【文章內(nèi)容簡介】 熱發(fā)電 項目 可行性研究報告 中材國際工程股份有限公司 13 形成 9MW 的 發(fā)電 能力 ， AQC 爐、 SP 爐和 純凝補汽式 汽輪 發(fā)電機組 采用國產(chǎn)設(shè)備 。 余熱條件 本項目 的余熱條件如下： 窯尾預(yù)熱器出口廢氣量： 360,000Nm3/h 進鍋爐廢氣溫度： 340℃ 余熱鍋爐出口溫度： 220℃ (進 原料 磨烘干原料 ) 含塵濃度 (進口 )： 80g/Nm3 熟料冷卻機抽氣口廢氣量： 220,000Nm3/h(考慮煤磨不投用情況下 ) 進鍋爐廢氣溫度： 360℃ 余熱鍋爐出口溫度： ～ 90℃ 含塵濃度 (進口 )： ≤8g/Nm3(設(shè)置預(yù)除塵裝置 ) 項目設(shè)計的主 要原則 保證余熱電站在正常運行時不影響水泥熟料生產(chǎn)線的正常生產(chǎn)，余熱電站建設(shè)時不影響水泥生產(chǎn)線的正常生產(chǎn)，在此原則下電站設(shè)計遵循“ 技術(shù)先進、生產(chǎn)可靠、降低能耗、節(jié)約投資 ” 的原則。具體指導思想如下： (1) 在不影響水泥生產(chǎn)的前提下最大限度地利用余熱 ； (2) 在技術(shù)方案 實施 上統(tǒng)一考慮回收利用 5000t/d 窯頭、窯尾廢氣中的余熱 ； (3) 在生產(chǎn)可靠的前提下，提倡技術(shù)先進。要盡可能采用先進的工藝 (熱力系統(tǒng) )技術(shù)方案，以降低操作成本投入。 (4) 采用國內(nèi)可靠、成熟的設(shè)備。 (5) 以生產(chǎn)可靠為前提，采用經(jīng)實 踐證明是成熟、可靠的工藝和裝備，克服同類型、同規(guī)模項目中暴露出的問題。 (6) 電廠主、輔機的過程控制采用集散型計算機控制系統(tǒng)。 (7) 貫徹執(zhí)行國家和地方對環(huán)保、勞動、安全、計量、消防等方面的有關(guān)規(guī)定和標準，做到 “三同時 ”。 焦 煤集團 千業(yè)水泥公司新型干法水泥 窯 純低溫余熱發(fā)電 項目 可行性研究報告 中材國際工程股份有限公司 14 余熱電站的初步方案論述 擬建的新型干法水泥熟料生產(chǎn)線的余熱電站，是為了充分利用水泥窯余熱，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益， 本項目 擬在水泥生產(chǎn)線窯頭、窯尾分別設(shè)置余熱鍋爐，即 AQC 爐和 SP 爐，力求做到充分利用工藝生產(chǎn)余熱，達到節(jié)約能源降低能耗的目的。 SP 爐分為蒸發(fā)段及過熱段組成； AQC 爐由 熱水 段、蒸發(fā)段 和 過熱段組成； 9000kW 純凝補汽式汽輪機； 除氧系統(tǒng)為常溫化學除氧或真空除氧。 電站控制采用 DCS 集中控制方式； 水泥線建成時的供電和電站的自用電，在電站啟動時的啟動電源為電網(wǎng)供電，電站正常運行后，電站用電由發(fā)電機通過總降直接供電。 在水泥窯設(shè)置回收廢氣中余熱的鍋爐系統(tǒng)后，進入窯尾高溫風機的煙氣阻力最大將增加約 1000Pa；窯頭鍋爐引風機的阻力最大將增加約1400Pa。 (1) 煙氣流程 出窯尾一級筒的廢氣 (約 340℃ )經(jīng) SP 爐換熱后溫度降至 220℃ 左右，經(jīng)窯尾高溫風機送至原料磨烘 干原料后， 通過 除塵器凈化后達標排放。 