大型集群电炉低温烟气余热资源综合利用能效电厂工程可行性研究报告 64页

'1项目建设单位情况1.1项目概况鄂尔多斯冶金有限责任公司根据本公司余热资源的具体情况，在对国家及内蒙古自治区资源综合利用的产业政策进行认真的学习和研究的基础上，对国内现有的资源综合利用电站的系统和技术进行了综合调研，为了实施可持续发展战略和执行资源综合利用政策，针对企业现有生产规模、技术条件，并综合考虑现有余热资源及场地布置等因素，拟利用硅铁电炉生产过程中产生的废气余热，通过设置余热锅炉产生的低压过热蒸汽余热资源，配套建设低参数余热电站。以达到充分利用废热资源，降低生产成本，提高企业经济效益之目的。1.2项目建设单位情况简介鄂尔多斯冶金有限责任公司隶属于鄂尔多斯控股集团，座落于京包银兰经济带的工业重镇中国内蒙古鄂尔多斯棋盘井工业园区，占地面积15平方公里。依托丰富的矿产资源和超凡的创业胆识，借助鄂尔多斯控股集团年产660万吨煤炭和装机容量93万千瓦的电力等配套产业优势，大胆探索高载能循环经济模式，实现了资源、能源和高附加值产品的快速转化。投巨资建设了64台矿热电炉，总容量118万KVA，铁合金系列产品的生产能力达100多万吨，成为世界上总容量最大，炉台数最多，产能最高的铁合金生产基地，不但是中国铁合金产品生产和出口的特大型支柱企业，在全世界铁合金生产领域中产销量均名列前茅。产品有普通硅铁、特种硅铁、硅锰合金、电石等，远销中东、欧美、日韩、东南亚、非洲等20多个国家、地区和中国30多个省市自治区。天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 到2015年，凭借年5000万吨的煤炭产能和291万千瓦的发电能力，依托具有自主产权并可开采数百年的金属矿产资源以及109国道、110国道和东乌铁路等便利的交通运输条件，鄂尔多斯冶集团将涉足铬铁、硅钙、氧化铝、电解铝、水泥熟料、稀贵金属铁合金等领域，产能总量将达到500多万吨,其中普通硅铁70万吨、特种硅铁5万吨、工业硅20万吨、硅锰15万吨、碳化硅1万吨、硅微粉10万吨、电石100万吨、氧化铝80万吨、电解铝40万吨、水泥熟料155万吨。鄂尔多斯冶金有限责任公司以“鄂尔多斯”品牌为创业灵魂,以“质量和服务是鄂尔多斯的象征”为兴业目标，一心树就“能源经济、高科技经济和资本经济”同轨道加速运行的“蓝海”发展战略，全力构筑用“集智、放胆、拓荒、创新”的企业文化精神凝结而成的品牌发展之路。产品的纯度、精度都达到了国际水准。推进资源综合开发利用，实施资源控制战略，大力发展循环经济，提高优势产业集中度，培育产业集群，延伸产业链，使优势产业的规模进一步扩大，是公司发展的战略选择。把优势产业做大做强，必须坚持“科技是第一生产力”的思想，只有在我国高载能产业领域不断地探索、创新，抢占技术制高点，实现技术突围，才能提高产业竞争力。1.3项目提出的必要性和意义1.3.1开展节能活动能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，能源使用效率的高低已成为一个部门、一个行业乃至一个国家技术进步的重要标志。随着我国经济的快速发展和人口的不断增加，能源相对不足的矛盾已日显突出，寻找新的能源或可再生能源，以及合理的综合利用现有的宝贵能源将是我国今后如何确保经济可持续发展的关键所在。2005年以来，国务院先后发出了《关于建设节约型社会近期重点工作的通知》和《关于加快发展循环经济的若干意见》等重要文件，批准发布了《节能中长期专项规划》。为实现《规划》目标，国家发改委启动了十大重点节能工程。通过实施十大重点节能工程，“十一五”期间将实现节约2.4亿吨标准煤的节能目标。并重点提出“十一五”期间“实现在钢铁联合企业……形成年节能能力266万吨标准煤；……”天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 的具体要求。2006年4月国家发改委等政府部门又颁布了《千家企业节能行动实施方案》，进一步明确了“以提高能源利用效率为核心，坚持节能与结构调整、技术进步和加强管理相结合，大力调整和优化结构，开发和推广应用节能技术”的指导思想。冶金工业是国民经济重要的基础原材料工业，也是高耗能、高污染工业。冶金工业节能潜力巨大。为此，国内、外大型企业纷纷采取先进技术，开展节能降耗和综合利用，不断优化企业的能耗指标和环保指标，以期达到能耗最少，环保最优。目前，能源生产的增长速度尚难以适应国民经济发展的要求，能源价格仍呈上升趋势，这对于能源费用占企业生产总成本20%～30%的冶金工业将是新的挑战。因此，节能降耗将是冶金工业长期发展的战略任务。1.3.2循环经济的发展利用硅铁电炉生产过程中产生的400℃以下的废气余热作为热源的纯低温余热发电，在不增加生产能耗的前提下，整个热力系统不燃烧任何一次能源，电站的产品——电力将回用于冶金生产，这套系统在回收冶金工业生产过程中产生的大量余热的同时，又减少了冶金工业对环境的热污染以及粉尘污染，这将给企业带来巨大的经济效益。这套系统是一个典型的循环经济范例。循环经济的思想萌芽兴起于60年代，到了天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 80年代，人们的认识经历了从“排放废物”到“净化废物”再到“利用废物”的过程。到了90年代，特别是可持续发展战略成为世界潮流的近几年，源头预防和全过程治理替代末端治理成为国家环境与发展政策的真正主流，人们在不断探索和总结的基础上，提出以资源利用最大化和污染排放最小化为主线，逐渐将清洁生产、资源综合利用、生态设计和可持续消费等融为一套系统的循环经济战略。循环经济内涵是一种“促进人与自然的协调与和谐”的经济发展模式，它要求以“减量化→再利用→再循环”（3R）为社会经济活动的行为准则，把经济活动组织成一个“资源→产品→再生资源”的反馈式流程，实现“低开采、高利用、低排放”，以最大限度利用进入系统的物质和能量，提高资源利用率，最大限度地减少污染物排放，提升经济运行质量和效益。“减量化、再利用、再循环”是循环经济最重要的实际操作原则。由此可见，节能减排是社会和政府在能源节约和环境保护的巨大压力下提出的紧迫要求,也是冶金行业面对日益激烈的市场竞争的经济形势下的明智选择。而利用日益成熟的低温余热发电技术，可大量回收和充分利用冶金工业中的低温废气余热，提高冶金工业的整体资源利用水平，此项技术必将成为冶金工业节能降耗的有效途径之一。余热电站建成后，可大力回收和循环利用工业废气，提高企业的整体资源利用水平，为资源的绿色消费贡献力量。另外，利用企业的废气余热进行发电，实际上就是相应减少了电力系统中燃煤电站产生同等电量而产生的CO2的排放。根据《京都议定书》规定的基于市场经济原则的清洁发展机制（CDM），这些CO2的减排量是可以在国际碳排放交易中出售的，从而可以进一步减少余热发电的投资成本。1.3.3理想的CDM项目为了应对温室气体排放对全球气候变化带来的严重影响，近天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 20多年来，人类社会进行了持续不懈的努力。1997年12月在日本京都通过的《京都议定书》是这种努力的里程碑式的极其重要的成果。在《联合国气候变化框架公约》之下，世界各国最终签署了具有法律约束力的《京都议定书》，规定在2008到2012年的第一个承诺期内，工业发达国家必须将二氧化碳排放总量在1990年排放总量的基础上减少5.2%；发展中国家在此期间不承担减排义务，而且可以将本国实现的减排量出售给发达国家，换取资金与技术，再用于国内的环境保护事业，促进发展中国家的可持续发展，这就是《京都议定书》所设计的“清洁发展机制（简称CDM－CleanDevelopmentMachanism）”的精髓。　　CDM是《京都议定书》第12条所建立的发达国家与发展中国家之间的一种国际合作机制。《京都议定书》所设计的CDM包含双重目的：帮助发展中国家实现可持续发展；帮助发达国家实现其减限排承诺。CDM规定发达国家通过提供资金和技术的方式，与发展中国家开展项目合作，将项目所实现的“核证减排量（CERs）”用于发达国家缔约方完成他们在议定书中的减排承诺。CDM被普遍认为是一种“双赢”机制：发展中国家通过合作可以获得资金和技术，有助于实现自己的可持续发展；发达国家可以大幅度降低其在国内实现减排所需的高昂费用。　　清洁发展机制为发达国家实现减排承诺提供了另一种可行的途径。在全球范围内，无论在哪里进行减排，效果都是一样的，但在发展中国家实现减排所需的成本与难度相对更低一些。CDM模式的主要内容是，发达国家可以在发展中国家的项目中投入资金、技术，帮助其减少温室气体的排放量，然后向发展中国家购买其减排量，这样发达国家就能以比较低的成本完成减排承诺。CDM在发达国家和发展中国家之间创造了一种商机，使温室气体的减排量可以作为商品在国际市场上进行交易，发展中国家可以通过CDM项目获得一定的资金和较先进的技术。火力发电项目需要燃烧大量的煤炭资源，并在生产过程中排放大量的CO2气体，本项目建成后的发电能力，相当于减少了燃煤电站燃煤量，以一台与6MW余热发电机组相当的燃煤发电机组，按年发电量4200万kWh来计算，每年可减少CO2气体的排放量近4.13万t，因此余热发电机组运行的社会环保效益十分明显，是一个很好的CDM项目。1.4项目的技术支持条件天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 国外纯低温余热发电技术从六十年代末期即开始研制，到七十年代中期，无论是热力系统还是装备都已进入实用阶段。此项技术的应用到八十年代初期达到了高潮，尤其是日本，此项技术较为成熟，不但在本国得到应用，并且出口到台湾、韩国等一些国家和地区。2004年2月14日，马钢同日本川崎重工业代株式会社签定了利用烧结余热发电项目的合同，将公司二铁总厂烧结车间现有的两台300平方米烧结带冷机产生的余热进行回收发电，发电机装机容量为1.75万千瓦，年发电量为1.4亿千瓦时。工程于2004年9月开工，2005年9月6日，二铁厂烧结余热发电并网发电成功。预计项目投产三年后便可收回前期投入的全部成本。具有极高的经济效益、社会效益和环境效益。据考查，该系统的技术方案和1996年日本新能源产业株式会社（NEDO）向我国安徽省宁国水泥厂4000t/d预分解窑赠送的一套6480kW的纯中、低温余热电站设备完全一致。而宁国水泥厂余热电站的工程设计、开发、技术转化正是由天津水泥工业设计研究院承担的。近年来，随着国内低参数、多级进汽、饱和进汽式汽轮机的开发成功（天津水泥工业设计研究院联合有关汽轮机制造厂开发、制造），国产装备的纯中、低温余热电站已进入了成熟阶段，采用中、低品位余热动力转换机械的纯中、低温余热发电技术具有更显著的节能效果。抚顺新钢铁有限责任公司是东北地区较有实力的民营钢铁企业，由于该企业烧结厂、炼钢厂、轧钢厂都设有余热锅炉，余热锅炉产生的低压饱和蒸汽解决了全厂冬季采暖和生产用汽的需要，节约了大量的一次能源。但在非采暖期，这些蒸汽由于没有找到很好的用途被白白排入大气，即浪费了能源，又损失了大量的软化水，同时蒸汽排放产生的噪声对周围环境也造成了一定的影响。