高炉煤气余压透平发电TRT装置及电机变频控制系统节能建设项目可行性研究报告

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1、高炉煤气余压透平发电（TRT装置及电机变频控制系统节能建设项目可行性研究报告福建某某有限公司二00九年三月28第一章 总 论 错误！未定义书签一、项目背景 错. 误！未定义书签二、项目概况 错. 误！未定义书签第二章 市场预测 错误！未定义书签一、产品概况及用途 错误！未定义书签二、市场情况及预测 错误！未定义书签三、产品目标市场分析 错误！未定义书签第三章 建设规模与产品方案 错误！未定义书签一、建设规模 错. 误！未定义书签二、产品方案 错. 误！未定义书签第四章 厂址选择 错误！未定义书签一、自然概况 错. 误！未定义书签二、社会经济概况 错. 误！未定义书签三、场址建设条件 错. 误！

2、未定义书签第五章 技术方案、设备方案和工程方案 错误！未定义书签一、技术方案 错. 误！未定义书签二、主要设备方案 错. 误！未定义书签三、工程方案 错. 误！未定义书签第六章 主要原材料、燃料供应 错误！未定义书签一、原材料来源 错. 误！未定义书签二、项目总平面布置与运输 错误！未定义书签三、土建、水、电等公用工程配套条件 错误！未定义书签第七章 总图运输与公用辅助工程 错误！未定义书签一、总图布置 错. 误！未定义书签二、场内外运输 错. 误！未定义书签三、辅助工程 错. 误！未定义书签第八章 节能节水措施 错误！未定义书签一、概述 错. 误！未定义书签二、编制依据与原则 错误！未定义书

3、签三、能源消耗种类和数量分析 错误！未定义书签四、能源供应状况分析 错误！未定义书签五、节能管理办法 错. 误！未定义书签六、节能措施和节能效果分析 错误！未定义书签第九章 环境影响评价 错误！未定义书签一、环境质量依据 错. 误！未定义书签二、环境状况 错. 误！未定义书签三、环境治理措施 错. 误！未定义书签四、绿化 错. 误！未定义书签第十章 劳动安全卫生与消防 错误！未定义书签一、劳动安全卫生 错. 误！二、主要安全卫生措施 错误！三、预期效果及评价 错误！四、消防 错. 误！第十一章 组织机构与劳动定员 错误！一、组织机构 错. 误！二、人力资源配置 错. 误！三、员工来源及招聘方案

4、 错误！四、员工培训计划 错. 误！第十二章 项目实施进度 错误！一、建设工期 错. 误！二、实施进度安排 错. 误！三、项目实施进度表 错 误！四、工程项目的招标 错误！第十三章 投资估算与资金筹措 错误！一、投资估算编制依据 错误！二、投资估算范围 错. 误！三、投资估算内容 错. 误！四、项目总投资 错. 误！五、资金筹措 错. 误！未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签第十四章

5、 财务评价 错误！一、财务评价依据 错. 误！二、销售收入估算 错. 误！三、税金和附加估算 错 误！四、总成本及经营成本估算 错误！五、利润及利润分配 错误！六、财务效益分析 错. 误！七、财务评价结论 错. 误！第十五章 风险分析 错误！一、不确定性分析 错. 误！二、盈亏能力分析 错. 误！第十六章 结论与建议 错误！一、结论 错. 误！未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签 未定义书签二、建议 错. 误！1、总论1.1 概述某某公司拥有 2250m3 高炉，现拟定为高炉配套高炉煤气余

6、压透平发电装 置，同时对拥有热轧带钢固溶生产线配备电机变频控制系统。1.2 设计依据福建某某有限公司的委托书。福建某某有限公司提供的建设地址区域的地形图。设备生产厂家资料和文件。1.3 工程建设意义冶金行业是全国最大的能源用户，用电量约占全国总用量的1315%而高炉又是钢铁企业的能耗大户，占钢铁企业用电的40%左右。国内外钢铁企业高炉煤气余压透平运行情况看， 节能效率和环保效果良 好，经济效益和社会效益显著，不但能回收煤气的余压进行高效发电，而且 有效地解决了减压阀组减压时产生的噪音污染和管道振动， 对高炉的稳定生 产也有益处。福建某某有限公司现有高炉的煤气净化均采用脉冲布袋干法除尘工艺， 干

7、法除尘TRT发电量较湿法提高20%以上，故高炉上建设1套全干式TRT, 不但将煤气压力能转换成电能，还可充分利用煤气显热，提高发电效率，降 低炼铁工序能耗及成本，减少噪音污染，是一项收效十分显著的节能和环保 项目1.4 工程建设范围高炉煤气余压透平发电（TRT成套设施，主要内容包括 TRT透平主机 和发电机系统、高低压发配电系统、大型阀门系统、液压伺服控制系统、润 滑油系统、氮气密封系统、冷却水系统、自动化控制系统，以及TRT主控楼、 TRT厂房、煤气管道、支架和操作平台。热轧带钢和固溶电机变频控制系统对带钢轧制和固溶生产线的电机采 用变频器调速。1.5 工程建设指导思想全干式TRT装置是将透

8、平膨胀机将原来损耗在调压阀组上高炉煤气的压力能和潜热能转换成机械能，再通过发电机变成电能，同时又代替了煤气调 压阀组控制炉顶压力，改善了高炉顶压调节品质，更利于高炉生产，又解决 了原调压阀组的噪声污染，但TRT仍然是高炉的辅助设施，TRT机组在设计、 运行中必须遵循以下原则：在正常启动、运行、停机过程中，不得影响高炉正常生产。当TRT机组在运行中发生重大事故而紧急停车时， 也不能对高炉顶压 造成大的波动。不能单独向用户供电，只能与工厂电力系统并网运行。在保证高炉炉况稳定的前提下，争取多发电。本工程TRT装备标准达到国内先进水平，采用先进实用、 成熟可靠的工 艺技术，达到最佳的经济效益，建设成投