取自窯頭篦冷機廢氣 (約 360℃ )經(jīng)沉降室沉降 (預(yù)收塵裝置 )后進入AQC 爐，熱 交 換后進入收塵器凈化達標后與熟料冷卻機尾部的廢氣 匯 合后由引風機經(jīng)煙囪排入大氣。 (2) 水、汽流程 原水經(jīng)機械過濾器、活性碳過濾器預(yù)處理后進入 化學 水裝置，達標后的 除鹽水 作為發(fā)電系統(tǒng)的補充水補入除氧器。經(jīng)除氧后的 給水 由鍋爐給水泵送至 AQC 爐的 公共 省煤器段。進入 AQC 爐的給水經(jīng)爐內(nèi)低溫段與煙氣進行熱交換 ， 生產(chǎn) 170℃ 左右熱水 ； 170℃ 左右熱水按一定比例分別進入 AQC 爐 、 SP 爐 的 汽包 及發(fā)電機廠 房內(nèi)的閃蒸器，熱水在 AQC 爐、SP 爐中經(jīng)過 蒸發(fā)段、過熱段 被加熱 后， AQC 爐產(chǎn) 、 330℃ 的過熱焦 煤集團 千業(yè)水泥公司新型干法水泥 窯 純低溫余熱發(fā)電 項目 可行性研究報告 中材國際工程股份有限公司 15 蒸汽， SP 爐得到 、 310℃ 的過熱蒸汽，經(jīng)集汽缸混合主蒸汽溫度在 306℃ 左右進入汽輪機主進汽口，供汽輪機做功發(fā)電； 進入閃蒸器的熱水，經(jīng)過閃蒸作用，產(chǎn)生 、 105℃ 的低壓飽和蒸汽和熱水，閃蒸熱水流至低壓給水母管，閃蒸飽和蒸汽則通過汽輪機的補汽口進入汽輪機進行膨脹做功發(fā)電， 經(jīng)汽輪機作功后的乏汽進入凝汽器冷凝成凝結(jié)水后，由凝結(jié)水泵 送出至低壓給水母管 ，再由鍋爐給水泵將除氧后的冷凝水和補充水 直接送至 AQC 爐，完成一個汽水循環(huán)。 (3) 排灰流程 SP 爐的排灰為窯灰，可回到水泥生產(chǎn)工藝流程中，設(shè)計時擬與窯尾除塵器收下的窯灰一起用輸送裝置送到生料均化庫。 AQC 爐產(chǎn)生的粉塵將和窯頭收塵器收下的粉塵一起回入工藝系統(tǒng)。 余熱鍋爐與水泥生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的銜接 (1) AQC 爐 因熟料冷卻機的廢氣中含有對鍋爐 受 熱面磨蝕性較強的熟料微粒，濃度約為 25g/Nm3，為保證 AQC 鍋爐的使用壽命，提高余熱利用率，在進 AQC 爐之前的管路上設(shè)置重力沉降室，使進入 AQC 鍋爐的廢氣粉塵濃度降至 8g/Nm3左右 ； AQC 鍋爐 受熱面采用螺旋鰭片管，以提高管道單位長度的傳熱系數(shù)，降低鍋爐重量，同時降低粉塵對管道的磨損，提高使用壽命。 沉降室和 AQC 爐設(shè)在水泥生產(chǎn)線窯頭冷卻機與收塵器之間的管道上，鍋爐煙氣側(cè)阻力損失 ≤600Pa，窯頭余熱鍋爐整個系統(tǒng) (包括沉降室和管道 )煙氣側(cè)的阻力 ≤1400Pa， 系統(tǒng) 漏風系數(shù) ≤2%。為了確保 AQC 出現(xiàn)事故時不影響水泥生產(chǎn)，設(shè)旁路煙道在必要時解列 AQC 爐。因進 AQC 爐的廢氣溫度較高，在設(shè)計時已考慮在出現(xiàn)事故發(fā)生干燒的特殊情況。 (2) SP 爐 1) SP 爐形式 SP 爐采用立式布置，鍋爐回灰 經(jīng)灰斗后由輸送鉸刀 (帶鎖風閥 )直接輸送，因此漏風點少、熱效率較高、比較容易布置 (可順著窯尾風管布置 )、占地面積較小。 焦 煤集團 千業(yè)水泥公司新型干法水泥 窯 純低溫余熱發(fā)電 項目 可行性研究報告 中材國際工程股份有限公司 16 出一級筒預(yù)熱器的煙氣溫度為 340℃ ，此時的粉塵主要為生料粉，較為松散，通過 機械振打 ，可以達到清除積灰的目的。 