【文章內(nèi)容簡介】 ，是世界水泥工業(yè)發(fā)展的趨勢。我國作為世界最大的水泥生產(chǎn)和消費(fèi)大國，也是能源緊缺國家，充分利用水泥窯余熱發(fā)電勢在必行。以后我國新建新型干法水泥生產(chǎn)線都應(yīng)考慮采用純低溫余熱發(fā)電技術(shù)，并納入設(shè)計(jì)規(guī)范，作為新型干法水泥工廠建設(shè)的不可或缺的工程內(nèi)容。因此，中國有多少條水泥生產(chǎn)線，水泥余熱發(fā)電市場就有多大。我國水泥余熱發(fā)電經(jīng)歷了高溫余熱發(fā)電、帶補(bǔ)燃爐的中低溫余熱發(fā)電和目前的純低溫余熱發(fā)電三個(gè)階段，其中純低溫余熱發(fā)電由于是不用燃料的余熱利用，所以更符合節(jié)能環(huán)保的要求，也是政府重點(diǎn)鼓勵(lì)的對象。中國清潔發(fā)展機(jī)制（ＣＤＭ）能力建設(shè)項(xiàng)目是由國家發(fā)展和改革委員會(huì)負(fù)責(zé)實(shí)施，由聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署（ＵＮＤＰ），聯(lián)合國基金（ＵＮＦ）、挪威政府和意大利政府資助的項(xiàng)目，是《京都議定書》所規(guī)定的附件Ⅰ締約方在境外實(shí)現(xiàn)部分減排承諾的一種履約機(jī)制。其目的是協(xié)助末列入附件Ⅰ的締約方實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展以及《氣候變化框架公約》的最終目標(biāo)，并協(xié)助附件Ⅰ所列入締約方遵守《京都議定書》第三條規(guī)定的限制和減少排放的定量承諾。ＣＤＭ的核心是允許發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家進(jìn)行基于投資項(xiàng)目的“經(jīng)證明的減排量（ＣＥＲ）”的轉(zhuǎn)讓與獲得。我國政府對在提高能效和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)領(lǐng)域發(fā)展ＣＤＭ項(xiàng)目方面持積極態(tài)度，而對我國企業(yè)來講，對ＣＤＭ的希望一是獲得正常商業(yè)渠道無法獲得的技術(shù)，二是增加其獲得國際融資的可能性。水泥余熱發(fā)電ＣＤＭ項(xiàng)目一是有利于降低水泥生產(chǎn)成本，減緩企業(yè)電源容量不足；二是有利于環(huán)境保護(hù)和資源綜合利用；三是有利于循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略。余熱發(fā)電不產(chǎn)生任何污染，相當(dāng)于減少了發(fā)電廠同樣發(fā)電量條件下的有害物的排放。ＣＤＭ技術(shù)指標(biāo)共27項(xiàng)，水泥余熱發(fā)電工程涉及的二氧化碳、二氧化硫及灰分的指標(biāo)預(yù)計(jì)均達(dá)到ＣＤＭ的標(biāo)準(zhǔn)要求。第三章 廠址條件某水泥有限責(zé)任公司位于昆石公路石林北40km處，距某縣城7公里，距某市約60公里，距昆明140公里，處于曲陸公路，324國道主干線邊沿，鐵路、公路運(yùn)輸十分方便。擬建余熱電站具體位置祥見附圖ＳＷ01－“總平面布置圖”。當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料：216。 年平均溫度：　　　　　℃216。 最高極限溫度：　　　　℃216。 最低極限溫度：　　　　℃216。 最熱月最低濕度溫度：　59％℃216。 年平均≤5℃的天數(shù)：　　180d216。 