2005年10月抚顺新钢铁有限责任公司委托天津水泥工业设计院能达公司承担该工程的设计任务，经过详细的评估和实际测量，综合蒸汽管网的压力确定为0.49MPa（饱和），流量为45天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— t/h左右，基于以上两个条件，经计算，汽机选型为：N5.5-0.49饱和进汽凝汽式汽轮发动机组，发电机型号为：QFW-6-Z单支座数字式无刷励磁发电机，额定功率为6MW。工程总投资约2200万元（部分设施利旧）。年收益为1572万元，约需1.4年的时间即可收回全部投资。工程已于2007年7月投入运行，目前，实际发电功率为5MW。中材节能发展有限公司的前身为天津水泥工业设计研究院能达技术发展有限公司。上世纪80年代中期，天津水泥工业设计研究院有限公司（简称“TCDRI”）率先开展了利用水泥厂废气余热进行发电的研究。1990年，TCDRI成立中低温余热发电“八五”攻关组，承担“八•五”国家重点科技攻关项目――《带补燃锅炉的水泥厂中、低温余热发电技术及装备的研究开发》工作。经过“八•五”期间的艰苦努力，完成了《带补燃锅炉的水泥厂中、低温余热发电技术及装备的研究开发》的攻关工作，成功地回收了水泥生产过程中大量排放的400℃以下的废气余热，获得了“八•五”国家重大科技攻关成果奖。1998年6月1日，为了更好的开展余热发电技术的研发工作，TCDRI余热发电室改组为天津能达技术发展有限公司。2007年7月9日，中国中材集团经过精心的前期准备，联合战略投资者共同签署了“天津能达技术发展有限公司增资协议”，公司注册资本增加至3亿元，公司名称变更为“中材节能发展有限公司”。中材节能发展有限公司注册地所在区域为国家级高新技术产业园区――天津北辰科技园区。经营范围：余热发电项目的投资、开发、建设；余热发电工程技术开发、设计、咨询及工程总承包；相关建筑材料、金属材料、保温材料、机械电器批发、零售；提供清洁发展机制项目的开发方案及技术咨询，代理清洁发展机制项目产生的减排额销售业务。中材节能发展有限公司拥有国内天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 从事余热发电业务最大的一支技术队伍，截止到2007年底职工人数108人，其中高级职称人员38人，中级职称19人，初级职称（包括硕士）人员28人，本科以上学历90人，占公司员工比例83.33%。注册资本3亿元。中材节能发展有限公司拥有“新型干法水泥厂余热发电”和“玻璃工厂余热发电”两项专利技术，具有自主知识产权的专利技术和其他专有技术已经达到国际先进水平。为我国迄今为止唯一具有低温余热发电系统专利技术的企业，2008年1月荣获国家知识产权局授予的第十届中国专利优秀奖（国知发管字[2008]19号文）。中材节能发展有限公司的业务形态主要有三种模式：工业余热发电工程的总承包（EPC）、工业余热发电项目的成套技术装备供应（EP）、工业余热发电项目的投资（BOT）。中材节能发展有限公司的市场区域已经开始向全球扩展，2007年1月15日与“泰水泥SAIM”签订了3条水泥生产线的纯低温余热发电工程项目总承包合同，全部采用本公司技术产品或国产装备，成为中国首家向国外出口该类技术的企业。2007年5月，中材节能发展有限公司与世界第一大水泥制造商“拉法基Larfarge”签订4条水泥生产线纯低温余热发电项目工程总承包合同。这是拉法基公司第一次在其全球所属的水泥制造工厂实施纯低温余热发电。意味着世界高端客户对本公司余热发电技术的肯定，对中材节能发展有限公司今后开拓国际市场具有深远的意义。截止2008年3月底，由TCDRI改组的“中材节能发展有限公司”已经完成和正在建设中的国内外纯低温余热发电的投资项目（BOT）、合同能源管理项目（EMC）、工程总承包项目（EPC或EP）、工程设计和技术服务项目涉及近130个水泥工厂的近160条水泥生产线，总装机容量近800MW，为我国乃至世界的节能减排事业作出了卓越贡献！以上天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 这些余热电站的相继建成及投产，标志着我国中、低温余热发电技术已经成熟并进入批量实际应用阶段，已经收到良好的经济效益与社会效益，在大幅度降低水泥生产成本的同时也为国家节约了能源，保护了环境，为可持续发展战略作出了贡献。中材节能发展有限公司在大量的工程设计实践中积累了丰富的经验，使得该项技术日臻成熟、投资额不断降低。天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 2拟建项目情况2.1拟建项目范围及内容鄂尔多斯冶金有限责任公司于2004年5月开始建设，现在共有硅铁冶炼电炉48台，硅锰合金冶炼电炉2台，电石电炉6台，工业硅电炉8台，总计62台电炉。分布在十七个分厂内，除一分厂外，上述电炉全部集中在半径为1000米的范围之内。各分厂电炉设备规格及台数如下表:编号分厂名称分厂规模编号　分厂名称分厂规模电炉规格台数电炉规格台数1硅铁一分厂12500kVA210硅铁十分厂25000kVA42硅铁二分厂12500kVA411硅铁十一分厂25000kVA43硅铁三分厂12500kVA412硅铁十二分厂25000kVA44硅铁四分厂12500kVA413硅铁十三分厂25000kVA65硅铁五分厂12500kVA414冶炼试验厂12500kVA26硅铁六分厂25000kVA215同源化工公司25000kVA67硅铁七分厂25000kVA216EJM锰合金公司25000kVA28硅铁八分厂25000kVA217金属冶炼公司6300kVA89硅铁九分厂25000kVA2合计：115.5万kVA62鄂尔多斯冶金集团有限责任公司硅铁分厂总计分四期，一期1分厂2台12500KVA硅铁电炉；二期2、3、4、5分厂，每厂4台12500KVA电炉；三期6、7、8、9分厂，每厂2台25000KVA电炉；四天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 期10、11、12和13分厂，其中10、11、12分厂每厂4台16500KVA电炉，13分厂6台16500KVA电炉。此外，试验分厂2台12500KVA电炉，同源化工6台25000KVA电石炉。四期硅铁分厂，每期对应1个变电站，同源化工1个变电站，试验分厂1个变电站，总计6个变电站。根据生产车间的总图布置及工艺流程，结合电炉废气参数的特性，本方案拟采用按区域和生产规模分组（按照业主方意见，余热发电工程暂按两期规划），一期电站利用10、11、12和13硅铁分厂18台16500KVA硅铁电炉的余热进行发电；二期电站利用6、7、8、9硅铁分厂8台25000KVA硅铁电炉的余热进行发电；将每分厂多台电炉的废气汇集后进入一台余热锅炉、每期工程配套建设一套低参数凝汽式汽轮发电机组。总计配套建设8台余热锅炉，共2座汽轮发电机组系统。余热电站配置方案见下表：电站编号分厂名称电炉锅炉台数机组台数规格台数一期硅铁10分厂16500kVA411硅铁11分厂16500kVA41硅铁12分厂16500kVA41硅铁13分厂16500kVA61二期硅铁6分厂25000kVA211硅铁7分厂25000kVA21硅铁8分厂25000kVA21硅铁9分厂12500kVA21合计2682根据工程实际情况及业主的要求，本方案研究的范围如下：1）26台冶炼电炉共增设8台余热锅炉；2）2台套汽轮发电机系统；3）电站冷却系统（风冷方案）；4）站用电系统；5）电站自动控制系统；6）电站室外汽水系统；天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 7）电站烟风系统；8）电站相关配套的通讯、给排水、照明等辅助系统。2.2技术方案编制依据·业主方提供的有关该项目的基础资料；·中材节能发展有限公司2007年8月对该系统余热资源所做的热工标定数据；·国家有关法律、法规，技术规范、规定等。2.3主要设计原则及指导思想技术方案必须体现国家宏观经济政策和可持续发展的要求，坚持“客观、公正、科学、可靠”的原则，真实、全面地反映项目的有利和不利因素，提出可供业主决策的建议。总体技术方案要求，在本工程实施和电站在正常发电时不能影响企业的正常生产，在此前提下设计遵循“稳定可靠，技术先进，降低能耗，节约投资”的原则，认真研究项目建设条件，通过多方案比较，提出供业主选择的技术方案，为业主选择适宜的技术方案提供依据。具体指导思想如下：（1）严格执行国家有关法律法规和产业政策的要求。做到建设项目的安全设施必须与主体工程同时设计，同时施工，同时投入生产与使用。（2）在稳定可靠的前提下，提倡技术先进，要尽可能采用先进的工艺技术方案，以降低发电成本和基建投入。（3）尽可能利用公司现有设备、设施并尽最大可能利用余热。（4）生产设备原则上采用国产设备。（5）余热电站的电机控制和过程控制采用计算机控制系统，达到高效、节能、稳定生产、优化控制的目的，并最大程度地减少操作岗位定员，以降低成本。2.5热力系统及装机方案天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 2.5.1可利用的余热资源鄂尔多斯冶金集团有限责任公司上述26台冶炼电炉，均为矮烟罩半封闭式矿冶炉，配干法布袋除尘装置。半封闭式硅铁还原电炉排出的废气带走的热量相当于输入电能总量的40%～50%。烟气量的大小及温度的高低受冶炼炉况与操作炉门开闭的影响，与混入空气的多少有直接关系。根据中材节能发展有限公司2007年8月3日～5日对七分厂2＃炉、八分厂2＃炉（25000kVA硅铁冶炼电炉）和十分厂1＃炉（16500kVA硅铁冶炼电炉）的现场测试结果和业主提供的数据，其主要废气参数如下：25000kVA硅铁冶炼电炉烟气温度250～420℃，平均温度约320℃，烟气流量92000～131000m3/h（标况），平均烟气流量113000m3/h（标况），含尘浓度为5g/m3（标况）；16500KVA硅铁冶炼电炉烟气温度290～440℃，平均温度约353℃，烟气流量23000～79000m3/h（标况），平均烟气流量55167m3/h（标况）,含尘浓度为7g/m3（标况）。以上数据与国内、外同规模炉型相比，流量、温度偏低。通过现场勘查和与业主的充分交流、分析、研究，我们认为导致烟气流量、温度偏低的主要原因有以下几方面：①电炉喂料口炉门采用空气幕密封，导入了大量冷风；②由于现有空冷器效果较差，不能满足布袋除尘的温度要求，所以在引风机入口处增设了混冷风阀门，标定时冷风阀开度为30％。③系统密封不严，造成大量冷空气进入。④部分管道无保温措施，表面散热增加。针对上述存在的问题首先要加强管理，采取相应措施：①电炉喂料口炉门的开度尽量减小，空气幕密封风机采用变频调速装置，减少不必要的冷风侵入；②由于余热锅炉的排烟温度保证在160℃天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 以下，满足布袋除尘的温度要求，可以取消引风机入口处混冷风阀门；③加强系统密封；④增加保温措施，减少表面散热损失。采取以上各项措施后，进入余热锅炉的烟气温度将会明显提高，据估算，三期8台25000kVA硅铁冶炼电炉（六～九分厂）的烟气参数平均可达125000m3/h(标况)－360℃，四期18台25000kVA电炉（十～十三分厂）烟气参数平均为90000m3/h(标况)－380℃。