电设备厂配套供给。2.3.2 二轧厂、三轧厂、四轧厂工业蒸汽发电设备根据二轧厂、三轧厂、四轧厂加热炉所产蒸汽量，

18、本工程选用杭州发电设备厂生产的3MW凝汽式汽轮发电机组一套。2.3.2.1主要设备如下： 凝汽式汽轮机 1台型号： N30.8进口压力： 0.8MPa（绝）进口温度： 饱和额定进汽量 24t/h额定功率 3MW额定转速 3000r/min额定排汽压力 0.008MPa（绝）额定工况保证汽耗率 8kg/kw.h 发电机的选型 1台型号： QF-J32额定功率 3MW功率因数 0.8额定电压 6300V额定转速 3000r/min 汽轮机厂配套辅机汽轮机调节控制系统、空气XX却器、励磁装置、联轴器、油系统、抽真空系统及汽封系统等，由杭州发电设备厂配套供给。2.3.3 热轧板带厂、高线厂工业蒸汽主要

19、发电设备选型同2.3.2。2.4 运行方式 当汽机正常工作时，蒸汽全部供汽轮机发电；当汽机不能工作时，蒸汽直接排空。2.5 主厂房布置2.5.1主厂房布置原则 符合总平面布置要求，合理设置进、出管线和联系通道； 合理利用现有场地，尽可能少占地，设备布置符合系统要求，能安全、可靠地运行。 保证设备安装、检修与运行维护方便； 保证运行人员有良好的安全、卫生的工作条件；2.5.2主厂房的布置 炼钢厂及一轧厂发电主厂房炼钢厂及一轧厂工业蒸汽发电主厂房采用二列式布置，分别为汽轮机间和辅助间，柱距为6.0m，总长36m。汽机跨双层布置，运转层标高7.0m，跨度为18.0m，屋架下弦标高16.8m，吊车轨面

20、标高14.0m，汽轮机采用纵向布置；辅助跨跨度为8.0m，总长36m，共分两层，局部三层。一层0.0m，主要布置高、低压配电室及厂用变压器室；二层标高7.0m，为运转层，主要布置机、电中央控制室及主蒸汽母管。在0.0m层与7.0m层之间设有管道及电缆夹层，其标高为4.0m。 二轧厂、三轧厂、四轧厂发电主厂房二轧厂、三轧厂、四轧厂工业蒸汽发电主厂房采用二列式布置，分别为汽轮机间和辅助间，柱距为6.0m，总长30m。汽机跨双层布置，运转层标高6.0m，跨度为12.0m，屋架下弦标高12m，吊车轨面标高11m，汽轮机采用纵向布置；辅助跨跨度为8.0m，总长30m，共分两层，局部三层。一层0.0m，主

21、要高、低压配电室及厂用变压器室；二层标高6.0m，为运转层，主要布置机、电中央控制室及主蒸汽母管。在0.0m层与7.0m层之间设有管道及电缆夹层，其标高为3.4m。 热轧板带厂、高线厂厂发电主厂房同2.5.2中2.6 热力系统2.6.1 热力系统拟定的原则热力系统拟定是否经济合理，对热电厂安全、经济、可靠的运行有很大的影响。本工程的热力系统拟定的原则如下： 满足发电机组运行的需求； 系统安全、经济、可靠的运行，操作、检修方便； 设备、管道选择布置合理、经济。2.6.2 炼钢厂及一轧厂工业蒸汽发电热力系统 主蒸汽系统 主蒸汽管道采用单母管制。运行时炼钢厂蓄热器来蒸汽及一轧厂加热炉余热锅炉来蒸汽分

22、别向母管送汽，再由母管接出至凝汽式汽轮机。 凝结水系统汽轮发电机系统凝结水经凝结水泵送汽封加热器加热后，接至凝结水母管。从母管接出分别送转炉余热锅炉进水水箱和一轧厂加热炉余热锅炉进水水箱。 真空系统汽轮发电机系统中由射水抽气器将XX凝器中的空气抽出。射水抽气器由射水泵提供压力水作为抽气的动力来源。在真空系统中，所有汽水管道上的阀门全部使用水封阀，以避免空气渗入，破坏真空。 工业XX却水系统 本工程XX凝器的XX却水自成一个循环水XX却系统，XX却水由循环水泵接至发电主厂房，然后分别接至汽轮发电机的XX凝器、XX油器、空气XX却器使用后，XX却水回XX却塔XX却后循环使用。2.6.3 二、三、四

23、轧厂工业蒸汽发电热力系统 主蒸汽系统主蒸汽管道采用单母管制。运行时二、三、四轧厂加热炉余热锅炉所产蒸汽同时向母管送汽，再由母管接出至凝汽式汽轮机。 凝结水系统汽轮发电机系统凝结水经凝结水泵送汽封加热器加热后，接至凝结水母管。从母管接出分别送二、三、四轧厂加热炉余热锅炉进水水箱。 真空系统同2.6.3中 工业XX却水系统同2.6.3中2.6.4 热轧板带厂及高线厂工业蒸汽发电热力系统 主蒸汽系统主蒸汽管道采用单母管制。运行时热轧板带厂及高线厂加热炉余热锅炉所产蒸汽同时向母管送汽，再由母管接出至凝汽式汽轮机。 凝结水系统汽轮发电机系统凝结水经凝结水泵送汽封加热器加热后，接至凝结水母管。从母管接出分

