圣戈班管道系统有限公司
球墨铸铁管扩能工程高炉煤气发电站
可行性研究
山东省冶金设计院
山东省济南市
2006年7月1日
圣戈班管道系统有限公司
球墨铸铁管扩能工程高炉煤气发电站
可行性研究
总工程师：
审定：
工程负责人：
主要设计人:
目录
封
面.............. .............. .............. ....... . .. (1)
第一章总
论............... ...... ...... ...... ...... .. .. (5)
一. 任务依据
二. 建设规模
三. 设计范围
四. 企业概况
五. 电力负荷
第二章建厂条
件...... ...... ...... ...... ...... ...... (6)
一. 自然条件
二. 厂址选择
三. 燃料供应
四. 供水水源
第三章工程设
想...... ...... ...... ...... ...... ...... (7)
一. 总平面布置
二. 热机部分
三. 电气部分
四. 土建部分
五. 热工控制部分
六. 水工部分
七. 化水水处理部分
八. 环境保护
九. 人员编制
第四章经济分
析...... ...... ...... ...... ...... ...... (18)
一. 投资估算
二. 成本计算
三. 投资回收年限及投资利润率
四. 主要技术经济指标
第五章结论与建
议...... ...... ...... ...... ...... ...... (20)
附图：
1．总平面布置图
2．原则性热力系统图
3．原则性燃烧系统图
4．原则性化学水处理系统图
5．电气原则主接线图
6．供水系统图
7．主厂房平面布置图
8．主厂房横断面图
第一章总论
一．任务依据
圣戈班管道系统有限公司是一个专业生产球墨铸管的工厂，位于安徽省马鞍山市慈湖境内，西邻长江，东接宁芜公路及铁路，距马鞍山市区仅3km。运输十分方便。现有铸管车间采用中频炉熔化生铁块工艺。为节能降耗，将该工艺改建成一座250m3高炉热装铁水设施，年生产20 万吨高硅低硫磷铁水直接送入铸管车间。该高炉建成后，将产生大量的副产品——高炉
煤气，除供高炉自身热风炉、烧结、喷煤及混铁炉、铁包、铸铁机、出铁场的用气要求外，尚剩余大量的煤气，若得不到利用，将白白地排入大气，造成能源的极大浪费，同时还严重地污染了周围的环境，影响职工和居民的身体健康。为此，一致认为利用高炉剩余煤气发电，技术完全可行，效益明显，也可减轻圣戈班公司电力供应需求。本可研报告根据圣戈班管道系统有限公司与山东省冶金设计院关于球墨铸铁管扩能工程委托设计合同进行编制的。
设计依据有：
1．圣戈班管道系统有限公司技术改造项目热装铁水工程可行性研究报告及总图。
2．圣戈班管道系统有限公司技术改造项目热装铁水工程技术附件要求。
二．建设规模
根据本项目剩余高炉煤气量的情况，建设为1×3MW汽轮发电机组。全部一期建成，不考虑扩建留地。
三．设计范围
本可行性研究包括电站内所有的生产工艺设施和建构筑物以及电站外的供水管线和发电站至圣戈班公司10千伏变电站之间的电缆敷设，以及变电站内与电站建设有关的设备和设施。
四、企业概况
圣戈班管道系统有限公司是一个专业生产球墨铸管的工
厂，位于安徽省马鞍山市慈湖境内，西邻长江，东接宁芜公路及铁路，距马鞍山市区仅3km。运输十分方便。现有铸管车间采用中频炉熔化生铁块工艺。为了节能降耗，将该工艺改建成一座250m3高炉热装铁水设施，年生产20 万吨高硅低硫磷铁水直接送入铸管车间。配合高炉生产的需要，建设有原料场，烧结，喷煤等车间。
