Использование отходящих газов металлургического производства для целей комбинированного производства энергии на примере строительства утилизационной ТЭЦ для нужд ОАО «НЛМК».

Липецк, 24 - 25 апреля 2013 г.

Техническая концепция создания электростанции УТЭЦ НЛМК

Автор: Зингер М.Н.

Доклад

2

Основные цели проекта

Основные цели проекта

Утилизация вторичных энергетических ресурсов

доменного производства (доменного газа).

Обеспечение надежного и бесперебойного

энергоснабжения комбината от собственного источника.

Коммерческое производство электрической и тепловой

энергии.

3

Основные цели проекта

Цели были достигнуты путем :

Ввода в эксплуатацию паросиловой ТЭЦ с

адаптированными для целей проекта котельными

агрегатами и турбоустановками с параметрами острого

пара 9.8 МПа и 540˚ С

Использования “параллельных” связей по основным

технологическим потокам

Гибкого соотношения доменного и природного газа в

топливной смеси

Применения современной АСУ ТП

4

Технология проектирования

Передовая технология 3-х мерного проектирования на

базе AVEVA PDMS

Качественное и количественное снижение ошибок при

проектировании

Повышение скорости проектирования

Одновременное проектирование в нескольких проектных

центрах

5

Пример проекта УТЭЦ НЛМК в системе PDMS

6

Принципиальная тепловая схема УТЭЦ «НЛМК»

Основное оборудование:

энергетические котлы Е-220-9,8-540ГД производства ОАО «СИБЭНЕРГОМАШ» – 3 шт.;

паротурбинные установки с турбиной ПТ-40/50-8,8/1,3 производства ОАО «Калужский турбинный

завод» – 3 шт.;

генераторы ТТК-50-2УЗ-П производства ОАО «Привод» - 3шт.

7

Энергетический котел Е-220-9,8-540 ГД (БКЗ 220-9,8-540 Г-3)

Номинальная паропроизводительность, т/ч 220

Температура перегретого пара, °С 540

Давление перегретого пара, МПа 9,8

Номинальная температура питательной воды, °С 215

Топливные доли при работе на смеси газов ( по калорийности)

– доменный газ 0,6

– природный газ 0,4

Расход топлива, м3/ч

– доменный газ 120 000

– природный газ 7 000

Коэффициент избытка воздуха

- смесь доменного и природного газов 1,10

- природный газ 1,20

Температура уходящих газов, °С 163

КПД (брутто), % 89,7

Удельные выбросы оксидов азота (NOx) за котлом

(при α=1,4), мг/нм3 менее 125

Основные конструктивные особенности:

Однобарабанный, вертикально-водотрубный котел с

естественной циркуляцией

П-образная сомкнутая компоновка

Газоплотное исполнение топки с мембранными

экранами

Оборудован прямоточно-вихревыми горелками,

расположенных встречно попарно на боковых стенах

топки для сжигания доменного и природного газа

Оборудован системой рециркуляции дымовых газов для

снижения эмиссии NОx при работе на природном газе

Основные преимущества:

Работа котла как на смеси природного и

доменного газов, так и на природном газе

Обеспечение номинальной

паропроизводительности при переменных

режимах подачи и калорийности доменного газа

Снижение вредных выбросов в атмосферу

8

Паровая турбина ПТ-40/50-8,8/1,3 ОАО «Калужский турбинный завод»

Конструктивные особенности:

Одноцилиндровая конструкция, за счет чего турбина

обладает меньшей массой и габаритами;

Применение цельнокованых роторов с

автофретированными дисками ЧНД;

Безобойменная конструкция ЧВД, низкая толщина

стенки корпуса;

Низкое потребление пара на собственные нужды (на

эжекторы и на запирание заднего уплотнения);

Дублирование и резервирование вспомогательного

оборудования и систем ПТУ (ГМН, эжекторы,

автомат безопасности и д.р.);

Проведение испытаний на заводском стенде ОАО

«КТЗ» при номинальной частоте вращения;

Технические характеристики

Номинальная электрическая мощность, МВт 40

Максимальная электрическая мощность, МВт 50

Номинальное давление свежего пара, МПа 8,8

Номинальная температура свежего пара, °C 535

Расход свежего пара, т/ч

– номинальный 198

– максимальный 220

Номинальный расход пара в теплофикационный отбор, т/ч 117,7

Диапазон регулирования давления в теплофикационном

отборе, МПа 0,1-0,25

Номинальный расход пара в производственный отбор, т/ч 40

Диапазон регулирования давления в производственном отборе,

МПа 1,1-1,4

Удельный расход теплоты на конденсационном режиме,

ккал/кВт*ч 2404

В процессе эксплуатации турбина показала:

Надежность за счет дублирования и резервирования

вспомогательного оборудования и систем ПТУ;

Высокие маневренные характеристики;

Высокую экономичность;

Низкий уровень вибрации и шума.

10

Турбогенераторы

Турбогенераторы ТТК-50-2У3-П, открывающие

новую серию, в полном объѐме выдержали

испытания и успешно включены на

параллельную работу с Единой энергосистемой РФ

Обладают улучшенными, по сравнению с ранее

выпускавшимися генераторами этого типа,

характеристиками:

более высокий КПД;

меньший вес (в среднем на 15-20%);

уменьшенные (на 10-15%) габариты;

сокращение уровня шума;

улучшенный технический дизайн.

