钢铁企业电力培训教材1.ppt

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1、钢铁企业电力设计 培训教材,中冶南方工程技术有限公司 自动化室编制 2005年10月,目 录,第一章 概述 第二章 钢铁企业工艺简况和电力设施特点 第三章 各阶段设计的内容深度和要求 第四章 电力设计的专业通用技术规定 第五章 有关标准、规程规范及其应用 第六章 主要的设计计算 第七章 静止型动态无功补偿（SVC）和滤波 第八章 主要设备的设计选择 第九章 主要电力设计图的设计要点和要求,第一章 概 述,1.1 前言 1.2 我国钢铁企业的发展、现状和构成概况 1.3 我公司各专业和专业之间的关系 1.4 我公司电力专业设计的范围和设计分工,1.1 前言,钢铁工业在国民经济中占有重要的地位。各

2、行各业的生产建设离不开钢铁，人们的日常生活起居也离不开钢铁。而钢铁工业的建设是从工程设计开始。作为钢铁企业工程建设的设计、研究和实施者，中冶南方工程技术有限公司在我国的钢铁工业建设中发挥了重要的作用。,我公司成立于新中国建国初期的1955年，从建设大武钢起，伴随着祖国钢铁工业的发展，公司的业绩也遍及祖国大地：从北方大地的齐齐哈尔、鞍山到南方海岛的海口，从东方之滨的大上海到西北边陲的新疆、酒泉，更有中原腹地的武汉、安阳等等，50年来公司的业务蒸蒸而上，设计研究成果硕果累累。,电力专业作为公司一个不可缺少的辅助专业，几乎参与了公司每一个大的工程项目。电力专业的进步发展与公司其它专业一样，进步显著。

3、特别是微机及CAD的普及应用以来，人均完成的工作量、工作效率都大大提高。,但由微机及CAD的应用也带来一些质量问题，那就是由于微机及CAD中强大的拷贝功能，不问青红皂白的照搬照套，追求高效率而不问来龙去脉。 因此，有必要对主要设计图中的一些设计要点和要求、对设计计算的要求等做出较系统的、相关的阐述和设计规定。另外，设计助理的参入、设计队伍的年轻化，也有必要编制一本有针对性的、专业性的培训教材。,电力专业10多年来，陆续发布了一些有关设计制图要求、设计深度要求等设计技术规定，但随着技术的进步，特别是CAD的全面推广应用，有些内容已不能满足要求。并且这些设计技术规定也缺乏系统性和完整性。 本教材同

4、时也作为所有参加电力设计的同志需遵循的设计规定；教材中的工程实例可作为设计参考。,本教材为实习生、设计助理和新同志提供钢铁企业电力设计的总体概念，使之能快速入门、掌握要点、方便查找工程案例。 本教材不涉及很深、很详尽的内容，详细内容见设计手册。 本教材中的很多阐述都是结论性的内容，不涉及有关电方面的基本原理和概念。年轻同志特别是设计助理还需要多阅读有关的专业教材和专业书籍。,参与本教材编制的有张建国同志等，其中，廖建强编写了第一章、第二章，尤海榕编写了第三章，张建国编写了第四章、第五章；,1.2 我国钢铁企业的发展、现状 和构成概况,我国解放初期，仅有鞍钢、大冶钢厂等很少的钢铁厂。1949年年

5、钢产量仅15.8万吨，且设备陈旧，百废待兴。 1950年1952年为恢复时期，3年钢产量达286万吨。,国家为了建设武钢等钢铁企业 于1955年成立了我公司的前身重工业部黑色冶金设计院武汉分院 于1957年更名为冶金工业部武汉黑色冶金设计院 于1966年更名为冶金工业部武汉钢铁设计院 在1979年更名为冶金工业部武汉钢铁设计研究院 2004年3月改制后为中冶南方工程技术有限公司,从五十年代中期起，建设了以武钢为首的多个大中型钢铁企业，我国的钢铁工业开始得到了突飞猛进的发展，在19661970年间，我国的钢产量已达到6577万吨。但此时的工艺和自动化水平都还很落后。直到七十年代初期、中期，很多钢

6、铁厂都可看到半自动甚至是手动的轧钢等工艺，产量低、品种少、产品质量差、效率低、工人劳动强度高、效益差。,在七十年代中期，我国不惜重金，引进国外的先进技术和工艺、设备，建设了武钢“七”工程，即武钢的一米七冷轧以及热轧和硅钢等工程。这对我国现代钢铁工业甚至是现代工业的发展，具有划时代的意义。由此，我国钢铁工业包括其它工业走向了引进、消化、移植、研发的发展道路。例如，在建设武钢“七”工程时，SVC和滤波装置还属于首次引进的高不可攀的先进电力技术，而现在，在我国已经通过消化、研究开发，在技术上和设备成套方面已走向成熟。,在八十年代，我国建设了宝钢工程，它不仅引进了大量的先进技术和工艺及设备，同时引进了