2.5.2热力系统及装机方案设计原则1）充分利用公司现有废气余热资源；2）本余热电站的建设及运行应不影响原有生产系统的正常运行；3）本余热电站的系统及设备应以成熟可靠、技术先进、节省投资、提高效益为原则，并考虑目前国内余热发电设备实际技术水平。4）烟气通过余热锅炉沉降下来的炉灰应回收利用以达到节约资源及保护环境的目的。2.5.3装机方案及热力系统确定2.5.3.1装机方案的确定根据目前国内纯余热发电技术及装备现状，结合硅铁生产余热资源情况，本工程装机方案采用纯低温余热发电技术。由总图布置及工艺流程可知，同一系统各生产车间之间的距离较远，给低压蒸汽的输送带来较大的困难，根据上述余热条件以及目前的纯低温余热发电的技术水平，本方案仅对单压和闪蒸两种热力系统进行比较。1）按实测数据计算单台电炉发电能力如下：系统类别电炉规格锅炉主汽压力（MPa）锅炉主汽温度（℃）锅炉主蒸汽流量（t/h）闪蒸蒸汽压力（MPa）闪蒸蒸汽流量（t/h）锅炉排烟温度（℃）发电功率（kW）单压系统25000kVA1.353107.5400166～145116500kVA1.353104.7100156～906天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 闪蒸系统25000kVA1.353107.540.151.862125～163416500kVA1.353104.710.150.716125～9772）按改造后数据计算单台电炉发电能力如下：系统类别电炉规格锅炉主汽压力（MPa）锅炉主汽温度（℃）锅炉主蒸汽流量（t/h）闪蒸蒸汽压力（MPa）闪蒸蒸汽流量（t/h）锅炉排烟温度（℃）发电功率（kW）单压系统25000kVA1.3531011.1800154～214916500kVA1.353109.06500118～1743闪蒸系统25000kVA1.3531011.180.151.862118～233216500kVA1.353109.0650.150.716130～1813通过上述计算，闪蒸系统具有较高的发电能力，因此建议采用闪蒸热力系统。按照以上单台电炉的平均余热发电功率推算，一期电站18台16500kVA硅铁冶炼电炉和二期8台25000kVA硅铁冶炼电炉改造前、后电站计算平均发电能力及装机容量如下：电站编号改造前、后电炉台数锅炉台数蒸汽参数平均发电功率（kWh）装机容量（MW）一期改造前184主汽：1.35MPa－310℃－84.78t/h闪蒸：0.15MPa－111℃－12.96t/h1758630改造后184主汽：1.35MPa－310℃－163.1t/h闪蒸：0.15MPa－111℃－12.96t/h32634二期改造前84主汽：1.35MPa－310℃－60.3t/h闪蒸：0.15MPa－111℃－14.9t/h1307215MW改造后84主汽：1.35MPa－310℃－89.6t/h闪蒸：0.15MPa－111℃－14.9t/h18656以上计算结果是基于汽轮机排汽压力均为0.0075天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— MPa，汽轮机效率均为80％的条件得到的。此方案中，由于采用直接空气冷却系统使汽轮机的排汽压力升高，进、出口焓差显著下降，根据当地气象条件估算，直接空气冷却系统的排汽背压为0.015~0.03MPa，与水冷系统相比，同样条件下减少发电量约为10％～15％，即一期改造后的平均发电能力为27.74MW；二期改造后的平均发电能力为15.8MW。2.5.3.1.1余热锅炉的结构形式及清灰方案根据工艺流程和废气参数及粉尘的特性，余热锅炉采用单锅筒、光管受热面、自然循环方式、露天立式布置，结构紧凑、占地面积小。烟气从上向下依次横向冲刷过热器、蒸发器、省煤器，气流方向与粉尘沉降方向一致，有利于受热面的清灰。锅炉受热面采用光管错排方式布置，使气流在管壁形成扰动，阻止烟尘沉降。锅炉分两段设置，其中I段为蒸汽段，II段为热水段。为便于运行和检修，设有多层平台。试验证明：烟尘的主要成份为：SIO2、C、CaO、Fe2O3、AI2O3等，各种成份所占比例分别为：91.7%、7.5%、0.2%、0.2%、0.3%，其它成份占0.1%，堆积比重只有0.2t/m3，烟尘粒度≤1μm的占80％以上，平均粒径为0.1~0.15μm。当烟气温度≥160℃、通流截面风速≥8m/s时，烟气粉尘很难在光管受热面堆积成型。但是，硅微粉表面张力很小，具有较强的亲水性。针对废气粉尘粒度很小，比重较轻的特点，余热锅炉在正常运行时积灰几率较小，但在事故状态下，仍然存在积灰的可能，如电炉电极冷却水套漏水、锅炉爆管等。因此在锅炉的各受热面之间布置了激波脉冲清灰装置。以减轻余热锅炉的积灰，提高锅炉的换热效率。锅筒材料为20g，安装在钢架顶部。锅筒内部装置的一次分离采用缝隙挡板结构，二次分离元件为特殊的钢丝网分离器。为了保证好的蒸汽品质和合格的锅水，还装有加药管和表面排污管。天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 为保证安全和便于操作，锅筒上部装有压力表、安全阀和备用管座。锅筒前方设有两组石英玻璃管水位表，其中一只为双色水位表，便于用户单位设置工业摄像头以监视水位；一组电接点液位计管座，可作水位显示和接水位报警器用；两组水位平衡容器，作水位记录与控制用。锅炉四周布置有内护板，与热烟道组成烟气通道，内护板、热烟道外敷设轻型保温层。锅炉整个外表面采用彩色钢板作保护层，使得整个锅炉的漏风率小于3％。通过上述计算，10、11、12三个硅铁分厂12台16500kVA硅铁冶炼电炉每分厂冶炼电炉可生产1.35MPa－310℃的过热蒸汽36.26t/h；同时可通过闪蒸器产生0.15MPa－111℃的饱和蒸汽2.88t/h。13硅铁分厂6台16500kVA硅铁冶炼电炉可生产1.35MPa－310℃的过热蒸汽54.39t/h；同时可通过闪蒸器产生0.15MPa－111℃的饱和蒸汽4.32t/h。6、7、8、9四个硅铁分厂8台25000kVA硅铁冶炼电炉每分厂冶炼电炉可生产1.35MPa－310℃的过热蒸汽22.36t/h；同时可通过闪蒸器产生0.15MPa－111℃的饱和蒸汽3.724t/h。2.5.3.1.2低温余热发电汽轮机的特点本项目采用的汽轮机是针对低温余热发电而特殊设计的低参数补汽凝汽式汽轮机。考虑管线的压力、温度等损失，混合至主汽母管的主蒸汽参数为1.25MPa—300℃过热蒸汽；补汽汽参数为0.15MPa—111℃饱和蒸汽。汽轮机的通流部分由一个复速级和七个压力级组成，不设回热抽汽口。汽轮机前汽缸选用耐热铬钼合金铸钢材料，后汽缸则采用优质铸铁材料。前后汽缸用垂直中分面法兰螺栓联接，上下半汽缸，由水平中分面螺栓联接，前汽缸用猫爪结构搭在前轴承座上，前轴承座通过前座架固定在汽机基础平台上，后轴承座用螺栓及半圆垫圈固定在后汽缸上，后汽缸通过后座架直接固定在基础上。来自余热锅炉的主蒸汽经隔离阀、天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 速关阀进入汽轮机高压部分蒸汽室，然后由调节汽阀控制进入汽轮机通流部分，蒸汽膨胀作功后，乏汽排入凝汽器凝结成水，再由凝结水泵泵出至除氧器。凝结水泵出口处引一路凝结水回凝汽器热井作再循环管路。凝汽器上装有安全膜板，当凝汽器内压力过高时，可直接自动向空排汽。为了很好的适应工艺过程的不稳定，汽轮机的进汽调节系统必须适应进汽参数的波动，保证汽轮机的稳定、安全运行。为此增加了前压调节系统，其基本原理是：将测得的新蒸汽压力信号输入前压调节器，与设定值比较后，输出控制信号，直接控制同步器，当新汽压力偏低时，控制调节汽阀关小，反之开大。纯低温余热发电是一种以汽定电的调节方式，达到在维持系统稳定的前提下实现热－电转换的目的。2.5.3.1.3装机方案的确定根据余热锅炉所能产生的主汽品位，本工程选用低压补汽凝汽式汽轮机，主蒸汽参数确定为1.25MPa－300℃；补汽汽参数为0.15MPa—111℃饱和蒸汽。一期电站4台锅炉共能生产主蒸汽量约为：1.35MPa－310℃－163.1t/h；闪蒸：0.15MPa－111℃－12.96t/h，平均余热发电功率约为27.74MW，额定装机功率为30MW。二期电站4台锅炉共能生产主蒸汽量约为：1.35MPa－310℃－89.6t/h；闪蒸：0.15MPa－111℃－14.9t/h，平均余热发电功率约为15.8MW，额定装机功率为15MW。综上所述，本工程确定装机方案如下：一期电站：1台30MW低压补汽凝汽式汽轮机组＋4台余热锅炉；二期电站：1台15MW低压补汽凝汽式汽轮机组＋4台余热锅炉一期电站汽轮机主要技术参数如下：额定功率30MW经济功率28MW天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 最大功率33MW转速3000r/min额定主进汽压力1.25MPa（A）最大允许主进汽压力1.6MPa（A）额定主进汽温度300℃最大主进汽温度340℃额定排汽压力0.015MPa（A）负荷大于12000kW时汽机安全使用的最低进汽参数P≥0.7MPa（A）t≥250℃二期电站汽轮机主要技术参数如下：额定功率15MW经济功率15MW最大功率16.5MW转速3000r/min额定主进汽压力1.25MPa（A）最大允许主进汽压力1.6MPa（A）额定主进汽温度300℃最大主进汽温度340℃额定排汽压力0.015MPa（A）负荷大于6000kW时汽机安全使用的最低进汽参数P≥0.7MPa（A）t≥250℃该机组在额定功率40~110%的情况下可以长期稳定运行，它的优点是进汽参数范围较广，适应能力强。2.5.3.2热力系统根据上述装机方案，为满足生产运行需要并达到节能、回收余热的目的，结合生产工艺条件，热力系统方案确定如下：天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 在每个分厂多台硅铁冶炼电炉废气出口各设置一台废气余热锅炉，每台锅炉均与系统原有的空气冷却器并联布置。为了防止余热锅炉事故时，影响硅铁炉的正常生产，在余热锅炉和空冷器的进口处各增加一个电动控制阀门（详见F02－余热锅炉烟风系统图）。以便余热锅炉事故时，可以迅速从系统里解列出来。余热锅炉分II段设置，其中I段为主蒸汽段，II段为热水段。各台余热锅炉I段生产的1.35MPa－330℃的过热蒸汽汇合后进入汽轮机发电，汽机主汽耗率6.12kg/kWh；汽机补汽压力0.15MPa，补汽发电汽耗12.63kg/kWh，汽机超发能力10%，并且在此负荷能够长期稳定运行。汽轮机做功后的乏汽通过直接空气冷却系统冷凝成水，经凝结水泵送入真空除氧器，再经给水泵为余热锅炉热水段提供给水，热水段生产的190℃的热水，其中一部分热水作为锅炉蒸汽段的给水，多余的热水送至闪蒸器从而形成完整的热力循环（详见附图F03－电站原则性热力系统图）。上述方案的配置，可以使电站运行方式灵活、可靠，能很好地与硅铁生产配合，可最大限度的利用余热。上述方案的特点如下：1）为了保证电站事故不影响硅铁正常生产，余热锅炉均设有旁通废气管道，一旦余热锅炉或电站发生事故时，可以将余热锅炉从硅铁生产系统中解列，不影响硅铁生产的正常运行。