5000td水泥熟料干法生产线纯低温余热发电工程可行性研究报告

5000t/d 水泥熟料 干法 生产线纯低温余热发电工程 可行性研究 报告 目 录 第一章 总论 1 第二章 项目背景与建设必要性 5 第三章 建设条件与建设地址 9 第四章 建设规模与装机方案 13 第五章 工程技术方案 15 第六章 环境保护 47 第七章 节能 49 第八章 职业安全与卫 生 51 第九章 企业组织与劳动定员 53 第十章 项目实施进度计划与工程管理 54 第十一章 投资估算与资金筹措 56 第十二章 财务 分析 60 附 件 附 图 1、 企业 营业执照 2、 土地证明 3、 资金证明 4、 环境保护审查意见 5、 接入系统初步意见 6、区域位置图 7、平面 布置 图 8、 余热发电原则性热力系统图 1 第一章 总 论 一、项目名称及承办单位： 1、项目名称： 5000t/ 法 生产线纯低温余热发电工程 2、建设性质 技术改造 3、项目建设单位 联系电话： 政编码： 通讯地址： 通镇 镇驻地 4、报告编制单位 工程咨询等级： 甲 级 证书编号： 证机关：国家发展和改革委员会 二、 编制依据 1、 究院 签订的工程咨询委托书与合同书 2、工业建筑设计规范、 电气设计规范、建筑给水排水工程规范、工程设计防火规范 3、 节能中长期专项规划 4、 水泥工业产业发展政策 、 水泥工业发展专项规划 5、 建设项目可行性研究与经济评价手 册 (第三版 ) 6、 国家有关的法律、法规、标准规范等 7、 建设单位及有关部门提供的基础资料及证明文件 三、 设计 范围 1、主要生产工程 2 5000t/尾废气旁路系统及飞灰处理系统，纯低温余热发电系统的 热锅炉、 热锅炉、汽轮发电机组、锅炉水处理设施，循环冷却水系统、 2、涉及的 内容 本工程 内容 的专业有：项目 建设必要性、项目建设条件与厂址、工程技术方案、环境保护与节能、劳动安全卫生与消防、企业组织与劳动定员、项目实施进 度与工程管理、投资估算与资金筹措、 财务 分析 等。 四、 设计原则和指导思想 尽可能做到余热电站在正常运行时不影响水泥熟料生产线的正常工作，余热电站建设时减少对水泥生产线正常生产的影响，余热电站设计遵循“技术先进、生产可靠、节约投资”的原则，具体指导思想如下： 1、在不影响水泥生产的前提下最大限度的利用余热； 2、在技术方案 上统一 考虑回收利用水泥生产线窑头熟料冷却机及窑尾预热器的废气余热，冷却机采用中部抽风，合理设计中部抽风口，并设余风再循环； 3、在生产可靠的前提下，提倡技术先进，要尽可能采用先进的工艺技术方案 ，以降低操作成本和改造基建的投入； 4、以生产可靠为前提，采用成熟、可靠的生产工艺和设备，生产设备原则上采用国产设备； 5、贯彻执行国家和地方对环保、 劳动 、安全、计量、消防等方面的有关规定和标准，做到“三同时”。 五、 建设单位概况 司 位于 通镇，由 合水泥有限公司 (隶属于 料司 )， 注册资金 元， 中国联合水泥有限公司投资占 80%， 资占 20%。一期 5000t/006 年 12月建成投产，主要产品为 30 万 t/a 的 0 万 t/煤灰水泥，采用 74m 规格的回转窑、双系列五级旋风预热器在线喷腾式分解炉新型干法生产线。 3 五、研究结论 1、 建设地址 本项目建于 通镇， 司 院内 ，该地址交通便捷，配套基础设施齐全，可充分原有设施，降低建设投资，建设条件极为方便。 2、 建设规模 本 项目 为 5000t/d 水泥熟料干法生产线配套纯低温余热发电系统，新上 9电机组一套，年发电量 5659万 供电量 5620 万 3、 装机方案 根据 水泥熟料 装置 运行的 技术参数 和 余 热量 ， 热回收锅炉 选用型号为 90 ， 热 回 收 锅 炉 选 用 型 号 为35， 发电机选用 ， 凝 4、 项目实施进度计划 该项目建设期为 1 年， 计划 2007 年 7 月份开工建设，到 2008 年 6 月底全部完成并竣工验收。 