7、一些先进的钢铁企业管理。宝钢引进了当时国内最大容量的氧气站、最大容积的高炉以及各项技术指标都在国内领先的炼钢、轧钢厂等。直到今天，宝钢的高效益、先进技术指标等等都还是全国各钢厂追求的目标、学习的典范。,九十年代及本世纪是我国钢铁工业现代化迅猛发展的时期，钢铁产量大幅度增加，产品的品种范围逐步增多，质量也不断得到提高。许多落后的工艺逐步淘汰（如，全连铸已基本实现）。这段期间，民营钢铁企业的发展也很迅猛，如沙钢，已成了我国的大型钢铁企业。,到1990年，我国的钢铁产量已达6635万吨。 中国连续多年是世界第一大钢铁生产国， 1998年，我国的年钢产量达11459万吨。 2004年粗钢产量达到了2.

8、72亿吨，占全球当年钢产量10.5亿吨的25.8%。 2005年全年产钢预计达3.3246亿吨。 目前，我国已是钢铁大国，正朝着实现从钢铁大国向钢铁强国根本转变的奋斗目标而努力。,我们从另外一个指标也可看出我国钢 铁工业的发展： 全国钢铁企业的全员劳动生产率在1980年仅为12860元/人年，到1998年，已达82576元/人年。,目前，我国的钢铁行业形成了以宝钢、鞍钢、武钢、首钢等特大型国营钢铁企业为主，以沙钢、包钢、安钢、邯钢、涟钢、酒钢等年产量几百万吨的国营、民营大型钢铁企业为骨干，以众多国营、民营中小型钢铁企业为基础的格局。 近几年来，民营钢铁企业发展迅速，如沙钢、海鑫钢厂、日照钢厂、

9、建龙等，正向特大型、大型钢铁企业冲刺。 目前，除了西藏外，几乎每个省（直辖市）都有钢铁企业。,近几年来，多数钢厂为了取得更高的经济效益，基本朝着建设大高炉、大转炉、大电炉的方向发展，轧钢方面为了改善优化产品结构和产品质量，生产高技术含量和高附加值的产品，在不锈钢、硅钢、冷轧薄板等产品领域建设较多。 总体上，钢铁工业朝着高效、低耗、无污染、具有高生产水平、高技术含量、高管理水平的现代化工厂方向发展。,在一个联合钢铁企业，其工艺总体构成和流程大致如下：,1.3 我公司电力专业设计的范围和设计分工,1.3.1 电力专业的设计资质 我公司电力专业的设计资质为电力工程设计乙级，即可承担单机容量50MW及

10、以下火电机组的工程设计。 对于变电站，到目前为止，我公司电力专业仅承担过110kV及以下总降压（升压）变电站及其输电线路的工程设计，220kV变电站的工程设计一般由电力部门在承担。,1.3.2 电力专业设计的范围 随着我国钢铁工业的发展，我公司也不断成长壮大，公司的业务范围也不断扩大延伸，但公司的主体业务还是钢铁工业。 从钢铁工业的角度，电力专业在公司内部属于辅助专业，从属依赖于炼铁、炼钢、轧钢三大主体专业以及燃气、热力、水道等二主体专业；仅在独立的总降压变电所，电力专业才是主体专业。,在钢铁企业中，电力专业的任务主要是 从事于企业的 3 k V 及以上电压等级的供（发）配电系统及其设施的工程

11、设计，含设计的规划咨询、可研、初步设计、施工设计等各阶段。 根据公司内的设计分工，电力专业的设计范围也包括氧气站、TRT、发电厂等工程中380/220V低压系统及其所有电气系统的设计。,在非钢铁企业领域，也可进行与上述类同的设计工作，如：民用、商业小区以及高层建筑的规划及各阶段电气工程设计（除规划阶段，其它阶段的设计大多数由传动专业承担）. 火电厂的各阶段电气工程设计. 其它工业企业的3kV及以上电压等级的供配电系统及其设施的工程设计等。,电力专业也可承担有关供（发）配电方面的研究、开发工作。 现在，我公司电力专业内部没有划分一次、二次等，也没有按工艺来划分设计分工。,1.3.3 专业设计分工

12、,在我公司，电力专业与其它专业的设计分工主要是指与电气传动专业以及与仪表专业的分工。关于分工，公司有专门的文件作了较详细规定。, 电力专业与电气传动专业的分工 总的来说，除了氧气站、TRT、发（热）电厂、电动鼓风机站、总降压变电所中所有的电气设计（含380/220V低压系统）由电力专业完成外，其它工程分工大致为：电力专业承担（一次电压为）3kV及以上电压等级的供配电系统及其设施的工程设计。,对于水处理、空压站、原料场等辅助设施，分工的基本原则是：主机（如主水泵电机）全为高压电机的，则所有电气设计都由电力专业完成；如果主机有高压电机也有低压380V电机的，则高压电机的供配电由电力专业承担，其它所

