5000噸每年熟料干法生產線純低溫余熱發電工程項目可行性研究報告(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 五章 工程技術方案 一、熱力系統 設計原則 ⑴遵照《火力發電廠設計技術規范》（ DL50002020）和《小型火力發電廠設計規范》（ GB5004994）進行設計。 ⑵貫徹節約用水原則，積極采取措施節約用水，減少水量消耗。 ⑶工藝系統設計和設備選型，貫徹技術先進、安全可靠的原則。 ⑷車間布置，要合理分區，方便施工、有利于檢修和運行操作，提高綜合技術水平。 ⑸設備選擇與系統確定，要充分結合水泥余熱發電系統的特點，體現技術成熟可靠，經濟合理。 余熱鍋爐與水泥生產工藝系統的銜接 ⑴ SP 爐 現有的窯尾 預熱器旋風筒出口廢氣管道經過改造后，接旁路管道，旁路管道與 SP 爐進口相連，出口則與高溫風機進口相連， SP 爐的排灰經過輸送設備被送到增濕塔的回灰系統中；通過控制增濕塔的廢氣管道和旁路管道的閥門，實現鍋爐和增濕塔之間投運轉換，當余熱鍋爐停用時水泥生產線可正常生產。水泥生產線采用旋風預熱器帶分解爐的低熱耗燒成系統，5000t/d 水泥生產線窯尾一級筒出口廢氣溫度 320℃設計， SP 爐排煙溫度按200℃設計。 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，換熱效果穩定，鍋爐內部按順序前后布置過熱器、蒸發器和省煤器。 臥式爐的缺點是：占地面積大；尤其對已有的生產線加余熱鍋爐系統不方便，布置困難。鍋爐投影面積大，造成粉塵落點分散，一般要通過拉.. .. 鏈機集中輸送，由于拉鏈機的運動，漏風點多，國產鍋爐很難密封，特別是在窯尾負壓較大的情況下，漏風嚴重。使得國產臥式鍋爐熱效率相對立式有所降低。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。 立式鍋爐主要優點：鍋爐本體采用鋼護板結構，鍋爐自上而下布置過熱器、蒸發器和省煤器，由于鍋爐投影面積小，粉 塵落點集中，回灰采用灰斗式，漏風點少、國產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展，因此占地面積較小，比較容易布置（可順著窯尾風管平行布置）。特別適合于已有生產線增加余熱發電系統。 立式鍋爐主要缺點：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）、受熱面耗鋼量相對較大。清潔時粉塵要經過過熱器、蒸發器和省煤器，清灰效果差。 鍋爐的積灰主要與粉塵濃度和粉塵性質及受熱面的布置水平有關，中空窯進鍋爐的溫度為 850℃左右，此時的粉塵為熔融狀態，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。但經過預熱器的煙氣其溫度為 320390℃，此時的粉塵主要為生料粉，較為松散，通過聲波喇叭松動裝置或機械振打裝置，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 SP 立式鍋爐設置在窯尾預熱器與窯尾高溫風之間，通過煙氣管道與余熱鍋爐連接， SP 爐的煙氣進出口順著預熱器出口管道上進下出。 SP 鍋爐煙氣側阻力≤ 80mmH2O，通過對高溫風機操作參數的調整，可使系統完全正常工作。 為保證余熱鍋爐的啟停不影響水泥生產及電站的穩定運行，在 SP 余熱鍋 爐煙氣連接管道設有旁通煙道可使 SP爐在出現故障時或水泥生產不正常時解列 SP 爐，即滿足了水泥生產的穩定運行又保證了 SP 爐的安全。通過旁通管道的調節作用還可使水泥生產及余熱鍋爐的運行達到理想的運行工.. .. 況。 ⑵ AQC 爐 因熟料冷卻機的廢氣中含有對鍋爐換熱面磨蝕性較強的熟料微粒，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 AQC 鍋爐之前的管路上設置預收塵裝置，根據其粒徑級配，選用重力沉降室，進 AQC 鍋爐的濃度＜ 8g/Nm3，收集的粉塵通過輸送設備，直接送往熟料鏈斗機。 