钢铁余热回收利用项目可行性研究报告.docx

1、钢铁余热回收利用项目可行性研究报告钢铁余热回收利用项目可行性研究报告（本文档为word格式,下载后可修改编辑！）1 总论1.1项目名称钢铁烧结余热回收利用工程1.2企业概况某某集团是江苏省重点企业集团、国家特大型工业企业，全国最大的民营钢铁企业。集团总部位于江苏省张家港市。企业以国际先进技术装备为起点，走短流程、紧凑式现代钢铁工业发展之路，目前是国内最大的电炉钢和优特钢材生产基地，国家特大型工业企业，全国最大的民营钢铁企业。在2011年中国企业500强中名列第42位，中国制造业500强中名列第15位，中国民营企业500强中名列第2位，连续3年进入世界500强，2011年财富世界500强名列第3

2、66位，排名较上年递进49位。 2011年，某某集团充分发挥工艺装备、产品结构、企业品牌、现代物流等综合优势，优化产品结构，推进技术创新，狠抓降本增效，创新营销机制，全力拓展市场，积极应对挑战和考验，企业生产经营保持了良好的发展态势。上半年共完成炼铁1286万吨，炼钢1556万吨，轧材1527万吨，销售收入 1040 亿元，利税 60.57亿元。 多年来，某某集团认真贯彻落实科学发展观，坚持经济建设与环境保护齐头并进，协调发展，依靠科技进步，在搞好环境保护，提升环境质量的过程中，还积极推行清洁生产，坚持“资源产品-再生资源”的循环经济理念，搞好余热、余能资源综合利用。通过延长和拓宽生产技术链，

3、将污染物尽可能地在企业内部进行处理消化，大力减少生产过程的污染物排放，实现“三废”资源化，不断提高了资源的利用率，实现了经济效益与环境效益的同步提高，走出了一条综合利用、造福社会的可持续发展之路。1.3设计依据及原则1.3.1编制依据（1）中华人民共和国节约能源法（2）国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知（国发200715号）（3）国务院关于加强节能工作的决定1.3.2编制原则（1）认真贯彻国家有关节能、消防、环境保护等方面的法律法规，使项目达到国家有关规定的要求。（2）结合工艺操作条件确定项目方案，力争最大限度的利用余热；（3）在现状条件下合理利用空间，在满足系统布置的前提下使新上工程

4、量较少，且尽量不与原生产设施冲突，并尽量利用原有设备、设施；（4）新、老设施接口时间最短，尽量减少改造施工对生产的影响；1.4项目实施的必要性近几年，我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了很大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，群众对环境污染问题反应强烈。在这个问题上，我们没有任何别的选择，只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展，才是实现经济又好又快发展的正确道路。在钢铁企业中，烧结工序能耗仅次于炼铁工序，占总能耗的9%-12%，节能潜力很大。在烧结矿生产过程中，特别是烧结矿由鼓风式环冷机冷却过程中会排出大量温度为250380的低温烟气，其热能量大约为烧结矿烧成系统热

5、耗量的30左右。如果将冷却产生的大量低温烟气余热进行回收，必将提高烧结矿生产过程的能源利用率，降低工序能耗。烧结余热回收利于技术不产生额外的废气、废渣、粉尘和其他有害气体，能够有效提升烧结工序的能源利用效率，平均每吨烧结矿产生的烟气余热回收折合吨钢综合能耗可降低8千克标准煤，从而促进钢铁企业实现节能降排目标。某某集团宏昌钢板有限公司原料烧结5号、7号均为360m2的烧结机，每台烧结机配1台415m2环冷机，每台环冷机配置5 台风量为48.4X104m3/h 的鼓风机，上述各鼓风机的送风经环冷机各段，和高温烧结矿料换热后，分别向大气排放100400左右的“低温废气”，废气中还含有一定数量的矿物粉