13、有电气设计由传动专业完成。,对于电炉、钢包精炼炉等电炉变压器，炉变的安装布置及炉变的一次侧设施（含埋设件）由电力专业承担，炉变的二次短网等二次系统及二次设施（含埋设件）由传动专业完成。,对于水处理、原料皮带系统等具有PLC应用的场合，当电力专业与传动专业共用PLC时，原则上由传动专业进行PLC的配置和选型，电力专业提输入、输出点数等要求。 上述分工仅是原则上的，特别是电力、传动、仪表等专业合并为一个自动化专业室后，为了人力资源的充分利用和合理调配，专业之间必然需要适当延伸和交叉，根据具体情况可协商确定具体的分工。, 电力专业与仪表专业的分工,电力专业与仪表专业的分工主要是在具有PLC（DCS）

14、应用的场合，当电力专业与仪表专业共用PLC（DCS）时，原则上由仪表专业进行PLC（DCS）的配置和选型，电力专业提输入、输出点数等要求。特别是DCS，肯定由仪表专业进行DCS的系统配置和选型。 当传动专业与仪表专业在PLC应用场合所占点数相对电力专业很小时，也可以电力专业为主进行PLC的系统配置和选型设计。,1.4 我公司各专业和专业之间的关系 我公司主要（主业）是从事于钢铁企业的工程设计、工程总承包和技术咨询。 钢铁企业的主要工艺设施是炼铁、炼钢和轧钢，我公司目前还没有烧结和焦化等工艺专业。炼铁、炼钢（含连铸）和轧钢是我公司的三大主体专业。,除了三大主体专业外，对于一些辅助设施，分别有一些

15、二主体专业作为该子项工程的主体专业，分别是： 热力： 电动鼓风机站、汽动鼓风机站、空压站、锅炉房、减温减压站、脱盐水站、发（热）电厂等。 燃气： 氧气站（含独立的制氢站、氮净化站等等）、高炉煤气余压发电（TRT）、煤气加压站（含煤气柜等）、煤气净化脱硫等。 通风： 除尘机房、制冷站等。 给排水： 酸再生站、各种水处理设施（废水处理、净循环、浊循环等）、给水泵房、排水泵房、消防泵房等。,设备（机械化）： 工业港、原料场、高炉（转炉等）上料系统等。 设备（机修）： 磨辊间、机修车间（分厂）等。 设备（检验）： 各种检验室、化验室等。 工业炉： 各种加热炉、退火炉等。 建筑： 生产办公大楼、宿舍楼等

16、。 总图： 全厂性仓库设施、全企业的厂区管网、民用商业小区的规划等。 电力： 总降压变电所等。,根据设计任务书及附图、设备资料等工程设计技术文件的传递顺序，将发送文件的专业称为上行专业，接受文件的专业称为下行专业。 对电力专业，其上行专业（即发送资料给电力的专业）主要有炼铁、炼钢、轧钢、热力、燃气、通风、水道、设备、工业炉、总图等主体及二主体。 电力专业所接受的资料主要有：用电负荷数据、工艺设备布置（及总图）、电源要求、控制联锁操作要求、工艺及所附电气设备的数据图纸资料等。,上行专业还有传动专业，所提资料有对电源的要求、负荷数据（装机容量、计算负荷等）、共用构筑物（房间、桥架、线路等）时的设备

17、布置资料、共用PLC时有关PLC的选型等。 上行专业还有仪表专业，所提资料有对电源的要求、共用构筑物（房间、桥架、线路等）时的设备布置资料、共用PLC时有关PLC的选型等。 电讯专业有时也有电源要求。,上行专业还有建筑专业，返回建筑图纸资料。 对于结构专业，必要时，可向结构专业索取结构模板图等图纸资料（按惯例，结构专业一般不需返回资料）。,下行专业（即接受电力资料的专业）主要有主体、二主体。 电力专业所发送的资料主要有：电力构筑物的布置尺寸要求、水道专业的给排水及消防要求、通风专业的采暖通风要求、燃气专业的消防要求、总图专业的电力设施（总降、开关站、隧道、电缆沟、电缆或（和）架空线路、道路照明