5、 劳动定员 该项目建成后， 需工作人员 26 人 ， 工作人员主要由 司 内部调剂，不足部分由 社会劳动力市场招聘和接收大中专毕业生两种途径解决。 6、 投资估算 本项目 总投资估算为 6168 万元，其中，固定资产投资 6150 万元， 铺底流动资金 18 万元。固定资产投资中土建工程 1071 万元，设备购置及安装 费 4336 万元 (含进口设备费 ，其他费用 327 万元，预备费288 万元，建设期利息 128 万元。 项目资本金 1300 万元。 7、 资金筹措 申请银行贷款 3600 万元； 其余建设资金由 司 自筹解决。 8、 主要技术经济指标 4 项目主要技术经济指标详见表 1要技术经济指标表 表 1号 指标 单位 数量 备注 一 生产规模 1 装机容量 000 2 年发电量 659 3 年供电 量 200 二 项目计算期 年 15 1 建设期 年 1 2 生产经营期 年 14 三 项目总投资 万元 6168 1 固定资产投资 万元 6150 2 铺底流动资金 万元 18 四 劳动定员 人 26 五 正常年销售收入 万元 2148 六 总成本费用 万元 788 七 销售税金及附加 万元 35 八 增值税 万元 346 九 利润总额 万元 1371 十 所得税 万元 452 十一 税后利润 万元 919 十二 经济评价指标 1 财务内部收益率 % 2 财务净现值 万元 3086 0% 3 投资回收期 年 建设期 1年 十三 投资利润率 % 十四 投资利税率 % 5 第二章 项目背景与建设必要性 一、 项目概况 水泥工业是国民经济的重要基础产业，是国民经济社会发展水平和综合实力的重要标志。改革开放以来，随着经济建设规模扩大，我国水泥工业发展很快。 1978 年全国水泥产量 6524 万吨， 2005 年水泥产量 吨，水泥年产量净增 吨。从 1985 年起我国水泥 产量已连续 21年居世界第一位，目前占世界总产量的 48%左右。水泥产量的快速增长，从数量上基本满足了国民经济持续快速发展和大规模经济建设的需要。 随着全球经济的快速增长，对能源的需求越来越多，能源已成为经济增长的 制约 瓶颈。水泥制造业是一个高能耗产业，不仅每年要消耗大量的煤炭等一次能源，而且还要消耗大量的二次能源 然随着水泥煅烧技术的发展，系统热效率得到了较大的提高， 1300t/d、 2500t/d、 5000t/泥生产线的熟料热耗已经分别达到了 3475kJ/303140kJ/50 2970kJ/10但仍有大量的中、低温废气余热未能被充分利用，造成大量的能源浪费，并产生大量的废气，其中 0%。 树立科学发展观、建立循环经济运行体系是我国一项长期的重大技术政策，合理的综合利用现有的宝贵资源是我国确保经济可持续发展的关键。在窑外分解新型干法水泥生产工艺中，窑尾预热器和窑头熟料冷却机的废气除了部分用于烘干原料、煤以外，仍然排掉了大量的低温废气，余热白白损失了，其热量约占水泥熟料烧成系统 总热耗量的 30%，进一步充分利用这些中低品位的余热是节约能源、减少温室气体排放的关键。国家也出台了一系列优惠政策鼓励发展余热余压综合利用项目。在国家政策的鼓励下，国内许多水泥制造企业 如：海螺集团宁国水泥厂、广西鱼峰水泥厂、浙江长兴煤山众盛建材有限公司、浙江三狮水泥股份有限公司 等 针对水泥生产过程中产生的余热，建设了纯低温余热发电装置，取得了 相当成功的经验和较好的经济效益 。不仅 使 水泥生产线产生的废热资源转化为电能，使其 6 变废为宝，降低水泥生产成本和提高企业的经济效益，有利缓解水泥制造企业生产用电的紧张形势，而且可 降低排烟温度和排尘浓度，减轻热污染和环境污染。 