【文章內(nèi)容簡介】 五章 工程技術(shù)方案 一、熱力系統(tǒng) 設(shè)計(jì)原則 ⑴遵照《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》（ DL50002020）和《小型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB5004994）進(jìn)行設(shè)計(jì)。 ⑵貫徹節(jié)約用水原則，積極采取措施節(jié)約用水，減少水量消耗。 ⑶工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備選型，貫徹技術(shù)先進(jìn)、安全可靠的原則。 ⑷車間布置，要合理分區(qū)，方便施工、有利于檢修和運(yùn)行操作，提高綜合技術(shù)水平。 ⑸設(shè)備選擇與系統(tǒng)確定，要充分結(jié)合水泥余熱發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)，體現(xiàn)技術(shù)成熟可靠，經(jīng)濟(jì)合理。 余熱鍋爐與水泥生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的銜接 ⑴ SP 爐 現(xiàn)有的窯尾 預(yù)熱器旋風(fēng)筒出口廢氣管道經(jīng)過改造后，接旁路管道，旁路管道與 SP 爐進(jìn)口相連，出口則與高溫風(fēng)機(jī)進(jìn)口相連， SP 爐的排灰經(jīng)過輸送設(shè)備被送到增濕塔的回灰系統(tǒng)中；通過控制增濕塔的廢氣管道和旁路管道的閥門，實(shí)現(xiàn)鍋爐和增濕塔之間投運(yùn)轉(zhuǎn)換，當(dāng)余熱鍋爐停用時(shí)水泥生產(chǎn)線可正常生產(chǎn)。水泥生產(chǎn)線采用旋風(fēng)預(yù)熱器帶分解爐的低熱耗燒成系統(tǒng)，5000t/d 水泥生產(chǎn)線窯尾一級(jí)筒出口廢氣溫度 320℃設(shè)計(jì)， SP 爐排煙溫度按200℃設(shè)計(jì)。 ① SP 爐形式的確定 SP 爐有兩種布置形式：一種為臥式，另一種為立式。 臥式爐主要特點(diǎn)是：由于換熱管采用懸掛式布 置，不易積灰，清灰容易，換熱效果穩(wěn)定，鍋爐內(nèi)部按順序前后布置過熱器、蒸發(fā)器和省煤器。 臥式爐的缺點(diǎn)是：占地面積大；尤其對(duì)已有的生產(chǎn)線加余熱鍋爐系統(tǒng)不方便，布置困難。鍋爐投影面積大，造成粉塵落點(diǎn)分散，一般要通過拉.. .. 鏈機(jī)集中輸送，由于拉鏈機(jī)的運(yùn)動(dòng)，漏風(fēng)點(diǎn)多，國產(chǎn)鍋爐很難密封，特別是在窯尾負(fù)壓較大的情況下，漏風(fēng)嚴(yán)重。使得國產(chǎn)臥式鍋爐熱效率相對(duì)立式有所降低。而日本在鍋爐密封方面處理的效果好，而大部分采用臥式鍋爐。 立式鍋爐主要優(yōu)點(diǎn)：鍋爐本體采用鋼護(hù)板結(jié)構(gòu)，鍋爐自上而下布置過熱器、蒸發(fā)器和省煤器，由于鍋爐投影面積小，粉 塵落點(diǎn)集中，回灰采用灰斗式，漏風(fēng)點(diǎn)少、國產(chǎn)立式鍋爐較臥式鍋爐熱效率高；由于鍋爐的換熱面增加是向上發(fā)展，因此占地面積較小，比較容易布置（可順著窯尾風(fēng)管平行布置）。特別適合于已有生產(chǎn)線增加余熱發(fā)電系統(tǒng)。 立式鍋爐主要缺點(diǎn)：在相同管束情況下鍋爐易積灰（特別是窯尾廢氣中的粉塵濃度較高）、受熱面耗鋼量相對(duì)較大。