年平均濕度：　　　　　　72％216。 年最大濕度：　　　　　　87％216。 年平均降水量：　　　　　101㎜216。 年最大降水量：　　　　　204㎜216。 年平均蒸發(fā)量：　　　　　　　㎜216。 年最大蒸發(fā)量：　　　　　　　㎜216。 年連續(xù)降雨天數(shù)：　　　　　d216。 年平均風(fēng)速：　　　　　　　216。 年最大風(fēng)速：　　　　　　　216。 當(dāng)?shù)睾０胃叨龋骸　　　　　?089m216。 年平均大氣壓力：　　　　　　81kPa216。 冬季平均大氣壓力：　　　　　81kPa216。 夏季平均大氣壓力：　　　　　80kPa某水泥有限責(zé)任公司5000t/d水泥新型干法線所在地區(qū)無地質(zhì)斷層通過，無不良地質(zhì)現(xiàn)象，揚(yáng)地處于區(qū)域相對穩(wěn)定地段，場地穩(wěn)定．根據(jù)中國地震烈度區(qū)劃圖，擬建場地地震烈度為Ⅶ度，因此廠區(qū)建（構(gòu)）筑物按Ⅶ度抗震設(shè)防。擬建場地位于某盆地以南，地勢超伏較大，經(jīng)人工平整后，平坦，場地屬丘陵地帶的緩坡地貌單元，廠區(qū)內(nèi)除東部有新生界松散地層覆蓋外，大部分地段碳酸鹽地層祼露，屬巖溶殘丘地形，南盤江從區(qū)內(nèi)穿過，形成侵蝕河谷，切割深度20－30米。地質(zhì)構(gòu)造簡單，走向ＮＥ25－30，、傾斜ＮＷ，傾角一般5度左右，巖層完整，節(jié)理裂隙不發(fā)育。電站主要消耗藥品有磷酸三鈉，堿式氯化鋁等，均由當(dāng)?shù)厥袌霾少?，汽車運(yùn)輸。供水工程用水源為南盤江水和地下水，水量豐富，供水可靠，在南盤江邊設(shè)取水泵站，原水經(jīng)輸水管路供至廠區(qū)沉淀池處理后供生產(chǎn)線和電站使用。公司現(xiàn)取水能力為11016m3/d，（），建議某水泥有限責(zé)任公司在滿足5000t/d生產(chǎn)線用水需求的同時(shí)，再增加2500m3/d的水量，以滿足電站用水的需求．公司現(xiàn)有5000t/d熟料生產(chǎn)線。廠區(qū)內(nèi)建35kv總降壓變電站，內(nèi)設(shè)35/，12500kvＡ主變壓器一臺(tái)．總降10kv母線接線方式。目前，該總降壓變電站及全廠各配電室氣設(shè)備均正常建設(shè)安裝。節(jié)約用地、少占耕地：建設(shè)用地要因地制宜，優(yōu)先考慮利用荒地、劣地、山地和空地，盡可能不占或少占耕地，力求節(jié)約用地。社會(huì)影響積極，少拆遷移民：建設(shè)選址應(yīng)少拆遷、少移民，盡可能不靠近，不穿越人口密集的城鎮(zhèn)或居民區(qū)。有利于設(shè)備合理布置和安全運(yùn)行：場址的選擇應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝要求，布局要緊湊合理，有利于安全生產(chǎn)運(yùn)行。保護(hù)環(huán)境和生態(tài)：遠(yuǎn)離保護(hù)風(fēng)景區(qū)和文物古跡。交通運(yùn)輸要便利：有利于原材料、輔助物料的運(yùn)關(guān)。 項(xiàng)目廠址選擇根據(jù)項(xiàng)目業(yè)主單位的兩條日產(chǎn)2500噸水泥主生產(chǎn)工藝線情況，以充分利用能量為根本，合理布置余熱發(fā)電設(shè)備。第四章 項(xiàng)目建設(shè)方案項(xiàng)目建設(shè)嚴(yán)格執(zhí)行國家基本建設(shè)有關(guān)的法律法規(guī)、建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)有關(guān)的法律法規(guī)、各級政府有關(guān)建筑管理法規(guī)條例以及安全生產(chǎn)、節(jié)能降耗等管理辦法，確保項(xiàng)目建設(shè)的合法性。