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烧结机余热发电技术一.概述余热发电是利用强制循环余热锅炉回收废气余热,生产中压饱和蒸汽,配套饱和蒸汽汽轮机组,发电机组抽汽供热,实现供热、电联产,最大限度提高余热蒸汽利用效率。而对于烧结机余热发电来说是通过钢厂烧结机所产生的冶炼烟气余热强制循环余热锅炉回收利用,生产中压饱和蒸汽,配套饱和蒸汽轮机组,抽取供热发电。通过对烧结机烟气的回收利用,一方面减少了对大气环境的污染(主要是二氧化碳,一氧化碳),另一方面,从某种程度上也节约了生产成本。其所产生的蒸汽可进行对外供热,电联产,节省了企业的生产成本,也迎合当今社会节能减排的主题。二.工艺原理1.烟气循环:烧结机所产生的烟气分为高低烟温段,共同进入余热锅炉烟道口,并且通过高功率循环风机强制其烟气循环,加热其中低压汽包,产生蒸汽。当高低段烟道阀门打开时,烟气就进入锅炉烟道口,同时1#,2#烟囱也随之关闭,旁路烟关闭,补冷风口根据烟气温度自行调节其开度。1#和2#环冷机的出口电动阀打开,循环风机的风流将进入环冷机内,代替环冷风机的风流,使得烧结工序能正常运行。在此工序中循环风机是主体,因此循环风机的效率直接影响到烧结和锅炉蒸汽产生的效率,进一步影响发电效率。2.中压水循环:中压锅筒给水是来自汽机房凝结水经过低压除氧器处理后,由中压给水泵打入中压锅筒。中压给水调节中最为重要的是给水三冲量调节,其调节方式是通过汽包水位,给水流量,主蒸汽流量。给水三冲量调节中,给水流量的准确度直接影响到调节的准确和稳定度。因此要进行三冲量的调节,给水流量和蒸汽流量以及水位的校验非常重要。当主蒸汽温度达到一定值(主要由进入汽机的蒸汽温度决定)时,需要打开减温水调节阀来冷却中压减温汽,降低蒸汽温度,符合进入汽机蒸汽温度的要求。3.低压水循环:低压汽包给水是来自汽机房凝结水经过除氧器处理后进入低压汽包。对于低压汽包给水调节可以进行两冲量或单冲量调节,其具体调节方式可以根据现场情况而定。低压汽包水位相对于中压汽包水位稳定度,受干扰的情况较小。一冲量调节只需根据水位高低来调节,两冲量调节根据水位和主蒸汽流量来进行调节。两冲量相对于一冲量来说,受干扰较小,稳定度也较高。4.汽机油系统:油系统对于汽轮机是相当重要,一但油系统出问题直接影响汽机正常的运作,严重将导致轴瓦的烧毁,使系统整体瘫痪。汽机油系统主要由高压油泵,直流油泵,交流油泵来提供油路的循环。当主油泵出口油压低时,启动高压油泵。润滑油压低时,启动直流和交流油泵。三.分散集中控制系统1.概述:控制方式主要采用炉,机,电集中控制。锅炉,汽轮机组,发电机组,循环水系统,给水系统等分别能在中央控制室内集中控制。中央控制室能集中控制机组启动,运行,停机和事故处理。就地控制柜分别分布在各个锅炉的就地控制室内,就地控制室能对本锅炉系统进行操作控制,当锅炉机组进行大修或设备调试时,在就地控制较为方便,体现了分散集中的原理。分散集中控制系统的功能覆盖了数据采集和处理系统(DAS),模拟量控制系统(MCS),顺序控制系统(SCS),事件顺序记录(SOE)。以下以具体工程事例来说明。2.工程概况:该工程为某钢厂四炉一机集中分散控制系统。余热锅炉主要系统参数为额定蒸发量22T,9T.额定蒸汽温度340C226C额定蒸汽压力1.96MPa0.6MPa锅筒工作压力2.16MPa给水温度40C排烟温度146C汽轮发电机参数为主汽门前额定蒸汽压力1.96MPa主汽门前额定蒸汽温度/最高温度335/350C主蒸汽额定流量100T/H补气快关门前额定蒸汽压力0.6MPa补气快关门前额定蒸汽温度/最高温度225/235C汽轮机额定(考核)功率23MW汽轮机最小发电功率5MW汽轮机额定转速3000r/min3.