9

Главная схема электрических соединений

В главной схеме станции применено электротехническое оборудование ведущих Российских и

зарубежных производителей:

блочные трансформаторы производства ОАО «Электрозавод»

трансформаторы собственных нужд ОАО «Тольяттинский Трансформатор»

выключатели 110 кВ производства компании «Siemens»

микропроцессорные защиты и автоматика производства компании AREVA

14

Приёмо-сдаточные и гарантийные испытания

Приѐмо-сдаточные и гарантийные испытания всего электротехнического оборудования станции,

проведѐнные в условиях, максимально учитывающих жѐсткие регламенты Единой Энергосистемы

и требования Системного Оператора, позволили своевременно включить станцию на

параллельную работу с Единой Энергосистемой Р.Ф.

Условием этого успеха стали взаимопонимание, чѐткая и слаженная работа персонала Заказчика,

персонала Корпорации «СОЮЗ, Головной наладочной организации «Пусковой элемент»

11

АСУ УТЭЦ ОАО «НЛМК»

АСУ предназначена для безопасного, надѐжного и эффективного управления

технологическим и электротехническим оборудованием УТЭЦ ОАО «НЛМК» в

автоматизированном и частично автоматическом режиме.

Повышение надежности и экономичности процессов выработки тепловой и электрической

энергии;

Обеспечение безопасности и долговечности работы основного и вспомогательного

оборудования;

Повышение коэффициента готовности оборудования УТЭЦ ОАО «НЛМК»;

Уменьшение психофизической нагрузки и вероятности ошибочных действий оперативного

персонала УТЭЦ ОАО «НЛМК»;

Обеспечение надлежащего качества вырабатываемой продукции.

12

Состав АСУ УТЭЦ

АСУ УТЭЦ ОАО «НЛМК» состоит из двух систем:

АСУ технологической части (АСУ ТП);

АСУ электрической части (АСУ ЭЧ).

АСУ ТП реализована на базе программно-технического комплекса четвѐртого поколения

SPPA-T3000 фирмы «SIEMENS». Данный ПТК предназначен для автоматизации крупных

электростанций с наивысшим коэффициентом готовности

АСУ ЭЧ реализована на базе программно-технического комплекса PACIS AREVA.

АСУ ТП АСУ ЭЧ

Информационное взаимодействие

Программно-технический комплекс SPPA-

T3000 «SIEMENS» Программно-технический комплекса PACIS

AREVA.

13

АСУ УТЭЦ ОАО «НЛМК»

Внедрение современной системы управления способствует:

повышению уровня безопасности работы в электроустановках и улучшению условий и

культуры труда.

сокращения времени пусковых операций.

снижению вероятности наложения штрафных санкций за счет повышения точности

соблюдения диспетчерского графика.

сокращению времени простоев по причине отказов основного оборудования за счет

расширенных диагностических функций.

сокращению времени простоев по причине отказов средств автоматизации за счет

дублирования функций и основных компонентов ПТК АСУ ТП.

уменьшению интенсивности случайных колебаний технологических параметров.

оптимизации технологического процесса за счет реализации сложных алгоритмов

управления и регулирования.

15

Ключевые показатели УТЭЦ

Годовая утилизация доменного газа 2 970 млн м3 (325тыс. тут – 60%).

Годовой расход природного газа 174 млн м3 (199 тыс. тут – 40%). (При

расчетном числе использования установленной электрической мощности

УТЭЦ 7332 часов в год)

Установленная электрическая мощность 150 МВт

(В режиме максимального отпуска тепла 140 МВт)

Установленная тепловая мощность 276 Гкал/ч, в том числе 87 Гкал/ч (120

т/ч) для потребителей производственного пара.

Годовая выработка электроэнергии 1100 млн. кВт*ч.

Годовая выработка тепла 1030 тыс. Гкал

16

Заключение

Создан эффективный и надежный объект генерации электрической и тепловой

энергии для промышленного предприятия.

Достигнуты все основные цели создания электростанции.

Подтверждены гарантийные показатели.

Созданная электростанция может стать основой для типовых проектов

утилизационных электростанций для металлургических предприятий.

В случае заинтересованности других металлургических и промышленных

предприятий в создании такого объекта, ОАО ЭСК «СОЮЗ» готово, на основе

полученного опыта, предложить свои услуги в проектировании и строительстве «под

ключ» новой промышленной электростанции

17

Спасибо за внимание!

18

Контактная информация

Москва, 117342, ул. Обручева, 36 Тел. +7 (495) 232-20-44 Факс +7 (495) 913-30-63 E-mail:office@soyuz-corp.ru Санкт-Петербург, 196247 ул. Бассейная, 7, помещение 109 Тел.: +7 (812) 370-23-39 Факс: +7 (812) 370-23-39 Е-mail: eta.office@list.ru

Одесса, 65020, ул. Раскидайловская, 13 Тел. +38 (048) 731-27-40 Факс +38 (048) 234-56-64 E-mail: office@soyuz-corp.com Киев, 01004 ул. Константиновская, 2А Тел.: +38 (044) 234-10-24 +38 (044) 234-10-25 +38 (044) 234-10-26 +38 (044) 234-10-27 Факс: +38 (044) 234-10-24 Е-mail: vboshkova@soyuz-corp.com

Алматы, 050008, ул. Шевченко, 146, оф. 11 Тел. +7 (7272) 70-98-14 (15/16) Факс: +7 (7272) 70-98-19 E-mail: office@soyuz-corp.kz Павлодар, 140000 ул. Дерибаса, 19 Тел. +7 (3182) 50-87-25 +7 (3182) 37-29-46 Факс +7 (3182) 50-87-25 +7 (3182) 37-29-46 E-mail: office@soyuz-corp.kz