6、尘。实施余热回收利用工程，使余热锅炉产生的高压蒸汽全部用于外供，低压蒸汽供烧结厂内部使用。项目符合国家节能减排的政策，具有良好的经济效益和社会效益。同时外供蒸汽管道与公司蒸汽总管网相连接，便于全公司蒸汽平衡。时值目前国家能源紧缺、大力提倡生产过程的节能降耗的关键时期，某某集团某某钢板有限公司(以下简称某某)决定响应中央号召，建设烧结余热回收项目，以期完成钢铁企业的节能降耗任务，也能为企业解决部分用电负荷，同时也能为公司创造可观的经济效益。1.5 设计条件1.5.1 烧结机烧结机面积：360年作业时间：335天年产烧结矿：380104t/a1.5.2 环冷机环冷机面积：415料层厚度：1500环

7、冷风机台数：5台冷却风机风量：484000 m3/h入口烧结矿温度：650（最大700）烟气温度：2503501.6主要技术指标余热锅炉参数如下：中压蒸汽压力:1.57MPa 中压蒸汽温度:320 中压产汽设计值：45t/h低压蒸汽压力:0.3MPa 低压蒸汽温度: 144 低压产汽设计值：8t/h锅炉排烟气温度：155一段烟气量：30万Nm3/h二段烟气量：30万Nm3/h锅炉阻损：1000Pa烧结机小时产量：468t/h环冷机入矿量：668t/h1.7主要技术特点1.7.1成熟的密封技术 环冷机上部密封采用柔性钢刷密封，由于钢刷部分长期与台车拦板接触，会产生一定的磨损，钢刷整体上部设有调整

8、装置，可随时调整钢刷的高度。烟罩端部也采用柔性钢刷密封，当烧结料通过钢刷时，钢刷带有柔性，可防止冷风窜入。下部采用柔性钢刷密封+耐高温橡胶双重密封形式。1.7.2合理的罩壳形式及吸风口数量利用数字化模拟优化配风技术，选择合理的罩壳形式及吸风口数量，使流场分布更合理、阻损更小，从而降低引风机的全压达到节能的效果。1.7.3烟罩保温技术烟罩、烟囱及热风管道设置外保温，以减少辐射热损失和对流热损失。1.7.4 动态跟踪技术引风机采用变频风机，实现动态跟踪达到能量回收最大化。1.8投资估算总价： 5688.35万元其中：建筑工程 723.80万元设备工程 3287.84万元安装工程 1131.58万元

9、其它费用 545.13万元1.9投资分析1.8.1销售收入和销售税金及附加本项目每年可回收中压蒸汽550000吨/年，销售单价为150元/ 吨。年平均销售收入为8250.00万元。本项目产品增值税税率为17%。城乡建设维护税按增值税的7%计征，教育费附加按增值税的3%计征。年均销售税金及附加为104.03万元，年均增值税为1040.22万元。1.8.2利润总额及分配本项目年均利润总额为5358.00万元。所得税按利润总额的25%计征，年均所得税为1339.50万元。年均净利润为4018.50万元。1.8.3财务盈利能力分析1.8.31投资利润率和投资利税率根据利润和利润分配表和项目总投资使用计

10、划与资金筹措表计算得出本项目的总投资收益率为79.07%,投资利税率为95.96%。1.8.3.2财务内部收益率、财务净现值、投资回收期根据项目投资现金流量表计算以下财务指标：所得税后财务内部收益率为67.83%，财务净现值（ic=10%）为23779.70万元，所得税前财务内部收益率为88.30%，财务净现值（ic=10%）为32644.91万元。所得税后的投资回收期为2.53年（含建设期1年）， 所得税前的投资回收期为2.18年（含建设期1年）。2 总图运输2.1概述充分开发利用热源，尤其是新型节能环保热源，成为目前钢铁企业工作的重要组成部分；某某集团某某钢板有限公司现对5#、7烧结机进行

11、余热回收利用。本项目的建设不但会降低建设成本、带来可观的经济效益，同时达到节能降耗、环境友好的企业环保宗旨。2.2总平面布置2.2.1主要车间组成 余热回收锅炉及烟囱等 电气室2.2.2总平面布置余热回收锅炉布置在5#环冷机、7#环冷机旁。电控室布置靠近主要负荷。2.3竖向布置和场地排水室外设计标高为5.7m；室内设计标高为6.0m。厂区道路及排雨水利用原有烧结厂区道路及排水系统。 2.4消防原来烧结区内部及外围设置的厂区道路相互贯通，可到达每一个建构筑物，为消防车辆及消防人员提供了便利的通道。3 热力某某5、7360烧结机，各配套1台415的环冷机，为有效回收能源，对环冷机冷却后的热废气进行

