蒸汽余热综合利用发电工程可行性研究报告.doc

目 录
第一章 总论 ３
1.1 项目背景及改造的必要性 ３
1.2 项目范围 ５
1.3 项目建设指导思想 ５
1.4 建设条件 ６
1.4.1 厂区条件 ６
1.4.2 气象条件 ６
1.4.3 地质条件 ７
1.4.4 原水水质 ８
1.5 研究结论 ８
第二章 改造方案 ９
2.1 蒸汽系统 ９
2.1.1 炉型选择 ９
2.1.2 循环流化床锅炉工作原理 １０
2.1.3 锅炉主要技术参数 １３
2.1.4 主要设备结构 １３
2.1.5 锅炉本体水、汽侧流程 １７
2.1.6 锅炉烟气、灰侧流程 １８
2.1.7 辅助设备风机参数 １８
2.2 给水系统 １８
2.3 煤运系统 １９
2.4 烟气除尘 １９
2.5 排灰、排渣 ２１
第三章 燃料消耗 ２２
3.1 燃料品种 ２２
3.2 燃料消耗量 ２２
第四章 总图布置 ２３
4.1 总图布置 ２３
4.2 工厂运输 ２３
第五章 供配电 ２４
5.1 项目用电负荷 ２４
5.2 电源 ２４
第六章 环境保护 ２４
6.1 主要污染源 ２４
6.2 噪音污染 ２５
6.3 环境影响分析 ２５
6.3.1 烟气治理措施及对大气的影响分析 ２５
6.3.2锅炉噪声治理措施及对环境的影响分析 ２６
6.3.3本工程灰渣贮存方式及对环境的影响分析 ２７
6.3.4 灰渣综合利用途径分析 ２７
6.4 二次扬尘的治理 ２９
6.5环境监测机构的设置 ２９
第七章 节能 ２９
第八章 生产组织和劳动定员 ３１
8.1 生产组织 ３１
8.2 劳动定员 ３１
第九章 投资估算 ３１
第十章 效益分析 ３２
10.1 成本 ３２
10.2 55t/h循环流化床锅炉的运行成本分析 ３４
10.3 效益分析 ３４

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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, 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钢蒸汽余热综合利用情况 表1-1
序号
地点
蒸汽流量
t／h
蒸汽压力
MPa
蒸汽温度
℃
工作制度
1
炼钢厂
80
1.0～1.2
饱和
连续
2
一轧厂
10
0.8
饱和
连续
3
二轧厂
10
0.8
饱和
连续
4
三轧厂
10
0.8
饱和
连续
5
四轧厂
5
0.8
饱和
连续
6
热轧板带厂
12
0.8
饱和
连续
7
高线厂
10
0.8
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2－3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11571×104kW.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1.0~1.2 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。
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
⑴ 内容深度符合国家“热电联产项目可行性研究技术规定”。
⑵ 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。
⑶ 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。
⑷ 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。
⑸ 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
⑴ 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N12－1.0，配12MW 6.3kV发电机。汽轮机进汽参数：1.0MPa、饱和。
⑵ 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N3－0.8，配3MW 6.3KV发电机。汽轮机进汽参数：0.8MPa、饱和。
⑶ 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N3－0.8，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
⑴ 项目本身为回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：
① 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）。
② 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）。
③ 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/ kW.h）。
⑵ 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。
⑶ 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
520
1721
395
215
3031
二、三、四轧厂
258
645
161
90
1154
热轧板带厂及高线厂
258
645
161
90
1154
合 计
1036
3011
717
395
5159

1.12 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）
7200
7200
7200

年发电量(kw.h)
8640x104
2160x104
1980x104
12780x104
年供电量(kw.h)
7932x104
1909x104
1730x104
11571x104
厂用电率（％）
8.2
11.6
12.65
9.47
节约标准煤（万t/a）
2.7392
0.6565
0.5932
3.9895
劳动定员项目（人）
40
32
32
104
年净利润（万元/年）
2259
453
386
3161
投资利润率（%）
105.63
52.34
44.54
81.71
单位千瓦静态投资（万元/kW）
2375.83
3846.67
3846.67
2866.11
静态投资回收年限（年）（含建设期）
2.2
3.2
3.5
2.5
内部财务收益率（%）
85.62
45.5
39.55
67.65