清潔時(shí)粉塵要經(jīng)過過熱器、蒸發(fā)器和省煤器，清灰效果差。 鍋爐的積灰主要與粉塵濃度和粉塵性質(zhì)及受熱面的布置水平有關(guān)，中空窯進(jìn)鍋爐的溫度為 850℃左右，此時(shí)的粉塵為熔融狀態(tài)，容易附積在換熱面和爐墻上，通過振打吹掃等清 灰手段不易清除，從而影響鍋爐的熱效率。但經(jīng)過預(yù)熱器的煙氣其溫度為 320390℃，此時(shí)的粉塵主要為生料粉，較為松散，通過聲波喇叭松動(dòng)裝置或機(jī)械振打裝置，就可以清除。 通過以上比較和采取的措施，推薦 SP 爐采用立式鍋爐。 ② SP 爐的布置 一臺(tái) SP 立式鍋爐設(shè)置在窯尾預(yù)熱器與窯尾高溫風(fēng)之間，通過煙氣管道與余熱鍋爐連接， SP 爐的煙氣進(jìn)出口順著預(yù)熱器出口管道上進(jìn)下出。 SP 鍋爐煙氣側(cè)阻力≤ 80mmH2O，通過對(duì)高溫風(fēng)機(jī)操作參數(shù)的調(diào)整，可使系統(tǒng)完全正常工作。 為保證余熱鍋爐的啟停不影響水泥生產(chǎn)及電站的穩(wěn)定運(yùn)行，在 SP 余熱鍋 爐煙氣連接管道設(shè)有旁通煙道可使 SP爐在出現(xiàn)故障時(shí)或水泥生產(chǎn)不正常時(shí)解列 SP 爐，即滿足了水泥生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行又保證了 SP 爐的安全。通過旁通管道的調(diào)節(jié)作用還可使水泥生產(chǎn)及余熱鍋爐的運(yùn)行達(dá)到理想的運(yùn)行工.. .. 況。 ⑵ AQC 爐 因熟料冷卻機(jī)的廢氣中含有對(duì)鍋爐換熱面磨蝕性較強(qiáng)的熟料微粒，濃度約為 20g/Nm3，為保證 AQC 鍋爐的使用壽命，提高余熱利用率，方案中將在進(jìn) AQC 鍋爐之前的管路上設(shè)置預(yù)收塵裝置，根據(jù)其粒徑級(jí)配，選用重力沉降室，進(jìn) AQC 鍋爐的濃度＜ 8g/Nm3，收集的粉塵通過輸送設(shè)備，直接送往熟料鏈斗機(jī)。 為提高 AQC 鍋爐的產(chǎn)汽量，把進(jìn) AQC 鍋爐廢氣管道的抽氣口往熟料冷卻機(jī)高溫段移動(dòng)，即中部抽風(fēng)，以獲取較高的廢氣溫度，更好地、有效地利用余熱中的熱量； AQC 鍋爐出口重新接至窯頭電收塵進(jìn)口，現(xiàn)有冷卻機(jī)排風(fēng)口保留，通過鍋爐管道閥門和冷卻機(jī)尾部排風(fēng)管道閥門的調(diào)節(jié)，保證 AQC鍋爐的產(chǎn)汽量，為了確保 AQC 爐出現(xiàn)事故時(shí)不影響水泥生產(chǎn)，必要時(shí)可以解列 AQC 爐，同時(shí)考慮了 AQC 爐在出現(xiàn)故障是不通水而干燒的特殊情況。 預(yù)收塵裝置和 AQC 爐煙氣側(cè)阻力損失≤ 100mmH2O，漏風(fēng)系數(shù)≤ 3%，5000t/d水泥生產(chǎn)線 AQC 爐排煙溫度 120℃。 ⑶ 余熱鍋爐受熱面型式及清灰裝置的確定 窯尾余熱鍋爐的換熱面將根據(jù)煙氣含量塵濃度較高的特點(diǎn)，采用光管受熱面管束，以減少煙塵附著在換熱面上；窯頭余熱鍋爐主要考慮減少水泥熟料顆粒對(duì)換熱管束的直接沖刷磨損和增加換熱面積，因此采用鰭片式管束。 附著在換熱面上的粉塵不僅能降低鍋爐的熱效率，而且使煙氣的通過面積減少、氣流速度增大，對(duì)鍋爐的沖刷磨損加大，從而降低鍋爐的壽命。因此余熱鍋爐的清灰在余熱利用系統(tǒng)是相當(dāng)重要的。