9、资省、质量好、效益高、能耗低的 工程。1.6 工程建设有利条件福建某某有限公司在高炉建设时已经预留 TRT装置所需的场地，高炉炉区总体平面布置合理，水、电条件均具备TRT技术已经成熟，设备制造非常可靠。国内大型设备制造厂既有自己 开发研制的自有知识产权的技术，又有引进消化吸收的国外先进技术，有力 地保证了 TRT设备的质量和技术含量，国内先后投产的上百套 TRT装置，绝 大部分由国内厂家生产制造，运行良好，并发挥了很好的经济效益。1.7 结论本项目经济效益较高，社会效益好。预计达产后 TRT年发电量为12231 万kwh,扣系统自用电量320万kwh,年可供电量11911万kwh,电机变频控

10、制系统年节电量6970万kwho每年可节约折标准煤66084吨，减少二氧化硫 产生量为 1056 吨。项目达产年新增产值 9600.5 万元,年平均税后利润 4260.19 万元；所得税后, 项目内部收益率为 43.53%,全部投资回收期 3.30 年（含建设期1年），财务净现值（ic=10%）为19654.73万元，基建借款偿 还期为3年（含建设期1年）o综合分析,本项目在经济上合理,技术上可行,具有良好的经济效益和 显著的社会效益,建议抓紧对项目进行立项,争取早日投产。2、TRT工艺及设备2.1高炉主要技术参数表2-1高炉主要生产指标和技术参数序号项目单位参数值备注1炉容3 m22502年

11、产炼钢生铁104t2203综合冶炼强度t/m3 d1.44利用系数t/m3 d2.85综合焦比kg/tFe5006焦比kg/tFe3807煤比kg/tFe1508渣铁比kg/tFe2859热风温度C115010炉顶压力KPa30 18011富氧率%312平均煤气发生量1o4m/h54.313炉顶煤气温度C120 28014年工作日d35515一代炉龄a8102.2 TRT设计参数TRT设计参数见表2-2序号项目单位参数值备注1压力KPa120 2002温度C120 2503流量104mi/h45 604灰尘含量mg/nn 10减压阀组前净煤气主要参数表2-22.3 TRT机组主要性能参数主要性

12、能参数见表2-3。表2-3主要性能参数序号项目名称单位设计点最大点1透平入口煤气流量1o4m/h54.3602入透平煤气压力KPa1702003入透平煤气温度C1502204出透平煤气压力KPa10105透平效率%86866透平功率KW14800163007发电机效率%97978发电机功率KW14356158119入网电压KV10.510.510炉顶压力波动值KPa 4.0 6.02.4 TRT系统组成高炉煤气余压透平发电装置由以下八大系统组成:透平主机和发电机系统高低压发配电系统大型阀门及煤气管道系统液压伺服控制系统润滑油系统氮气密封系统冷却水系统自动控制系统2.5 TRT 工艺流程 高炉煤

13、气净化采用干法布袋除尘工艺，净煤气温度高，含水量少、含尘 量低，由于炉容不大， TRT 工艺设计拟采用全量回收法，并选用全干式 TRT 主机，使高炉所产生的煤气能够全量经过透平膨胀机，TRT装置不仅能全部回收高炉煤气的压力能，还能回收煤气的显热，尽可能多发电。TRT系统与高炉调压阀组并联布置。高炉干法除尘净化后的煤气送至余压透平发电系统， 在干法除尘系统中 已预留透平系统的高压侧（进口）接口，在外部管网调压阀组后亦预留透平 系统的低压侧（出口）接口。透平主机、发电机为高架式，为检修和调试方 便，主厂房内配置桥式起重机，厂房侧面设置主控楼，一层为低配室，二层 为电缆层和工具间、更衣室，三层为控制

14、室。工艺过程是由布袋除尘器出来的高压高温、 干燥洁净的煤气经电动二次 偏心蝶阀、电动敞开式插板阀、快速切断阀进入透平膨胀机，透平的第一级 静叶为可调，用其调节进透平机的煤气流量，并用其控制炉顶压力。通过导 流器使煤气转成轴向进入叶栅， 煤气在静叶栅和动叶栅组成的流道中不断膨 胀作功，压力和温度降低，并转化为动能作用于工作轮（即转子及动叶片）使之旋转，工作轮通过联轴带动发电机一起转动而发电。叶栅出口的煤气经 过扩压器进行扩压，以提高其背压达一定值，然后经排气蜗壳流出透平，进 入减压阀组合后的煤气管道。膨胀后的煤气压力为lOKPa经过出口煤气管上电动封闭式插板阀接入外部管网；启动时，为控制煤气流量

15、在入口蝶阀 旁设1个电动启动蝶阀；当TRT发生故障时，因原有调压阀组不能及时开启， 增加 1 个旁通管，设置一个液动快开阀，在出现重大故障时，紧急切断阀将 在小于1s的时间内关闭，此时联锁旁通快开阀（一般约 14s）打开，使高 压煤气短时间内快速泄压至煤气管道低压侧，避免炉顶压力突然升高，同时 调压阀组其它阀自动打开，在旁通快开阀慢关时（一般约40s）,调压阀组自 动阀逐渐开大，自动调节炉顶压力，炉顶压力转至高炉侧控制，使TRT系统安全脱离高炉煤气系统,保证高炉正常运行。正常运行时，煤气不经过减压阀组，炉顶压力由TRT调节。2.6 透平主机及发电机系统透平主机系统是TRT装置的核心，包括透平膨

16、胀机和发电机。2.6.1 透平主机本次设计以国产TRT透平主机为依据，初步拟选用陕鼓集团产品，型号： MPG 1 8/2.62- 1 50。透平膨胀机型式：干式轴流、二级反动式、第一级静叶可调并可实现 全关闭、煤气透平膨胀机。结构特点：采用大流通面积，低圆周速度，平直粗壮叶型。透平转数： 3000r/min ,允许超速 3350r/min （包括发电机转子） 。透平工作转向：从透平进气端看为顺时针方向。设计寿命：主机10万小时，透平连续不开盖运行时间18个月。透平主机效率：86%透平主机包括机壳、转子、静叶、伺服油缸、危机保安器、轴承箱、 盘车装置、密封装置、主油泵、底座和联轴器等部件。 机壳