1.13 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11571×104kW.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
⑴ 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2－3个月供暖使用。
⑵ 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。
⑶ 二轧厂加热炉产蒸汽流量10t/h，蒸汽压力0.8MPa（表），温度饱和。目前蒸汽暂时用来冬季供暖，剩余蒸汽放散。
⑷ 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。
⑸ 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。
⑹ 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。
⑺ 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
⑴ 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。
⑵ 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2-1　
XX钢蒸汽回收情况
表2-1
序号
地点
蒸汽流量
t／h
蒸汽压力
MPa
蒸汽温度
℃
连续性
1
炼钢厂
80
1.0～1.2
饱和
连续
2
一轧厂
10
0.8
饱和
连续
3
二轧厂
10
0.8
饱和
连续
4
三轧厂
10
0.8
饱和
连续
5
四轧厂
5
0.8
饱和
连续
6
热轧板带厂
12
0.8
饱和
连续
7
高线厂
10
0.8
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：
⑴ 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。
⑵ 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。
⑶ 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。
2.3.1.1主要设备如下：
⑴ 凝汽式汽轮机 1台
型号： N12－1.0
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
⑵ 发电机的选型 1台
型号： QF-J12－2
额定功率 12000kW
功率因数 0.8
额定电压 6300V
额定转速 3000r/min
⑶ 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，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：
⑴ 凝汽式汽轮机 1台
型号： N3－0.8
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
⑵ 发电机的选型 1台
型号： QF-J3－2
额定功率 3MW
功率因数 0.8
额定电压 6300V
额定转速 3000r/min
⑶ 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
⑴ 符合总平面布置要求，合理设置进、出管线和联系通道；
⑵ 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。
⑶ 保证设备安装、检修与运行维护方便；
⑷ 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
⑴ 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。
⑵ 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。
⑶ 热轧板带厂、高线厂厂发电主厂房
同2.5.2中⑵
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：
⑴ 满足发电机组运行的需求；
⑵ 系统安全、经济、可靠的运行，操作、检修方便；
⑶ 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
⑴ 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别向母管送汽，再由母管接出至凝汽式汽轮机。
⑵ 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。
⑶ 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。
⑷ 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、四轧厂工业蒸汽发电热力系统
⑴ 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。
⑵ 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。
⑶ 真空系统
同2.6.3中⑶
⑷ 工业XX却水系统
同2.6.3中⑷
2.6.4 热轧板带厂及高线厂工业蒸汽发电热力系统
⑴ 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。
⑵ 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。从母管接出分别送热轧板带厂及高线厂加热炉余热锅炉进水水箱。
⑶ 真空系统
同2.6.3中⑶
⑷ 工业XX却水系统
同2.6.3中⑷
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）
90
25
22
137
小时发电量(kw)
12000
3000
2750
17750
利用时间（h）
7200
7200
7200
7200
年发电量(kw.h)
8640x104
2160x104
1980x104
12780x104
年供电量(kw.h)
7932x104
1909x104
1730x104
11571x104
厂用电率（％）
8.2
11.6
12.65
9.47