為提高 AQC 鍋爐的產汽量，把進 AQC 鍋爐廢氣管道的抽氣口往熟料冷卻機高溫段移動，即中部抽風，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口，現有冷卻機排風口保留，通過鍋爐管道閥門和冷卻機尾部排風管道閥門的調節，保證 AQC鍋爐的產汽量，為了確保 AQC 爐出現事故時不影響水泥生產，必要時可以解列 AQC 爐，同時考慮了 AQC 爐在出現故障是不通水而干燒的特殊情況。 預收塵裝置和 AQC 爐煙氣側阻力損失≤ 100mmH2O，漏風系數≤ 3%，5000t/d水泥生產線 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煙氣含量塵濃度較高的特點，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是相當重要的。窯尾余熱鍋爐的清灰采用機械振打的措施來清除附著在換熱面上的煙塵，通過機械振打，使粉塵進入灰斗最后排除；另外在 余熱鍋爐設計時，換熱管束之間間距可以布置的相對大一些，從而減少鍋爐內部的積灰；窯頭余熱鍋爐因采用了預除塵措施，進鍋爐的粉塵濃度＜ 8g/Nm3，所以附著在換熱面上的粉塵較少，粘.. .. 結性小，基本能隨氣流帶走，所以不設清灰裝置。 熱力系統的確定 ⑴方案一 (單壓鍋爐系統 ) 根據熱工標定的窯頭、窯尾廢氣量和廢氣溫度， 6000t/h 水泥生產線窯頭余熱鍋爐由二級省煤器、蒸發器和過熱器組成。窯尾余熱鍋爐由省煤器、五級蒸發器和過熱器組成，給水經窯頭 AQC 爐高溫省煤器、汽包、蒸發器、過熱器，另一路則進入窯尾 SP 鍋爐高溫省煤器、 汽包、蒸發器、過熱器。然后通過汽輪機進汽管，進入汽輪機做功發電；由于蒸發器受熱面布置不同， 6000t/h 水泥生產線窯頭蒸汽量大約為 ，而窯尾蒸汽量大約為。 該系統設計主要特點： 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，同時也向 SP 爐供應熱水。 ② 6000t/h 水泥生產線窯頭過熱蒸汽溫度設計 355℃，壓力 ，而窯尾過熱蒸汽溫度設計為 295℃，壓力 ；它們在分汽缸混合后溫度 334℃，壓力 ，保證最經濟熱利用。 ③單壓系統鍋 爐結構簡單，自然循環。 ④汽輪機為單壓進汽，設備制造簡單，可靠性高，投資費用少。 ⑵方案二（閃蒸型） 本方案汽輪機為補汽式，利用熱水閃蒸技術，設置一臺閃蒸器和補汽裝置，閃蒸器出的飽和蒸汽混入汽輪機做功。 窯頭 AQC 余熱鍋爐由省煤器、蒸發器和過熱器組成，而窯尾余熱鍋爐由省煤器、蒸發器和過熱器組成。給水分為二路：一路經電動調節閥直接進入窯頭 AQC 爐省煤器，另一路經電動閥調節后進入窯尾 SP 爐省煤器。兩臺省煤器出來的熱水分別進入各自的汽包和公用的閃蒸器。 進入窯頭 AQC 爐和窯尾 SP 爐汽包的欠飽和水經各自蒸發器、過熱 器加熱成過熱蒸汽后一同進入汽輪機做功發電。 .. .. 進入閃蒸系統的熱水先進閃蒸器，閃蒸產生的飽和蒸汽通過補汽裝置進入汽輪機發電。閃蒸器的出水又重新泵入窯頭窯尾鍋爐省煤器作為給水。 該系統設計特點： ①用閃蒸技術，熱利用效率較高（和單壓系統相比，大約提高 35%）； ②系統運行穩定； ③系統較復雜，除正常設置外，另加設閃蒸器；汽輪機增加補汽調節裝置； ④由于閃蒸汽有一定的濕度，對汽機的轉子要求較高，目前國內生產此類汽輪機較少，須重新設計補汽式汽輪機，汽機制造周期長，價格高。 ⑶方案三（雙壓鍋爐型） 該方案最顯著的特點 是余熱鍋爐采用高、低壓兩種蒸汽參數向汽機供汽。 窯頭、窯尾余熱鍋爐均由省煤器、低壓蒸發器、低壓汽包和高壓汽包、低壓汽包和高壓汽包、高壓蒸發器、高壓過熱器組成。給水分為兩路，一路經省煤器進入窯頭、窯尾低壓汽包，經低溫蒸發器加熱成飽和蒸汽進入汽輪機發電。