2）余热锅炉采用立式锅炉，减少占地面积，减少漏风，提高余热回收率。3）本工程采用真空除氧方式，有效的保证除氧效果，并最大限度的利用余热。4）针对废气粉尘粒度很小，比重较轻的特点，余热锅炉在正常运行时积灰几率较小，但在事故解列的情况下，仍然存在积灰现象，因此在锅炉的各受热面之间布置了激波脉冲清灰装置。以减轻余热锅炉的积灰，提高锅炉的换热效率。天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 以上各项措施已经在众多工程中应用，并取得了较好的效果，因此该技术是成熟、可靠的。2.5.4主要设备一期电站主要设备选型见下表：序号设备名称及型号数量主要技术参数、性能、指标130MW低压补汽凝汽式汽轮机1型号：BN30－1.25型额定功率：30MW额定转速：3000r/min主汽压力：1.25MPa主汽温度：300±5℃补汽参数：0.15MPa－111℃排汽压力：0.015MPa主汽耗率：6.12kg/kW230MW发电机1型号：QF30－2型额定功率：30MW额定转速：3000r/min额定电压：10.5kV3废气余热锅炉1入口废气量：360000m3/h（标况）入口废气温度：380℃入口废气含尘浓度：7g/m3（标况）出口废气温度：118℃主蒸汽参数：1.35MPa－310℃－36.26t/h闪蒸：0.15MPa－111℃－2.88t/h给水温度：40℃锅炉总漏风：≤3%废气阻力：≤700Pa循环方式：自然循环布置方式：立式露天布置天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 4废气余热锅炉3入口废气量：540000m3/h（标况）入口废气温度：380℃入口废气含尘浓度：7g/m3（标况）出口废气温度：118℃主蒸汽参数：1.35MPa－310℃－36.26t/h闪蒸：0.15MPa－111℃－4.32t/h给水温度：40℃锅炉总漏风：≤3%废气阻力：≤700Pa循环方式：自然循环布置方式：立式露天布置5激波脉冲请灰装置46真空除氧器2出力：100t/h工作压力：0.0075MPa工作温度：45℃除氧水箱：40m37锅炉给水泵3流量：100t/h扬程：274m二期电站主要设备选型见下表：序号设备名称及型号数量主要技术参数、性能、指标115MW低压补汽凝汽式汽轮机1型号：BN15－1.25型额定功率：15MW额定转速：3000r/min主汽压力：1.25MPa主汽温度：300±5℃补汽参数：0.15MPa－111℃天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 排汽压力：0.015MPa主汽耗率：6.12kg/kW215MW发电机1型号：QF15－2型额定功率：15MW额定转速：3000r/min额定电压：10.5kV3废气余热锅炉4入口废气量：250000m3/h（标况）入口废气温度：360℃入口废气含尘浓度：5g/m3（标况）出口废气温度：118℃主蒸汽参数：1.35MPa－310℃－22.36t/h闪蒸：0.15MPa－111℃－3.724t/h给水温度：40℃锅炉总漏风：≤3%废气阻力：≤700Pa循环方式：自然循环布置方式：立式露天布置4激波脉冲请灰装置45真空除氧器2出力：50t/h工作压力：0.0075MPa工作温度：45℃除氧水箱：40m36锅炉给水泵3流量：50t/h扬程：274m2.5.5主要技术参数天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 发电装机：（30＋15）MW平均发电功率：（27.74＋15.8）MW年运行：7200h年发电量：31348.8×104kW·h站用电率：6.4%年向硅铁厂供电：29342.5×104kW·h年减少向电网购电量：30250×104kW·h（线损按3%计算）2.5.5车间布置1）主厂房主厂房由汽轮发电机房及电站控制室、高低压配电室、化学水处理车间组成，布置在各自厂区中心附近的空地上，占地42×30m。汽轮发电机房占地为42×21m，双层布置，±0.000平面为辅机平面，布置有给水泵、汽轮机凝汽器及供油系统等，8.000平面为运转层，汽轮机及发电机布置在此平面。为了便于检修，汽机间内设平梁起重机1台，跨距LK=19.5m，起重量50/10t，轨顶标高16.500。高低压配电室、电站控制室布置在汽轮发电机房的北侧，占地为9×24m，双层布置。高、低压配电室布置在±0.000平面，电站控制室布置在7.500平面。化学水处理车间布置在汽轮发电机房的另一侧，占地为9×18m，除氧器布置在化水车间上的15.600平面。2)废气余热锅炉废气余热锅炉布置于各分厂厂房除尘器侧的空地上，采用露天布置，占地10×18m，余热锅炉运行平面为4.500m，除灰装置，汽水取样器、排污扩容器、加药装置等布置在±0.000平面。2.5.6电站室外管线室外汽水管线主要有：自余热锅炉至天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 汽机房的主蒸汽管道；由汽机房去余热锅炉的给水管道。管道敷设方式：管道采用架空敷设，并尽量利用厂区现有的建筑物或构筑物做管道的支吊架以减少占地面积和节省投资。管道保温及油漆：管道保温采用岩棉管壳和岩棉板，管道设计按照国家和行业的有关规范和规定进行。2.5.7硅铁冶炼电炉废气工艺系统改造由于余热锅炉设置于加热炉生产的主要管道上，一旦发生事故（如锅炉爆管、粉尘堵塞等）将影响硅铁冶炼电炉的正常运行。为防止这种情况发生，余热锅炉废气管道及发电系统汽水管道均考虑了应急处理措施。1）保留原来的废气管道，在该管道上设旁通阀，一旦锅炉发生事故，开启旁通阀使原废气管道畅通，保证硅铁冶炼电炉生产正常进行。2）发电系统汽水管路考虑了将余热锅炉从发电系统中解列出来的措施。2.6冷却系统本工程是利用公司硅铁冶炼电炉生产线的废气余热分别建设一套装机容量为30MW（一期电站）和一套装机容量为15MW（二期电站）的低温余热电站,年运转7200h。本工程所在地区水资源贫乏，采用近年来逐渐兴起的直接空气冷却系统即采用直接空气冷却的凝汽设备；辅助设备采用冷却水系统。风冷系统方案（待补充）2.6.1辅助设备冷却用水量根据一、二期电站规模，确定辅助设备冷却水量如下：一期电站：冷油器冷却水量：200m3/h天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 空冷器冷却水量：240m3/h锅炉给水泵冷却水量：4m3/h循环冷却水总量：444m3/h二期电站：冷油器冷却水量：100m3/h空冷器冷却水量：120m3/h锅炉给水泵冷却水量：2m3/h循环冷却水总量：224m3/h2.6.3冷却水系统运行方案本工程辅助设备冷却用水拟采用循环系统（见F04-1,2-给排水系统流程图）。机组的循环冷却水系统包括循环冷却水泵站、冷却构筑物、循环水池及循环水管网。该系统运行时，循环冷却水泵自循环水池抽水送至各生产车间供生产设备冷却用水，冷却过设备的水（循环回水）利用循环水泵的余压送至冷却构筑物，冷却后的水流至循环水池，供循环水泵继续循环使用。2.6.4循环冷却水系统设备选型本工程辅助设备冷却用水采用循环系统，循环水量相对较小，为了节省投资和减少占地，辅助设备冷却水系统由厂区现有循环水系统接入，冷却过设备的水（循环回水）回到厂区现有冷却构筑物。故一、二期电站不新增循环冷却水系统。2.6.5系统损失水量与补充水量根据余热电站建设所在地区气象条件和本工程辅助设备的冷却用水量，以及系统所采用的冷却构筑物型式，计算得出：一期电站：蒸发风吹渗漏水量：8m3/h系统排水量：2m3/h天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 损失水量：10m3/h间接循环利用率为97.7%左右，一期电站循环水系统需补充水量为10m3/h。二期电站：蒸发风吹渗漏水量：4m3/h系统排水量：1m3/h损失水量：5m3/h间接循环利用率为97.7%左右，二期电站循环水系统需补充水量为5m3/h。2.6.6技术指标根据供水情况和循环水给水水质要求，循环冷却水处理系统主要技术指标如下：二期电站年消耗原水量：7.2×104m3/a年消耗缓蚀阻垢剂：1t/a二期电站年消耗原水量：3.6×104m3/a年消耗缓蚀阻垢剂：0.5t/a2.7化学水处理2.7.1概述本工程余热电站中的余热锅炉的蒸汽压力均为低压蒸汽锅炉。为满足锅炉及机组的正常运行，锅炉给水指标应满足《工业锅炉水质》（GB1576-2001）低压锅炉水质标准要求。2.7.2化学水处理水量天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 给水在锅炉内不断蒸发浓缩，超过规定标准时蒸汽的品质就会恶化，影响锅炉的安全运行，因此要不断地把浓缩的炉水从汽锅中含盐浓度较高地段的水面引出，同时要不断地给锅炉补水，以满足锅炉稳定、正常的运行。机组正常运行时，一、二期电站汽水系统补水量之和为8.5m3/h，故障及调试阶段最大约15m3/h。故本工程一、二期化学水处理系统合建生产能力按按20m3/h进行设计。2.7.3化学水处理系统方案根据公司的水源情况，且为了满足余热电站锅炉给水水质标准，化学水车间补水处理方式拟采用“过滤＋反渗透”系统（见F05-化学水处理系统流程图）。处理流程为：自厂区生活给水管网送来的水经过多介质过滤器、活性碳过滤器，过滤后经高压泵加压后送至反渗透装置，出水达标后进入软水箱，再由软水泵将软化水送至汽轮发电机房供机组使用。出水水质达到：硬度≤0.03mmol/L。为控制锅炉给水的含氧量，减少溶解氧对热力系统设备的腐蚀，采用真空除氧的方式。汽轮发电机房设有真空除氧器，软化水经除氧后：含氧量≤0.05mg/L。锅炉汽包水质的调整，是采用药液直接投放的方式，由加药装置中的加药泵向余热锅炉汽包投加Na3PO4溶液来实现的。2.7.4化学水处理设备选型根据上述水量及工艺流程的特点，设备选型如下：序号设备名称及型号数量主要技术参数1清水箱1容积：50m32清水泵2流量：15～30m3/h扬程：35～30m3多介质过滤器1设计出力：31.4m3/h4活性碳过滤器1设计出力：31.4m3/h5高压泵1流量：32m3/h扬程：166m6反渗透装置1设计出力：20m3/h天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 7反渗透清洗装置18软水箱2容积：50m39软化水泵2流量：7.5～15m3/h扬程：51.8～48m2.7.5化学水处理车间布置化学水处理车间布置在主厂房一侧，其包括水处理间、化验室及值班室，平面尺寸约为9m×21m，水箱布置在车间5.000m平面上。