24、别送热轧板带厂及高线厂加热炉余热锅炉进水水箱。 真空系统同2.6.3中 工业XX却水系统同2.6.3中2.7 发电热经济指标（表2-2）XX的工业蒸汽回收发电热经济指标表2-2经济指标炼钢厂（3座70t炼钢转炉）及一轧厂二、三、四轧厂热轧板带厂及高线厂合计蒸汽量（t/h）902522137小时发电量(kw)120003000275017750利用时间（h）7200720072007200年发电量(kw.h)8640x1042160x1041980x10412780x104年供电量(kw.h)7932x1041909x1041730x10411571x104厂用电率（）8.211.612.659

25、.473、发配电3.1 供电电源XX钢公司现有220kV变电站一座，容量为150000kVA；110kV变电站一座，容量为81500kVA；两变电站电源均由电力系统变引入。另有煤气发电等，总容量为40000kW，与系统并网。厂区现有供配电电压等级为220/110/35/10/6/0.4kV，供电系统完善，供电可靠。3.2 设计范围本工程建设规模： 3座70t炼钢转炉及一轧厂的工业蒸汽回收的发电机组，其容量为1x12MW饱和蒸汽凝汽式汽轮发电组；二、三、四轧厂加热炉的工业蒸汽回收的发电机组，其容量为1x3MW饱和蒸汽凝汽式汽轮发电组；热轧板带厂及高线厂加热炉的工业蒸汽回收的发电机组，其容量为1x

26、3MW饱和蒸汽凝汽式汽轮发电组。其电气专业设计范围为：发电机的控制与保护、发电机同期并网与励磁，6kV高压配电系统及0.4kV低压配电系统联络并网及厂用电系统的控制与保护，电气照明与防雷接地、电气消防、通讯等。3.3 电气一次3.3.1 电气主接线 3座70t炼钢转炉及一轧厂的工业蒸汽回收的发电机组，其容量为1x12MW饱和蒸汽凝汽式汽轮发电组，机端电压为6.3kV。根据小型发电厂设计规范，发电机组采用发电机组单元接线（即不设发电机电压母线），发电机出口至转炉高压配电室6kV母线段设置断路器作为发电机同期并网操作点。 二、三、四轧厂加热炉的工业蒸汽回收的发电机组，其容量为1x3MW饱和蒸汽凝汽

27、式汽轮发电组，机端电压为6.3kV。发电机组采用发电机组单元接线（即不设发电机电压母线），发电机出口至附近高压配电室6kV侧母线设置断路器作为发电机同期并网操作点。 热轧板带厂及高线厂加热炉的工业蒸汽回收的发电机组，其容量为1x3MW饱和蒸汽凝汽式汽轮发电组，机端电压为6.3kV。发电机组采用发电机组单元接线（即不设发电机电压母线），发电机出口至附近高压配电室6kV侧母线设置断路器作为发电机同期并网操作点。3.3.2 厂用电3.3.2.1 负荷计算 本工程的负荷计算采用需要系数法，发电机系统机组自用电设备总装机容量为3470kW，计算结果如下： 3座70t炼钢转炉及一轧厂的工业蒸汽回收发电机组

28、：装机容量Pe=1940kW（6kV装机容量1420kW）工作容量P1515kW（6kV工作容量1065kW）计算有功Pj=984.8kW计算无功Qj=738.6kvar视在功率Sj=1231kVACOS=0.8年耗电量Wn=708104kWh厂用电率：8.2（以发电机实际发电容量为12000kW为计算基准值） 二、三、四轧厂加热炉的工业蒸汽回收发电机组：装机容量Pe=765kW工作容量P535kW计算有功Pj=347.75kW计算无功Qj=260.8kvar视在功率Sj=434.7kVACOS=0.8年耗电量Wn=251104kWh厂用电率：11.6（以发电机实际发电容量为3000kW为计算

29、基准值） 热轧板带厂及高线厂加热炉的工业蒸汽回收发电机组： 装机容量Pe=765kW工作容量P535kW计算有功Pj=347.75kW计算无功Qj=260.8kvar视在功率Sj=434.7kVACOS=0.8年耗电量Wn=250104kWh厂用电率：12.65（以发电机实际发电容量为2750kW为计算基准值） 本工程总计算结果：装机容量Pe=3470kW工作容量P2585kW计算有功Pj=1680.3kW计算无功Qj=1260.2kvar视在功率Sj=2100.36kVACOS=0.8年耗电量Wn=1209104kWh厂用电率：9.47（以发电机实际发电总容量为17750kW为计算基准值）负荷等级：一级3.3.2.2 厂用电接线本工程3座70t炼钢转炉及一轧厂的工业蒸汽回收发电机组循环水泵为6kV，其余所有厂用电设备的电压等级均为380V，厂用电接线方式如下： 根据负荷计算结果，本工程3座70t炼钢转炉及一轧厂的工业蒸汽回收发电机组厂用电设6kV高压配电室，采用单母线不分段接线，电源引自转炉高压配电室6