窯尾余熱鍋爐的清灰采用機(jī)械振打的措施來清除附著在換熱面上的煙塵，通過機(jī)械振打，使粉塵進(jìn)入灰斗最后排除；另外在 余熱鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，換熱管束之間間距可以布置的相對(duì)大一些，從而減少鍋爐內(nèi)部的積灰；窯頭余熱鍋爐因采用了預(yù)除塵措施，進(jìn)鍋爐的粉塵濃度＜ 8g/Nm3，所以附著在換熱面上的粉塵較少，粘.. .. 結(jié)性小，基本能隨氣流帶走，所以不設(shè)清灰裝置。 熱力系統(tǒng)的確定 ⑴方案一 (單壓鍋爐系統(tǒng) ) 根據(jù)熱工標(biāo)定的窯頭、窯尾廢氣量和廢氣溫度， 6000t/h 水泥生產(chǎn)線窯頭余熱鍋爐由二級(jí)省煤器、蒸發(fā)器和過熱器組成。窯尾余熱鍋爐由省煤器、五級(jí)蒸發(fā)器和過熱器組成，給水經(jīng)窯頭 AQC 爐高溫省煤器、汽包、蒸發(fā)器、過熱器，另一路則進(jìn)入窯尾 SP 鍋爐高溫省煤器、 汽包、蒸發(fā)器、過熱器。然后通過汽輪機(jī)進(jìn)汽管，進(jìn)入汽輪機(jī)做功發(fā)電；由于蒸發(fā)器受熱面布置不同， 6000t/h 水泥生產(chǎn)線窯頭蒸汽量大約為 ，而窯尾蒸汽量大約為。 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要特點(diǎn)： ①最大限度地利用了窯頭低熱資源， AQC 爐省煤器不僅向 AQC 爐供熱水，同時(shí)也向 SP 爐供應(yīng)熱水。 ② 6000t/h 水泥生產(chǎn)線窯頭過熱蒸汽溫度設(shè)計(jì) 355℃，壓力 ，而窯尾過熱蒸汽溫度設(shè)計(jì)為 295℃，壓力 ；它們?cè)诜制谆旌虾鬁囟?334℃，壓力 ，保證最經(jīng)濟(jì)熱利用。 ③單壓系統(tǒng)鍋 爐結(jié)構(gòu)簡單，自然循環(huán)。 ④汽輪機(jī)為單壓進(jìn)汽，設(shè)備制造簡單，可靠性高，投資費(fèi)用少。 ⑵方案二（閃蒸型） 本方案汽輪機(jī)為補(bǔ)汽式，利用熱水閃蒸技術(shù)，設(shè)置一臺(tái)閃蒸器和補(bǔ)汽裝置，閃蒸器出的飽和蒸汽混入汽輪機(jī)做功。 窯頭 AQC 余熱鍋爐由省煤器、蒸發(fā)器和過熱器組成，而窯尾余熱鍋爐由省煤器、蒸發(fā)器和過熱器組成。給水分為二路：一路經(jīng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥直接進(jìn)入窯頭 AQC 爐省煤器，另一路經(jīng)電動(dòng)閥調(diào)節(jié)后進(jìn)入窯尾 SP 爐省煤器。兩臺(tái)省煤器出來的熱水分別進(jìn)入各自的汽包和公用的閃蒸器。 進(jìn)入窯頭 AQC 爐和窯尾 SP 爐汽包的欠飽和水經(jīng)各自蒸發(fā)器、過熱 器加熱成過熱蒸汽后一同進(jìn)入汽輪機(jī)做功發(fā)電。 .. .. 進(jìn)入閃蒸系統(tǒng)的熱水先進(jìn)閃蒸器，閃蒸產(chǎn)生的飽和蒸汽通過補(bǔ)汽裝置進(jìn)入汽輪機(jī)發(fā)電。閃蒸器的出水又重新泵入窯頭窯尾鍋爐省煤器作為給水。 