2.7.6技术指标根据该公司的供水情况和锅炉给水水质要求，化学水处理系统主要技术指标如下：一期电站：年消耗原水量：5.04×104m3/a年产软水量：3.96×104m3/a年消耗98%Na3PO4·12H2O：14t/a反渗透药品耗量　凝聚剂（10～11％Al2O3）:　　　　　1.5t/a反渗透阻垢剂：　　　　　　　　　　　1.5t/a　　　氨：　　　　　　　　　　　　　　　　1.5t/a二期电站：年消耗原水量：2.736×104m3/a年产软水量：2.16×104m3/a年消耗98%Na3PO4·12H2O：8t/a反渗透药品耗量　凝聚剂（10～11％Al2O3）:　　　　　1.5t/a反渗透阻垢剂：　　　　　　　　　　　1.5t/a　　　氨：　　　　　　　　　　　　　　　　1.5t/a天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 2.9电站接入系统及电量平衡2.9.1电站接入系统硅铁10~13分厂拟建的一台30MW低温余热电站（一期电站）采用发变组形式接入电力系统。发电机出线经升压变压器变为35kV后经单回电缆线路与硅铁三期变电站35kV母线连接。站用变压器另行引自硅铁三期变电站10kV母线。硅铁6~9分厂拟建的一台15MW低温余热电站（二期电站）采用发变组形式接入电力系统。发电机出线经升压变压器变为35kV后经单回电缆线路与硅铁四期变电站35kV母线连接。站用变压器另行引自硅铁四期变电站10kV母线。30MW一期低温余热电站和15MW二期低温余热电站分别与现有电力系统实现并网运行，运行方式为并网电量不上网。在发变组出口开关处设置并网同期点，同期操作在电站侧。接入系统方案详见附图“F07－接入系统方案图”。在不改变硅铁三期变电站和硅铁四期变电站原有供电及运行方式的前提下，发电机发出的电量将全部用于全厂负荷。因此本接入系统方案，从现行的条件和技术要求来讲，对本电站工程是可行的。本接入系统方案应以当地电力部门出具的<<接入系统报告>>中接入系统方案为准。2.9.2电量平衡当鄂尔多斯冶金集团公司的一、二期余热电站建成后，余热电站年总供电量约为29342.5×104kWh。通过电站运行调整公司用电系统功率因数并使现有供配电系统损耗减少，公司年向电网少购的总电量约为30250×104kWh。因此大大减少了集团公司购电成本，提高了公司的整体经济效益。天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 2.10电气及自动化2.10.1编制范围编制范围包括以下几个主要方面1）电站的电气主接线，电站接入系统；2）站用电配电，站用辅机控制；3）热工自动化及计算机控制系统；4）电站室外动力及照明配电线路；5）车间照明、防雷及接地设计。2.10.2编制依据鄂尔多斯冶金集团提供的设计基础资料。2.10.3电气2.10.3.1站用电配电①电压等级发电机出线电压：10.5kV升压变出线电压：35kV站用低压配电电压：0.4kV站用辅机电压：0.38kV站用照明电压：380V/220V操作电压：交流或直流：220V检修照明电压：36V/12V②一、二期余热电站的站用电负荷及站用电率站用电计算负荷：2786.56kW电站年发电量：31348.8×104kWh电站年自用电量：2006.3×104kWh电站年供电量：29342.5×104kWh年向电网少购电量：30250×104kWh天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 站用电率：6.4%③站用变压器选择站用电源分别引自硅铁四期变电站及硅铁三期变电站10kV母线备用回路，经电缆线路引至一期及二期低温余热电站。根据站用电负荷计算，同时考虑电站运行的经济、可靠性，一期低温余热电站站用变压器选择单台SCB9－2500/1010.5kV/0.4kV2500kVA变压器。正常工作时变压器的负荷率为88.8％。二期低温余热电站站用变压器选择单台SCB9－1600/1010.5kV/0.4kV1600kVA变压器。正常工作时变压器的负荷率为79％。另外，为保证一、二期电站正常运行，还需分别从某硅铁分厂电力室引来一路400V保安电源，作为电站紧急电源使用。④直流系统（1）一期30MW电站直流负荷包括高压开关操作电源、保护电源、紧急事故直流油泵和事故照明。直流供电的电压为220V，直流负荷的统计见下表：负荷类型经常负荷事故照明负荷直流油泵冲击负荷合计容量（kW）131317电流（A）4.513.568.71096.7计算时间（h）111事故放电容量（Ah）4.513.568.786.7直流系统容量选择：按满足事故全停电状态下长时间放电容量选择，取容量储备系数KK=1.25,容量换算系数Kc，根据1h放电时间终止电压为1.75V,查得Kc=0.47，由式Cc³KK*CS/Kc（Cc--直流系统容量，CS—事故放电容量）可得：Cc³1.25×86.7/0.47=230.6Ah天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 由此,设计选用铅酸免维护蓄电池直流成套装置300Ah一套。（2）二期15MW电站直流负荷包括高压开关操作电源、保护电源、紧急事故直流油泵和事故照明。直流供电的电压为220V，直流负荷的统计见下表：负荷类型经常负荷事故照明负荷直流油泵冲击负荷合计容量（kW）135.510.5电流（A）4.513.530.31058.3计算时间（h）111事故放电容量（Ah）4.513.530.348.3直流系统容量选择：按满足事故全停电状态下长时间放电容量选择，取容量储备系数KK=1.25,容量换算系数Kc，根据1h放电时间终止电压为1.75V,查得Kc=0.47，由式Cc³KK*CS/Kc（Cc--直流系统容量，CS—事故放电容量）可得：Cc³1.25×48.3/0.47=128.5Ah由此,设计选用铅酸免维护蓄电池直流成套装置150Ah一套。2.10.3.2主要电气设备选型1)10kV高压配电设备选用金属铠装全封闭中置式高压开关柜；2)400Ｖ站用低压配电设备选用抽屉式低压配电屏；3)继电保护屏选用PK－10标准屏；4)控制屏选用KG系列仪表控制屏，控制台为由DCS系统配套的电脑工作台；5)静止可控硅励磁装置随发电机配套。2.10.3.3过电压保护和电力装置的接地1)根据鄂尔多斯冶金集团所在地区的气象资料，对高于15m的建筑物（如汽轮机房等）按三类防雷建筑物保护设计；天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 1)发电机母线及发电机中性点均设有电站专用避雷器；2)电力装置的接地。高压系统为接地保护，低压系统为接零保护，接地系统为TN－S系统。在汽轮发电机房、化学水处理、发电机出线小间、高低压配电室、站用变压器室及电站中央控制室等场所均设置接地装置。并通过电缆沟及电缆桥架上的接地干线，将各处的接地装置连接起来，形成电站的接地网络。2.10.3.4站用电设备的控制根据纯低温余热电站的运行特点，将采用机电炉集中的控制方式，但化学水处理部分辅机采用就地单独控制；2.10.3.5电气照明本工程将按设计规范设置正常照明、事故照明及安全照明。2.10.3.6电站通讯系统为了使电站内部及站内与站外的行政调度通讯畅通，本站设一套20门程控式小型调度交换机。2.10.4热工自动化2.10.4.1编制原则及控制方案为了使一、二期低温余热电站处于最佳运行状态，节约能源，提高劳动生产率，每期工程拟采用技术先进、性能可靠的集散型计算机控制系统（简称DCS系统）对各车间（除化学水处理车间外）进行分散控制、集中管理。2.10.4.2控制设备及一次仪表选型为保证整个控制系统的先进性和可靠性，拟选用DCS系统实现对过程参数的采集、监视、报警与控制。对于关键性的检测和控制元件选用进口设备或国内引进技术生产的优质产品。选用的一次仪表设备有：天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 智能化系列压力/差压变送器；温度检测仪表元件；锅炉汽包水位等电视监视系统。2.10.4.3系统配置及功能设置于电站的计算机系统（DCS）由现场级及中央控制级组成。计算机系统配置详见“F08－计算机系统配置方案图”。1)现场级根据余热电站的特点，在位于汽轮机房运转层的电站中央控制室内设置I/O模件机柜，采集所有来自现场的开关量和模拟量信号并输出驱动信号。现场级完成电动机顺序逻辑控制、工艺过程参数的检测与监控，以及PID串级、多变量复杂控制等。2)中央监控级每期余热电站的中央监控级分别设1个工程师工作站和3个监控操作站，分别由监控管理计算机、LCD和打印机等组成。监控操作站的功能包括：(1)具有动态参数的热力系统及工艺流程图显示；(2)电动机开/停操作和运行状态显示；(3)棒形图显示；(4)历史趋势曲线的显示；(5)调节回路的详细显示及参数修正；(6)报警状态的显示；(7)报警状态及运行报告的打印等。2.10.4.4应用软件用于电站的DCS系统应用软件是实现现场级和中央监控级功能的重要文件。应用软件包括逻辑控制软件和过程控制软件。天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 1)逻辑控制软件对电站所有电动机、电动阀，根据LCD显示的热力系统图，通过键盘操作，完成组启、组停、紧停复位、逻辑联锁等控制。2)过程控制软件为保证整个电站运行工况的稳定，每期余热电站共设有6个自动调节控制回路。①.1#废气余热锅炉汽包水位自动调节回路；②.2#废气余热锅炉汽包水位自动调节回路；③.3#废气余热锅炉汽包水位自动调节回路；④.4#废气余热锅炉汽包水位自动调节回路；⑤.汽机热井水位自动调节回路；⑥.除氧器水位自动调节回路。2.10.4.5系统特点本系统是一个控制功能分散控制、集中监视和管理的控制系统，电站中控室取消了常规模拟仪表盘和模拟流程图，代之以大屏幕彩色图形显示器，更便于运行人员监视与操作，同时大大缩小了中控制室的建筑面积。此外系统中还采用了面向过程的语言，硬件均为模块化，使整个系统的操作与维护更加简便。为防止数据丢失和电源干扰，系统采用不间断电源（UPS）供电，保证了运行的可靠性。2.10.4.6自控线路和接地一次检测元件、变送器至现场站之间的连接导线及直流信号线均选用对屏＋总屏的计算机专用屏蔽电缆，热电偶至I/O模件柜的连接导线选用补偿导线。开关量信号线选用交联控制电缆，DCS控制系统各设备之间的连接电缆随设备成套供货。天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 电缆线路均敷设在电缆沟或带顶盖的电缆桥架内，并尽可能与电力电缆分开敷设。当由于条件所限信号电缆与动力电缆同架敷设时，必须用分隔板隔开。引出电缆沟或电缆桥架后导线须穿钢管暗配或明配。接地系统的接地质量对计算机系统及自动化设备的防干扰能力至关重要。现场站应设置屏蔽接地母线，用专设电缆与屏蔽接地母线相连接，信号电缆屏蔽层在箱盘一端接至屏蔽接地母线。计算机系统的接地装置及接地阻值按供货设备的要求设置。仪表箱盘金属外壳单独接至电气保护接地母线上。2.11建筑及结构2.11.1建筑设计2.11.1.1自然条件1）主要气象资料年平均温度：7℃绝对最高温度：39.4℃绝对最低温度：-32.6℃年平均≤5℃的天数：144d年平均湿度：40.5%年最大湿度：70%年平均降水量：180mm年平均蒸发量：2500mm年连续降雨天数：30d年平均风速：2.6m/s年最大风速：22m/s冬季平均大气压力：89.73kPa夏季平均大气压力：88.53kPa2）抗震设防烈度据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），场地抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g。