12、余热利用，产生高温蒸汽。3.1 设计规范和标准小型火力发电厂设计规范（GB50049-94）火力发电厂设计技术规程（DL5000-2000）火力发电厂汽水管道设计规定（DL/T50541996）电力建设施工及验收技术规范（锅炉机组篇）（DL/T 5047-95）电力建设施工及验收技术规范（管道篇）（DL503194）火力发电厂焊接技术规程（DL/T 8692004）火力发电厂保温油漆设计规程（DL/T50722007）火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量（GB/T121452008）工业锅炉水质（GB15762008）蒸汽锅炉安全技术监察规程锅炉房设计规范（GB500412008）工业锅炉安装工

13、程施工及验收规范（GB50273-98）压力管道规范 工业管道 GB20801.16-2006工业金属管道设计规范 GB50316-2000（2008年版）其它适用标准、规范等。3.2 烧结工艺情况目前某某5、7烧结机均为360m2烧结机，环冷机面积均为415m2，配有5台冷却风机，每台风机风量为48.4m3/h。烧结环冷机处理量620t/h热烧结矿，冷却时间最长80min，料层厚度1500mm，烧结矿平均入料温度600700，出料温度120。主抽大烟道风量为2.4万m3/min，风温180190。现有冷却鼓风机配置情况：环冷机配置风机5台，进风管路连通。风机型号：G4-73-11No25D

14、Q=484000m3/h P=3648Pa3.3 余热回收烟气系统余热回收系统由烟气收集系统和烟气利用系统两个子系统构成，余热锅炉排出的烟气经由引风机回送至烟囱排空。3.3.1 烟气收集系统环冷台车分成5个冷却段，第一段、第二段设置封闭式烟罩用于烟气余热回收，第三区、四、五区段设置开放式烟罩。前二个冷却段上方设置内绝热烟罩，分割成高温烟气段和低温烟气段，每个区段均设置一座烟囱，烟囱上设置三通管道，配置电动切换蝶阀，正常工作时，切换阀均将烟气导入锅炉烟道，在余热锅炉停止运行时，关闭烟气进入余热锅炉的通道，环冷机烟气通过机上烟囱排入大气。环冷机风箱相互隔离以免串风，同时根据各个区段的送风量，予以合

15、理分区。3.3.2 烟气利用系统从环冷机来的两段高温烟气分别引至锅炉烟气进口，经锅炉分段换热后，降至155左右出锅炉。引风机性能参数如下：风机额定流量：66104Nm3/h风机全压：2000Pa配套变频电机额定功率：800kW 冷却形式：空冷防护等级：IP54绝缘等级：F级电机防电晕风机的涂装 风机所有钢板经喷砂处理达到SSPC-SP-10(Sa 2.5)后进行涂漆,风机内外表面涂防锈漆二度,外表面涂面漆一度。为了确保烧结锅炉蒸汽产量、质量，对烟气温度、烟气流量等进行多因素动态控制，消除烧结生产不稳定带来的烧结锅炉产汽的影响及波动。3.4 热力系统主要设施3.4.1 余热锅炉系统（1）余热锅炉

16、5、7360烧结机余热回收系统配套建设2台自除氧双压自然循环余热锅炉，余热锅炉采用双通道进气、塔式结构、单跨立式布置形式。余热锅炉参数如下：中压蒸汽压力:1.57MPa 中压蒸汽温度:320 中压产汽设计值：45t/h低压蒸汽压力:0.3MPa 低压蒸汽温度: 144 低压产汽设计值：8t/h锅炉排烟气温度：155一段烟气量：30万Nm3/h二段烟气量：30万Nm3/h锅炉阻损：1000Pa烧结机小时产量：468t/h环冷机入矿量：668t/h余热锅炉为双压、自除氧（一体化除氧器）、立式烟道、水平螺旋翅片管受热面、自然循环型式。余热锅炉受热面包括：中压过热器、中压蒸发器、中压省煤器、低压蒸发器