司 是以生产 水泥熟料 为主导的 水泥 生产企业， 现 公司生产 能力为 5000t/ 每天有大量的余热被白白损失，大量的 当地环境造成一定的污染。依据目前国内水泥生产企业的运作方式和国家有关政策，经过公司研究决定新上余热发电装置，来降低企业生产成本 ， 提高企业的经济实力。 二、建设必要性 1、 项目的建设 符合国家产业政策 节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是当前一项极为紧迫的任务。为推动全社会开展节能降耗，缓解能源瓶颈制约，建设节 能型社会，促进经济社会可持续发展，实现全面建设小康社会的宏伟目标，国家发展和改革委员会制定了第一个节能中长期专项规划， 规划中提出了十大重点节能工程，并对实施工作进行具体部署。 通过实施十大重点节能工程，“十一五”期间将实现节约 吨标准煤的节能目标。十大重点节能工程包括：节约和替代石油、燃煤工业锅炉（窑炉）改造、区域热电联产、 余热余压利用 、电机系统节能、能量系统优化、建筑节能、绿色照明、政府机构节能以及节能监测和技术服务体系建设工程等。 司 依据公司的 产品生产 情况，在 水泥熟料 装置中 装设 余热回收系 统和发 电 机组 ，实现能源综合利用，增加企业经济实力。 本项目 的建设属于节能中长期专项规划 中 节能重点领域和重点工程 余热余压利用工程。 同时该项目建设符合国家产业结构调整指导目录 (2005 年本 )中第 二十六 款“ 环境保护与资源节约综合利用 ”第 34 和 35 条“ 节能、节水、环保及资源综合利用等技术开发、应用及设备制造 ； 日产 2000 吨及以上熟料新型干法水泥生产余热发电 ”。 因此该项目的建设是国家重点鼓励发展的项目，符合国家相关的产业政策。 2、 项目的建设有利于节约能源 ，保护环境 7 目前国内 鼓励发展的新型干法水泥生产工艺，烧 成系统采用了窑外分解系统，生产过程中窑尾预热器和窑头熟料冷却机会产生大量的中、低温余热，这部分余热除了部分用于烘干原料、煤以外，仍然排掉了大量的中、低温废气，其热量约占水泥熟料烧成系统总热耗量的 30%，造成大量能源的浪费。 通过安装余热回收 发电 系统，将这部分热能转化为电能， 这种发电方式既不消耗任何燃料，也不产生环境污染，发电成本又低，经济效益十分显著。 经建成投产了 5000t/置 ， 在生产过程中有大量的 热能 产生，目前 这部分热能没被利用 ，大量的余热白白损失 。 按照目前国内 5000t/d 水泥 熟料生产能力的企业，在不影响水泥生产线正常工作的前提下，可配套建设 9机容量的纯低温余热发电系统，年发电量为5650 万 除自用电外年可供电量 5200 万 按火电发电厂发电效率为 准煤 /，年节约标准煤 19900t，同时可减少 3500t。 因此 通过本项目的建设，使 水泥熟料生产 过程中产生的余热 回收得以利用发电，不仅使能源得到综合利用，而且发的电量用于生产，实现节能降耗，增加经济效益 ，减轻对环境的污染 。 3、 项目的建设是建设节约型社会的需要 国务院最近下发的关于 做好建设节约型社会近期重点工作的通知中，要求国务院各有关部门、各级人民政府“要坚持资源开发与节约并重，把节约放在首位的方针，紧紧围绕实现经济增长方式的根本性转变，以提高资源利用效率为核心，以节能、节水、节材、节地、资源综合利用和发展循环经济为重点，加快结构调整，推进技术进步，完善政策措施，强化节约意识，尽快建立健全促进节约型社会建设的体制和机制，逐步建立节约型的增长方式和消费模式，以资源的高效和循环利用，促进经济社会可持续发展”。 能源是企业发展运营的必要条件，并且是经济发展的基本条件之一，我国是世界上资 源严重缺乏国家之一 。