18、电杆等）的定位要求等。,下行专业还有工程经济、技术经济、建筑及结构，所提资料有工程量（概算）、年电能消耗、劳动定员、电力构筑物的建筑要求、布置尺寸、埋件、开孔开洞、受力等等。 向下行专业的电讯所提资料主要为通讯（行政电话、调度电话、微波通讯等）要求、火灾报警资料、工业电视（个别情况下有工业电视的要求，如个别的总降变电所）等。,有时，电力专业自身没有所（站）用低压380/220kV电源时，需向传动专业提电源要求。有的场合与传动专业共用电气室（或电力所用房间很少），需向传动专业提电力设备的布置，以供传动专业设计照明、桥架、接地等。 不同设计阶段时，上下行专业之间所提资料的内容和深度不同，所涉及的专

19、业也不同，如：施工图阶段一般不需向工程经济、技术经济专业提资料。,第二章 钢铁企业工艺简况和 电力设施特点,2.1 炼铁及TRT 2.2 烧结 2.3 焦化及石灰焙烧 2.4 原料场、码头 2.5 炼钢、连铸 2.6 轧钢 2.7 能源等公辅设施,2.1 炼铁及TRT,2.1.1 炼铁 现在，已达到工业化规模生产的炼铁方法有：高炉法、COREX法和FINEX法。目前，绝大多数炼铁是采用高炉工艺。熔融还原技术在我国还刚刚起步，从电力专业的角度，熔融还原炼铁本身的电力负荷相对同等产量的高炉来说较小，但熔融还原所需的氧气量特别大，也就是说，氧气站的规模很大。下面仅以高炉工艺作为讲述内容。,炼铁厂一般

20、以高炉的容积m3来衡量其规模。m3越大，用电负荷越大。在我国，1000 m3级以下容积的高炉已逐步要淘汰。 从电力专业的角度，高炉工艺的主要差异的划分可分为两种 (其它工艺差异如上料系统等从本质上对电力专业影响不大） ： 热力系统的鼓风系统 高炉容积的大小,热力系统的鼓风系统 电动鼓风和汽动鼓风。前者是由电动机拖动鼓风机，鼓风电动机的容量大，如武钢7#高炉3200 m3，鼓风同步电动机42MW；汽动鼓风是由锅炉房产生的高温高压空气鼓风，相对于电动鼓风而言，汽动鼓风的电力负荷要小得多。 高炉内需要大量的氧气，这氧气是通过鼓风机和热风炉向高炉本体提供高温高压的空气得到；这具有一定压力的空气的另一作

21、用是在高炉下部托住炉料。一旦高炉炉顶煤气压力大于高炉下部空气压力到一定程度（如鼓风机停运），炉料就会下塌，通常称为“座料”。“座料”是高炉的大事故之一。,高炉容积的大小 高炉的容积大致可划分为500m3以下、1000m3级、2000m3级、3000m3级等；在鼓风系统方案等主要工艺相同的情况下，容积越大，用电负荷装机容量越大。 一般来说，1000m3级及以下的高炉由于负荷较小，只需建一两座10（6）kV开关站即可；而3000m3级及以上的高炉，由于负荷大，往往需新建总降及若干个10（6）kV开关站。,高炉炼铁的简要工艺流程和主要工艺设施： 高炉的主要原料、燃料为：烧结矿和球团矿（人造富矿）、块

22、矿、焦炭、原煤（煤粉）等。辅助原料有石灰石、白云石和萤石等，这些材料的作用是，把铁矿石中不能还原的氧化物生成高炉渣，脱除铁矿石和其它原燃料中的有害杂质。 高炉的产品是用于炼钢的铁水，副产品有高炉煤气、炉渣等。,烧结矿、焦炭等原燃料通过供料和上料系统经高炉炉顶输送布料到高炉本体,送风系统（热风炉、鼓风机等）将高炉冶炼所需的高温高压风送至高炉，在高炉内，通过焦炭的燃烧，炉料相互间发生复杂的化学和物理的变化，煤气在自下而上的流动中，把自上而下的炉料加热、还原和熔炼成生铁，伴随着也生成炉渣和高炉炉顶煤气。,供料和上料系统： 供料系统主要由贮矿槽、贮焦槽、给料、筛分及称量设备和胶带运输机等组成。槽上、槽

23、下主要（用电）设备有给料机、称量设备和胶带运输机等。 高炉的上料方式主要有用斜桥料车卷扬机和胶带运输机两种，新建大型高炉用胶带运输机上料方式较多。,煤粉制备及喷吹系统： 将原煤制备成煤粉，从高炉风口喷入高炉内，代替部分焦炭，以降低炼铁的生产成本。 送风系统： 包括鼓风机、热风炉及送风管道。把鼓风机送出的冷风，加热成1000以上的热风后送入高炉，以节省大量的焦炭。 高炉煤气系统： 焦炭等炉料在高炉内燃烧化学反应所生成的煤气的清洗、煤气净化、冷却、脱水、调节炉顶压力等功能集于一体。,高炉煤气余压回收透平发电（TRT）： 在没有TRT时，高炉炉顶煤气的压力是通过减压阀组等装置来减压和调节，煤气压力的