17、是透平机最重要的承压件，采用铸造结构，水平剖分，厚中分面 法兰，预紧应力螺栓，中分面经过精密加工，以防泄漏。机壳强度按压力 0.30Mpa,温度260C设计制造，机壳进行水压试验。机体为机壳和静叶承缸 双层结构，变形适应力强。 转子叶片采用斜棱型纵树叶根，径向插入，隔叶块固定，两级叶片用 重熔不锈钢制成，转子动平衡精度为 G1级。 叶型采用TRT专用高效叶型，大弦长、大节距，不易积灰、堵塞、磨 损，气体流动性能好， 透平出力效率高， 第一级静叶可作到全关闭， 且启动、 调节性能好。叶片端面加工成以转子为中心的球面，全关、全开转动调节间 隙不变，流动效率高。叶能全关，泄漏量小。 静叶伺服油缸安装

18、内缸体上，采用双伺服油缸、同步带动调节圈来调 节静叶角度，并配有位置传感器及行程开关，确保动作灵敏、可靠性高。在 指令信号电液伺服控制下，自动可调，提高变工况效率，并使炉顶压力保持 稳定，效率处于最佳工况区。 主机配有机械式危机保安器，在飞车状态下飞锤飞出，快速打开保安 器油门，具有独立性和可靠性。 轴承箱与机壳采用分体结构，轴承采用压力润滑的滑动轴承，轴瓦材 质为巴氏合金。支承轴承采用四油叶轴承。推力轴承采用金氏贝雷电型，该 轴承可以随轴向力的变化而自动调整瓦块位置， 保证瓦块间承受载荷的均匀 性，具有极高的承受能力。 电动盘车装置安装在转子联轴器端，手动啮合，由防爆电机、齿轮和 机械式超越

19、离合装置构成，其工作可靠性高，使用寿命长，当主轴超过一定 转数时，自动脱开。 透平轴端密封装置采用充氮式拉别令密封装置，并外加巴氏合金密 封，可有效防止煤气外泄，同时减少氮气消耗量，使得氮气消耗量不高于 240m3/h 。 主油泵安装在透平主机轴端，为1台螺杆式油泵，供机组各润滑点轴 承用油。主油泵与电动辅助油泵之间可实现无扰动切换。 底座采用碳素钢焊接结构的整体型底座， 能够承受透平机的静载荷和 动载荷并传导到基础上，透平机相对于底座不是绝对刚性固定，是采用以一 个死点为定位点，其余沿导向键可在水平轴向自由热膨胀的结构。主要部件材质机壳： QT400-1 5A；转子主轴： 25Cr2Ni4M

20、oV;动叶片： 0Cr15Ni4CuNb；静叶片： 2Cr13；底 座： Q235-A； 静叶调节优点TRT装置是高炉的从属生产设施，直接用其控制稳定炉顶压力，其运行 好坏，关系到高炉生产运行， 以一级可调静叶开度变化控制煤气进透平流速， 可有效保证炉顶压力波动控制在要求范围内。采用可调静叶机构，它最大的优势是静叶片转动灵活，调节性能好，一 级静叶可做到全关，调节范围宽，透平设计点以持续时间最长的负荷作为设计点，在负荷降低或提高时，即偏离设计点，对效率的影响都较小。2.6.2 发电机发电机包括主、付励磁机、空气冷却器、数字式励磁柜。发电机型式：无刷励磁同步发电机；型号： QF-18-2 型；额

21、定功率： 18000KW额定电压： 10.5KV透平转数： 3000r/min功率因数： 0.8频率： 50Hz采用同轴交流主励磁机的无刷励磁及永磁式副励磁机方式，由于TRT装置发电机运行工况的变化，其励磁调节装置能对发电机实现手动、自动的 强励磁及快速灭磁要求，同时具备以下功能，发电机励磁调节系统在高炉工 况变化范围内，能使发电机并网前按恒电压自动调节、并网后按恒无功自动 调节和恒功率因数自动调节、励磁调节装置具备自身故障报警功能。采用空 气密闭循环冷却，空气冷却器放在发电机基础下部。高炉煤气余压发电与普通的发电厂差别， 一是发电机的出力不能按用 电负荷的需要进行调节，而是保证高炉炉顶压力的

22、稳定；二是为避免发电机 频繁停车及复风后的重新启动， 在高炉短期休风时， 发电机须转入电动运行， 当高炉复风时，随着风量增大，煤气量及顶压增高，会自动由电动机运行转 到发电机运行。2.7 大型阀门及煤气管道系统入口电动三偏心硬密封蝶阀该蝶阀安装在TRT入口前，规格为DN26O0PNO.25Mpa使用温度300C, 密封性能要求高，设备附带防爆型电机。入口电动敞开式插板阀该阀安装在TRT入口前，规格为 DN2600 PN0.25Mpa使用温度300C, 电机为防爆型，密封性能要求零泄漏量，作为TRT停机检修切断煤气使用，选用国产设备；电动启动调节蝶阀该蝶阀正常工作时启闭时间为 20 秒，并可做到

23、 5 秒内全行程快关。启 动阀仅用于透平发电机的启动，一旦透平发电机并网，紧急切断阀全开后即 自动关闭。透平发电机正常运行时此阀处于全关状态，且在紧急切断阀全开 到位前不得以任何方式关闭启动阀。规格为DN800 PN0.25Mpa使用温度300C，设备附带调节机构和防爆电控箱，选用进口设备；液动快速切断阀快速切断阀1台，规格DN2600 PN0.25Mpa使用温度300C，可实现 快关，与危机保安器连锁，具有快关、慢关、慢开以及015范围内游动等功能，在TRT事故状态下，为保护透平主机和发电机，紧急切断煤气时使 用，弹簧油缸驱动 0.5 0.8 秒快关（时间可调），一旦透平危机保安器泄漏 管接