系统网络构架图该工程每台锅炉都有一个一个就地控制室,每个锅炉控制室内都有一套锅炉控制系统能控制本锅炉的运行,四台锅炉的控制都能经过光纤环网到达中央控制室内,由中央控制室的操作人员进行操作控制。锅炉每套控制系统的主站和从站都是通过冗余通讯来进行。若其中一路通讯有问题都不会影响锅炉系统的正常运行,保证系统运行安全可靠。4.系统硬件配置11756-PA72电源模块2槽机架31756-L61处理器2M内存41756-模块61756-IF88通道模拟量输入模块71756-IB32数字量输入81756-OB32数字量输出91756-IB16ISOE时间序列模块101756-IT6I2热电偶模块111756-IR6I热电阻模块121756-OF8模拟量输出模块131756-TBCH36针接线端子141756-TBNH20针接线端子空槽盖板161786-TPST型头171786-XT终端电阻181786-电缆连接器5.系统联锁关系锅炉给水泵1.给水泵出口母管压力&2.1MPa,启动备用给水泵。2.正在运行中的给水泵发生故障,启动备用给水泵。锅筒压力1.低压锅筒压力&0.85MPa时,报压力高报警并且开不凝汽排汽电动阀。2.低压集汽箱压力&0.75MPa时,报压力高报警并且开低压集汽箱排汽电动阀。3.中压集汽箱压压力&2.4MPa时,报压力高报警并且开中压集汽箱排汽电动阀。锅筒水位1.锅筒水位参数(参照锅筒正常水位)中压锅筒正常水位为中心线下50mm,报警(一)水位为正常水位上下各100mm,报警(二)水位为正常水位上下各200mm,报警(三)水位为正常上下各250mm低压锅筒正常水位为中心线下50mm,报警(一)水位为正常水位上下各100mm,报警(二)水位为正常水位上下各200mm,报警(三)水位为正常水位上下各300mm2.当低压汽包水位&300mm或&-300mm时,停炉。同时启动1#,2#环冷风机。打开环冷风机出口插板阀,打开1#,2#烟囱插板阀,关高,低温烟道进口挡板,打开旁通烟囱插板阀。延时一段时间后停循环风机,循环风机停止后,关补冷风门。4.当低压汽包水位&200mm时,开紧急放水电动阀。5.当低压汽包水位&100mm时,延迟一段时间后关紧急放水电动阀。6.当中压汽包水位&250mm或&-250mm时,停炉。同时启动1#,2#环冷风机。打开环冷风机出口插板阀,打开1#,2#烟囱插板阀,关高,低温烟道进口挡板,打开旁通烟囱插板阀。延时一段时间后停循环风机,循环风机停止后,关补冷风门。7.当中压汽包水位&200mm时,开紧急放水电动阀。8.当中压汽包水位&100mm时,延迟一段时间后关紧急放水电动阀。锅炉给水流量1.中压给水母管流量&额定流量的30%时,开在循环电动阀2.中压给水母管流量&额定流量的50%时,关在循环电动阀。锅炉给水调节中压主给水调节根据中压锅筒液位以及中压出口蒸汽流量来调节给水调节阀的开度,稳定锅筒液位。中压减温水调节阀当中压集汽箱温度&400,开减温调节阀。低压凝结水调节阀根据其低压锅筒液位以及其出口蒸汽流量来调节其调节阀,稳定其锅筒液位。停循环风机1.润滑油压&0.03Mpa2.润滑油温&673.循环风机轴承温度&854.循环风机轴承振动过大&7.1mm5.循环风机电机轴承1
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18:12:17&&&作者：朱永礼&&&出处：《四川水泥》2013年第6期