24、能量让费了。TRT就是通过高炉炉顶煤气的压力驱动透平发电机组发电，同时调节高炉炉顶煤气的压力。 高炉软水联合闭路循环等水系统： 主要用于高炉本体及热风炉的冷却等。 辅助系统（包括铸铁机室及铁水罐修理库和碾泥机室等）。,用电设备中，少数低压异步电动机采 用了变频调速装置。 相对总装机容量，调速电机所占比例较小，一般可不考虑谐波问题。,从电力专业的角度，高炉工程设计中的要点是： 当是电动鼓风方案时，鼓风电动机的容量大，鼓风电动机的起动方案是设计中需重点考虑的问题。 一般来说，当电动机的容量约在20000 kW以下（与系统短路容量等因数有关）时，可有自藕变压器、液体电阻软起动等多种降压起动或小电机拖

25、大电机起动的起动方案可选；但当电动机的容量约在20000 kW以上（与系统短路容量等因数有关）时，一般必须采用变频起动，目前，这么大容量的变频起动装置还做不到国产化，必须从国外引进。, 当是电动鼓风方案时，鼓风电动机的供电可靠性至关重要。 一旦鼓风电动机或上一级电源跳闸，如果没有其它鼓风机的“拨风”，高炉就会“座料”，造成巨大的经济损失。即使有备用鼓风电动机组，由于备用鼓风电动机不可能处于“热备用”（损耗太大），在“冷备用”状态下起动备用鼓风电动机组时间太长，不能起到阻止高炉“座料”的作用。 所以，在设计中，应根据高炉设置的情况、电源条件等，考虑好鼓风电动机的供电方案，充分保证鼓风电动机的供电

26、可靠性。,根据涟钢高炉的实践证明，采用双电 源快速切换的方案，可极大地提高供电可靠性。当鼓风电动机变压器组的电源或上一级电源因故跳闸或者是低电压时，可快速切换至另一路电源，使同步电动机不至于因“失步”而跳闸。, 当是电动鼓风方案时，如果鼓风电动机的容量较大，一般宜采用鼓风电动机变压器组的主接线方案；当容量较小时，鼓风电动机可与高炉其它动力负荷共用同一段母线供电。 在设计中，应计及鼓风电动机（甚至包括除尘风机等较大容量的电动机）向电网提供的短路电流，必要时，应考虑其限制措施。, 高炉和热风炉的冷却水不可中断，为保证其安全供水，高炉软水补充水泵组、高炉软水联合闭路循环供水泵组的供电可靠性非常重要。

27、 虽然这些泵组一般设有柴油机泵，但从水泵供电的角度，主接线方案的可靠性也必须予以充分注意。, 现在1000 m3级以上容积的高炉一般都设计有高炉煤气余压发电装置（TRT），根据高炉煤气清洗除尘工艺及（主要是）高炉容积大小的不同，发电机的容量从几千千瓦至2万多千瓦不等。 在设计中，应根据TRT的特点，考虑TRT发电机并网的方案；应计及TRT发电机向电网提供的短路电流，必要时，应考虑其限制措施。TRT详细的内容下面专门讲述。, 大多数工程的鼓风电动机和TRT发电机为同步电机，可发出无功功率，其它负荷（总降二次侧或分开关站）是否需设置无功补偿装置应综合考虑如下几个因数： 应有利于主变压器容量的选择，

28、不应因未装设无功补偿装置而导致主变压器容量增大较多；, 在各种不同运行工况下，应保证总降或总开关站每一路（高压侧）总电源进线的功率因数大于0.95（或0.92）,不应一路电源进线有无功补偿, 功率因数高,而另一路电源进线没有无功补偿, 功率因数低。 是在总降集中装设无功补偿装置还是在各分开关站分散装设无功补偿装置的差异不是很大，在总降集中装设有利于管理和调度，而在各分开关站分散装设则可节约分开关站电源进线部分（小量的）的电能损耗。, 高炉的供料和上料系统中一般有皮带运输系统，其特点参见2.4节中有关原料场的说明。,下面以某厂2座2560m3高炉为例简要介绍炼铁厂的情况。 2座2560m3高炉，

29、年产铁水共403万吨。 该工程为电动鼓风方案，鼓风同步电动机为232000kW，鼓风同步电动机采用110kV/10kV变压器电动机组供电方式。,全厂装机容量及半小时最大计算负荷如下： 装机容量：95000kW 有功功率：64600kW 视在功率：64600kVA 功率因数： 1.0 其中110kV负荷（仅为电动鼓风） 装机容量： 232000kW 有功功率： 225700kW 无功功率： -210100kvar 视在功率： 227720kVA 功率因数： -0.93,TRT发电机的装机容量：212000kW 有功功率：29800kW 考虑到鼓风同步电动机和TRT发电机功率因数超前0.93及0.