24、通，可在短时间内快关。设备附带液压伺服机构、液压控制系统和防爆 电控箱。在正常情况时，处于失电状态，事故状态处于得电状态。该阀必须 可靠，灵敏度高，选用进口设备；电动均压蝶阀该蝶阀规格为DN450 PN0.25Mpa使用温度300C，设备附带防爆型电机，安装在快速切断阀旁通管路上。液动旁通快开调节蝶阀该蝶阀规格为 DN1OO0 PN0.25Mpa使用温度300C，设置在 TRT系统 旁通管路上，伺服油缸驱动，14秒快开（时间可调），在TRT事故状态下， 快速切断阀关闭后，防止高炉顶压迅速升高，让 TRT高压侧煤气通过旁通快 开阀节流泄压至低压侧，在规定的时间 14 秒内，根据瞬时流量自动打开

25、到指定开度。该阀必须可靠，灵敏度高，选用进口设备；出口电动封闭式插板阀该阀安装在TRT出口处，规格为 DN3500 PN0.05Mpa使用温度300C, 电机为防爆型，密封性能要求零泄漏量，作为 TRT停机检修切断煤气使用， 选用国产设备；2.8 润滑油系统该系统由润滑油站、主油泵（透平主机带） 、高位油箱、机旁润滑油管 道及阀门、检测仪表等组成，给各轴承润滑点提供一定量的稀油强制循环润 滑。滑润油站由三螺杆泵（国产） 、双联滤油器、双联冷油器和自立式调压 阀等组成。2.8.1 系统技术要求润滑油：透平油ISOVG46油泵出口压力： 0.6Mpa；主油泵吸程高度： 4.5mmH2O；润滑油工作

26、压力： 0.2Mpa；输油量： 1 080L/min ；油箱容积： 12000L；油过滤精度：20卩；高位油箱积容： 3000L；用油量： 12t ；2.8.2 高位油箱由不锈钢板焊接的立式圆筒形油箱，安装高度距机组中心57m作为机组因故停电、停机时靠自然位差维持对机组惰走的供油。2.8.3 就地仪表盘设在油站上，设有压力、温度等测点显示。远传仪表 在总管最远处安装压力变送器，作为机组与油站辅泵联锁启动控制信号。报 警值分别暂定78.4KPa和49KPa实现滑润点进口压力降到 78.4KPa报警及 辅助油泵自动投入，当油压继续下降到 49KPa时，报警及自动停机。2.8.4 透平主机及发电机在

27、正常运转时由主油泵供给，透平机启动或主 油泵出现事故时，由润滑油站内的电动辅助螺杆泵供给，同时设有圆形高位 油箱向系统供油，以确保透平主机、发电机在停电及事故状态下，为使透平 安全停机，靠自然位差维持机组惰走所需润滑油。2.8.5 润滑系统的管路均采用不锈钢管，在各润滑点均设置阀门和油流 指标器等附件。2.9 液压伺服控制系统液压伺服控制系统由动力油站、 液控单元、伺服油缸及检测仪表等组成。 液控单元包括透平主机静叶液控单元、入口紧急切断阀液控单元、启动阀液 控单元和旁通快开阀液控单元四部分组成，共用 1 个动力油站。通过四部分 既各自独立又相互联系的液压伺服控制系统，能够实现自动调节，以控制

28、透 平平稳升速和控制高炉炉顶压力波动在允许范围内。2.9.1 动力油站由油箱、变量油泵 （二台互为备用、国产）、双联式滤油 器、电加热器、阀门、连接管道及就地检测元件等组成。能按系统要求的油 流量大小而变量供油，保持供油压力稳定。当发生停电或者其它故障使油泵不能供油时，能及时发出要求紧急停机信号，并能通过蓄能器向伺服油缸提供足够的压力油（突然停电的事故状态下）使透平主机能安全停止工作。变量油泵、滤油器均为两台，互为备用，当一台泵有故障时，油压降低，备用 泵能自动启动。2.9.2 系统技术要求润滑油：透平油ISOVG46油压： 12.5Mpa；流量： 99L/min ；油过滤精度：5卩；油粘度：

29、1030Cst;油清洁度：NAS8级；工作油温：3055C;油箱容积：1800L （材质为不锈钢）；用油量： 2.4t ；2.9.3 系统可实现对透平主机可调静叶、启动阀、旁通快开阀既可实现 手动，也可实现液压伺服控制，对紧急切断阀可实现自动或手动快关、与危 急保安器联锁快关，慢关以及 0 1 5范围内游动等动作的功能。2.9.4 透平可调静叶由伺服油缸驱动， 14 秒开启（时间可调） ，可调静叶与启动阀配合，可使透平发电机在1000 3000r/min 范围内以小于10r/min 的数量进行升速和减速。2.9.5 每一液控单元均由电液伺服阀及油路块和底座组成，油管及管件 采用不锈钢材料。2.