五、电力负荷
圣戈班公司用电负荷平稳，主要为生产动力用电，包括原料场、烧结车间和炼铁车间，采用两路10kV 电源供电，电源取自厂区总降。
供配电电压等级：
高压用电设备10kV
低压用电设备380220V
工作照明电压220V
检修电源电压24V
第二章建厂条件
一．自然条件
抗震设防烈度：7 度
建筑气候参数
年极端最高气温：40.6℃
年极端最低气温：–12.5℃
年平均气温：16.0℃
年平均降雨量：1363.00mm
年最大降雨量：1766.60mm
最大积雪深度：240.7mm
主导风向：NE
夏季风向：SW
二．厂址选择
1．概述
结合圣戈班管道系统有限公司高炉煤气资源、地质情况、工业供水能力、电力输送施工安装生产及生活服务设施进行综合研究，对电厂厂址按下列条件进行选择。
1）电站建设规模：
根据高炉煤气资源及电力需求情况，电站规模按发电装机容量1X3MW。
2）燃料：
采用250m3高炉生产过程中产生的副产品高炉煤气以架空管道输送至电站锅炉房。
3）供电方式：
经分析比较电站内不再另设升压变电站，采用10kV电压经电缆引出，送到公司35KV变电站，利用原有供电设施向公司各用户供电。
4）工业供水及生活饮用水
采用公司统一的厂区供水管网系统以管道引至电站。
5）电站配套的辅助生产建筑和职工食堂休息室均考虑与公司统一联合考虑。不单独修建。
2．厂址选择
发电站位于圣戈班管道系统有限公司烧结车间以西，高炉区的以西北侧。
三、燃料供应
发电站所用燃料来自该公司250m3炼铁高炉产生的剩余煤气。
高炉煤气低位发热值：750kcalNm3
本项目高炉煤气平衡是根据20 万t铁水a的物料平衡及金属平衡编制的。炼铁高炉副产品——煤气发生量约为45080m3
抽汽口：1级，以供自身给水除氧加热及外供部分
抽汽压力：0.3Mpa
布置形式：单层布置即运转层在0米
发电机型号：QFK－3-2
厂家：中国济南发电设备厂
主要技术规范和参数：
型式：单层布置快装式
电压：10.5kV
功率：3MW
转数：3000rpm
相数： 3
功率因数：0.8
频率：50hz
励磁机(配套供应)
类型：可控硅静止励磁
空气冷却器(配套供应)
类型：空气冷却(水循环)
1．燃料
锅炉采用高炉剩余煤气作为燃料，其化学成分因没有提供化验数据，暂按常规数据，为：
CO：29.63%；
CO2：9.6%
O2：0.6%
，高度40m)送入大气。
4．锅炉排污系统
锅炉的排污由于压力较高，故采用一台连续排污膨胀器，用于上汽包的连
续排污，下汽包采用一台定期排污膨胀器，污水降压后，经工业冷却水降温中
和使污水降至允许的排放温度，再排至厂区地下排水沟。5．锅炉加药系统
为了防止锅筒的结垢，锅炉设置了一台集中加药装置，主要设备有1m3的磷酸盐溶解箱（配套搅拌电机）、两台柱塞式
加药泵(其中一台工作一台备用)。
6．主给水系统
锅炉的主给水系统来自除氧器，除氧后的水温104℃，经主给水泵加压送至炉前给水操作台，经省煤器，进入上锅筒，给水管道设置流量测量装置。主给水泵两台：一台工作，一台备用。
7．主蒸汽系统
锅炉生产的主蒸汽(温度400℃，压力2.45mPa)经电动门，流量测量装置送至汽轮机房－手动隔离门－主汽门－汽轮机。8．再热蒸汽系统和除氧系统
为了简化运行操作和电站设备的维修，热力系统宜尽量简化。
汽轮机设有Ⅰ级抽气再热系统，Ⅰ级为供除氧器加热汽源，两级射汽抽气器和启动抽气器汽源来自主蒸汽。