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摘要：事故经过某公司由于雷电导致全厂失电,2×5 000 t/d熟料线配套18 MW发电机组跳停,润滑油压从0.10 MPa下降至0.04 MPa时,直流油泵未能连锁开启。当班操作员意欲通过中控画面启动直流油泵,发现直流油泵不备妥无法开机,他们立即联系现场人员,要求机旁启动直流油泵,也未成功。
朱永礼（海螺集团水泥股份有限公司）
&1& 事故经过&&&& 某公司由于雷电导致全厂失电，2×5000t/d熟料线配套18MW发电机组跳停，润滑油压从0.10 MPa下降至0.04 MPa时，直流油泵未能连锁开启。当班操作员意欲通过中控画面启动直流油泵，发现直流油泵不备妥无法开机，他们立即联系现场人员，要求机旁启动直流油泵，也未成功。于是通过中控操作台启动紧急按钮开机，使直流油泵运转，润滑油压恢复正常，汽轮机1号、2号径向瓦温分别由106 ℃、115 ℃逐渐下降至正常。&&&&& 供电恢复，熟料线运行正常后，机组开始冲转，当转速在0～1 200 r/min时机组振动和轴瓦温度正常，当转速从1 200 r/min升速到2 500 r/min时，机组振动逐渐升高，其中2号、3号轴瓦振动分别升至69.46 μm和51.01 μm，1号、2号轴瓦温度分别升至57.6 ℃和64.6 ℃。现场人员打闸停机，检查发现1号、2号、3号轴瓦均有不同程度拉伤现象（图1），需进行更换。
2& 原因分析&&&& &余热发电DCS机柜电源情况见图2。图2中，每面机柜由两路AC220V电源供电，互为冗余。第一路为UPS电源，第二路为市电，DI信号COM电源由DCS机柜48 V电源模块提供，每一块24 V电源模块和48 V电源模块均有一路输出引至电源报警用继电器，参见图3。
&&&&& 报警信号通过端子引至DCS的DI点，并在操作画面上有提示信息，当任何一个电源模块输出异常时，操作画面上的“系统配置”按钮上的字会变成红色，见图4框图部分。图4和图5中，每面机柜由两路AC220V电源供电，互为冗余。第一路为UPS电源，第二路为市电。DI信号COM电源由DCS机柜48V电源模块提供。
&&&&& 图6和图7 中，同锅炉控制柜类似，每一块24 V电源模块一路输出引至电源报警用继电器，本控制柜的48 V电源和来自另一面控制柜的48 V电源各一路输出引至电源报警用继电器，报警通过端子分别引至T11和T12机柜的DI信号，并在操作画面上有提示信息，当任何一个电源输出异常时，操作画面“系统配置”按钮上的字会变成红色。&&&& 48 V电源模块的使用同锅炉控制柜有些区别：两面汽轮机控制柜（T11和T12）DI信号的COM电源，由两块分别放置在T11和T12机柜的48 V电源模块提供，通过T11和T12控制柜背面的DYZJ端子的跨接实现冗余，见图8。
&&&&& 由以上分析可知，造成本起发电机轴瓦拉伤事故的主要原因是：全厂失电后，直流油泵不备妥，中控不能连锁自动启动，导致汽轮机轴瓦瞬间缺油拉伤。经检查DCS控制柜T11和T12柜之间的两路DC48V电源（一路为市电，一路为UPS电源）未通过短接线连接，不能起到互为备用的作用，当全厂失电后，DCS控制柜内的系统COM电源DC48V电源失电，直流油泵不备妥，中控画面无法启动导致本次事故；同时，当班操作员在发现直流油泵未自动启动后，没有立即通过操作台应急按钮启动而是联系现场开机，延误了直流油泵开机的最佳时间，轴瓦瞬间缺油拉伤造成事故扩大。
3& 防范措施&&& （1）加强现场设备安装管理，对新机组安装接线时，要督促安装单位严格按图纸施工，调试人员应根据设计要求进行确认，查看设备的连锁、保护等是否正常，确认无误后才能允许机组开机运行。&& （2）认真吸取事故教训，按照设计要求定期组织对设备的保护或连锁进行检查、确认，对于类似电源互倒、互为备用设备在恰当的时间进行模拟试验。&& （3）加强中控操作人员的技能培训，掌握应急失电操作，在全厂失电后操作员可立即通过操作台紧急按钮启动直流油泵，在主机设备出现故障或自身专业技能无法预料后果的情况下，尽快作停机处理，以免事故扩大。&& （4）在故障停机或设备出现异常情况下，未查明原因严禁再次开机，防止故障或事故扩大化。
