【導(dǎo)讀】2×2400t/d熟料水泥生產(chǎn)線。配套純低溫余熱發(fā)電工程

　　

【正文】 制循環(huán)優(yōu)缺點(diǎn) ： 依靠工質(zhì)的重度差而產(chǎn)生的循環(huán)流動稱為自然循環(huán)。借助水泵壓頭使工質(zhì)產(chǎn)生的循環(huán)流動稱為強(qiáng)制循環(huán)。 自然循環(huán)形成：汽包、下降管、下聯(lián)箱和受熱面組成一個循環(huán)回路。由于上升管中的水在爐內(nèi)受熱產(chǎn)生了蒸汽，汽水混合物的比 重 /密度小，而下降管在爐外不受熱，管中是水，其比重 /密度大，兩者比重 /密度差就產(chǎn)生壓力差，壓力差形成水流推動力，水沿下降管向下流動，而汽水混合物則沿上升管向上流動，這樣就形成水的自然循環(huán)流動。 強(qiáng)制循環(huán)鍋爐的結(jié)構(gòu)與自然循環(huán)基本相同，所不同的在下降管中增加了循環(huán)泵，作為增強(qiáng)汽水循環(huán)的推動力。 強(qiáng)制循環(huán)鍋爐的優(yōu)點(diǎn) : ①工質(zhì)在受熱面中是強(qiáng)制流動，因而受熱面的布置方式靈活；②汽水流速高，換熱效率高；③起、停爐快；④循環(huán)倍率 8～ 20（自然循環(huán)的循環(huán)倍率一般為 5～ 10）或更高，蒸發(fā)受熱面可使用小管徑，相對汽包容積減小 ，節(jié)省鋼材。缺點(diǎn)：①加裝熱水循環(huán)泵，操作、檢修相對復(fù)雜，系統(tǒng)可靠性降低；②循環(huán)泵系統(tǒng)投資增加；③運(yùn)行費(fèi)用高。 自然循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)：①系統(tǒng)可靠性高；②系統(tǒng)水容積增大，（在波動熱源情況下）穩(wěn)定性好；③運(yùn)行費(fèi)用低。缺點(diǎn)：①鍋爐鋼材消耗較強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)而言有所增加（由于鍋爐設(shè)計(jì)水平的提高，受熱面布置難度提高的問題已經(jīng)解決）；②鍋爐啟、停慢。 在中低溫余熱發(fā)電領(lǐng)域，燃?xì)廨啓C(jī)余熱發(fā)電的鍋爐及其熱力系統(tǒng)的技術(shù)相當(dāng)成熟，許多設(shè)計(jì)思想可以應(yīng)用到水泥余熱發(fā)電領(lǐng)域。自從 20 世紀(jì) 90 年代 CMI 發(fā)明的自 項(xiàng)目申請報(bào)告 22 然引致循環(huán)的專利技術(shù)后，首臺立式余熱 鍋爐脫離循環(huán)泵成功運(yùn)行，由此中低溫余熱鍋爐以立式自然循環(huán)為潮流。比喻日本三菱就有 61 臺中低溫立式自然循環(huán)余熱鍋爐在投入運(yùn)行。 綜合所述，在本項(xiàng)目中推薦使用的余熱鍋爐全部采用自然循環(huán)鍋爐。 為了提高傳熱效率，合理布局鍋爐受熱面，本方案 2 2400t/d 生產(chǎn)線窯頭窯尾余熱鍋爐共用一個省煤器 (低溫省煤器 )，并放在窯頭以將窯頭風(fēng)溫降至盡可能低。窯頭、窯尾余熱鍋爐均由省煤器、蒸發(fā)器和過熱器組成。給水經(jīng)窯頭余熱鍋爐 低溫省煤器 加熱后分為 三 路，分別進(jìn)入窯頭余熱鍋爐 低壓 汽包 、 高溫 省煤器 和窯尾余熱鍋爐省煤器。工質(zhì)在汽包和蒸發(fā)器 中進(jìn)行自然循環(huán)加熱。產(chǎn)生的飽和蒸汽進(jìn)入各自的過熱器。窯尾 主蒸汽 集箱出口的過熱蒸汽 與窯頭 主蒸汽集箱出口的 過熱蒸汽 通過 蒸汽母管匯 合 到主廠房 進(jìn)入汽輪機(jī)作功發(fā)電。 窯頭余熱鍋爐 產(chǎn)生的低壓過熱蒸汽補(bǔ)入汽輪機(jī)低壓通流部分。 設(shè)計(jì)主要特點(diǎn)： ? 