根據(jù)某水泥有限責(zé)任公司實(shí)際，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，積極采用成熟、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、適用的新技術(shù)、新材料、新設(shè)備，體現(xiàn)項(xiàng)目的技術(shù)水平。以持繼發(fā)展、協(xié)調(diào)發(fā)展為指針，在滿足使用功能的同時(shí)做到安全、衛(wèi)生、經(jīng)濟(jì)、適用，與工廠相協(xié)調(diào)。保證生產(chǎn)主業(yè)原則：水泥生產(chǎn)企業(yè)中水泥的生產(chǎn)是主業(yè)而余熱電站是副業(yè)，因此余熱電站技術(shù)方案的確定應(yīng)以不影響水泥生產(chǎn)為原則。安全、可靠、穩(wěn)定原則：余熱電站的各系統(tǒng)技術(shù)方案應(yīng)把運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定放在第一位，其次再兼顧考慮技術(shù)、技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的先進(jìn)性。優(yōu)先滿足生產(chǎn)用熱需求原則：首先滿足水泥生產(chǎn)過程中用熱要求及原料、燃料烘干對余熱的需求。最大限度利用原則：按最大限度回收剩余余熱并使其有效地轉(zhuǎn)化為電能來確定電站方案。通過最大限度地追求節(jié)能、降耗達(dá)到降低水泥生產(chǎn)成本、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。遵循國家及行業(yè)強(qiáng)制性有關(guān)規(guī)范、規(guī)程、規(guī)定。選用設(shè)備采用國內(nèi)可靠成熟的設(shè)備。發(fā)電機(jī)組年運(yùn)行小時(shí)按7200h計(jì)。建設(shè)規(guī)模、方案選定：本期項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)兩座完全相同的余熱電站，單一電站裝機(jī)規(guī)模為23t/。各工藝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、設(shè)備選擇及各種設(shè)施均不考慮再擴(kuò)建的因素。汽輪發(fā)電機(jī)組：單一電站汽輪機(jī)型號為：－；發(fā)電機(jī)型號為：ＱＦ－－2。在確保安全的前題下，有關(guān)系統(tǒng)應(yīng)力求經(jīng)濟(jì)、可靠和運(yùn)行操作簡便。供水：水源來源于某水泥有限責(zé)任公司現(xiàn)有地下井水，經(jīng)水處理系統(tǒng)處理后，循環(huán)使用。自動(dòng)化：采用機(jī)、爐、電集中控制方式，采用西門子PCS7過程控制系統(tǒng)及常規(guī)操作設(shè)備，對汽機(jī)及鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)視及控制，保護(hù)采用美國SEL微機(jī)保護(hù)產(chǎn)品?？偲矫娌贾茫喊l(fā)電機(jī)組及循環(huán)冷卻水系統(tǒng)布置在窯頭旁的空地上；熱管余熱鍋爐分別布置在冷卻機(jī)及窯尾增濕塔附近。