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内容简介：&&&> 【定稿】水泥厂2500t熟料生产线纯低温余热发电（4.5MW）工程计划方案_可行性方案word文档[完稿] 器、凝结水泵等中的空气，它们之间均用管道相互联通，然后与射水抽气器连在一起，组成一个真空抽气系统。（）循环水系统凝汽器、冷油器以及发电机的空气冷却器必须不断地通过冷却水，以保证机组的正常工作，冷却水管道、循环水泵、补充用的工业水管道及冷却循环水的冷却设备总称为循环水系统。车间布置主厂房主厂房采用钢筋混凝土结构。MW纯低温余热发电系统主厂房总长度m，汽机房跨度为m，电控楼跨度m，主厂房运转层标高为m，汽机房中间层标高为m，电缆夹层标高为m，其中化水车间为mXm。&;m层布置有凝结水泵、冷油器、油泵、疏水箱、... 器、凝结水泵等中的空气，它们之间均用管道相互联通，然后与射水抽气器连在一起，组成一个真空抽气系统。（）循环水系统凝汽器、冷油器以及发电机的空气冷却器必须不断地通过冷却水，以保证机组的正常工作，冷却水管道、循环水泵、补充用的工业水管道及冷却循环水的冷却设备总称为循环水系统。车间布置主厂房主厂房采用钢筋混凝土结构。MW纯低温余热发电系统主厂房总长度m，汽机房跨度为m，电控楼跨度m，主厂房运转层标高为m，汽机房中间层标高为m，电缆夹层标高为m，其中化水车间为mXm。&;m层布置有凝结水泵、冷油器、油泵、疏水箱、疏水泵、事故油箱（室外）、给水泵、卫生间等。m层为中间层（局部），该层布置有主油箱、疏水膨胀箱、（均压箱、轴封加热器根据情况）等设备。m层为运行大平台，布置有汽轮机发电机组、开机盘、检修起吊孔、检修平台、集汽缸、主抽气器、启动抽气器等。m层布置热力旋膜式除氧器。窑尾余热锅炉窑尾余热锅炉分别布置在两条水泥熟料生产线的窑尾预热器C出口，窑尾塔架旁边，采用立式露天布置；排污扩容器、汽水取样器等布置在&;m平面。窑头余热锅炉窑头余热锅炉分别布置在两条水泥熟料生产线的窑头篦冷机旁边，采用立式露天布置；排污扩容器、汽水取样器等布置在&;m平面。窑尾余热锅炉易布置在高温风机上部，有利于烟气的进入。循环水泵房和冷却塔循环水泵房采用半地下式布置方式（也可布置地上便于冬季放水），内有循环水泵等设备，就布置在主厂房附近。总总图图运运输输区域概况该区域陆路交通运输条件非常便利。建设场地利用熟料生产线旁的空余场地，可满足布置余热锅炉、纯低温余热发电站及辅助设施要求。根据业主提供的招标文件，总图中已预留有余热发电的场地。本项目的实施不需要另行新征土地。总平面布置本项目所有车间布置在生产线周围（见平面布置图），既降低了连接管道的投资，也减少了热损耗，提高了发电效率。交通运输本工程建设在公司现有场地内，不需建设新道路，利用原有厂区道路即可满足建设、生产、检修需要。竖向、排洪、雨水排除、绿化本工程建设在公司现有生产厂场地内，排洪、雨水排放、绿化等均利用水泥厂现有设施。电气、电站接入系统根据装机容量为MW余热电站的拟建情况，为确保新建电站的生产运行及管理的合理与顺畅，在新建余热电站汽轮发电机房一侧拟建余热电站站用高低压配电室。拟建电站的发电机机端电压为kV，电站kV母线为单母线接线方式。总降压变电站的kV母线采用单回电缆线路进行联络。在发电机出口断路器处设置同期并网点。电站与电力系统并网运行。