余熱鍋爐 采用 雙 壓 技術(shù) ，汽輪機(jī) 雙壓補(bǔ)汽 機(jī)組 ， 系統(tǒng)可靠 ， 節(jié)省投資，運(yùn)行操作簡單，穩(wěn)定性好 。 ? 窯頭、窯尾鍋爐均采用立式自然循環(huán) ， 占地面積小， 安全可靠 ； ? 熟料生產(chǎn)線所配兩臺余熱鍋爐 公 用一段省煤器， AQC 鍋爐采用中部抽風(fēng)，保證最經(jīng)濟(jì)熱利用。 ? SP 鍋爐采用機(jī)械振打清灰，煙 氣上進(jìn)下出，煙氣側(cè)面流出出 口煙箱，出口煙箱設(shè)置灰斗和輸灰裝置。 ? AQC 鍋爐采用自然通風(fēng)清灰，煙氣下進(jìn)上出， 鍋爐 底 部 自帶 沉降裝置 ，一體化設(shè)計(jì) 。 主機(jī)設(shè)備主要技術(shù)參數(shù) （ 1） SP 余熱鍋爐： 2臺 鍋爐型號： QC175/過熱蒸汽壓力： 過熱蒸汽溫度： 300℃ 過熱蒸汽量： 項(xiàng)目申請報(bào)告 23 鍋爐給水溫度： 124℃ 煙氣流量： 175， 000 Nm3/h 入口煙氣溫度： 300℃（鍋爐入口） 出口煙氣溫度： ～ 210℃（鍋爐出口） 鍋爐壓損： ＜ 80mmH2O （ 2） AQC 余熱鍋爐： 2 臺 鍋爐型號： QC105/主 蒸汽壓力： 主 蒸汽溫度： 360℃ 主 蒸汽 流 量： 省煤器熱水量： 省煤器出口溫度： 134℃ 省煤器入口溫度： 46℃ 補(bǔ) 汽壓力： 補(bǔ) 汽溫度： 178℃ 補(bǔ) 汽流量： 煙氣流量： 105， 000 Nm3/h 入口煙氣溫度： 380℃（鍋爐入口） 出口煙氣溫度 : ～ 97℃（鍋爐出口） 鍋爐壓損： ＜ 80mmH2O （ 3）純凝式汽輪機(jī)： 1 臺 型號： 型式：沖動、純凝 、補(bǔ)汽 式汽輪機(jī)組 額定輸出功率： 9000 kW 設(shè)計(jì)計(jì)算輸出功率： 7928 kW 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速： 3000 r/min， 主汽壓力： MPa 主汽溫度： 300℃ 設(shè)計(jì)工況主汽流量： t/h 補(bǔ)汽流量： t/h 項(xiàng)目申請報(bào)告 24 冷凝器排汽壓力： Mpa （ 4）發(fā)電機(jī)： 1臺 型號： QF92 額定功率： 9000 kW 額定電壓： 10kV 功率因素： 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速： 3000 r/min 勵磁方式：靜止可控硅勵磁 主要設(shè)備配制 （ 1） 主機(jī)設(shè)備配置見下表 名稱 型號 數(shù)量 候選廠家 AQC 鍋爐 QC105/、南通萬達(dá)、川潤 SP 鍋爐 QC175/、南通萬達(dá)、川潤 汽輪機(jī) 、杭州中能 發(fā)電機(jī) QF92 1 濟(jì)南、杭州、東風(fēng) （ 2） 主要輔機(jī)設(shè)備配置見下表 序號 設(shè)備名稱 型號 數(shù)量 主要技術(shù)參數(shù) 1 除氧器 ZCY50H 1 出力： 50 t/h 進(jìn)水壓力： 出水含氧量：≤ 水箱容積： 30m3 2 鍋爐給水泵 DG2550 6 3 流量： 30 m3/h 揚(yáng)程： 300mH2O 電機(jī)功率： 45kW 3 凝結(jié)水泵 4N6 2 流量： 60 t/h 揚(yáng)程： 57m H2O 項(xiàng)目申請報(bào)告 25 轉(zhuǎn)速： 2950 r/min 電動機(jī)功率： 22 kw 4 循環(huán)水泵 500S22 3 流量： 162020202340m3/h 揚(yáng)程： 242219mH2O 電機(jī)功率： 185kW 5 冷卻塔 GNZF 1800 2 流量： 1000m3/h 電機(jī)功率： 90kW 6 橋式起重機(jī) QD20/5 1 （ 1） 窯頭余熱鍋爐（ AQC 爐、 1 臺） 本鍋爐采用立式結(jié)構(gòu)，自然循環(huán)， 雙 壓設(shè)計(jì)，煙氣下進(jìn)上出，底部設(shè)置飛灰分離裝置（結(jié)構(gòu)形式如下圖所示）。