4．3項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容與技術(shù)參數(shù)4．3．1項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容本項(xiàng)目由以下系統(tǒng)構(gòu)成：余熱鍋爐系統(tǒng)——包括SP爐、ACQ爐、過熱器、軟水加熱器、除塵器、煙箱構(gòu)件、清灰裝置、除灰裝置以及煙氣工藝管道等系統(tǒng)發(fā)系統(tǒng)——包括汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等系統(tǒng)電氣系統(tǒng)——包括高壓接入、低壓配電、自動(dòng)化控制及儀表等系統(tǒng)廠房等建筑物與構(gòu)筑物——包括汽輪發(fā)電機(jī)房、余熱鍋爐基礎(chǔ)、化學(xué)水處理站、循環(huán)冷卻水池及泵房、原水處理站等供排水系統(tǒng)——包括供水、排水系統(tǒng)水處理系統(tǒng)——包括循環(huán)冷卻水、化學(xué)處理水等系統(tǒng)通訊系統(tǒng)消防系統(tǒng)4．3．2技術(shù)參數(shù) 發(fā)電裝機(jī)： 2 發(fā)電功率： 24MW 年運(yùn)行： 7200h（300天） 年發(fā)電量： 5760104kWh 年向水泥廠供電： 5300104kWh 小時(shí)噸熟料余熱發(fā)電量： 40kWh/tcl以上4．4項(xiàng)目技術(shù)方案研究4．4．1技術(shù)方案概述根據(jù)目前國內(nèi)純余熱發(fā)電技術(shù)及裝備現(xiàn)狀，結(jié)合水泥窯生產(chǎn)線余熱資源情況，熱力系統(tǒng)及裝機(jī)方案應(yīng)考慮下述前提條件：充分利用5000t/d級新型干法水泥生產(chǎn)線窯頭熟料冷卻機(jī)及窯尾預(yù)熱器廢氣余熱；本項(xiàng)目實(shí)施后電站不向電網(wǎng)返送電；余熱電站的建設(shè)及生產(chǎn)運(yùn)行不影響水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的進(jìn)行；余熱電站系統(tǒng)及設(shè)備以成熟可靠、技術(shù)先進(jìn)、節(jié)省投資、提高效益為原則，并達(dá)到目前國內(nèi)余熱發(fā)電設(shè)備先進(jìn)技術(shù)水平；煙氣通過熱管余熱鍋爐沉降下來的窯灰回收并用于水泥生產(chǎn)，以達(dá)到資源綜合利用及環(huán)境保護(hù)的目的。水泥生產(chǎn)過程中由窯頭熟料冷卻機(jī)和窯尾預(yù)熱器排掉的360℃以下廢氣，其熱量越占水泥熟料燒成系統(tǒng)熱耗量的35%以上，利用兩條2500t/d新型干法水泥窯廢氣，建設(shè)余熱發(fā)電工程，為水泥生立配套供電，同明也可以降低生產(chǎn)成本，改善水泥窯廢氣對周圍環(huán)境的污染。本項(xiàng)目熱生產(chǎn)線窯頭冷卻機(jī)及窯尾預(yù)熱器廢氣余熱。為充分利用窯頭冷卻機(jī)廢氣余熱，提高窯頭熱管余熱鍋爐的煙氣溫度，使之產(chǎn)生與窯尾熱管余熱鍋爐相同參數(shù)的過熱蒸氣，因此對窯頭冷卻機(jī)進(jìn)行出口風(fēng)管改造，取用其中段余熱。根據(jù)水泥公司提供的數(shù)據(jù)水泥生產(chǎn)線廢氣可利用的預(yù)熱量為：經(jīng)過技術(shù)改造后實(shí)際單條水泥生產(chǎn)線窯頭冷卻機(jī)中部廢氣余熱為：75000Nm3/h400℃，排煙溫度為150℃，104kJ/h的熱量。