2) SP 爐的布置 SP 爐設(shè)置在窯尾預(yù)熱器與窯尾高溫風機之間， 采用 煙氣管道與余熱鍋爐連接， 窯尾高溫風機布置在余熱鍋爐框架內(nèi) (下方 )， SP 爐的煙氣進出口順著預(yù)熱器出口管道上進下 側(cè) 出。 SP 爐系統(tǒng)的煙氣側(cè)阻力 ≤1000Pa，通過提高高溫風機的風壓，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)定運行，在 SP 爐煙氣連接管道上設(shè)有旁通煙道，可使鍋爐在出現(xiàn)故障時或水泥生產(chǎn)不正常時解列，既滿足了水泥生產(chǎn)的穩(wěn)定運行又保證了 SP 爐的安全。通過旁通煙道的調(diào)節(jié)作用還可使水泥生產(chǎn)及余熱鍋爐的運行均達到理想的運行工況。 (3) 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)通過的煙氣含塵濃度較高的特點，采用 光管 ，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換熱 面 的磨損和增加換熱面積，因此采用 螺旋 鰭片式 受熱面 ，同時，爐內(nèi)煙氣要求采用低流速，以減輕廢 氣粉塵對鍋爐 受熱面 的磨損。 附著在換熱面上的粉塵對鍋爐的傳熱效率影響很大，因此余熱鍋爐的清灰在余熱利用系統(tǒng)中相當重要。 本項目 SP爐清灰采用 機械振打 裝置；窯頭余熱鍋爐因采取了預(yù)收除塵措施，進鍋爐 的粉塵濃度小于 8g/Nm3，且熟料粉塵不易附著在換熱面上，能隨氣流帶走，可不設(shè)清灰裝置。 汽輪發(fā)電機 房 設(shè)二層廠房，余熱發(fā)電的主控制室和汽輪機、發(fā)電機主要部分在二樓，汽輪發(fā)電機房的一層為凝汽器和相關(guān)的油泵、水泵。 熱力系統(tǒng)配置 設(shè)置 SP 爐 1 套、 AQC 爐 1 套； 1 臺單機容量為 9000kW 補汽 凝汽式汽輪機，配 套 1 臺 10000kVA 發(fā)電機組及相應(yīng)的鍋爐給水制水 (化學除鹽水 )、冷卻水系統(tǒng)等輔助車間， 平均 發(fā)電 功率 8500kW，供電 功率 7820kW(電站自用電按 8％ )。 焦 煤集團 千業(yè)水泥公司新型干法水泥 窯 純低溫余熱發(fā)電 項目 可行性研究報告 中材國際工程股份有限公司 17 余熱電站主機設(shè)備表 余熱電站主機設(shè)備表 (1) 余熱利用部分 1) 窯尾預(yù)熱器余熱鍋爐 (SP 爐 ) 1 臺 入口廢氣量： 360,000Nm3/h 入口廢氣溫度： 340℃ 入口廢氣含塵濃度： 80g/ Nm3 出口廢氣溫度： 220℃ (原料磨烘干熱源 ) 鍋爐產(chǎn)汽量： — — t/h(由 鍋爐廠提供 ) 蒸汽壓力： 蒸汽溫度： 310℃ 煙氣側(cè)阻力： ≤850Pa 鍋爐總漏風量： ≤2% 清灰方式： 機械振打 給水溫度： 168℃ 2) 窯頭熟料冷卻機余熱鍋爐 (AQC 爐 ) 1 臺 入口廢氣量： 220,000Nm3/h(煤磨不投 ) 入口廢氣溫度： 360℃ 入口廢氣含塵濃度： ≤8g/ Nm3(出預(yù)收塵后 ) 鍋爐出口廢氣溫度： ～ 90℃ 煙氣側(cè)阻力： ≤600Pa 鍋爐總漏風量： ≤2% 清灰方式： / 主蒸汽 主蒸汽量： —— t/h(由 