锅炉给水设置了一台25th 旋膜除氧器，其工作压力为
0.02mPa，出口温度104℃，汽轮机冷凝器排出的冷凝水经冷凝水泵加压送入两级射汽抽气器，送入除氧器加热除氧。汽水损耗部分由化水站补充至除氧器，也可补入冷凝器。除氧器的加热蒸汽热源来自汽轮机的I级抽汽。
9．油系统
汽轮机配置有主油泵、高压电动油泵、两台辅助油泵，并配有油箱、冷油器、滤油器等辅助设备，以完成汽轮机的液压
传动和机组轴承润滑的用油，油在循环过程中经过冷油器，确保油的温度在一定范围之内。
10．汽机冷却水系统
汽轮机的冷却系统采用机力冷却塔冷却方式，主要担负汽轮发电机组的冷凝器、发电机的空冷器和冷油器的冷却水用量,按机组的容量及当地的环境条件，水量约1000th，设计选用3 台冷却塔，2 工1 备。
11．汽水取样
电站汽水系统中设有4 个取样器，分别为上锅筒炉水取样，饱和蒸汽取样，主蒸汽取样，主给水取样，完成汽水取样的目的，以达到随时掌握汽水品质分析资料，以确定加药、排污和化水的运行操作方案，取样器由锅炉配套供应。
12．保温、油漆
设备和管道的保温材料采用硅酸铝纤维制品，保护层采用δ=0.3 厚铝铂，保温层外表面温度≤50℃,对于露天、埋地管路外表面同时做好防腐防锈处理,管路支架钢结构全部油漆、管路外涂介质标志和流向。
13．主厂房布置
主厂房设有汽机间，锅炉间，除氧间（主控制室和高低压配电间），水处理间、和循环冷却泵间。汽机间跨度9米，全长21米，柱距为5米，汽机采用纵向单层布置，运转层在0米。根据机组特点，发电机在汽机的尾部端侧，凝汽器在汽机的排汽
端侧，与汽机中心线并列平等布置，凝结水泵布置在凝汽器下部，主抽气器与起动抽气器布置在凝汽器的同一侧。为了安装检修方便，汽机间设有起重量为10T的电动单梁吊钩桥式起重机，地面操作一台，汽机间屋架下弦标高为11米，吊车轨顶标高9米。
除氧间跨度为5米，分上中下三层，上层标高为7米，布置一台除氧器和除氧水箱，除氧器和除氧水箱为露天布置，以减少工程投资，中间层标高4米，作为管道穿越及检修工具存放间，下层0米布置有汽机及锅炉集中控制室，主控制室，控制室两侧布置有电动给水泵及给水操作台，疏水箱及疏水泵，取样装置。另一侧为楼梯间。锅炉间为露天布置，炉前柱子距除氧间轴线3米，以便安装与检修。在锅炉尾部一侧布置锅炉送引风机，均为露天布置。水处理间位于锅炉的一侧，设有RO反渗透及混床，室外布置有中间水箱及除盐水箱。主控制室及高低压配电间布置在主厂房的一端，高低压配电室全长9米，宽6米。炉机主控制室布置在除氧间靠楼梯间一侧。循环泵间位于汽机间的马路对面与汽机间隔路相望，便于管道布置。
三、电气部分
1．电气主结线系统
3mW 发电机10kV 母线采用单母线不分段接线方式, 并通过联络开关并入厂区10kV 配电装置。10kV 配电装置采用铠装中置式金属封闭开关柜。
2．0.4kV 厂用电装置
汽机与锅炉均无高压用电设备，厂用电低压配电系统为380220V，三相四线系统，动力和照明混合配电。
设一台630KVA变压器，提供全厂的低压用电。另由烧结厂提供一路备用电源。
3．直流系统
全厂设一组铅酸免维护蓄电池组，电压220V，容量200Ah，供全厂的控制、保护、事故照明和直流润滑泵等直流负荷用电。4．继电保护及控制系统
1）高压电气设备：根据《继电保护和安全自动装置技术规程》DL400-9的要求配置，电气系统的主设备采用微机综合自动化装置进行控制、保护、测量、调度通讯。
2）低压电气设备：采用低压断路器和热继电器相结合的原则进行保护。
作方式。