17、、一体化除氧器以及给水预热器。受热面前部布置了燃气脉冲吹灰装置，该装置对于本灰尘特性（干松灰、无粘结）特别适用，运行实践表明该装置是首选设备。余热锅炉采用双压模式，除了提供中压过热蒸汽外，还提供低压饱和蒸汽，实现能量的梯级利用。余热锅炉无需外部蒸汽对给水进行除氧，除氧用蒸汽由余热锅炉的低压部分自行供给。除氧塔内部结构可采用不锈钢材质，寿命15年（乙方对锅炉厂家提出制造及寿命要求）余热锅炉配置定期排污扩容器一个；余热锅炉使用寿命整体不低于25年，但不包括水冷壁管等部件；锅炉采用自然循环方式，为保证循环可靠，将高压锅筒和低压锅筒实行高位布置，采用了多层布置后，为锅炉的附属设备紧凑布置创造了条件。由

18、于载热体为环冷机的热烟气，含有一定浓度的灰尘，传统的余热利用工艺中，有的会使用炉前除尘设备，但是本技术方案中不采用炉前除尘工艺，主要基于如下原因： 采用除尘设备会造成大量的热损失，增加占地，增加投资； 烟气中的灰尘为矿料颗粒，属于干松性质的，无粘结性，颗粒较大，不会对余热锅炉的运行造成影响； 余热锅炉的换热面为螺旋翅片管，具备良好的抗磨蚀能力； 余热锅炉配套了脉冲吹灰装置，对本类含尘气流和锅炉结构具备完美的在线清灰效果； 烟气通道中无易受磨蚀的部件，受热面之间的连接弯头均置于烟气通道之外，不受含尘气流冲刷； 过大的颗粒在进入余热锅炉之前已经完成重力沉降，主要由于采用了合理的气流速度、合理的烟罩

19、形式、合理的引风管高度等手段。（2）锅炉辅机系统每套锅炉辅机包括：一套组取样装置、二台锅炉给水泵、二台补水泵、一台磷酸盐加药装置、一台30m3软水箱。余热锅炉底层设置一台定期排污扩容器。余热锅炉、余热锅炉引风机、烟囱集中布置在环冷机南侧。3.4.2 主要热力系统及流程（1） 360环冷机烟气系统从环冷机过来的一段高温烟气引至锅炉烟气进口，经过中压过热器后与环冷机二段烟气混合，然后依次通过中压蒸汽发生器段、中压省煤器段、低压蒸发器段、给加热器段，降至15510后排出锅炉。锅炉出口设锅炉引风机，将与锅炉换热后的环冷废气排出。（2）主汽水系统 低压给水流程通过低压给水泵（2台，1用1备）将软水箱中的

20、水送至锅炉自除氧器，除氧完成后进低压汽包。低压给水在泵的出口设有回路，在启动和运行中可通过给水回路控制软水箱水位及系统的正常运行。 中压给水流程除氧后的水通过高压给水泵（2台，1用备）经过省煤器段后送至余热锅炉的高压汽包。高压给水在泵的出口设有再循环回路，回流至低压汽包。 蒸汽流程锅炉产生的中压过热蒸汽并入甲方中压蒸汽管网，低压饱和蒸汽供烧结使用。（3）加药取样系统锅炉系统采用1套加磷酸盐装置。取样系统：余热锅炉汽水取样共设5点。（4）排污系统每台锅炉设置1台定期排污扩容器，系统排污及紧急放水均排至扩容器，排污扩容器附近有排污降温池，将排污水冷却后排放。（5）补水系统补水为软化水，补水点：软水