鍋爐廠提供 ) 產(chǎn)汽溫度： 330℃ 給水溫度： 170℃ 熱水段 產(chǎn)熱水 量： —— t/h(由 鍋爐廠提供 ) 產(chǎn) 熱水 溫度： 170℃ 焦 煤集團 千業(yè)水泥公司新型干法水泥 窯 純低溫余熱發(fā)電 項目 可行性研究報告 中材國際工程股份有限公司 18 給 水溫度： 54℃ 二 汽輪發(fā)電機系統(tǒng) 1) 補汽 凝汽式汽輪機 1 臺 額定功率： 9000kW 額定轉(zhuǎn)速： 3000r/min 主汽門前壓力： 主汽門前溫度： 310℃ 補 汽門前壓力： 補 汽門前溫度： 105℃ 排汽壓力： 2) 發(fā)電機 1 臺 額定功率： 10000kVA 出線電壓： 10500V 額定轉(zhuǎn)速： 3000r/min 3) 凝結(jié)水泵 2 臺 4) 鍋爐給水泵 2 臺 5) 橋式起重機 1 臺 三 化學水處理系統(tǒng) 包括活性碳過濾器、軟水裝置、 除鹽 箱等 1 套 設(shè)計出力： 15t/h 四 循環(huán)冷卻水 系統(tǒng) 1) 冷卻塔 2 臺 2) 循環(huán)冷卻水泵 3 臺 (二用一 備 ) 五 窯尾輸灰系統(tǒng) 一 套 六 窯頭沉降室及輸灰系統(tǒng) 二 套 七 電氣設(shè)備 一套 八 熱力控制設(shè)備 一套 九 汽水管線 焦 煤集團 千業(yè)水泥公司新型干法水泥 窯 純低溫余熱發(fā)電 項目 可行性研究報告 中材國際工程股份有限公司 19 在上表的熱力系統(tǒng)的參數(shù)選擇中，之所以 采用 力系統(tǒng) 是基于以下原因： 水泥廠純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)與正常的火電廠是有本質(zhì)的區(qū)別，火電廠采用 “以電定熱（燃料量） ”，水泥廠純低溫余熱發(fā)電則是在不增加水泥燒成系統(tǒng)熱耗、不影響正常生產(chǎn)的前提下設(shè)置的余熱發(fā)電裝置，是 “以熱定電 ”，并且窯尾預(yù)熱器 與窯頭熟料冷卻機的利用廢氣溫度只有330℃ ～ 360℃ 左右，因此，采用火電廠的中壓、次高壓、高壓的熱力系統(tǒng)是不可能的。 在 “以熱定電 ”的水泥廠純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)中要想多發(fā)電就應(yīng)盡量提高蒸汽初參數(shù)，即提高過熱蒸汽量、過熱蒸汽溫度和過熱蒸汽壓力。但過熱蒸汽壓力、鍋筒壓力、飽和溫度三者密切相關(guān)。只有溫度高于一定壓力下飽和溫度的廢氣才可以產(chǎn)生蒸汽。以下按國內(nèi)常用的三個壓力等級（ 、 、 ）的水泥廠純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)進行比較，見下表： 序號 比較內(nèi)容 過熱蒸汽 過熱蒸汽 過熱蒸汽 備注 1 汽包工作壓力 ～ ～ ～ 2 工作壓力飽和溫度 ℃ ℃ ℃ 3 產(chǎn)汽量之差 11t/h 4t/h 0t/h 4 汽輪機汽耗 ～ ～ kg/kWh ～ kg/kWh 5 發(fā)電量之差 ～ 1230 ～ 320 0 從表中可以看出，由于汽包工作壓力下飽和溫度的降低，可供產(chǎn)生蒸汽的熱量大大增加，蒸汽的產(chǎn)生量也大幅度增加，雖然汽輪機的內(nèi)效率 有所降低，但蒸汽絕對量的增加，使 量比 、 9MW的裝機量，當然并不是要求一味