30、8，由总降统一平衡无功负荷，在10kV开关站未考虑无功补偿。 厂区供配电电压采用110kV及10kV,10kV配电系统采用放射式系统。 根据负荷情况，设计考虑全厂设有电动鼓风开关站、水处理10kV开关站、原料10kV开关站、TRT高低压配电室等。,鼓风机站二座，站内安装二台静叶可调轴流式电动鼓风机组，长期运行，预留扩建第三台鼓风机组的位置。电动鼓风开关站设二台110/10kV， 40000kVA变压器，形成变压器-电动机组接线方式向二台电动鼓风机供电。 二路110kV电源引自110kV总降。110kV设进线断路器。 110kV开关采用SF6型GIS配电装置。 10kV开关柜至同步电动机采用封闭

31、母线连接。 同步电动机的启动采用变频启动。二台同步电动机共用一套变频启动装置。变频启动装置与同步电动机成套从国外引进。同步电动机的保护、控制、励磁、同期装置由电机供货商成套供货。,电动鼓风机站配套设备有润滑油站、动力油站、顶升油泵、主次放风阀、主风阀等低压用电设备，这些低压用电设备的供配电及相应的设计由电力专业完成。,水处理10kV开关站、原料10kV开关站均为两路10kV电源引自110kV总降的10kV母线。均采用单母线分两段接线。 水处理开关站除向水处理高压电机及动力变压器供电外，还向渣处理动力变及高压水泵、主控楼变压器、鼓风站动力变压器、高炉助燃风机、修罐车变压器等供电。 原料开关站向通

32、风除尘系统、煤气洗涤水系统、槽上系统、槽下系统、机械化运输系统的高压电机及动力变压器等供电。,高炉煤气余压透平发电机组（TRT）透平主机采用湿式二级轴流反动式透平机。 无刷励磁同步发电机的额定参数为： 三相交流，50Hz，额定功率12000kW，额定电压为10.5kV，功率因数为0.8（超前），额定转速为3000r/min，Y型接法。 年发电量为1. 2108kwh。,TRT发电机经出线断路器接到10kV发电机母线上，通过联络线断路器与水处理10kV开关站的母线相连。通过系统联络线发电机与系统并网。 发电机出线断路器作为并网同期点。发电机与电网采用准同期方式并列。 为限制发电机对10kV系统提

33、供的短路电流，发电机经带大容量高速开关的电抗器并网。,TRT低压厂用电源设两路独立的电源，一路由厂用变压器供电，一路电源引自附近低压柜。 低压配电系统采用单母线分段的接线方式，装有备用电源自投装置。,在各开关站分别设置一套微机综合自动化及监控系统，监控主站设在高炉鼓风开关站控制室内。 除高炉鼓风开关站,其它10kV开关站为无人值班。 各微机综合自动化及监控系统通过通讯接口连接。 TRT的高压主接线及发电机参数测量、报警、低压用电设备开关状态等进入PLC系统显示。PLC系统与自动化专业共用，PLC由自动化专业进行系统配置和选型。,2.1.2 TRT,现代高炉的一个重要辅助设施是高炉炉顶煤气余压回

34、收透平发电，英文简称TRT。 高炉炉顶所产生的大量煤气具有一定的压力，在80年代以前，我国高炉炉顶煤气都是通过减压阀组等装置来减压和调节高炉炉顶压力，煤气压力的能量让费了。 80年代起，国内大量推广应用TRT这一新技术，我公司是首先国产化开发应用TRT技术的研发单位之一。 TRT的高低压供配电及控制均由电力专业设计，电气传动专业不参加。,TRT的基本原理和简要工艺流程： 用高炉炉顶煤气的压力来推动透平机，透平机拖动发电机发电；通过透平机内的可调静叶或调节阀的调节来控制所通过的煤气的流量，以调节稳定高炉炉顶煤气的压力，并近可能多发电。,高炉煤气清洗采用比肖夫湿法除尘等除尘工艺，高炉煤气经清洗后从

35、旁通调节阀前引出,经过入口电动蝶阀、电液插板阀、紧急切断阀、调速阀，进入透平主机并带动发电机做功，将煤气的压力、温度能转化为电能。 透平主机控制方式采用静叶自动可调或调速阀来控制高炉炉顶压力，同时也相应调节了发电机输出的有功功率。 高炉煤气从透平排出后,经过出口电动蝶阀，并入旁通调节阀后，再经总管U型水封进入净高炉煤气主管送至用户。,工艺设施: 除透平发电机组及电动盘车、上述煤气阀门系统外，辅助工艺设施还有给透平主机及发电机轴承润滑的润滑油系统，在正常运转时，由透平主轴端部的主油泵供油，透平启动或主油泵出现事故时，由油站辅助油泵供油，同时设有高位油箱向系统供油；控制可调静叶、旁通控制阀、调速阀