30、10 氮气密封系统该系统用于透平轴端密封（低压密封支路）防止煤气泄漏。透平轴端密封气源氮气压力一般为0.4 0.5Mpa,然后经气动调节阀调压后至密封处的 氮气压力高于被密封的煤气压力 0.010.03Mpa,确保煤气不外泄。采用充氮式机械组合螺旋密封，使得氮气耗量较低，原则上无氮气时停 机。2.11 冷却水系统 该系统主要供发电机空气冷却器、动力油站油冷却器、 润滑油站油冷却 器循环水和发电机消防用水。冷却水水压： 0.4Mpa;水温（夏季）：w 35C；供水量发电机冷却水： 255t/h ；润滑油站冷却水： 165t/h ； 动力油站冷却水： 9t/h ； 发电机一次性消防灭火用水量 30

31、0t/h ，供水时间不少于 30min。2.12 高低压发配电系统2.12.1 发配电控制系统 发电机控制系统发电机额定功率18000KV,端电压10.5KV，频率50Hz,功率因数0.8。 励磁方式采用结构紧凑、 维护方便、无火花和运行安全可靠的无刷励磁方式。高压系统10KV采用单母线接线，共设四台开关柜，包括一台进线柜，一台发电机 出线柜,一台电压互感及避雷器柜和一台低压配电变压器出线柜。发电机中心点设备采用集中组柜方式，共设二台中心点 PT 柜，与其它10KV开关柜布置在一起。2.12.2 低压系统设独立的低压厂用电系统，担负TRT机组启停和运行过程中的辅机用电。考虑到TRT辅机系统的重

32、要性，低压系统采用单母线接线，由二路独立电源供电。设一台630KVA干式变压器作为低压工作电源，由10KV母线供电; 另就近引一路380V备用电源，采用双电源自动切换。低压柜共 5台。2.12.3 直流系统为了提供电气系统的控制和保护电源， 本站设置一套微机控制高频开关 直流电源装置。2.12.4 控制与保护发电机控制与保护 发电机在控制室集中控制，设一台控制屏，设手动和自动准同期装置， 自动同期装置选用进口产品。发电机采用带永磁机的无刷整流励磁方式，自 带励磁调节柜，采用数字式励磁控制系统，能满足自动和手动励磁调节及强 励磁的要求，并且有恒电压自动调节的功能和按恒无功功率、恒功率因数自 动调

33、节的功能。能使发电机在失磁状态下短时运行，以便卸掉负荷，并且能 从发电机运行状态过度到电动机运行状态， 同时也能满足在运行中由电动机 状态恢复到发电机运行状态，励磁装置也同样具有自动适应的能力。发电机励磁调整装置，随发电机成套供货，采用微机励磁控制系统。发电机保护采用微机综合保护装置， 具备四遥功能，保护配置符合有关 设计规范。测量和计量表计按有关设计规范装设。辅机控制系统低压辅机系统连锁及控制纳入 DCS自动化控制系统，控制室不再设备用 手操设备，机旁操作仅用于检修试验，正常采用集中控制，操作方式选择开 关设在机旁。2.12.5 电气布置 电气室布置在控制楼底层，二层为电缆夹层，控制室布置在

34、三层，为仪 电合用。2.12.6 防爆及防雷接地 电气防雷及接地设计将按照国家的规程规范设计。因TRT装置所用的工艺介质是剧毒、易燃、易爆炸气体，因此将按照爆 炸和火灾危险环境电力设计规范（GB50058-92要求进行设计。2.13 机组自动控制系统该系统主要完成过程检测系统、过程控制系统、 顺序逻辑控制系统三大 功能。由以上系统对TRT机组进行启动运行、过程检测和控制。在保证高炉 正常生产、顶压波动不超限的前提下，顺利完成 TRT装置的启动、升速、并 网、升功率、顶压调节、正常停机、紧急停机、电动运行、正常运行等多项 操作及控制。TRT机组自控系统设计确保高炉正常生产，尽量多发电；无论在任何

35、情 况下保证TRT机组的安全和转速不超过允许范围；具有自动化程度高，能自 动启动、自动调速、自动调功率、自动调高炉顶压、自动停机功能。3、电机变频调速系统3.1 项目介绍福建某某有限公司 1150 带钢固溶生产线安装有大量的辊道电机，这些 电机存在频繁启动制动及速度变化的特点，根据同类生产线的经验，对这些 电机采取变频控制可节约很大的电能。1150 带钢固溶生产线的主要设备有加热、 轧制、以及退火、酸洗等设备， 工艺平面见附图 1。其中的入炉辊道、出炉辊道、粗轧前后辊道、精轧输出 辊道、开卷机、张力辊、卸卷机等设备的电机均采用变频调速控制装置。这 些电机总装机容量为55MW年工作时间7920小

36、时。由于电机总容量大、运行 时间长，对此考虑节能节电措施，具有可观的经济效益，同时也符合国家的 节能减排政策。该项目与天津电气传动设计研究所、国家高效轧制研究中心合作，由其 设计、传动柜制作，安装调试，试运行生产服务和岗位员工的培训，建设工 期 12 个月。该项目均选用Siemens公司的6SE70系列全数字变频器，6SE70系列变 频器中逆变器的功率元件为IGBT,采用交-直-交电压型PW踱频方式。变频 器的调速方式采用 V/F 频率控制方式。 这种控制方式的框图 （可参见附图 2） 交流调速传动采用公共直流母线 +逆变器的传动方案。根据轧线分区和整流 母线容量等因素的考虑，交流调速辅助传动

37、分为N1N4四条公共直流母线。 公共直流母线采用整流方式。直流处加制动单元及制动电阻（参见附图3）。6SE7 0变频器均由整流变压器供电，公共直流母线共分四段，每段电源经进 线电抗器进线。 为了补偿长导线电容的充放电电流和限制加在交流电机绕组 上的dV/dt ,在6SE70变频器的交流输出侧还配置了额定压降约1%勺输出电抗器。3.2变频器节能原理变频器具有平滑及速度调节的功能，使电机运行于最佳的工作状态，从 而达到节能节电的目的。321调速原理交流电动机的同步转速表达式：n= 60 f(1 s)/p (1)式中n异步电动机的转速；f异步电动机的频率；s电动机转差率；p电动机极对数。由式可知，转

38、速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的 转速，当频率f在050Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。 变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效 率、高性能的调速手段。3.2.2节能原理为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有 一定的富余量。电机不能在满负荷下运行，除达到动力驱动要求外，多余的 力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费，在压力偏高时，可降低电机 的运行速度，使其在恒压的同时节约电能。当电机转速从N1变到N2时，其电机轴功率 (P)的变化关系如下： P2/ P1 = (N2/N1) 3 ,由此可见降低电机转速可得到立