4．主控及高压配电装置布置
微机保护、励磁调节装置、主要回路的计量均设在主控室内。主控室及10kV、0.4kV 配电装置均布置在主厂房B-C 跨内。在主控室内均设置柜式空调以保证设备正常运行。
5．电缆敷设
高压10kV 电缆采用铜芯交联聚乙烯绝缘电力电缆，低压电力电缆及控制电缆采用铜芯聚乙烯电缆，电缆敷设以电缆沟及
电缆桥架为主，部分采用穿管直埋。
6．防雷与接地系统
根据不同构筑物及用电设备，装设防雷接地和保护接地，主厂房防雷、电动机工作及保护接地采用混合保护方式，接地电阻不大于1 欧姆。构筑物独立防雷接地，接地电阻不大于10 欧姆，
四、土建部分
1．主厂房结构
汽机间跨度为9米，柱距为5米，采用现浇钢筋混凝土矩形截面柱，吊车梁采用钢制工形梁，屋架采用钢结构，屋面采用预制钢筋混凝土大型屋面板，墙皮采用彩钢瓦板。除氧间跨度为5米，分上中下三层，上层7米为露天布置的除氧器层，中间设有检修间和管道层，采用现浇钢筋混凝土框架结构及现浇钢筋混凝土楼板，0米设有机炉电主控制室，除氧间一侧设楼梯间。锅炉间为露天布置，顶设防晒防雨棚。
2．地基与基础
根据厂址所在地的钻探数据，本工程钢筋混凝土框排架柱基础采用天然地基，部分采用人工地基，基础采用单独的钢筋混凝土独立基础，承重墙采用刚性条形基础，非承重墙采用钢筋混凝土地梁承重结构。
汽轮发电机基础采用钢筋混凝土块板基础，锅炉基础采用现浇钢筋混凝土独立基础。
3．主厂房布置及辅助生产建筑布置
主厂房由汽机间，除氧间，锅炉间组成，辅助生产建筑由循环水泵间化水间组成分。
汽机间和除氧间长度均为21米，锅炉间为露天布置，汽机间内设有吊钩10T的起重机，轨顶标高9米屋架下弦标高11米。除氧间0米层设有机炉电集中控制室，中间4米层有检修间工具间，上层7米层为露天。
汽机间不设天窗，采用高侧窗通风办法，在0米层工作面标高设置大面积带形窗以利进风，B列C列侧设置了高侧窗，形成较大的高差，使冷空气自A列进入，贯穿整个车间通过BC列高侧窗排出。主控制室位于除氧间0米层，一层布置。高低压配电间位于汽机间发电机侧。长9米，宽6米。
主厂房及生产辅助建筑均为彩钢瓦板围护结构，塑钢门窗，水泥地面。
五、热工控制系统
1．概述
主要包括：
(1) 锅炉的热工检测与控制;
(2) 汽轮发电机组的热工检测与控制;
(3) 除氧器的热工检测与控制;
(4) 高炉煤气与天燃气供给系统的热工检测与控制;
(5) 化水系统的热工检测与控制。
2．控制方式
根据热力系统的情况，锅炉、汽轮机、除氧给水，采用就地集中控制，高炉煤气、燃油供给系统和化学水处理按就地控制考虑。
3．控制水平
控制水平能满足运行人员在控制室内对主辅机设备进行正常的运行监视检测、调节和事故处理，以达至机组的安全经济运行机制。采用DCS集散控制系统。包括锅炉的燃烧、蒸汽温度、蒸汽流量、汽包水位自动调节、除氧器水位和水温自动调节，以及化水站常规测控。本系统包括两部分：
1）仪控部分
压力：(1) 高炉煤气、天燃气流量瞬时指示累计记录;
(2) 高炉煤气、天燃气各点压力显示记录;
(3) 主蒸汽流量瞬时指示累计记录;
(4) 主汽门前蒸汽压力显示主汽门后蒸汽压力显示记录;
(5) 脉冲油压力显示;
(6) 排汽真空度记录及过高报警;
(7) 主油泵进出口油压显示;
(8) 润滑油压力显示及低压报警;
(9) 轴向位移油压力显示。
温度：(1) 主汽门前蒸汽温度显示;
(2) 推力轴承油温度显示及报警，前轴承回油温度显示及
报警;
(3) 推力轴承，前轴承，后轴承温度显示及报警;