3、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1x3MW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
⑴ 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。
⑵ 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，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。
⑶ 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：
⑴ 3座70t炼钢转炉及一轧厂的工业蒸汽回收发电机组：
装机容量Pe=1940kW（6kV装机容量1420kW）
工作容量P＝1515kW（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=1231kVA
COSφ=0.8
年耗电量Wn=708×104kWh
厂用电率：8.2％（以发电机实际发电容量为12000kW为计算基准值）
⑵ 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P＝535kW
计算有功Pj=347.75kW
计算无功Qj=260.8kvar
视在功率Sj=434.7kVA
COSφ=0.8
年耗电量Wn=251×104kWh
厂用电率：11.6％（以发电机实际发电容量为3000kW为计算基准值）
⑶ 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P＝535kW
计算有功Pj=347.75kW
计算无功Qj=260.8kvar
视在功率Sj=434.7kVA
COSφ=0.8
年耗电量Wn=250×104kWh
厂用电率：12.65％（以发电机实际发电容量为2750kW为计算基准值）
⑷ 本工程总计算结果：
装机容量Pe=3470kW
工作容量P＝2585kW
计算有功Pj=1680.3kW
计算无功Qj=1260.2kvar
视在功率Sj=2100.36kVA
COSφ=0.8
年耗电量Wn=1209×104kWh
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：
⑴ 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6kV母线。低压系统厂用电不大，故不设厂用变压器，其380V动力电源从附近低压配电室引入，二路电源采用双电源备自投方式，以保证重要负荷供电。
⑵ 二、三、四轧厂加热炉的工业蒸汽回收发电机组、热轧板带厂及高线厂加热炉的工业蒸汽回收发电机组厂用电均为低压380V，负荷不大，故不设厂用变压器，其380V动力电源从附近低压配电室引入，二路电源采用双电源备自投方式，以保证重要负荷供电。
3.4 电气二次
⑴ 采用综合自动化装置，对发电机组及6kV厂用电、6kV联络线的所有电气设备进行控制、监视、保护、测量及信息处理，并具有事件顺序记录、报表打印、对外远程通信等功能，以保证该机组的安全运行。综合自动化装置应以计算机为基础，采用技术先进可靠的开放的分层分布式结构。
⑵ 根据工艺要求，本工程各部分发电机系统均设控制室（机、电共用）。设置1个电气操作站（OS）和1个电气工程师站（ES）。
⑶ 发电机系统、中央信号系统等公用部分的控制与保护及励磁系统、同期系统、远动及通讯系统均集中组屏，安装在控制室集中监控；联络线系统、6kV厂用电动机和6kV馈线及母联的综自单元采用分散安装，集中监控的原则。
⑷ 本工程设有手动及自动同期装置、可控硅自动调节励磁装置和自动灭磁装置。
3.5 厂用电设备的控制
厂用电设备中，主要的380VAC低压电机由低压配电室MCC柜供电，当容量≥75kW时，采用软起动装置；阀门系统电气控制柜根据工艺布置情况均设于现场。所有的厂用电机及阀门均由DCS监控系统于中央控制室集中监控，现场设置厂用电机供调试、检修用的机旁操作箱。所有的厂用电机设置电动机保护装置，主要配电出线回路设置低压测控装置，由综合自动化系统组网并相互间通讯。
3.6 直流电源
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高压系统设置一套100Ah 220V直流高频开关电源装置，作为直流油泵、高压开关柜操作电源及其它直流电源设备供电。其余各发电机组利用就近车间高压配电室直流高频开关电源装置。
3.7 主要电气设备选型
⑴ 6kV配电装置选用KYN27-12型中置式高压开关柜，配HYV1-12型真空断路器，额定短路开断电流均为31.5kA。
⑵ 低压配电及控制柜选用固定式GGD2型。
3.8 过电压保护与接地
主厂房防直击雷保护采用屋顶避雷带，防雷接地与设备保护接地共用接地网，本工程各厂房防雷接地与附近厂房防雷接地采用多点连接，其接地电阻R≤1欧。
6kV系统除设置相应的避雷器外，所有的真空断路器均设置了防操作过电压保护装置。
低压供电采用TN－C—S系统，所有正常情况下电气设备不带电的金属外壳、金属管道及支架等均应与设备保护接地系统可靠连接。
控制室对DCS系统及综合自动化系统设置独立的接地系统，其接地电阻R≤4欧。
3.9 电缆选择及敷设
3.9.1 电缆选择
高压电缆和大电流低压电缆选YJV或ZR－YJV型；一般低压电缆选ZR－YJV型；控制电缆选阻燃屏蔽软电缆； 通过高温区时，选用耐高温电缆。
3.9.2 电缆敷设
厂区内电缆敷设的主要通道均采用电缆沟或电缆桥架敷设，局部采用穿钢管埋地敷设。
3.10 照明及检修网络
3.10.1 照明
照明分为正常照明和事故照明，并根据工艺要求设置局部照明。正常照明电源为220V AC，事故照明电源为220V DC，检修照明电源为24V AC。 控制室采用节能型格栅式荧光灯照明，高低压配电室及办公室采用节能型荧光灯照明，设备间采用深照型混光灯照明，其余各处根据具体用途分别采用配照型工厂灯、防水防尘灯和高压钠灯照明。事故照明按规范要求各功能房间及车间均适当设置。
3.10.2 检修电源
检修电源网络采用单电源分组支线的供电方式，其电源均引自低压配电室。
3.11 电气消防
本工程火灾自动报警系统采用一套区域报警系统，在控制室设壁挂式消防报警控制器，在6kV高压配电室、厂用变配电室、控制室、电缆沟按功能分别设置火灾报警探测器、手动报警按钮、消火栓按钮、声光报警器及金属屏蔽型感温电缆。火灾自动报警系统能接收监控部位的火灾信号、发出声光报警，联动有关消防设备并与XX钢119消防系统通讯。
电缆进出高低压配电室、控制室时，应进行防火隔墙严密封堵，高低压配电室、控制室的楼板孔洞应用防火堵料严密封堵。
3.12 通信设施
本工程在控制室、6kV高压配电室、厂用变配电室设专用的生产调度电话；控制室设置行政电话。生产调度电话线路接自XX钢厂区调度电话总机，各行政电话线路接自XX钢厂区附近各配线箱。