21、箱。（6）锅炉充氮保护系统锅炉长时间停运时需充氮保护，所需氮气压力0.05MPa，由甲方送至锅炉区域外1米。4给排水 4.1概述4.1.1 水源资料项目所需水源主要为工业新水和软化水，以上两种水源均接至厂区供水管网，管网供水压力、水量和水质均按满足项目要求设计。4.1.2 设计内容结合项目内容，给水排水对本工程的设计主要包括以下内容：（1） 工业新水供水系统；（2） 循环冷却水供水系统；（3） 排水系统；4.2 工循环冷却水水供水系统 循环冷却水供水系统主要为锅炉给水泵、引风机和取样冷却器提供循环冷却水，冷却水量为30m3/h。水泵、取样冷却器的冷却水回水为无压回水，直接排厂区排水沟，风机的冷

22、却水回水回至原管网。4.3 软化供水系统 考虑到5、7烧结余热回收系统补充水量最大为115m3/h。由厂区软化水供水管网上接入。4.4 排水系统 排水系统主要为锅炉设备少量的废水，直接排至厂区排水管网，经厂区水处理设施处理，排放或回用。4.5 消防系统消防系统，主要为本项目的配电室和控制室配备灭火器。灭火器配置场所危险等级：中危险级；火灾种类：A类火灾；灭火剂充装量为3kg，每具灭火器最小配置灭火级别为2A；最大保护面积：75m2/A.5 采暖通风5.1 通风设计5.1.1设计原则设计原则车间以自然通风为主，对自然通风达不到室内环境要求的设机械通风。5.1.2设计方案配电室设置轴流风机，以及时

23、排出室内设备散热，保证设备正常运行，轴流风机兼作事故通风，通风换气次数按每小时15次计算。5.2 空调设计5.2.1设计原则对配电室进行工艺性空气调节，确保各电气、仪器、仪表设备及控制元件可靠运行和环境的舒适性；空调室内设计温度243。5.2.2设计方案厂区布置分散的电气室设置风冷热泵型单元式空调机，并采用环保型冷媒R134a，保证设备的正常运行。6 供配电6.1设计依据6.1.1电气部分设计的主要依据为以下现行设计规范中的有关内容： 10kV及以下变电所设计规范 GB50053-1998供配电系统设计规范 GB50052-1995低压配电设计规范 GB50054-1995电力装置的继电保护和

24、安全自动装置设计规范 GB50062-1992电力装置的电测量仪表装置设计规范 GB/T50063-2008电力工程电缆设计规范 GB50217-2007建筑物防雷设计规范 GB50057-1994建筑照明设计标准 GB50034-20046.1.2工艺、通风等专业所提设计条件。6.1.3甲方要求。6.2范围本工程范围包括5#、7烧结机余热回收工程内的生产设施及附属系统生产设施的供配电、传动控制、照明、防雷接地等。6.3供配电6.3.1供电电源在余热锅炉附近设置电气室为余热回收系统的负荷供电。两路10kV电源分别为两台锅炉的引风机供电，两路380V电源分别为余热回收系统的两台低压用电设备供电。

25、电源引自何处由甲方确定。6.3.2 配电电压中压系统：10kV AC低压系统：380/220V AC控制电压：220V AC、24V DC照明电压：380/220V AC6.3.3用电负荷本工程的用电负荷属于二、三类负荷。本工程的计算有功功率约1872 kW，其中10kV功率1600kW，380V有功功率约272 kW。6.4 供配电系统两台高压开关柜及变频器控制柜布置在甲方原高配室内。在两台余热锅炉附近设置低压配电室，设置低压配电柜为余热回收系统的低压负荷供电，低压系统采用单母线接线的形式。6.5 电气传动本工程的传动设备大多为常规的交流电动机驱动，通常按下列原则进行设计：交流驱动电动机的电

26、压等级为380V、10kV。无调速要求的交流电动机一般采用直接起动方式，对于90kW以上或直接启动困难的低压电动机采用软起动方式。锅炉引风机采用变频起动方式。采用PLC自动控制与机旁手动操作相结合的方式，正常运行为PLC自动控制方式，机旁操作箱仅做现场调试和单机检修用。机旁手动操作不通过PLC。6.6主要设备选型低压配电柜选用GGD2固定式；机旁操作箱根据所在区域采用不锈钢、防雨防尘型；电力电缆及控制电缆均选用铜芯阻燃型。其它电气元器件选用国内知名品牌。6.7 电缆敷设采用电缆桥架电缆穿管埋地相结合的方式敷设，至各用电设备的电缆穿钢管沿墙明敷埋地的方式敷设。对锅炉等高温、多尘或有腐蚀性气体等环