本項(xiàng)目實(shí)施后電站不應(yīng)向電網(wǎng)返送電；余熱電站的建設(shè)及生產(chǎn)運(yùn)行不影響水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行；余熱電站的系統(tǒng)及設(shè)備應(yīng)以成熟可靠、技術(shù)先進(jìn)、節(jié)省投資提高效益為原則，并考慮目前國內(nèi)余熱發(fā)電設(shè)備實(shí)際技術(shù)水平；回收煙氣通過熱管余熱鍋爐沉降下來的窯灰并用于水泥生產(chǎn)以達(dá)到資源綜合利用及環(huán)境保護(hù)的目的。裝機(jī)條件：裝機(jī)方案的確定除應(yīng)滿足設(shè)計(jì)條件、上述前提條件及本項(xiàng)目所確定的原則外，還應(yīng)考慮下述條件：單條2500t/d水泥生產(chǎn)線：—℃過熱蒸氣—℃過熱蒸汽；裝在窯頭冷卻機(jī)出口風(fēng)管內(nèi)的過熱器將23t/h—℃過熱蒸汽。汽輪機(jī)組：根據(jù)熱管余熱鍋爐所能產(chǎn)生的主汽品位，℃。兩臺(tái)熱管余熱鍋爐產(chǎn)主蒸汽量總共約223t/h。綜上所述，本項(xiàng)目確定裝機(jī)方案如下：+4臺(tái)熱管余熱鍋爐，其中二級過熱器換熱面裝在冷卻機(jī)出口風(fēng)管內(nèi)。根據(jù)上述裝機(jī)方案，為滿足生產(chǎn)運(yùn)行需要并達(dá)到節(jié)能、回收余熱的目的，結(jié)合水泥生產(chǎn)工藝條件，熱力系統(tǒng)方案確定如下；在窯尾預(yù)熱器的廢氣出口管道上設(shè)置SP熱管余熱鍋爐，SP熱管余熱鍋爐內(nèi)設(shè)置一級蒸汽過熱器受熱面、蒸發(fā)受熱面和省煤受熱面，產(chǎn)生的過熱蒸汽與窯頭AQC熱管余熱鍋爐的一級過熱段蒸汽混合，經(jīng)過二級過熱器過熱后關(guān)入汽輪機(jī)作功。在窯頭冷卻機(jī)中部廢氣出口設(shè)置窯頭熱管余熱鍋爐。ACQ爐分三段設(shè)置，其中Ⅰ段為過熱段，Ⅱ段為蒸發(fā)段，Ⅲ段為省煤器段。在窯頭冷卻機(jī)出口風(fēng)管內(nèi)的中溫段設(shè)置二級過熱器，在二級過熱器的進(jìn)口設(shè)置噴水減溫器，以恒定氣溫。AQC爐Ⅰ℃的過熱蒸汽，℃的過熱蒸汽混合，進(jìn)入設(shè)在冷卻機(jī)出口風(fēng)管內(nèi)的2級過熱器，℃的過熱蒸汽，作為主蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功，汽輪機(jī)做功后的乏汽通過冷凝器冷凝成水，凝結(jié)水經(jīng)凝結(jié)水泵送入中間水箱，再經(jīng)過給水泵為SP熱管余熱鍋爐省煤器段提供45℃給水，省煤器將給水加熱到105℃送入ACQ爐Ⅲ段產(chǎn)生的210℃熱水提供給ACQ爐Ⅱ段及SP鍋爐的蒸發(fā)段，形成完整的熱力循環(huán)系統(tǒng)。上述方案的配置，可以使電站運(yùn)行方式靈活、可靠、很好地與水泥生產(chǎn)配合，并且最大限度的利用水泥生產(chǎn)廢氣余熱。上述方案的特點(diǎn)為：換熱設(shè)備中，受熱面設(shè)計(jì)為兩級。一級為固定受熱面，二級為可調(diào)受熱面，當(dāng)熱負(fù)荷增加或減少時(shí)，可隨水泥生產(chǎn)過程參數(shù)波動(dòng)而自動(dòng)增減相應(yīng)的受熱面。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)可調(diào)指標(biāo)為：177。