(4) 复速级后蒸汽温度显示;
(5) 发电机前轴承回油温度显示及报警，发电机后轴承温度显示及报警;
(6) 发电机定子与转子线圈温度，铁芯温度显示及报警; 转速：(1) 汽轮机转速显示及报警;
(2) 轴向位移监察及报警保护;
(3) 轴振动指示;
(4) 功率指示;
2）电控部分：
(1) 电动油泵，启闭装置，齿轮油泵控制回路;
(2) 紧急停机保护动作包括：发电机主保护动作，汽机转速超速，转子轴向位移大，润滑油压低，振动大，轴承回油温度高，油箱油位低，排汽压力高及手动停机。
(3) 上述参数越限报警;
(4) 冷却水泵的启闭自投装置;
(5) 锅炉给水泵的启闭自投装置;
六、水工部分
1．水源
电站水源拟采用自来水，作为电站生产用水和冷却补充用水。
2．循环冷却水
电站设备冷却用水采用玻璃钢冷却塔3 台，(循环水量500th.台),其中2 台工作，1 台备用。系统采用闭式循环冷却方式。循环水泵2 台。
2．汽机循环水量在1000Th左右，正常补水量为：
玻璃钢冷却塔的风吹,喷溅损失：15Th
化学水处理用水：6Th
生活及其他用水：2Th
合计总用水量：23Th
该补水量由公司内部生产补水主管网供给。
4．循环水泵间
循环水池长23米，宽9米，高3米,采用半地下式，池顶设冷却塔3台；水泵间长13.5米，宽7.5米，高7米，水泵吸入采用自灌式。室内设电动单梁悬挂式起重机1台，轨顶标高5.5米。
5.水质稳定
为保持净环水系统的水质稳定，防止结垢、腐蚀和藻菌的繁殖，需投加的水质稳定药剂，具体种类及及数量需据化验结果来确定。水质稳定加药设施可根据实际情况设置。
为防止杂物等悬浮物进入换热器，主管上加设全自动清洗管道过滤器一台。
七、化学水处理部分
1．水源
取自公司生产补水管网，为城市自来水。
2．水处理系统选择
为保证电站安全运行，按一级RO除盐工艺考虑。
3．设备出力
为保证机组发电的需要，系统出力按5th 选取。
4．水处理工艺流程
水处理工程流程如下：
PAC 杀菌剂阻垢剂还原剂
↓↓↓↓
原水→原水池→原水泵→换热器→多介质过滤器→活性炭过滤器→保安过
滤器→高压泵→RO装置→脱气塔→中间水池→中间水泵→混床→除盐水池
加氨装置
↓
→除盐水泵→车间用水点
5.废水排放
制水中的废水统一排至中和水池,加入碱(生石灰水)中和达标
后,排至下水系统.
八、环境保护、安全和消防
1．基于锅炉所用燃料为经过净化后的高炉煤气，属于清洁和无污染的燃料，因此锅炉燃用此种燃料后的排烟不存在任何飞灰和二氧化硫的污染问题，采用40米高的烟囱排放烟气完全符合环保要求。
2．在环境治理方面，主要对工业噪音、污水方面采取了治理措施。发电站转动设备中以汽机的噪音较为严重，通过安装间隙调整到合适，可有效降低噪音噪音。除此之外，还可设置隔音罩等措施，气流喘动引起的噪音设置消音器；
3．由于电站不存在含有污染物的废水，因此电站排水完全符合国家排放标准的要求。
4．生产安全方面，主要对危险岗位重点采取措施。操作岗位留有足够空间，加强环保治理。环境差的岗位设工业电视监视，安全通道设有明显疏散指示标识，锅炉炉体设双向楼梯通道，拦杆达到安全高度，管道外壁涂统一规定的颜色标识，高温工作区设有采暖、降温、通风机等设备，不应带电的电器金属外壳安全接地，重要设备两路安全供电，高大构筑物采取防雷措施，保证人身及设备运行安全。
5．消防措施按消防有关规定实现。重要易燃易爆场所设火灾自动报警系统和灭火器，布置区域性消防道路，高大建筑物处留有登高硬地，完善的独立消防水管网，按规定设置室内、