2.11.1.2建筑设计原则天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 1）建筑设计力求形体简洁明快、造型美观，风格协调，努力创造良好的空间环境和具有现代特色的建筑群体。建筑设计在满足防雨、防尘、防噪声的前提下，建筑的围护结构可适当开敞（余热锅炉等）；这样做的同时也降低土建造价节省投资。在满足环保要求的条件下，应尽量与附近原有厂房的建筑形式相协调。2）建筑设计中严格执行现行的国家设计规范、规定及“环境保护、火力发电厂设计规范、规定”等行业标准，注意做好防火、防水、防潮、通风、散热、劳动安全、工业卫生等技术措施。2.11.1.3建筑构造1)屋面：为了与周围硅铁厂建筑物保持协调一致，本工程建筑屋面采用无组织排水。钢筋混凝土屋面采用冷施工防水材料SBS卷材防水，局部采用刚性防水。需要隔热保温的屋面采用水泥聚苯板保温隔热层或架空隔热层。钢结构屋面采用压型钢板。2)墙体：框架填充墙采用当地轻质砌块，砖混结构的承重墙采用普通烧结砖。主厂房（包括汽轮发电机房、中央控制室）由于空间变化比较大，体型复杂，各部分对防火、防暴、防噪音等有较高要求。中央控制室与汽轮发电机房用普通烧结砖防火墙及中空防火玻璃隔栅分隔。厂房设独立混凝土楼梯，用普通烧结砖防火墙分隔。3)地、楼面：生产建筑及辅助生产建筑采用水泥砂浆面层或混凝土地面，水泥砂浆面层楼面。洁净度要求较高的建筑可采用地砖地、楼面。4)门、窗：生产建筑一般采用钢门、窗。辅助生产建筑根据需要可采用铝合金或塑钢门、窗。有隔声或防火要求的房间采用隔声或防火门、窗。主厂房中汽轮发电机房采用大面积钢窗，以满足采光、防暴、通风要求；中央控制室采用塑钢玻璃窗，门采用丙级防火门（0.6h）。天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 1)楼梯、栏杆：生产建筑和辅助生产建筑，根据其不同的使用要求采用钢筋混凝土楼梯或钢梯。主厂房设独立混凝土楼梯间，中央控制室设室外疏散钢梯。主厂房汽轮发电机层采用不锈钢防护栏杆，其余各部位的防护栏杆均采用钢管栏杆。2)地坑防水：一般均为浅地坑，按防潮处理。3)内、外墙面粉刷：建筑物外墙面均做外粉刷。内墙面根据不同的使用要求做粉刷或喷大白浆。2.11.2结构设计2.11.2.1工程地质本项目建设场地座落于内蒙古自治区鄂尔多斯市棋盘井工业园区。场地为第四纪更新冲积洪积平原，地层构造简单，分布规律，地表为风积形成的粉沙和亚粘土互交层，其下为角砾卵石层，含20％～40％卵石，粒径2～4cm，空隙充填混沙矿，主要成分为长石、石英、石灰岩，结构微密，强度高，变形小，分布均匀，是良好的持力层。在角砾卵石的中下部，是接近低压缩性和中待压缩性的老粘土，强度大，变性小，确定（R）=200KPa。2.11.2.2结构选型1)多层厂房：主厂房（包括汽轮发电机房、中央控制室、化学水处理），余热锅炉采用钢筋混凝土框架结构。2)单层厂房：水泵房采用砖混结构。3)发电机基础、汽轮机基础采用钢筋混凝土框架结构。风机等设备基础采用大块式钢筋混凝土基础。4)根据地质情况，汽轮发电机房、余热锅炉、蒸汽过热装置采用天然地基或桩基基础。循环水处理等厂房采用天然地基。2.12给排水2.12.1电站给水系统本工程的循环水补水由公司现有生产给水管网天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 直接补给；辅助生产用水利用厂区现有生活、消防给水系统，由现有生活、消防管网接入；消防给水系统利用厂区现有消防系统。（见F04-1,2-给排水系统流程图）一期电站耗水量如下：循环系统补水量：10m3/h化学水用水量：7m3/h余热锅炉取样冷却器用水2m3/h杂用水及辅助生产用水量：0.5m3/h消防用水量：180m3/次本工程总用水量为：19.5m3/h二期电站耗水量如下：循环系统补水量：5m3/h化学水用水量：3.8m3/h余热锅炉取样冷却器用水2m3/h杂用水及辅助生产用水量：0.5m3/h消防用水量：180m3/次本工程总用水量为：11.3m3/h根据电站汽轮发电机房火灾危险分类为丁类，耐火等级为二级；化水车间和冷却塔火灾危险分类为戊类，耐火等级为三级。电站按同一时间内发生一次火灾、灭火历时两小时计，电站消防流量要求达到25L/s，即180m3/次。由于本工程电站设在公司厂区内，厂区的消防用水量比电站要求高，能够满足本工程消防用水的要求。即本工程不增加消防用水量。一期电站总耗水量为19.5m3/h（不含消防水用量），考虑管网漏损和不可预见水量，一期电站建设需水源的供水能力为：19.5m3/h×1.2＝23.4m3/h。二期电站总耗水量为11.3m3/h（不含消防水用量），考虑管网漏损和不可预见水量，一期电站建设需水源的供水能力为：11.3m3/h×1.2＝天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 13.56m3/h。2.12.2排水系统电站排水包括循环水系统排水、余热锅炉排污、化学水处理车间等生产废水、雨水等。一期电站循环水系统排水：2m3/h热力系统排污：4m3/h化学水排污：1.5m3/h余热锅炉冷却器用排水2m3/h辅助生产排水：0.2m3/h总排水量为：9.7m3/h二期电站循环水系统排水：1m3/h热力系统排污：2.2m3/h化学水排污：0.8m3/h余热锅炉冷却器用排水2m3/h辅助生产排水：0.2m3/h总排水量为：6.2m3/h本工程一、二期电站生产过程中产生的污、废水不含有毒物质。循环水系统排水水质较好，可供生产线补水或直接排入厂区现有雨水系统；其他生产排污就近排入厂区现有排水系统，由现有排水系统统一处理。雨水采用道路边沟排放，汇入水泥线现有雨水沟。2.12.3供水水源电站建设拟采用地表水作为本工程给水水源。2.13通风及空气调节2.13.1主要气象资料（1）室外计算温度天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 冬季采暖－17℃冬季通风－10℃夏季通风29℃冬季空气调节－19℃夏季空气调节33.7℃日平均温度≤5℃的天数144d（2）室外计算相对湿度冬季空气调节53%最热月月平均66%夏季通风32%（3）室外风速冬季2.8m/s夏季4.0m/s（4）大气压力：冬季89.73kPa夏季88.53kPa2.13.2通风2.13.2.1主要散热散湿设备主厂房包括汽轮机房、高低压配电室及控制室，主厂房为双层布置。主要散热散湿设备为汽轮机、发电机、均压箱、疏水器、各种母管、各种变压器、配电设备及各种电动机等。2.13.2.2通风室采用机械通风。高、低压配电室考虑不少于10次/h换气的事故通风，设置防爆型事故排风机，兼做夏季排除室内余热用，通风方式为机械排风、自然进风。考虑到硅铁厂的环境，汽轮发电机房不开设天窗，其通风、排湿、排热采用机械通风，对有余热发生及事故排风要求的车间设机械通风。2.13.3空气调节汽轮机房控制室要求室内温度20±3℃天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— ，故夏季设空调器三台，以满足电气设备要求。2.13.4采暖本项目座落于内蒙古自治区鄂尔多斯市棋盘井工业园区，属于大陆性季风气候，日平均温度≤5℃的天数为144d，属于集中采暖地区。在中央控制室、办公室等人员较集中及有防冻要求的场所设集中采暖装置，采暖热源由公司现有管网提供，采暖设备采用与原有系统一致的散热器。2.14职业安全与卫生2.14.1工程概况2.14.1.1工程概述本工程为鄂尔多斯冶金集团有限责任公司利用现有硅铁冶炼电炉等生产过程中产生的废气余热资源及场地布置等条件，通过设置余热锅炉产生的低压过热蒸汽余热资源，建设一套30MW和一套15MW低参数余热电站。以达到充分利用废热资源，降低生产成本，提高企业经济效益之目的。2.14.1.2工程性质本工程是为鄂尔多斯冶金集团有限责任公司配套建设的低温余热电站，投入运行后是该公司所属的一个车间，由公司统一管理。2.14.2设计依据及标准《关于生产性建设工程项目职业安全监察的暂行规定》劳字（1988）48号《小型火力发电厂设计规范》（GB50049－94）《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002）《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ2001－1985）《建筑设计防火规范（2001年版）》（GBJ16－87）《火力发电厂采暖通风与空气调节设计规范》（DL/T5035－94）2.14.3生产过程中职业危害因素的分析本工程设有54台余热锅炉、8套汽轮发电机组以及其它辅机设备，这些设备在运转过程中及锅炉放汽产生的噪声会造成工人的听力下降。天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 设备在运转过程中有发生电伤、机伤的可能。另外余热锅炉等处温度较高，如不采取措施将会危害工人的身体健康。本工程为纯低温余热电站工程，10.5kV高压的防护安全也是十分重要的。另外，锅炉及汽轮发电机组如操作不当或保护失灵，也有发生严重事故的可能。2.14.4本工程对各种危害因素采取的主要防范措施2.14.4.1噪声控制噪声是本工程产生的主要危害因素之一，因此对噪声的防治以保护岗位工人为主，对噪声较大的锅炉对空排汽口做消声处理，在汽轮发电机房设置隔声控制室，室内噪声不超过60dB（A），达到《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ2001－1985）的要求。2.14.4.2防雷伤根据工厂所处地区的气象资料，本工程高度大于15m的主厂房建筑物采用设避雷带的防雷设施，余热锅炉等均采用设避雷针的防雷保护设施。2.14.4.3防机伤、电伤、烫伤措施生产设备的传动件及转动机构均设有保护罩以防机械伤害，在易发生机伤处设安全标志，在吊装孔周围及楼梯平台设置高于1.1m的防护栏及警示牌，以利安全生产。为了确保发电设备的正常运行及操作工的安全，设计中就防电伤采取了各种技术措施：高、低压系统分别设置了接地接零保护。在汽轮发电机房、化学水处理、出线小间及高、低压配电室、控制室等场所均设有接地装置。通过接地干线将它们连成接地网，其接地电阻不大于4Ω。天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 本工程凡是由车间控制室集中控制的电动机，在控制室设有正常和事故报警的声光信号，电动机启动前发出声光开车信号，机旁设带钥匙的按钮盒以保证机旁检修和单机试车的安全。非联锁控制的单台电动机，其控制保护设在机旁。在锅炉、汽机房容易被烫伤的部位，做保温或防护栏，并设警示标志，提醒操作人员注意。在夏季，做好防暑降温工作，设置通风设施，降低室内温度。为防止锅炉、汽机故障或自动保护失灵而发生事故，在锅炉主蒸汽管道设有手动放汽设施，同时各主要辅机均设有备用设备，不允许超压的设备均配有安全阀及手动泄压设施。