一路經省煤器進入窯頭、窯尾高壓汽包，經窯頭和窯尾高壓蒸發器、高壓過熱器加熱成過熱蒸汽進入汽輪機發電。 該系統設計特點： ①利用效率較高（和單壓系統相比，余熱利用提高大約 35%）； ②窯頭和窯尾余熱鍋爐熱力系統設計較為復雜，運行維修都不方便； ③收低溫煙氣余熱， 余熱鍋爐造價大為提高； ④由于是雙壓系統，同樣對汽輪機要求較高，目前國內生產此類汽輪機較少，須重新設計補汽式汽輪機，汽機制造周期長，價格高； ⑤系統運行要求高。 綜上所述，單壓系統由于其系統簡單，設備運行可靠，投資省，而得到方泛采用，其國內使用業績表明，技術成熟可靠。而雙壓或閃蒸系統由于受到國產汽輪產品的限制，最終發電效果并不明顯高于單壓系統，其關.. .. 鍵原因是，大部分汽輪機制造廠并沒有根據水泥行業余熱發電的具體情況，開發設計新供水泥行業純低溫余熱發電用的汽輪機，造成雙壓補汽式汽輪機內效率略低于單壓式汽輪機。因此 ，本項目推薦的熱力系統為單壓系統。 余熱煙氣性質以及熱力計算 ⑴煙氣中的成分（設計值） 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熱力計算 設計工況 水泥產量 :5000t/d AQC SP 煙（風）流量（ Nm3/h） 280000 426000 煙（風）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） 汽輪機進汽溫度（℃） 334 汽輪機進汽壓力（ Mpa） 汽輪發電機汽耗（ kg/kWh） （ ） * 汽輪發電機功率（ KW） 7730（ 8020） * 注：帶 *的（）內值為汽輪機實際運行的最低汽耗和最大輸出功率。 主機型式及其主要設計規范 .. .. ⑴余熱鍋爐 余熱鍋爐形式：立式（塔式）、自然循環、單壓、無補燃、室外露天布置 最大工況 窯產量 :6300t/d AQC SP參數 煙（風 ）流量（ Nm3/h） 250000 357000 煙（風）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） 汽輪機進汽溫度（℃） 330 汽輪機進汽壓力（ Mpa） 汽輪發電機汽耗（ kg/kWh） （ ） * 汽輪發電機功率（ KW） 9018（ 9350） * 余熱鍋爐各工 況下性能參數（每臺） 序號 內容 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 最大連續蒸發量 T/h 4 給水溫度 ℃ 150 40 5 余熱鍋爐進煙量 Nm3/h 322020 202000 6 余熱鍋爐進煙溫度 ℃ 320 380 7 余熱鍋爐排煙溫度 ℃ 206 122 .. .. ⑵汽輪發電機組 ①汽輪機 序號 內容 1汽輪機 1 型號 2 銘牌功率（ KW） 9000 3 型式 低壓、單缸、單軸、沖動、凝汽式汽輪機 4 額定轉數（ r/min） 3000 5 旋轉方向 順汽流方向為順時針 6 汽輪機回熱級數 無 7 制造廠家 國內汽輪機制造廠 ②汽輪機各工況下的性能參數（每臺）： 序號 內容 單位 額定工況性能 汽輪機 1 發電機功率 MW 9 2 汽輪機主汽門前壓力 Mpa 177。 3 汽輪機主汽門前溫度 ℃ 334177。 5 4 汽輪機排汽壓力 KPa 6 5 汽輪機汽耗率 kg/KWH ③發電機 序號 內容 單位 額定工況 性能 發電機 1 型號 QF92 2 額定功率 MW 9 3 額定電壓 KV 4 功率因數 5 額定轉數 r/min 3000 6 額定頻率 HZ 50 7 效率 97% 8 冷卻方式 空冷 熱力系統設計特點及說明 ⑴熱力系統概述 水泥余熱發電的熱力系統主要由余熱鍋爐和汽輪機汽水系統組成，鍋.. .. 爐本體的熱力系統隨設備整體采購。 ⑵汽水循環系統 1)汽水循環系統概述 汽水循環系統主要由余熱鍋爐（汽水系統）和汽輪機以及輔助設備和管道組成。 鍋爐主蒸汽進入汽缸 ，然后由汽缸進入汽輪機。因考慮余