由于我国起点低，生产技术落后， 8 过去 是走着粗放型、高能耗的发展之路， 随着经济发展和城市化进程的加快，资源短缺成为制约经济发展的瓶颈 ，国家和企业均认识到这一点，经济的发展已由过去的粗放型经济向集约型经济转变，提出了建设经济 节约型社会和环境友好型社会，势必要求企业走资源节约之路。 通过本项目建设， 司 可使 水泥熟料 生产过程的热能转化为电能 ， 可使能源得到综合利用，提 高 资源利用效率， 符合 建设节约型社会的需要。 4、项目的建设是 市场竞争 、企业发展 的需要 企业为了求得生存和发展，必须顺应市场的变 化不断调整产品结构 、降低生产成本 。自改革开放以来，随着我国经济的持续高速发展，对 能源的 需求量不断增长 ， 电能已成为各行各业生产过程中不可或缺的重要能源，且在生产成本中占有重要的一席， 降低生产成本 已 是企业获得生存发展的有效途径。 水泥熟料 生产过程中有大量的 热能 产生，目前 这部分热能没被利用，大量的余热白白损失。 通过本项目的建设， 使 生产 过程中产生的余热 回收得以利用发电， 据初步测算，配套建设 1 座 9纯低温余热发电系统，年发电量可达 5600 多万 用于生产，可为企业节约电费支出达 2000多万元， 为企业降低生产成本，增强企业的竞争能力。 综上所述， 该项目的建设不仅 符合当前国家鼓励发展的产业政策，而且 能回收 利用 水泥熟料 生产过程中产生的热能 ， 实现 节约能源、降低 生产成本，减少环境污染 。 既有明显的经济效益 ， 又有 良好 的社会效益。因此本工程的建设是十分必要的。 9 第三章 建设条件与建设地址 一、建设地区概况 于 部， 有耕地面积 田基本建设条件较好，粮食作物主要有小麦、玉米、大豆、水稻，经济作物以黄烟、棉花、蔬菜、果品为主， 粮棉产量及禽兽养殖加工都有较大幅度的增长。工业门类较全，拥有机械、轻工、治金、化工、电子、纺织、建材、皮革、造纸、卷烟、酿酒、食品等十几个行业，产品达 2000 余种的工业体系。 中国古九州之一，在七千年的人类文化发展过程中这里留下了众多的“ “ 化”。 ”名扬天下， 像为华东之最，众多景观，吸引了许多的中外游客前来观光旅游。 矿产主要有铁矿石、石灰石、碱石、红粘土、黄沙等，开发前景广阔，已探明的高品位铁矿石储量 吨。 社会各项事业协调发展，先后被评为 “国家卫生城市” 、“中国优秀旅游城市”、“全国社区建设示范市”、“全国园林绿化先进市”、“全国科技进步先进市”、“全国文化工作先进市”、“全国民族团结进步模范集体”、“省级文明城市创建工作先进市”、“全国老龄工作先进市”、“全国团建先进县（市区）”、“第三批国家级生态示范区”，跨入“ 2005 中国特色魅力城市 200强”行列，顺利通过国家环保模范城市和国家园林城市的预验收，连续第四次荣获“全国民族团结进步模范集体”称号。连续两年荣获“平安 设先进市”称号。 近年来，在 、 下以科学发展观统领全局，解放思想，干事创业，全市经济社会迈上了一个新的台阶。 2005年，全市完成地区生产总值 比增长 规模以上工业企业实现销售收入 255 亿元，实交税金 元，分别增长 规模以上固定资产投资 元；地方财政收入 长 农民人均纯收入和城镇居民人均可支配收入分别 达到 4630 元和 9113 元， 10 增长 社会消费品零售总额 元，增长 金融机构各项存款余额达到 长 具有良好地社会经济条件。 二、建设地址 本项目建于 通镇， 司 院内 ，该地址交通便捷，配套基础设施齐全，可充分原有设施，降低建设投资，建设条件极为方便。 附：区域位置图 三、自然条件 1、地形、地貌 18 0001,北纬 36 3026,地处 地势自西南向东北逐渐倾斜。海拨高 程最高点 ，最低点 。境内地貌类型以西南部低山丘陵、东南部岗丘，中、北部平原为主。 