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)： ①用閃蒸技術(shù)，熱利用效率較高（和單壓系統(tǒng)相比，大約提高 35%）； ②系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定； ③系統(tǒng)較復(fù)雜，除正常設(shè)置外，另加設(shè)閃蒸器；汽輪機(jī)增加補(bǔ)汽調(diào)節(jié)裝置； ④由于閃蒸汽有一定的濕度，對(duì)汽機(jī)的轉(zhuǎn)子要求較高，目前國內(nèi)生產(chǎn)此類汽輪機(jī)較少，須重新設(shè)計(jì)補(bǔ)汽式汽輪機(jī)，汽機(jī)制造周期長，價(jià)格高。 ⑶方案三（雙壓鍋爐型） 該方案最顯著的特點(diǎn) 是余熱鍋爐采用高、低壓兩種蒸汽參數(shù)向汽機(jī)供汽。 窯頭、窯尾余熱鍋爐均由省煤器、低壓蒸發(fā)器、低壓汽包和高壓汽包、低壓汽包和高壓汽包、高壓蒸發(fā)器、高壓過熱器組成。給水分為兩路，一路經(jīng)省煤器進(jìn)入窯頭、窯尾低壓汽包，經(jīng)低溫蒸發(fā)器加熱成飽和蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)發(fā)電。一路經(jīng)省煤器進(jìn)入窯頭、窯尾高壓汽包，經(jīng)窯頭和窯尾高壓蒸發(fā)器、高壓過熱器加熱成過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)發(fā)電。 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)： ①利用效率較高（和單壓系統(tǒng)相比，余熱利用提高大約 35%）； ②窯頭和窯尾余熱鍋爐熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，運(yùn)行維修都不方便； ③收低溫?zé)煔庥酂幔?余熱鍋爐造價(jià)大為提高； ④由于是雙壓系統(tǒng)，同樣對(duì)汽輪機(jī)要求較高，目前國內(nèi)生產(chǎn)此類汽輪機(jī)較少，須重新設(shè)計(jì)補(bǔ)汽式汽輪機(jī)，汽機(jī)制造周期長，價(jià)格高； ⑤系統(tǒng)運(yùn)行要求高。 綜上所述，單壓系統(tǒng)由于其系統(tǒng)簡單，設(shè)備運(yùn)行可靠，投資省，而得到方泛采用，其國內(nèi)使用業(yè)績表明，技術(shù)成熟可靠。而雙壓或閃蒸系統(tǒng)由于受到國產(chǎn)汽輪產(chǎn)品的限制，最終發(fā)電效果并不明顯高于單壓系統(tǒng)，其關(guān).. .. 鍵原因是，大部分汽輪機(jī)制造廠并沒有根據(jù)水泥行業(yè)余熱發(fā)電的具體情況，開發(fā)設(shè)計(jì)新供水泥行業(yè)純低溫余熱發(fā)電用的汽輪機(jī)，造成雙壓補(bǔ)汽式汽輪機(jī)內(nèi)效率略低于單壓式汽輪機(jī)。因此 ，本項(xiàng)目推薦的熱力系統(tǒng)為單壓系統(tǒng)。 余熱煙氣性質(zhì)以及熱力計(jì)算 ⑴煙氣中的成分（設(shè)計(jì)值） 煙氣中含 O2： % 煙氣中含 CO2： 25% 煙氣中含 N2： 66% 煙氣中含 H2O： % 煙氣中含灰分： % ⑵熱力計(jì)算 設(shè)計(jì)工況 水泥產(chǎn)量 :5000t/d AQC SP 煙（風(fēng)）流量（ Nm3/h） 280000 426000 煙（風(fēng)）溫度（℃） 380 320 過熱蒸汽溫度（℃） 355 295 過熱蒸汽流量（ t/h） 過熱蒸汽壓力（ Mpa） 混合 蒸汽流量（ t/h） 混合蒸汽溫度（℃） 混合蒸汽壓力（ Mpa） 汽輪機(jī)進(jìn)汽溫度（℃） 334 汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力（ Mpa） 汽輪發(fā)電機(jī)汽耗（ kg/kWh） （ ） * 汽輪發(fā)電機(jī)功率（ KW） 7730（ 8020） * 注：帶 *的（）內(nèi)值為汽輪機(jī)實(shí)際運(yùn)行的最低汽耗和最大輸出功率。 