4、自动化仪表
4.1 概述
本设计系为XX钢铁有限责任公司蒸汽余热余热利用发电工程过程检测与控制系统设计
设计范围：工艺专业根据地域布置情况分三个系统，控制系统也与之相配套。
工艺系统1： 3座70t炼钢转炉及一轧厂工业蒸汽发电：一套12MW凝汽式汽轮发电机组。
工艺系统2：二、三、四轧厂加热炉的工业蒸汽发电：一套3MW凝汽式汽轮发电机组。
工艺系统3：热轧板带厂及高线厂加热炉的工业蒸汽发电：一套3MW凝汽式汽轮发电机组。
4.2 自动控制水平
为保证电厂安全、可靠运行，获得较好的经济效益。根据国家有关规程规范，本设计各个工艺系统采用一套DCS集散控制系统对汽轮机组进行自动控制。在控制室可以通过DCS系统的显示器（CRT）和键盘（鼠标）对运行参数实时监视，对各调节系统的参数及运行模式进行调整或转换，可以选择和开/停相关的电控设备。生产中出现异常状况时能自动报警或及时停机、切换设备。
系统力求数据完整、控制可靠、传送迅捷、操作方便。使自控系统在同等规模的电厂中保持先进水平。
4.3 DCS控制系统
4.3.1 DCS控制系统功能
本DCS系统由三套现场控制器、3个操作员站、1个工程师站、数据服务器及相应的通讯系统和软件构成。
4.3.2 现场控制器
各测点检测数据的采集、处理；
过程控制及逻辑控制的运算、输出；
与操作站之间的通讯。
4.3.3 操作员站
显示生产工艺流程图；
在流程图背景下显示各种参数、状态；
控制回路的参数调整或模式切换；
报警回路的参数修定及报警事件的确认、解除。
电控设备的开停、转换操作；
测量参数的趋势（曲线）显示及打印；
测量参数的历史记录；
报警显示及打印；
事件记录及打印；
各种日报、月报表打印。
4.3.4工程师站
在线或离线修改、完善工程应用程序；
在线或离线数据（生产中参数）分析；
工程师站还设置数据服务器一台，主要供保存历史数据用。
4.3.5 通讯系统
现场控制器与操作员站的通讯；
现场控制器与I/O模件的通讯；
现场控制器与其它数字设备的通讯；
操作员站间的通讯；
操作员站与其它DCS系统或上级管理网的通讯。
4.3.6 软件
软件分系统（支持）软件和工程应用软件。后者是根据具体生产对象（工艺流程）和客户要求开发的。
4.4检测和控制项目
4.4.1 凝汽式汽轮发电机组
⑴ 汽轮机油系统的联锁和保护要求：
当润滑油压降至低一值时，发出报警信号；
当润滑油压降至低二值时，启动直流润滑油泵；
当润滑油压降至低三值时，使磁力断路油门电磁阀动作，紧急停机；
当润滑油压降至低四值时，停止盘车用电动机；
当主油泵出口油压降低至下限值时，启动高压电动油泵；
当主油泵出口油压达到上限值时，自动关闭高压电动油泵。
⑵ 汽轮机事故停机保护系统
当出现下列情况之一时，紧急停机：
汽轮机轴向位移超过极限值；
汽轮机轴振动超过极限值；
润滑油压低；
汽轮机转速超过极限值；
凝汽器真空度超过极限值；
推力轴承温度超过极限值；
汽轮机前后轴承轴瓦温度超过极限值；
发电机前轴承轴瓦温度超过极限值；
推力轴承回油温度超过极限值；
汽轮机前后轴承回油温度超过极限值；
发电机前轴承回油温度超过极限值；
发电机故障。
⑶ 汽轮机调速系统的保护要求
运行过程中，当发电机甩负荷或发电机出口断路器跳闸时，发出信号，使超速限制电磁阀动作，关闭主汽阀；汽轮机主汽阀关闭时，发电机出口断路器跳闸。
⑷ 汽轮机的自动调节
汽轮机的自动调节系统由汽轮机自带的数字电液调正控制系统(DEH)发出汽机调节门开度指令信号完成。其监控数据以硬接线和通讯两种方式传输到汽机DCS系统。
⑸ 凝汽器热井水位控制和真空保护
在凝汽器热井水位控制系统中，水位测量值与给定常数进行PID运算，运算结果控制凝结水总管调节阀开度，从而维持热井水位恒定。
当运行的射水泵出口压力低于下限值时，备用射水泵自动投入，以保证凝汽器真空度。
当运行的凝结水泵出口压力低于下限值时，备用凝结水泵自动投入。
4.4.2 主厂房进汽系统检测内容
来自各加热炉的工业蒸汽进的主蒸汽母管前的支管上及母管均设有温度、压力测量，蒸汽流量设有记录和累积。
4.5 设备选型
根据火电厂自动化规程，综合考虑自动化技术的最新发展，以及业主现有的装备水平，宜选用技术先进，产品质量好，性能稳定，有成熟使用经验的产品。
4.5.1 本工程DCS系统选用ABB