39、方级的节能效果。3.2.3 变频器的优点(1)动态调整节能：迅速适应负载变动，供给最大效率电压。变频调速器在软件上设有5000 次/秒的测控输出功能，始终保持电机的输出高效率运行。（ 2）通过变频自身的 V/F 功能节电：在保证电机输出力矩的情况下，可自动调节 V/F 曲线。减少电机的输出 力矩，降低输入电流，达到节能状态。（3）变频自带软启动节能：在电机全压启动时，由于电机的启动力矩需要，要从电网吸收 7 倍的 电机额定电流， 而大的启动电流即浪费电力， 对电网的电压波动损害也很大， 增加了线损和变损。采用软启动后，启动电流可减小到 23 倍额定电流，减 少了启动电流对电网的冲击，节约了电费

40、，也减少了启动惯性对设备的大惯 量的转速冲击，延长了设备的使用寿命。（ 4）提高功率因数节能：电动机由定子绕组和转子绕组通过电磁作用而产生力矩。 绕组由于其感 抗作用。对电网而言，阻抗特性呈感性， 电机在运行时吸收大量的无功功率， 造成功率因数很低。采用变频节能调速器后，由于其性能已变为：ACDC - AC,在整流滤波后，负载特性发生了变化。变频调速器对电网的阻 抗特性呈阻性，功率因数很高，减少了无功损耗。3.3 节能评估变频器具有可靠性高， 噪音低， 长期运行无故障。 调速范围宽， 效率高。 具有免维护的特点，只需定期更换柜门上的通风滤网，不需停机，以保证生 产的连续性。可以实现软起动和软制

41、动，实现真正意义上的无极调速，对电 网几乎不产生冲击，自动化系统具有逻辑控制能力，可以按照工艺要求进行 相应自动控制。项目建成后除了必要的运行成本外不需消耗新的能源。 而每年可节约用 电量达 6970 万 kwh。附图1工艺平面布置图33:EtI*li精轧液压AG轧液压站卷取区液压润滑粗轧区液压站粗轧区润滑站精轧区润滑站厂配电 室站变压器室主电室线心辊坯钢送电 控 室成 品 跨 1II附图2无速度传感器V/F控制系统框图RFG:斜坡函数发生器ILR:电流限幅调节器V/f :V/f特性Slip:滑差补偿I R :IR补偿UdC:Ud校正ID:定子电流检测n*:速度设定U*:定子电压设定I* ma

42、x : 最大定子电流设定 lact :实际定子电流Ud :直流中间回路电压Ust :定子电压fst :定子频率附图3交流辅传动系统方案3AC KJk /vkWXud 31*jH JF*MCk.z:仁rtrictw4AXkWX27ItkWxS4、总图4.1 概况本工程厂址位于福建省 XX开发区XX工业区。公路可连接104国道、同 三高速公路，公路交通方便。水路运输从厂区附近万吨级码头可通达 14个 沿海开放城市，故该厂址水、陆交通运输十分便利。4.2 总平面设计原则满足工艺生产流程要求，物料运输尽量短捷、顺畅，功能分区明确， 动力设施尽量靠近负荷中心， 同时符合运输、 防火卫生施工等有规范或规定

43、， 全面地将所有生产装置、建构筑物、运输道路、管线等进行合理布置。采取有效措施，满足节约用地要求，充分利用场地，合理确定建构筑 物各种间距，力求各生产区主要建构筑物布置紧凑， 以达到节约用地的目的。要适应厂内外运输的要求，厂内道路要做到与厂外道路衔接合理，厂 内道路应满足人流、货流和消防等要求，主要干道应尽量避免和主要人流交 叉干扰。应适应厂区的自然条件，结合地形地貌、风向、朝向等自然条件，因 地制宜进行总图布置，减少土石方工程量，满足防洪、排水等要求。4.3 站区组成TRT站区主要由TRT控制楼、主厂房和外部管线等组成。4.4 总图布置根据高炉区总体规划，将TRT站区布置在高炉的布袋除尘器侧

44、面， 该位 置适中，管线较短。4.5 场地排水 由于站区周围排水系统已形成，本设计仅考虑新建设施的排水，排水方式采用暗管，场地雨水经道路两侧雨水蓖子引入下水管排出，排水路径经原 有排水系统排出。4.6 新建道路技术条件 高炉区道路网已形成，仅新建道路支线按汽 -30 级设计，路面宽 3.5m， 均为水泥混凝土路面，路面采用C35混凝土，面层厚22cm石灰炉渣基层厚 30cm。为美化站区，净化空气，衰减噪音，创造舒适的生产和生活环境。建议 在道路路肩两侧以及建构筑物周围一切空隙地带种植树木、草皮。设计绿化 占地率 20%。555、给排水5.1 概述福建某某有限公司现拟建设高炉的煤气余压透平发电（

45、TRT装置。生产所用的循环水并入高炉中低压净循环水系统，由中心循环泵房提供。5.2 供水要求根据用户的要求，高炉TRT系统的总用水量为430nVh。 其中：净循环水用水量： 429m3/h 。生活用水： 1m3/h 。生产循环水的补充水量： 12m3/h。5.3 设计的给排水系统5.3.1 净循环给水系统净循环给水系统是为TRT润滑油站、动力油站和发电机生产使用的冷却 水，供水压力为0.6Mpa,循环水量为429nVh。该部分冷却水为间接冷却水， 经使用后的回水无其它污染仅有温升，只需降温处理即可循环使用。TRT系统的净循环给水并入高炉中低压净循环水系统， 由中心循环泵房的高炉中低 压净循环水