主機(jī)型式及其主要設(shè)計(jì)規(guī)范 .. .. ⑴余熱鍋爐 余熱鍋爐形式：立式（塔式）、自然循環(huán)、單壓、無補(bǔ)燃、室外露天布置 最大工況 窯產(chǎn)量 :6300t/d AQC SP參數(shù) 煙（風(fēng) ）流量（ Nm3/h） 250000 357000 煙（風(fēng)）溫度（℃） 380 320 過熱蒸汽溫度（℃） 360 295 過熱蒸汽流量（ t/h） 過熱蒸汽壓力（ Mpa） 混合蒸汽流量（ t/h） 混合蒸汽溫度（℃） 混合蒸汽壓力（ Mpa） 汽輪機(jī)進(jìn)汽溫度（℃） 330 汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力（ Mpa） 汽輪發(fā)電機(jī)汽耗（ kg/kWh） （ ） * 汽輪發(fā)電機(jī)功率（ KW） 9018（ 9350） * 余熱鍋爐各工 況下性能參數(shù)（每臺(tái)） 序號(hào) 內(nèi)容 單位 額定工況性能 SP爐 AQC 爐 1 主蒸氣壓力 Mpa 2 主蒸氣溫度 ℃ 295 355 3 最大連續(xù)蒸發(fā)量 T/h 4 給水溫度 ℃ 150 40 5 余熱鍋爐進(jìn)煙量 Nm3/h 322020 202000 6 余熱鍋爐進(jìn)煙溫度 ℃ 320 380 7 余熱鍋爐排煙溫度 ℃ 206 122 .. .. ⑵汽輪發(fā)電機(jī)組 ①汽輪機(jī) 序號(hào) 內(nèi)容 1汽輪機(jī) 1 型號(hào) 2 銘牌功率（ KW） 9000 3 型式 低壓、單缸、單軸、沖動(dòng)、凝汽式汽輪機(jī) 4 額定轉(zhuǎn)數(shù)（ r/min） 3000 5 旋轉(zhuǎn)方向 順汽流方向?yàn)轫槙r(shí)針 6 汽輪機(jī)回?zé)峒?jí)數(shù) 無 7 制造廠家 國內(nèi)汽輪機(jī)制造廠 ②汽輪機(jī)各工況下的性能參數(shù)（每臺(tái)）： 序號(hào) 內(nèi)容 單位 額定工況性能 汽輪機(jī) 1 發(fā)電機(jī)功率 MW 9 2 汽輪機(jī)主汽門前壓力 Mpa 177。 3 汽輪機(jī)主汽門前溫度 ℃ 334177。 5 4 汽輪機(jī)排汽壓力 KPa 6 5 汽輪機(jī)汽耗率 kg/KWH ③發(fā)電機(jī) 序號(hào) 內(nèi)容 單位 額定工況 性能 發(fā)電機(jī) 1 型號(hào) QF92 2 額定功率 MW 9 3 額定電壓 KV 4 功率因數(shù) 5 額定轉(zhuǎn)數(shù) r/min 3000 6 額定頻率 HZ 50 7 效率 97% 8 冷卻方式 空冷 熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)及說明 ⑴熱力系統(tǒng)概述 水泥余熱發(fā)電的熱力系統(tǒng)主要由余熱鍋爐和汽輪機(jī)汽水系統(tǒng)組成，鍋.. .. 爐本體的熱力系統(tǒng)隨設(shè)備整體采購。 ⑵汽水循環(huán)系統(tǒng) 1)汽水循環(huán)系統(tǒng)概述 汽水循環(huán)系統(tǒng)主要由余熱鍋爐（汽水系統(tǒng)）和汽輪機(jī)以及輔助設(shè)備和管道組成。 鍋爐主蒸汽進(jìn)入汽缸 ，然后由汽缸進(jìn)入汽輪機(jī)。因考慮余