另外，为保证电站正常运行，从生产线电力室引一路V/A保安电源。由于总降压变电站kV母线带有水泥生产线全部负荷，在不改变总降原有供电、运行方式及水泥生产线正常运行的前提下，发电机发出的电量将全部用于全厂负荷。即拟建余热电站的发电机机端电压为kV，电站kV母线均采用单母线接线方式。发电机组经电缆线路与厂区总降压站KV母线（配电所）进行联络。余热电站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。在发电机出口开关处及电站侧联络线开关处均设置并网同期点。本项目接入系统最终方案应以当地电力部门沟通后出具的“接入系统报告”中接入系统方案为准。电站运行以并网不上网，自发自用为原则。余热发电系统电气配置（）余热系统电压等级发电机母线电压kV高压配电电压kV低压配电电压kV辅机电压kV照明电压V/V操作电压直流或交流V检修照明电压V/V()主接线方式本工程选用发电机出口电压kV，通过真空开关柜直接与余热发电系统kV发电机母线相连，发电机采用静止可控硅励磁系统。本工程采用准同期并列方式并入水泥厂内kV母线运行。本工程设同期点设在，发电机与本工程kV母线相连的发电机出口断路器。（）变压器选择根据计算负荷，同时考虑余热发电运行的经济、可靠性，余热电站选择工作变压器一台，接于发电机母线段。正常工作时，工作变压器供厂用锅炉和汽轮机辅机用电，在厂变低压侧设置保安段，油泵、盘车关系到汽轮机安全运行的重要负荷由保安段供电，保安段由两路电源供电，一路来自电站厂用变低压侧，另一路由水泥生产线电力室低压侧提供作为应急电源，亦当工作变压器维修或故障时，保安段切换至水泥生产线电力室低压供电。正常运行时工作变压器的负荷率为%。直流系统直流系统的负荷（包括正常工作负荷和事故负荷），考虑投资、维护和管理费用，余热发电系统设独立的直流系统，供控制、保护用，设充电装置一套，直流分流屏一套。根据计算本工程直流容量为AH。启动电源余热发电系统的启动电源，由水泥厂降压站通过水泥厂KV母线（配电所）联络倒送至发电机母线，通过厂用变压器降压提供。主要电器设备选型和原则电器设备选型（）kV高压配电设备选用KYA_高压开关柜；（）V低压配电选用MNS抽屉式低压配电屏；（）控制台选用KGT控制盘；（）励磁控制柜由发电机厂家成套供货。电器设备选型原则、仪器、仪表各种温度、压力变送器原则上选择国内知名品牌产品，特殊区域误差值要求较高的区域需选用进口产品。、振动测试是主机设备关键的检测装置，应选用进口产品进入DCS系统作为检测，汽机速度、轴瓦温度也需考虑在内。、其它各保护柜、发电机励磁系统随设备成套配置的，要求在订货合同上明确选择最新的高标准产品。、DCS系统选用西门子或和利时产品。、服务器、UPS备用电源设在电站DCS系统站内，选购时要有独立的服务器柜和显示屏，UPS备用电源应满足站内所有DCS系统及计算机的供电容量。、计算机的配置：选用戴尔产品，显示屏选用寸液晶显示屏，其数量根据DCS设计而定；水泥生产线的指挥中心、电站办公室、电站工程师室需各自配置一台计算机，主要起到电站运行检测作用。、通信配置：由电站到指挥中心敷设芯的电话电缆，满足电站各地的通信联络；敷设一根光缆满足电站操作室、办公室的工作需要。、照明配置：照明要考虑到事故停电的应急照明系统，厂房、车间照明需选用深度亮度高的灯具；、视频监控配置：发电机、汽轮机、水泵车间、煤粉车间、主厂房等配置视频监控系统，同时利用光缆传输到指挥中心的监视系统上。二次线、继电保护、自动装置根据余热发电的特点，将采用机、电、炉集中的控制方式，kV母线设备、汽轮发电机、余热锅炉及其他电站用...
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