2.14.4.4防暑降温防寒防湿对本工程有余热产生的汽轮机房、配电室等处均采用有组织的自然通风及机械通风排除余热余湿，为了维护设备的正常运行并保证工作人员有一个良好的工作环境，在电站控制室处设空调装置及供热采暖设备。2.14.4.5安全通道在主厂房内设置二个上下楼层间的安全通道，底层设二个安全门，一旦发生事故以利疏散。2.15消防2.15.1总图及交通运输汽轮发电机房周围设有消防车道，主干道宽7米，次要道路宽4米；各建筑物、构筑物之间距离满足防火间距的要求；对建筑物无法满足防火间距要求的，在相应建筑中设置防火墙等规范要求的防火设施；为了便于消防车出入，厂区设置2个出入口。2.15.2建筑物及构筑物要求汽轮发电机房的火灾危险性为丁类，耐火等级为二级，汽轮发电机房主体结构及维护结构采用阻燃材料，汽轮发电机房楼梯为独立的封闭结构，通至各层平面，坡度小于等于45度。门采用防火门，汽轮发电机房内各个控制室采用阻燃材料，耐火极限不小于1小时，至少开两个门。天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 汽轮发电机房的电缆夹层、电缆竖井火灾危险性数丙类，要求用丙级防火门。门向疏散方向开启。辅助及附属生产建筑物除其本身满足消防要求外，在建筑物室外设通至屋面的消防钢梯。建筑物内设置建筑灭火器材。2.15.3电气设施防火要求2.15.3.1中控室及高低压配电室的防火要求电站中央控制室、计算机主机室内设置自动检测、报警装置。高、低压配电室设有灭火自动检测、报警装置和火灾事故排烟通风机。2.15.3.2配电线路的敷设及保护消防设施配电线路的敷设应采用穿钢管敷设（包括吊顶层），禁止与燃油管路、热力管路一起或在同沟内敷设。2.15.3.3照明灯具选型要求普通车间照明灯具按常规要求设计。2.15.4消防给水及电站各系统消防措施2.15.4.1消防给水系统根据《建筑设计防火规范》，余热电站建成后，全厂仍按同一时间内发生一次火灾、灭火历时两小时计。厂内现有消防给水系统由消防水池、消防水泵、消防给水管网及室内、室外消火栓所构成。储水池中设有消防水不被他用的措施。2.15.4.2消防用水量和水压余热电站室内消防用水量为10l/s，室外消防用水量为15l/s，总消防用水量为25l/s。安装消火栓最高点处约8.1m，所需供水压力约为0.25MPa。由于公司整个厂区生活消防管网的工作压力不小于0.4MPa，能满足电站室内外的消防水头要求。2.15.4.3发电工艺各系统的消防措施天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 余热电站可能发生火灾和爆炸危险的部位有：汽轮发电机房、中控室、余热锅炉等。1）主厂房的消防主要依靠室内、外的消火栓及配置的建筑灭火器材。2）电站控制室的消防主要依靠消火栓灭火系统及建筑灭火器材。3）余热锅炉的消防主要依靠室外消火栓系统及建筑灭火器材。2.15.5事故照明及疏散指示标志的设置在电站汽轮发电机房、中控室、高低压配电室等主要场所设置有火灾事故照明。在电站汽轮发电机房内的楼梯间及太平门等疏散走道上均设置疏散指示标志（安全标志灯）。为防止电缆着火和延燃，在电缆隧道内设置防火隔墙及防火门，电缆夹层及控制室间的电缆孔。汽轮发电机房与室外电缆沟相接处的电缆孔等电缆穿越处，均采用防火堵料密封。2.16组织机构及劳动定员2.16.1组织机构本项目为利用公司的硅铁生产过程中产生的废气余热建设一座30MW和一座15MW的低温余热电站。电站建成后，年发电量31348.8万kWh。由于公司现有机构较健全，本次设计的余热电站是公司下属的一个车间，由原有机构统一管理。本余热电站设办公室、电站岗位工，组织电站的生产活动。组织机构为董事会领导下的总经理负责制，由总经理全面负责公司的生产和经营工作。2.16.2劳动定员本余热电站的生产岗位定员是按发电工艺需要，采用岗位工，实行四班三运转，工作制度为每人每周工作5天，每天工作8小时，补缺勤人员按生产工人的7%配备，总计36人。每天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 电站定员18人，其中生产工人16人，占88.89%，管理人员和技术人员2人，占11.11%。定员设置见劳动定员汇总表。定员明细表工作地点及工作名称每班人数合计备注ⅠⅡⅢⅣ余热电站1.办公室2站长11热工工程师112.电站岗位工444316锅炉司炉11114汽机司机11114电气运行11114化学水运行及化验1113补欠1合计182.16.3职工培训本余热电站，采用国产设备，但机械化、自动化程度较高，要求岗位工应具备一定的生产技能。建议大部分的生产工人在同规模的企业中进行培训。但应注意对生产人员专业知识的培训，可考虑在大专院校对部分工人进行专业知识培训。2.17建设进度设想天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 本工程30MW＋15MW电站建设进度包括建设前期，施工图设计，施工安装、调试等阶段，初步确定从破土动工到并网发电为12个月。时间项目第一年IIIIIIIV1.可行性研究报告编审—2.施工图设计——3.设备采购———4.土建施工——5.设备安装——6.调试—7.并网发电—2.18主要技术经济指标天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 序号技术名称单位指标备注一期二期1装机容量MW30152平均发电功率kW27740158003年运转率h720072004年发电量104kWh19973113765年供电量104kWh18695106486电站自用电率％6.46.47年少向电网购电量104kWh19273.210977.38线损率％33线损9全站占地面积m2～4300～430010全站建筑面积m2～2125～212511全站劳动定员人1818其中：生产工人人1616管理人员人2212总投资估算13经济效益投资财务内部收益率％资本金财务内部收益率％投资者财务内部收益率％投资回收期年总投资收益率％借款偿还期年14供电成本费用元/kWh3建设用地及相关规划3.1公司位置及交通厂址座落于内蒙古自治区鄂尔多斯市棋盘井工业园区。3.2电站建设场地天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 本工程为鄂尔多斯冶金集团有限责任公司利用现有硅铁等生产过程中产生的废气余热余热资源及场地布置等条件，通过设置余热锅炉产生的低压饱和蒸汽余热资源，建设一套30MW和一套15MW低参数余热电站。厂房分布在公司生产厂区范围内。参照公司现有的《岩土工程勘察报告》，拟建厂址工程地质经过勘查具备建设条件。电站建设场地详见附图一“F01－电站总平面布置图”。3.3电站总平面布置：本电站工程包括：主厂房（包括汽轮发电机间、主控配电楼、化学水处理）、硅铁电炉废气余热锅炉等生产车间。根据硅铁生产线的布置及发电工艺流程，汽轮机房、主控配电楼、化学水处理车间组成的发电主厂房，布置在硅铁车间东侧，直接空气冷却凝汽器布置在主厂房南侧，余热锅炉布置在硅铁炉废气烟道附近，详见F01-电站总平面布置图。3.4道路工程工厂内现已有纵横成网、互相贯通的道路，用于生产、消防和检修，主厂房周围增设环形消防车道，主干道宽7米，次要道路宽4米；各建筑物、构筑物之间距离满足防火间距的要求。3.5竖向设计和雨水排除在竖向设计时，根据工厂的现有建筑物及场地标高，合理拟定电站车间的标高。建设时场地已经平整，本工程不考虑土方工程量。工厂内已建有布局合理的雨水沟，工厂的雨水排除可得到可靠保证，故电站区域不再新建雨水沟，该区域的雨水汇入工厂已有的雨水排除系统。3.6绿化设计天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 本工程所占场地在公司现有区域内，电站建成后为公司的一个车间。根据条件变化，结合原绿化设计方案，本工程因地制宜地进行绿化设计。在道路两侧种植行道树及绿篱，车间（特别是主厂房）周围空地尽量种植草皮及四季花卉，充分美化环境并与整个公司区域绿化协调统一。天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 4资源和能源耗用4.1化学药品供应电站主要消耗药品有凝聚剂、磷酸三钠等，均由当地市场采购，汽车运输。4.2水源要求电站建设拟采用地表水作为本工程给水水源。本工程循环水补水由厂区现有生产给水系统直接补给；辅助生产用水利用厂区现有生活、消防给水系统，由现有生活、消防管网接入；消防给水系统利用厂区现有消防系统。一期电站总耗水量为19.5m3/h（不含消防水用量），考虑管网漏损和不可预见水量，一期电站建设需水源的供水能力为：19.5m3/h×1.2＝23.4m3/h。二期电站总耗水量为11.3m3/h（不含消防水用量），考虑管网漏损和不可预见水量，一期电站建设需水源的供水能力为：11.3m3/h×1.2＝13.56m3/h。4.3余热利用及节能本工程为鄂尔多斯冶金集团有限责任公司利用现有硅铁等生产过程中产生的废气余热余热资源及场地布置等条件，通过设置余热锅炉产生的低压过热蒸汽余热资源，建设一套30MW和一套15MW低参数余热电站，是典型资源综合利用的节能工程。本工程设计指标如下：发电装机：（30＋15）MW平均发电功率：（27.74＋15.8）MW年运行：7200h年发电量：31348.8×104kW·h站用电率：6.4%年向硅铁厂供电：29342.5×104kW·h天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 年减少向电网购电量：30250×104kW·h（线损按3%计算）4.4节约用水1)设计中严格保证电站的供水品质，从而减少锅炉排污量，减少全站的汽水损失；2)电站系统采用直接空气冷却系统，节省了大量的循环冷却水量；3)辅助设备冷却水循环使用，间接循环利用率97.7%；4）水源补水管道、循环水泵站出水总管、各设备进口、各用水总管均设有计量与调节装置，加强用水管理。4.9节煤利用硅铁生产过程中产生的400℃以下的废气余热作为热源的纯低温余热发电，整个热力系统可不燃烧任何一次能源，电站的产品——电力将回用于生产，在回收大量造成环境热污染的废气余热的同时，所建余热发电站不仅发电成本低，经济效益好，还可以缓解电力紧张的矛盾；同时，减少CO2排放，对保护生态环境，起着积极作用。给企业带来巨大的经济效益。这套系统是一个典型的循环经济范例。由于对上述几部分废气余热的综合利用的节能效应，本工程的建设投产，余热电站年发电量31348.8×104kW·h，年供电量29342.5×104kW·h，年少购电量30250×104kW·h，按全国电网平均供电标煤耗350g/kW·h计算，相当于每年节约10.59万t标准煤，减少CO2的排放量约25.41万t。余热电站建成后，可大力回收和循环利用工业废气，提高企业的整体资源利用水平，为资源的绿色消费贡献力量。另外，利用企业的废气余热进行发电，实际上就是相应减少了电力系统中燃煤电站产生同等电量而产生的CO2的排放。根据《京都议定书》规定的基于市场经济原则的清洁发展机制（CDM），这些CO2的减排量是可以在国际碳排放交易中出售的，从而可以进一步减少余热发电的投资成本。