鍋爐本體由省煤器、蒸發(fā)器、過熱器和汽包組成。過熱器部分采用光管形式，其他采用螺旋鰭片管作為受熱面，傳熱效果好。受熱面均采用逆流 錯 列的布置結(jié)構(gòu)形式。管束采用梳形板支撐定位結(jié)構(gòu)，管束與工質(zhì)荷重通過梳形板條，由設(shè)置在煙箱內(nèi)的橫梁承受。本余熱鍋爐有以下特點(diǎn)： 1) 余熱鍋爐與飛灰分離裝置一體化，取消外置式沉降室，簡化了煙氣管道，減少了占地面積，節(jié) 省了投資； 2) 減少了設(shè)備、煙風(fēng)管道的散熱，提高了余熱利用效率，約提高 12％左右； 3) 目前投產(chǎn)的余熱發(fā)電，由于布置了外置式沉降室，系統(tǒng)阻力比以前增加了1200Pa 左右，部分窯頭引風(fēng)機(jī)和電機(jī)進(jìn)行了改造或更換。鍋爐取消外置式沉降室，減少了煙氣管道，減少了系統(tǒng)阻力，系統(tǒng)阻力只有 800Pa 左右，基本上不需要改造風(fēng)機(jī)、電機(jī)。 4) 由于窯頭阻力減少，對于窯頭風(fēng)機(jī)的運(yùn)行、廠用電耗有益； 5) 煙氣從下往上走，對余熱鍋爐的防磨有極大好處；從煙氣熟料磨損機(jī)理來說，鍋爐受熱面磨損程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于煙氣從上往下行走。 6) 鍋爐進(jìn)口溫度波動較大，根據(jù)熟料 在中溫下的化學(xué)特性，容易產(chǎn)生結(jié)塊附在受熱面上，為了減少高溫段的積灰， AQC 過熱器受熱面部分采用光管形式； 項(xiàng)目申請報(bào)告 26 7) 為了防止前幾排受熱面沖刷、磨損，窯頭鍋爐布置了 24排假管。 AQC 爐煙氣側(cè)阻力損失≤ 80mmH2O，漏風(fēng)系數(shù)≤ 1%， AQC爐排煙溫度 約 97℃。 （ 2） 窯尾余熱鍋爐（ SP 爐、 1臺） 本鍋爐采用立式結(jié)構(gòu)，自然循環(huán)，單壓設(shè)計(jì)，煙氣上進(jìn)下出。鍋爐本體由省煤器、蒸發(fā)器和過熱器組成。受熱面受到自上而下的煙氣橫向沖刷。受熱面管束均采用鍋爐鋼管，由水平前后方向彎制成的上下蛇形管束組成 ，采用逆流順列布置形式。為了防止煙氣顆粒磨損，煙氣入口截面上管束與彎頭等受氣流沖刷嚴(yán)重的位置均設(shè)置防磨罩。 SP爐煙氣側(cè)阻力損失≤ 80mmH2O，漏風(fēng)系數(shù)≤ 2%， SP 爐排煙溫度 210℃。 （ 3） 鍋爐清灰方式 鍋爐清灰方式包括振打清灰、聲波清灰、蒸汽吹灰和激波吹灰。振打清灰雖對鍋爐設(shè)備本身有一定影響，但效果比較明顯，國內(nèi)國外廠家均廣泛使用。 本設(shè)計(jì) SP鍋爐采用機(jī)械振打清灰方式， AQC鍋爐采用自然通風(fēng)清灰。 系統(tǒng)概述 項(xiàng)目申請報(bào)告 27 余熱鍋爐過熱器產(chǎn)生的過熱蒸汽，經(jīng)隔離閥、主汽閥、調(diào)節(jié) 閥進(jìn)入汽輪機(jī)膨脹做功后，排至凝汽器。乏汽在凝汽器中凝結(jié)成水后，匯入熱水井，然后由凝結(jié)水泵送往真空除氧器，再經(jīng)給水泵泵入余熱鍋爐循環(huán)使用。循環(huán)冷卻水泵將水池中冷卻水打入凝汽器后，再排往冷卻塔進(jìn)行冷卻，經(jīng)過冷卻的水最后回到水池循環(huán)利用。發(fā)電機(jī)冷卻介質(zhì)為空氣，冷卻方式為閉式循環(huán)通風(fēng)冷卻。 汽輪機(jī)熱力系統(tǒng) 本汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)主要由主蒸汽系統(tǒng)、軸封系統(tǒng)、疏水系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和循環(huán)水系統(tǒng)等組成。 （ 1） 主蒸汽系統(tǒng) 來自余熱鍋爐的新蒸汽經(jīng)隔離閥至主汽門，再經(jīng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)入汽輪機(jī)作功，做完工后的乏汽進(jìn) 入凝汽器凝結(jié)為水，經(jīng)凝結(jié)水泵、除氧器、給水泵送回鍋爐。 均壓箱所需新蒸汽的管道，連接在主蒸汽電動閥前。 （ 2） 軸封系統(tǒng) 為了減少汽輪機(jī)汽缸兩端軸封處的漏氣損失，在軸伸出氣缸的部位均裝有軸封，分別由前汽封、后汽封和隔板汽封，汽封均采用高低齒型迷宮式。 （ 3） 疏水系統(tǒng) 在汽輪機(jī)啟動、停機(jī)或低負(fù)荷運(yùn)行時，要把主蒸汽管道及其分支管道、閥門等部件中集聚的凝結(jié)水迅速地排走，否則進(jìn)入汽輪機(jī)通流部分，將會引起水擊，另外會引起其它用汽設(shè)備和管道發(fā)生故障。 汽輪機(jī)本體疏水設(shè)計(jì)有： ? 自動主汽閥前疏水（接疏水?dāng)U容器）； ? 前后汽 封疏水（直接排地溝）； ? 自動主汽閥桿疏水（直接排地溝）； ? 自動主汽閥后疏水、汽輪機(jī)前后汽缸、軸封供汽管疏水，引至疏水膨脹箱 。 （ 4） 凝結(jié)水系統(tǒng) 凝汽器熱井中的凝結(jié)水，由凝結(jié)水泵經(jīng)汽封加熱器送至除氧器。 汽輪機(jī)啟動和低負(fù)荷運(yùn)行時，為了保證有足夠的凝結(jié)水量通過汽封加熱器中的冷卻器，并維持熱井水位，在汽封加熱器后的主凝結(jié)水管道上裝設(shè)了一根再循環(huán)管，使 項(xiàng)目申請報(bào)告 28 一部分凝結(jié)水可以在凝汽器及 軸封冷卻 器之間循環(huán)，再循環(huán)水量的多少由再循環(huán)管道上的閥門來控制。 汽輪機(jī)啟動時，凝汽器內(nèi)無水，這時應(yīng)由專設(shè)的除鹽水管向凝汽器注水。 （ 5） 真空系統(tǒng) 汽輪機(jī)運(yùn)行需要維持一定的真空，必須抽出凝汽器、凝結(jié)水泵等中的空氣，它們之間均用管道相互聯(lián)通，然后與射水抽氣器連在一起，組成一個真空抽氣系統(tǒng)。 （ 6） 循環(huán)水系統(tǒng) 凝汽器、冷油器以及發(fā)電機(jī)的空氣冷卻器必須不斷地通過冷卻水，以保證機(jī)組的正常工作，冷卻水管道、循環(huán)水泵、補(bǔ)充用的工業(yè)水管道及冷卻循環(huán)水的冷卻設(shè)備總稱為循環(huán)水系統(tǒng)。 （ 1） 裝機(jī)容量： 9000kW （ 2） 平均發(fā)電功率： 7928kW （ 3） 年運(yùn)行時間（ h） ： 7200 （ 4） 年發(fā)電量（ 104 kW h） ： （ 5） 自用電率（ %） ： （ 6） 年供電量（ 104 kW h） ： 5280 （ 7） 小時熟料產(chǎn)量（ t）： 在熟料生產(chǎn)線窯尾一級旋風(fēng)筒出口同高溫風(fēng)機(jī)之間裝一旁路余熱鍋爐（ SP爐），窯尾廢氣經(jīng)余熱鍋爐吸熱降溫至 210℃左右，由高溫風(fēng)機(jī)送至原系統(tǒng) 的生料磨烘干生料和窯尾除塵器。若發(fā)電系統(tǒng)停用，則廢氣經(jīng)原系統(tǒng)增濕塔進(jìn)入高溫風(fēng)機(jī)。 AQC 鍋爐布置在窯頭篦冷機(jī)和余風(fēng)風(fēng)機(jī)之間，篦冷機(jī)采用中部抽風(fēng)。中部抽風(fēng)口高溫?zé)犸L(fēng)送 AQC 鍋爐，原余風(fēng)口低溫風(fēng)與 AQC 鍋爐出風(fēng)混合后經(jīng)除塵器和余風(fēng)風(fēng)機(jī)排入大氣，實(shí)際運(yùn)行時通過各抽風(fēng)口調(diào)節(jié)風(fēng)門來調(diào)節(jié)。 余熱鍋爐的給水由兩部分組成，一部分是由汽輪機(jī)冷凝泵送來的冷凝水，冷凝水進(jìn)入真空除氧器除氧；另一部分是由化學(xué)水處理系統(tǒng)輸送來的除鹽水作為補(bǔ)充水直接