20%，這樣就確保水泥生產(chǎn)在最佳參數(shù)下運(yùn)行，同時(shí)也保證了余熱發(fā)電系統(tǒng)最大限度回收熱量。本系統(tǒng)余熱鍋爐及過熱器均采用熱管作為換熱元件，做到煙氣與換熱介質(zhì)水和蒸汽完全隔離。即便熱管換熱端生產(chǎn)泄漏，換熱器中的水和蒸汽也不能進(jìn)入煙氣系統(tǒng)，確保了水泥生產(chǎn)的安全運(yùn)行。本系統(tǒng)余熱鍋爐及過熱器均采用熱管作為換熱元件，由于熱管換系數(shù)大，因此，熱管設(shè)備體積小、總量輕、站地面積小，便于熱管隨機(jī)靈活布置。熟料冷卻機(jī)熱管余熱鍋爐采用三段受熱面，最大限度地利用窯頭熟料冷卻機(jī)廢氣余熱。鍋爐排出的廢氣均回到原生產(chǎn)線廢氣處理系統(tǒng)，經(jīng)收塵器及煙囪排放。窯尾預(yù)熱器熱管余熱鍋爐采用兩段受熱面，保證了電站運(yùn)行安全并充分保證水泥生產(chǎn)線烘干用廢氣充分保證水泥生產(chǎn)線烘干用廢氣。為了保證電站事故不影響水泥窯生產(chǎn)，熱管余熱鍋爐均設(shè)有旁通廢氣管道，一旦熱管余熱鍋爐或電站發(fā)生事故時(shí)，可以將熱管余熱鍋爐從水泥生產(chǎn)系統(tǒng)中解列，不影響水泥生產(chǎn)的正常進(jìn)行。熱管余熱鍋爐均采用立式鍋爐，解決熱管余熱鍋爐清灰，并減少占地面積，提高余熱回收率。除氧器采用真空除氧方式，有效的保證了除氧效果。由于窯頭廢氣粉塵對鍋爐受熱面磨損較大，在窯頭熱管余熱鍋爐廢氣入口設(shè)置重力式除塵器，以減輕熟料顆粒對窯頭熱管余熱鍋爐的沖刷磨損。以上各項(xiàng)措施已經(jīng)在眾多工程中應(yīng)用，并取得了較好的效果，因此該技術(shù)是成熟、可靠的。 水泥廠工藝系統(tǒng)改造由于熱管余熱鍋爐設(shè)置于水泥生產(chǎn)最主要的管道上，一旦發(fā)生事故(如鍋 爐爆管、粉塵堵塞等 ) 將影響水泥生產(chǎn)的正常運(yùn)行。為防止這種情況發(fā)生熱管余熱鍋爐廢氣管道及發(fā)電系統(tǒng)汽水管道均考慮了應(yīng)急處理措施。窯頭熱管余熱鍋爐窯頭熱管余熱鍋爐廢氣入口采用降塵器降塵處理，以減輕熟料顆粒對鍋爐的沖刷磨損，即使如此，為了避免影響正常的水泥生產(chǎn)，對窯頭熱管余熱鍋爐也采取了如下措施 ：措施1：設(shè)旁通廢氣管道，一旦鍋爐發(fā)生事故，自動(dòng)啟用旁通廢氣管道，將熱管余熱鍋爐從系統(tǒng)中切除。措施2：在發(fā)電系統(tǒng)汽水系統(tǒng)的過熱蒸汽母管上設(shè)有自動(dòng)放散消音器 ，當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生事故時(shí)及時(shí)將熱管余熱鍋爐從系統(tǒng)中切除。窯尾熱管余熱鍋爐措施1：設(shè)旁通廢氣管道，一旦鍋爐發(fā)生事故，自動(dòng)啟用旁通廢氣管道，將熱管余熱鍋爐從系統(tǒng)中切除。措施2：在發(fā)電系統(tǒng)汽水系統(tǒng)的過熱蒸汽母管上設(shè)有自動(dòng)放散消音器，當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生事故時(shí)及時(shí)將熱管余熱鍋爐從系統(tǒng)中切除。 水泥生產(chǎn)工藝系統(tǒng)與余熱電站的關(guān)系水泥生產(chǎn)工藝與余熱電站有著十分密切的關(guān)系，水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行直接影響到余熱電站的生產(chǎn)。水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行