36、、紧急切断阀等的液压伺服系统（含油泵、电加热器、过滤器、蓄能器、电磁换向阀、电液伺服阀等），以控制透平平稳升速和控制高炉炉顶压力波动在允许范围内，同时也就控制了发电机发出的有功功率。,TRT发电的特点及应注意的问题： TRT发电机的容量在几千千瓦至2万多千瓦之间。发电容量与电网运行容量相比很小，所以发电机输出的有功功率的变化对电网频率的影响很小，一般可忽略不计，当孤立电网且电网运行容量很小时，则应计算确定。 正常运行时，发电机励磁调节一般为恒励磁（或恒无功）调节，所以发电机输出的无功功率变化很小，可当作固定的无功补偿电容器使用。, 高炉炉顶煤气压力是不断变化的，发电机发出的有功功率也是时大时小

37、，不能根据（电力系统）电力负荷的需要而调节，而只能根据高炉的工况变化即高炉炉顶煤气压力进行调节，在保证高炉炉顶压力稳定的前提下尽可能多发电。, 在高炉短期休风时，几乎没有煤气，发电机发出的有功功率为零，为避免发电机频繁停车解列和复风后的起动并网，发电机自动转入电动运行。 鉴于以上特点，发电机不能单独给用电负荷供电，必须与电力系统并网运行，且发电机在发电和电动运行时都可充分发挥作用，发出无功。, 由于煤气的原因，为了保证安全，发电机的励磁一般采用无刷励磁（励磁系统包括：永磁机（可选），励磁机，手动和自动励磁调节器等）。, 为了适应高炉煤气顶压发电的特点，励磁调节有按电压自动调节和恒励磁（恒无功）

38、调节，在发电机启动并网过程中，可按电压自动调节，手动给定（或通过自动准同期装置自动）调节发电机升降压过程，为充分发挥发电机的作用，发出无功，在发电机并网后，应手动或自动切换到恒励磁（恒无功）调节。 正常运行时，TRT发电机励磁调节不宜采用电压调节。 发电机的励磁调节也可考虑采用无功功率调节，动态地跟踪补偿负荷的感性无功功率。, 由于TRT发电机输出的有功功率相对钢铁厂高炉附近区域的电力负荷以及上级总降主变的容量较小，所以TRT发电机一 般直接用发电机机压并网，一般可不采用升压的方式并网。 为简化二次接线，减少故障几率，一 般仅选择发电机出线断路器作为并网同期点。, 对TRT发电机并网的开关站，

39、应注意收集了解其电源侧（包括上一级电源）所装设的自动装置，如进线电源或分段所装设的备用电源自投、自动重合闸等。 当TRT发电机并网的任一级电源装设有自动装置时，设计中应考虑防止非同期合闸的措施，在可能非同期合闸的情况下，应在自动装置动作前先跳掉TRT发电机回路。设计中，这点要切切注意！, 发电机小室的空间狭小，特别是发电机下冷却器与发电机定子出线间的距离很小，出线母排施工较困难，必要时可采用交联电缆。 设计时应注意有关励磁回路的导线（选择）及其敷设（含提土建资料），不要遗漏。, 设计中一定应注意TRT发电机所提供的短路电流问题，特别是在已有的电网中的改造项目，特别应考虑TRT发电机提供的短路电

40、流对整个系统短路水平的影响，不应造成整个10（6）kV系统因短路容量的问题大量改造，如CT变比、电缆最小截面等，更不用说因断路器的开断容量不够而大量改造。,下面以安钢2000m3级高炉为例简要介绍其TRT的情况。 高炉煤气余压发电TRT发电机容量为10000kW，10.5kV，功率因数0.85（超前）。设计出力点为8200kW。 发电机的励磁采用无刷励磁，励磁调节有按电压自动调节和恒励磁调节，采用微机励磁调节装置。,发电机经出线断路器接到10kV系统母线上，通过联络线断路器接到10kV水处理开关站的10kV母线，通过10kV水处理开关站发电机与系统并网。发电机出线断路器作为并网同期点。,低压厂

41、用电源设两路独立的电源，一路由厂用变压器供电，一路电源引自附近低压柜。低压配电系统采用单母线分段的接线方式，装有备用电源自投装置。 TRT低压厂用电负荷约不到100kVA。 为限制发电机提供的短路电流，联络线回路装设限流电抗器并联大容量高速开关与系统并网。,2.2 烧结,烧结厂一般以m2烧结机来衡量其规模。一般m2越大，用电负荷越大。 下面以某厂两台280m2烧结机为例简要介绍烧结厂的情况。 该厂年产烧结矿约594万吨，成品烧结矿为高炉的主要原料，即铁水的主要来源。 烧结厂的原燃料为含铁原料（如富矿粉）、熔剂和燃料。 含铁原料以富矿粉为主；熔剂为生石灰、石灰石和白云石，生石灰由石灰焙烧车间提供