27、境恶劣场所采用的电缆桥架采用热浸锌防腐的电缆桥架，电缆采用耐高温电缆。6.8 照明照明电源采用AC380/220V，三相四线，灯具电压AC220V。配电室、控制室等采用荧光灯照明，在配电室、控制室等重要场合以及人员紧急疏散口设置应急照明，应急照明通过照明灯具内装的蓄电池供电，工作时间大于30分钟，保证在事故停电时能安全疏散工作人员。根据所在区域选用节能型、防水防尘型、防爆型灯具。照明线路一般采用铜芯导线穿钢管明敷设。配电室、控制室等采用铜芯导线穿钢管暗敷设。6.9 防雷与接地电气系统接地分四种：a、工作接地：接地电阻不大于4。b、保护接地：接地电阻不大于4。c、雷电保护接地：接地电阻不大于30

28、。d、计算机接地：共用接地系统(或根据要求确定)，接地电阻不大于1。本工程采用综合接地方式，工作接地、保护接地等共用接地装置，雷电保护接地、计算机接地单独设置，接地电阻满足最小值的要求。7仪表及自动化7.1概述自动化仪表，重点是监控整个生产工艺流程中所有设备的运行情况，使之能运行在最佳状态， 并保证锅炉机组的正常、安全、经济运行； 同时考虑生产计量手段。主要包括余热锅炉、泵房等辅助生产设施。7.2控制水平根据总图布置，本着安全、可靠、经济的原则，在锅炉附近设置相应的控制室。在此集中采集、管理生产过程中的工艺数据。7.3主要检测与控制内容环冷风箱（余热回收部分）压力检测；回收烟气罩壳出压力及温度

29、检测；高低烟道中间设温度检测；锅炉高温烟气入口温度、压力检测；锅炉低温烟气入口温度、压力检测；锅炉出口烟气压力检测；中压蒸发器后烟气温度检测；中压省煤器后烟气温度检测；低压蒸发器后烟气温度检测；低压锅炉给水压力检测,2点；低压锅炉给水温度检测,2点；低压锅炉给水压流量检测；除氧器压力检测及调节控制;低压汽包水位检测及调节控制;省煤器后水温检测；中压汽包水位检测及调节控制;高压蒸汽的温度、压力检测；中压锅炉给水压力检测,2点；中压锅炉给水压流量检测。7.4计量考虑能源的计量和各工段产品产量的计量。所有的能源介质入口均设置计量装置。7.5 仪表设备的选型仪表选型本着安全、可靠、经济、适用的原则进行

30、。流量检测选用喷嘴流量计；压力、差压检测选用3051系列变送器；烟气温度检测为减少备品备件数量、统一采用K型电偶，其他选用铂热电阻检测；调节阀选用CMW系列电子式电动调节座阀。设计考虑相关仪表采用电保温；控制室采暖。7.6 动力消耗电源: 220V 50HZ,约10KVA； 7.7控制系统每套烧结机的余热回收系统设置自己的PLC系统。7.7.1 控制系统组成根据余热回收工艺生产过程和管理对控制系统的要求，烧结余热回收系统各设1套PLC和两台上位机监控系统，上位机放在控制楼。上位机配一套编程软件和一套监控软件。共计2套PLC系统，4台上位机，2套编程软件，4套监控软件。PLC拟采用西门子产品。配备以太网模板。每套PLC配置一套UPS系统，为PLC和上位机进行不间断供电。上位机选用普通商用计算机，要求供货时最新流行配置。配21”液晶显示器。PLC和上位机之间，PLC和PLC之间通过工业以太网进行通讯。硬件配置方面：PLC硬件按15%I/O余量、10%空槽位的要求配置，所选I/O模板支持热插拔。CPU按50%内存余量选配。编程软件采用step7，监控软件采用WINCC 7.0。7.7.2上位机监控站采用可靠性高、速度快、容量大的计