天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 5生态环境影响分析5.1环境保护设计采用的标准1）《火力发电厂环境设计规定（试行）》（DLGJ102－91）二氧化硫400mg/m3（标况）1.2kg/t氮氧化物800mg/m3（标况）2.4kg/t烟尘或粉尘50mg/m3（标况）0.04kg/t2）根据《污水综合排放标准》（GB8978－1996），本工程废水排放标准执行一级标准。3）按照《工业企业厂界噪声标准》（GB12348~12349－90）规定，本工程环境噪声分别执行下列标准：厂界噪声标准类别昼间夜间II60dB（A）50dB（A）区域环境噪声标准适应区域昼间夜间工业集中区65dB（A）55dB（A）5.2污染物分析本工程对环境的污染主要是废气通过余热锅炉后排出的粉尘、SO2以及电站少部分污水和噪声。1）粉尘及SO2本工程排放的粉尘，主要来源于废气通过余热锅炉的过程。对于棋盘井工业园区的环境状况，本工程没有新增粉尘及SO2。2）噪声汽轮发电机、水泵、油泵工作时及余热锅炉排汽时产生噪声，其声压等级一般小于95dB（A）。1）污水余热电站建成后，运行人员由硅铁生产车间天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 原有人员调入，不再有人员的增加，因此余热电站没有新的生活污水产生。本工程生产过程中不直接产生大量废水，只在锅炉给水的化学水处理、余热锅炉取样冷却等辅助生产环节产生废水。5.3污染控制措施5.3.1生产废水处理本工程生产过程中产生的污、废水不含有毒物质。循环水系统排水水质较好，可供生产线补水或厂区绿化使用；其他生产排污就近排入厂区现有排水系统，由现有排水系统统一处理。5.3.2粉尘治理本工程发电系统来自硅铁生产的废气经余热锅炉受热面后，有部分粉尘沉降下来，经炉灰输送系统送回原生产线，余热锅炉尾部烟气又回到原有收尘系统，由于余热锅炉的降尘作用，从一定程度上降低了进入收尘器的废气含尘浓度，提高了收尘器的收尘效率，实际上，该发电系统的实施，使已经达标排放的废气粉尘状况得到了更好的改善，起到了粉尘减排的作用。5.3.3噪声治理汽轮发电机工作时产生噪声，其声压等级一般在95~110dB（A）之间。本工程汽轮发电机房采用封闭厂房，少开门窗以减少噪声外溢，同时在厂房周围种植树木，使传至车间50m外的噪声均低于50dB（A）。预计工程投产后，周围环境的噪声不会有明显提高。控制室及值班室采用隔声室，以满足岗位标准要求。5.4绿化本工程所占场地在钢铁生产线现有区域内，电站建成后为公司天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 生产线的一个车间。根据条件变化，结合原绿化设计方案，本工程因地制宜地进行绿化设计。在道路两侧种植行道树及绿篱，车间（特别是汽轮发电机房）周围空地尽量种植草皮及四季花卉，充分美化环境并与整个公司区域绿化协调统一，绿化面积约为电站总面积的17.6%。5.5环境管理及监测本工程建成后全部在公司厂内范围内，本工程作为原厂发电车间管理，因企业已有较为完善的环保机构及监测机构，故不再单设环保及监测机构。5.6对环境的减排作用本工程的实施，对现有的环境状况有一定的减排作用，具体为以下几点：5.6.1减少粉尘的对外排放由于余热锅炉的设置，对原生产工艺系统废气的含尘有一定的降尘作用，降低了进入除尘系统的废气含尘浓度，改善了除尘器的工作条件，提高了除尘器的除尘效率，减少了粉尘的对外排放。5.6.2降低废气对外排放温度，减少热污染由于余热锅炉对废气的中热量的回收，降低了对外废气排放的温度，减少了对大气的热污染。5.6.3相对于燃煤电站，减少CO2、SO2的排放由于本余热电站为纯余热回收电站，不用燃烧燃料就可发电，因此相对于一般燃煤电厂来讲，可大量减少CO2、SO2、NOX的排放。天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 6.经济及社会效益分析6.1投资估算6.1.1概述：本项目估算范围包括厂内生产工程、其他费用、基本预备费、建设期利息、铺底流动资金等内容。6.1.2编制依据6.1.2.1.建筑工程及安装工程：参照中国电力企业联合会发布的《电力建设工程预算定额》自编的电站工程指标，并调整到内蒙古目前价格水平。6.1.2.2.设备价格：执行《工程建设全国机电设备价格汇编》，并根据近期类似工程实际定货价格进行调整，不足部分参照类似工程进行估算。6.1.2.3.材料价格：执行当地现行市场价格。6.1.2.4.设备运杂费：按设备价格的6%计算。6.1.2.5.其它费用执行《电力工业基本建设预算管理制度及规定》，并结合工厂实际进行调整。6.1.2.6.基本预备费按工程费用与其他费用之和的6％计算。6.1.3投资分析本工程项目计划总投资为5957.68万元，单位投资6619.65元/kW。6.1.4投资构成：单位:万元项目名称总值建筑工程设备购置安装工程其它费用金额5957.681237.783011.91960.72747.27（%）100.0020.7850.5616.1312.546.1.5附总估算表天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 6.2财务评价6.2.1概述——规模：装机容量9MW，年发电量5873万kWh，年供电量5497万kWh。——销售收入：以项目实施后为工厂节省的外购电电费、因外购电减少而节省的线路损耗摊派费用作为本项目的销售收入。详列如下：减少外购电：5497万kWh/a，0.291元/kWh（无税）；减少外购电线损：170万kWh/a，0.291元/kWh（无税）；——财务评价的计算期为建设期1年，生产期20年，共计21年。设定项目投产后第一年达到设计能力的90%，第二年即可满负荷生产。——项目总投资5958万元，其中：建设投资5944万元，铺底流动资金13万元。——项目总资金5989万元，其中：建设投资5944万元，流动资金44万元。见附表2、3。——资金来源：2085万元为资本金，占总投资的35%；3872万元为银行贷款(包括建设期利息146万元)，年利率7.83%。流动资金31万元为银行贷款，年利率7.29%。——成本费用：包括材料、工资、折旧及其他。各年产品成本费用测算表（不含增值税）见附表4、5。经计算，生产期20年平均综合成本费用为739元（不含税），单位供电成本费用0.134元/kWh。——增值税及附加：按增值税有关规定计算，城市维护建设税按增值税额的7%计算，教育费附加按增值税额的3%计算；——所得税：根据所得税法的规定按25%的税率缴纳企业所得税。——利润分配：暂定企业缴纳所得税后利润，提取10%的法定盈余公积金（累计至资本金的1/2时不再提取）后，用于分配。6.2.2盈利能力分析天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 损益计算见附表6。全投资现金流量计算见附表10、资本金现金流量计算见附表11、投资者现金流量计算见附表12。经计算，损益情况汇总如下：单位：万元序号项目生产期20年合计平均每年1.销售收入（不含增值税）3283916422.增值税及附加53402673.利润总额175688784.所得税43922205.法定盈余公积金1044---6.用于分配的利润7.12133607主要盈利能力指标如下：生产期平均投资利润率：14.67%生产期平均投资利税率：19.13%全投资内部收益率：16.69%；资本金内部收益率：24.37%；投资者内部收益率：17.82%；全投资投资回收期：6.64年；资本金投资回收期：6.75年；投资者投资回收期：7.05年；从指标看，本项目盈利能力较好。6.2.3清偿能力分析建设借款偿还平衡表见附表7、资金来源与资金运用见附表8、资产负债见附表9。天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 按照设定的筹资条件，借款总额为3872万元，偿还期5.83年，即自项目投产年起4.83年还清。以上说明本项目的清偿能力较强，债务风险不大。6.2.4不确定性分析单因素敏感性分析计算结果见附表13，从表中看出，电价是最敏感的因素，但即使电价降低15%，项目仍有较好的投资回报，说明利用余热进行发电的效益非常明显，风险很小。6.2.4财务评价结论财务评价指标汇总见附表1。项目建成后，平均供电成本0.134元/kWh，经济效益较好。盈利能力指标显示出项目的投资回报较好。本项目在财务上是可行的。6.2.5财务评价附表目录附表1评价指标汇总表附表2投资计划与资金筹措表附表3流动资金估算表附表4固定资产折旧费、无形资产及递延资产摊销费计算表附表5各年产品成本费用测算表（不含增值税）附表6损益表附表7建设投资借款偿还平衡表附表8资金来源与资金运用表附表9资产负债表附表10财务现金流量表（全投资）附表11财务现金流量表（资本金）附表12财务现金流量表（投资者）附表13单因素敏感分析主要评价指标汇总表天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 6.3社会效益随着经济发展水平和人们认识的不断提高，人们对于环境保护和资源综合利用的认识不断提高，环保问题、能源问题和可持续发展问题日益成为制约社会和经济发展的最重要的因素之一。本项目采用国内外先进技术、先进装备，从根本上实现了硅铁工业余热有效利用的目的，节约能源的同时，也使硅铁工业从“粗放型”向“集约型”转变，有力的改善了硅铁工业的高能耗及高污染的情况，对现有的环境状况有一定的减排作用，从而为国民经济总体可持续发展作出了努力。由于本余热电站为纯余热回收电站，不用燃烧燃料就可发电，因此相对于一般燃煤电厂来讲，可大量减少CO2和SO2的排放。天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64— 7初步技术方案的结论与建议（1）本项目建设条件具备·全部利用现有场地；·生产过程中所需的药品、电力、水源供应有保障；·建设资金落实；·北京博奇电力科技有限公司有一支建设、生产、经营、管理等诸方面具有经验丰富和现代意识的职工队伍。（2）项目设计严格遵循“稳定可靠、技术先进、降低能耗、节约投资”的设计原则，充分利用了天津水泥工业设计研究院的科研与设计成果，吸取了其他同类型、同规模项目的经验和教训，同时鄂尔多斯冶金有限责任公司已着手引进并培养了一批余热发电方面的专门人才，为本工程的实施奠定了坚实的基础。（3）本项目为可持续发展战略做出了应有的贡献，回收了硅铁生产过程中大量的余热，既节约了用煤，又改善了环境。（4）本项目在实施中将严格贯彻执行国家和地区对环保、劳动安全、工业卫生、计量及消防等方面的有关规定和标准，做到“三同时”。（5）财务评价表明本项目效益较好综上所述，本项目做到了资源综合利用、改善环境，符合国家提倡的方针政策，建设条件基本落实、技术上可行、经济效益较好，具有较好的社会效益与一定的经济效益，符合可持续发展战略思想，是一个理想的投资项目，建议上级有关主管部门尽快批准本可行性研究报告，以便进一步开展工作。天津水泥工业设计研究院有限公司中材节能发展有限公司—64—'