46、系统统一处理。给水由高炉中低压净循环水的供水管提供，使用 后的回水也引入高炉净循环回水管道，回高炉循环水泵房热水吸水井，由水 泵加压上冷却塔进行冷却，冷却后的水经加压循环使用。系统所需的补充生产净水由厂区生产净水管道供给。5.3.2 生产消防给水系统TRT区域的消防给水由高炉炉区现有的消防给水提供。厂区现有的消防 给水系统采用生产净水消防给水管网，为低压消防制。高炉炉区火灾次数 按同一时间内发生一次考虑，室外消防水量按 20L/s 计。厂区内生产消防给 水管道已经建成，采用环网布置，设置室外消火栓。5.3.3 生活给水系统厂内职工饮用水、生活设施的用水采用生活用水，生活用水量为：im/h, 可

47、直接接自生活给水管道。5.3.4 排水系统 高炉炉区现有的排水采用生产、生活、雨水分流制排水系统。5.3.5 监测与管理 为保证生产循环水系统的工作正常和生产的安全， 在净循环给水的总管上设有流量、压力及温度监测。6、土建6.1 概述 本工程主要建、构筑物有厂房、主控楼、煤气管道支架及平台，发电机 平台，润滑油站，动力油站等。总建筑面积为 2054m3。本工程建筑物、构筑物抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度值为 0.05g ，第一组。6.2 厂区自然条件6.2.1 气象条件气温年平均温度19.2c一月平均温度10.1c七月平均温度28.3c极端最高温度37.4c极端最低温度-1.3c降

48、雨量十一月份平均降雨量 36.6mm六月份平均降雨量227.7mm基本风压（n=50）0.7KN/m 26.3 主要建筑物的建筑设计主控楼为三层楼房，钢筋混凝土框架结构，卷材防水屋面上设架空隔热 层，采用有组织排水。主厂房为全钢结构，半敞开式，钢吊车梁。厂房外墙 做挡雨板用彩色压型钢板。7、通风设施7.1 设计依据 采暖通风与空气调节设计规范 ； 工业企业设计卫生标准 ；7.2 气象参数和主要工艺参数夏季通风室外计算温度4C冬季采暖室外计算温度2C夏季空调室外计算温度36C夏季空调室外计算湿球温度27.3 C夏季大气压力98.6KPa夏季室外平均风速1.0m/s冬季大气压力100.8KPa冬季

49、室外平均风速1.15m/s7.3 主要设计原则通风、空调采用降噪、隔振措施。控制室采用柜式空调。所有办公室和其它房间均设置吊扇。7.4 采暖通风及空调设施为改善操作环境， 控制室内设置立柜空调进行夏季降温。 高低压配电室、 电缆夹层为消除室内余热，夏季用轴流风机进行换气。办公室、更衣室及工 具室间等采用吊扇进行夏季降温。8、电讯设施8.1 行政电话行政电话是生产、管理部门对内对外通信联系的主要手段，在 TRT控制 室设行政市话 1 部，电机变频控制室设市话 1 部。8.2 调度电话 调度电话是生产调度值班人员组织指挥生产、 协调处理生产中出现的问题的主要通信工具。本设计在TRT控制室高炉调度电

50、话分机2台；煤气调度 电话分机 2 台，电机变频主控室调度电话分机 2 台，全部通过外线通讯电缆 接至相应的调度电话总机。8.3 火灾自动报警系统根据国家强制性标准火灾自动报警系统设计规范（GB50116-98和冶金企业安全卫生设计规定的有关要求，为及时发现和通报火灾，防止 和减少火灾危害，保护人身和财产安全，将火灾扑灭在阴燃或初始阶段，设 置火灾自动报警系统 1 套。本设计火灾自动报警系统在 TRT控制室设置区域报警控制器1台。 火灾报警系统保护区域：润滑油站、动力油站、TRT主控楼（配电室、电缆夹层、TRT控制室）等场所。在润滑油站和动力油站米用感烟探测器与 智能型缆式定温探测器的组合；各

51、电气用房采用感烟探测器。在所有需要设 置火灾探测器的场所均设置手动报警按钮和警铃。 本设计线缆全部米用阻燃 型。火灾自动报警及消防联动系统单独设一组工作接地装置， 接地电阻值不 应大于 4 欧姆，其保护接地就近接入电气专业保护接地系统。8.4 通讯线路本设计自动电话、调度电话纳入综合电话网，统一配线，其主干电缆采用HYA型市话通信电缆；火灾自动报警系统自成系统，单独配线。线路的敷设，将根据具体情况，沿电缆沟、电缆桥架敷设或穿钢管保护 后沿构筑物明敷、在墙内或地坪内暗敷。9、安全卫生与消防9.1 设计依据中华人民共和国安全生产法（2002年11月1日施行）；中华人民共和国职业病防治法；中华人民共

52、和国消防法；中华人民共和国消防条例；劳动部（1997.7.1）3号文建设项目（工程）劳动安全卫生监察规 定。9.2 设计中采用的主要标准GB12801-91生产过程安全卫生要求总则；GBZ1-2002工业企业设计卫生标准；GBZ2-2002工业场所有害因素职业接触限值；GB50011-2001建筑抗震设计规范；GB50057-94建筑物防雷设计规范；GB50016-2006建筑设计防火规范；GB6222-86工业企业煤气安全规程；GBJ87-85工业企业噪声控制设计规范；GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范；GBJ65-83工业与民用电力装置接地设计规范；（11） GB501

53、16-98火灾自动报警系统设计规范。9.3 工程概况本工程每座高炉平均煤气产生量 54.3 x 104m/h，炉顶压力0.18Mpa,采 用干式布袋除尘工艺净化煤气，现拟建高炉煤气余压透平发电（TRT装置， 建设18000KW发电机组。9.4 不安全因素及职业危害分析自然危害因素 暴雨洪水、雷电、地震、酷热寒冻等。生产过程中的不安全因素 生产过程中的不安全因素主要为操作事故、意外伤害、停水事故、电气 事故、火灾爆炸事故等。职业危害 生产过程中的主要职业危害为噪声、有毒有害气体。9.5 设计中采取的主要防范措施本设计针对工程不安全因素，结合项目特点，依据有关规程、规范、标 准及法规，采取如下主要