42、；烧结用燃料为焦炉粉焦、高炉筛下粉焦和无烟煤。,烧结厂主要由下列工艺设施组成： 焦粉受矿槽；燃料破碎室；熔剂破碎、筛分室；配料室；一次混合室；二次混合室；烧结室；主电除尘器室；主抽风机室；成品烧结矿筛分室；成品矿槽以及转运站和通廊运输系统。,供配电及电气传动 用电设备总安装容量：45360kW 有功功率：P=35390kW（该值偏大） 无功功率：Q=8870kvar(无功补偿后) 视在功率：S=36480kVA 年耗电量2.3108kWh， 单位产品耗电量40kWh/t。 烧结厂设置了一个10kV高压开关站。,最大容量电机为主抽风机的10kV同步电动机，额定功率8600kW，降压起动。 对于需

43、要调速的低压异步电动机，如配料秤、圆盘给料机、烧结机、环冷机、板式给矿机、铺底料胶带机等，采用了变频调速装置。 相对总装机容量，调速电机所占比例较小。,我公司虽然不做烧结厂本身的设计，但对电力专业，在做全厂能源公辅的设计时，有时要考虑对烧结厂的供电；在做钢铁企业全厂规划时，要考虑其电力和电量的平衡，统一考虑总降压变电所的设置及规模。,2.3 焦化及石灰焙烧,焦化厂一般以焦炉的孔数和座数衡量其规模。 下面以某厂4座50孔焦炉和2125t/h干熄焦以及石灰焙烧为例简要介绍该厂的情况。 焦化及石灰焙烧本身一般由焦耐设计院设计。,2.3.1 焦化,焦化厂的原料为洗精煤，主要产品有焦炭以及焦油、煤气、硫

44、磺、粗苯、硫铵等化工副产品。 该厂年产焦炭200万t，焦炭为高炉生产的主要燃料。,焦化厂主要由下列工艺设施组成：备煤车间（贮煤场、配煤室、粉碎机室等）、炼焦车间（炼焦及熄焦、装煤出焦除尘及焦处理等）、湿法熄焦系统(熄焦泵房、熄焦塔、熄焦水喷洒管、除尘用捕集装置、等)、干熄焦系统（干熄焦锅炉、干熄焦槽、发电站等）、煤气净化车间（包括冷凝鼓风、HPF脱硫工段、硫铵工段、终冷洗苯工段、粗苯蒸馏工段、油库工段）、煤气储配站（一座5万m3干式煤气柜、煤气加压站等）、热力系统的制冷站及空压站和化学除盐水站、给排水及酚氰废水处理站等。,供配电及电气传动 计算负荷（经无功补偿后）： 有功功率：P=20200k

45、W 视在功率：S=22000kVA 年耗电量为1.1x108kW.h。 焦化厂设置了一个10kV高压开关站。约60台10kV高压开关柜。,干熄焦发电装设了两台12.5MW发电机组，发电机机压10kV，用10kV在110/10kV总降压变电站10kV母线并网。 干熄焦的年发电量1.6108kWh。,我公司虽然不做焦化厂本身的设计，但对电力专业，在做全企业能源公辅的设计时，有时要考虑对焦化厂的供电；在做钢铁企业全厂规划时，要考虑其电力和电量的平衡，统一考虑总降压变电所的设置及规模。对干熄焦发电，在全企业的规划和方案设计中，要计及其电力和电量平衡，要考虑干熄焦发电机提供的短路电流，可能还要考虑干熄焦

46、发电机并网的方案（是机压还是升压并网等）。,2.3.2 石灰焙烧系统,炼钢和烧结用活性石灰是炼钢的重要造渣材料，它用于缩短炼钢吹氧时间、提高脱硫和脱磷效果等。 石灰焙烧主要由下列工艺设施组成： a) 原料输送、贮存及筛分系统； b) 回转窑焙烧系统（三条回转窑,每条的生产能力为 600t/d）； c) 成品贮运及筛分系统； d) 高温烟气处理系统； e) 煤气加压站； f) 烧结石灰破碎系统； g) 循环水泵房； h) 压缩空气站； i) 检化验设施等；,供配电 计算负荷（经无功补偿后）： 有功功率：P=3750kW 视在功率：S=4040kVA 石灰焙烧设置了一个10kV高压开关站。 我公司一般不做石灰焙烧厂本身的设计，但对电力专业，在做全企业能源公辅的设计时，有时要考虑对石灰焙烧厂的供电。,