54、防范措施：9.5.1 自然危害因素防范措施防洪排涝措施本工程厂区地坪标高符合工业区总体规划要求。 建筑物室内地坪高于室 外地坪，防止暴雨积水漫入室内，雨水排水管网按当地暴雨公式设计。防雷击 新建设施的建（构）筑物及主控楼设置避雷针，以防雷击，各电压等级 母线设避雷器。防地震本工程所在地的地震基本烈度为 6 度，新建房屋按 6 度设防。防暑措施夏季，控制室内设空调机降温。表面温度超过60C设备和管道采用隔热 措施，高低压配电室及电缆夹层，采用机械通风。9.5.2 生产过程中不安全因素预防措施9.5.2.1 防电气事故为减少停电带来的不安全因素，采用两路电源供电；各种电气设备的非带电金属外壳，设置

55、了可靠的接地系统，仪控室计算机等系统单独设接地 装置。发电机机组设有可靠的并网和电气保护装置， 发电机机组中性点装设 避雷器，作为过电保护装置，另采用过电流保护、过负荷保护、零序电流保 护、失步保护等多种保护方式。照明系统的设计按有关规定执行， 作业人行道及楼道等处均设有足够 的照明装置，照明灯具设一般正常照明、局部照明和事故照明。TRT工程检修采用30V以下安全电压或用安全灯；在 TRT工程煤气区 灯具采用防爆型。9.5.2.2 防操作事故、意外伤害所有回转设备， 其外露部分均设置防护罩或防护盖； 交叉动作的机械 设备均设有安全联锁装置。平台、坑、池、沟等均有防护栏杆或盖板。工程易燃、易爆场

56、所及其它事故多发部位，均设置醒目的安全标志。9.5.2.3 安全供水TRT冷却水接自高炉中压水系统，厂区供水管网形成环状，采用双路 供水，一路故障时，另一路仍能供水；每组水泵均设有备用泵。水冷系统设有水压、水温、水位、流量的监控和报警装置。9.5.2.4 防火灾、爆炸事故厂区四周区带之间， 设置环形的主、 次道路网，保证消防车畅通无阻。厂区设置低压生产一消防给水系统，按规范要求设置室外消火栓，消 防水量 20L/s ，给水管网形成环状，发电机本体设消防灭火用水，一次性用 水量 300m3/h 。电缆为阻燃电缆，分层敷设，电缆沟每隔 70m左右设防火隔墙，所有 孔、洞均用耐火材料封堵以防火灾事故

57、蔓延。主控室、仪表室、配电室、润滑油站、动力等要害部位设置火灾报警 装置，设有自动和手动两种触发装置，并配有相应灭火器材。按有关规范，建筑物设有安全疏散口，并设有照明装置，满足安全、 疏散要求。控制室设有直拨电话，可供消防通讯用。9.5.3 防职业危害9.5.3.1 防有毒有害气体措施TRT工程设备采用严密的氮气轴封装置，机组区域内设CO分析报警检 测仪，对其它煤气泄漏和可能积存场所，也设有 CO分析报警检测仪；区域 配备氧气呼吸器及其它煤气防护用品，以备急救时使用。工程设计减压阀组与TRT装置并联，TRT装置一旦出现事故，由紧急 切断阀快速切断煤气，并快速打开旁通阀泄压，同时开启减压阀组，并

58、转由 减压阀组系统自动控制高炉炉顶压力，以保证高炉的正常生产和煤气不泄 漏。9.5.3.2 防噪声措施工程选用低噪声设备，从声源上控制噪声对操作人员的影响，TRT装置的透平机和发电机岗位噪声在规定控制限值内， 控制室内噪声低于 75dB(A) 。9.6 生活卫生设施按有关规定， 工程应设有休息室、 存衣室、浴室及厕所等生活卫生设施。9.7 厂区绿化绿化不仅可以美化环境， 而且可以吸收有害气体， 净化环境，降低噪声， 工程建成后，高炉区绿化用地率不小于 20%。9.8 安全卫生、消防机构 厂部设一名专职的技术人员负责安全卫生日常工作，车间、工段、班组 设兼职安全员，形成管理网络。9.9 预期效果

59、本工程针对生产过程及当地具体条件， 依据有关国家标准、 规范、规定， 设计中采用了防地震、防雷击、防洪水、防暑等措施，同时采取一系列安全 供电、安全供水、防其他伤害措施，在正常情况下，保障了机电设备和人身 安全；针对生产特点，采取了降噪、防火、防爆等措施，为职工创造了良好 的操作环境，企业如能建立有效的安全卫生管理系统，职工安全和劳动卫生 将会得到进一步保障。10、环境保护10.1 设计依据建设项目环境保护管理条例（1998.11.29）冶金工业环境保护设计规定（YB9066-95冶金工业环境保护设施划分范围规定（Y B9067-95钢铁工业水污染物排放标准（GB13456-92 污水综合排放

60、标准 （GB8978-1996）环境空气质量标准（GB3095-1996大气污染物综合排放标准（GB16297-1996工业企业噪声控制设计规范（GBJ87-85工业企业厂界噪声标准（GB12348-9010.2 主要污染源及控制措施10.2.1 大气污染源及控制措施TRT装置为一种炉顶煤气压力能量回收系统，在事故状态下，TRT系统可实现紧急自动停机，调压阀组快速打开，煤气进入调压阀组调节系统，此 外透平轴端及紧急切断阀轴端易泄漏煤气的地方均采用了充氮气式机械组 合螺旋密封，整个工艺过程不会出现煤气泄漏现象，大气污染物不外排。10.2.2 废水污染源及控制措施本工程生产用水主要为TRT装置润滑站、动力油站及发电机空气冷却器 等设备间接冷却水，使用后仅水温升高，而无水质变化，经冷