项目用地范围内现状为耕地，无其他特殊建构筑物，建设用地地势平坦，易于施工建设，地理位置较好。 2、地质地震 大地构造上属 在 起、 裂带、 据国家地震局中国地震烈度区划图，该项目所在区域为7 度烈度区。该项目所有建构筑物的建设标准均按国家抗震设计规范要求建设。 3、水文、气象 大陆性气候，为暖温带半湿润季风区，气候温和，四季分明，雨量集中，雨热同期 。 气温： 年平均气温 年平均最高气温 极端最高气温 年平均最低气温 极端最低气温 11 降水量： 年平均降水量 最大降水量 最小降水量 度： 年平均空气湿度 年最大空气湿度 90% 年最小空气湿度 55% 风向风力： 夏季主导风向为：东南风 冬季主导风向为：北风 最大风速： 20m/s 最大冻土深度 500地质、水文、气象等条件来看，对工程建设无不利影响。 四、外部配套条件 1、交通运输 的交通枢纽，素有“半岛走廊”之称， 路横贯东西，通达全国各地。国道及城乡公路四通八达， 速公路、 多干线公路途径本市，通车里程达 7238 公里（不含乡村道路）。北部沿海已建有港口 3 处， 22 个泊位，可直通 地。 于 通 镇 ，距 2公里。工厂临 近 交通 非常 方便。 2、给水 共有两口井，均在厂区内，共有两个潜水电泵型号分别是：250量 80 立方每小时、扬程 160 米 )， 205量 100立方米每小时、扬程 160 米 )。两口井均靠近院墙，并联向联合泵房水池供水。正常生产时使用 250泵，另一台备用。余热综合利用机组 12 技改后发电机组耗水约 120m3/h，公司现有水源满足不了生产需求，须在场内再打一眼井，与主管路并联来满足需求。 3、排水 项目 厂 区内排水采用雨污分流制，分别敷设生产废水 、 雨水排水管道和生活污水排水管道。生活污水主要是职工洗涤污水及冲刷粪便用污水，经化粪池滞留沉淀处理后，排入 厂区 生活污水管网，送至污水处 理站处理达标 后 外 排。生产废水主要是产生的循环水污水和生产车间地面冲刷用水，此类废水经过污水处理设施处理后，可以和雨水合流直接排至污水处理站处理 达标后外排 。 4、供电 目前 电站配有二台容量为 2主变压器，；两路110空线路紧邻本项目厂址南侧通过，单线供电能力为 97中一路 X 的铁矿区、供电能力为 60一路 至 电能力为 80料线所需电源从这两路 110空线路上、采取“ T”接方式、以双回路向厂区总降压变电站供电，电网电力 充足，电源可靠。公司正常生产情况下，用电需求约在 30右，余热发电系统启动功率为500本项目供电是有保障的。 此外，本项目保安电源还可考虑引自普通镇变电站；该站距离本项目厂址约 3配有 2000压器一台，电压为 350前 10满足本项目工厂 1000安电源的需要。 5、通讯条件 讯设施先进，电话全部实现了程控自动交换，可直拨国内外。形成以高速宽带为主的高效迅捷的网络，各类信息能够及时传输交流，为项目的建设提供了便利条件。 13 第四章 建设规模和 装机方案 一、 水泥熟料 工艺简述 18 世纪下半叶，伴随英国资产阶级大革命的胜利，标志着近代人类居住文明的材料工业 硅酸盐 )水泥工业在英国诞生。从 1824 年阿斯普丁注册第一个波特兰水泥专利，一直到 20 世纪初，波特兰水泥工业在英国历时 76 年，基本形成了近代水泥工业雏形。德国借助于英国产业革命的成果，于 1896 年建造了第一台回转窑，生产的水泥称做旋窑水泥，以区别于立窑水泥，并于 1928 年发明了立波尔窑，使产量大幅度提高，熟料热耗大幅降低，成为主导于 20 世纪 40、 50 年代的世界水泥工业的窑型，并逐步取代了 代表 20、 30 年代先进窑型的湿法工艺。 50年代初，西德人又发明了具有划时代意义的悬浮预热器技术，成为 60、 70 年代的主导窑型。 1963年日本引入德国的悬浮预热器技术，经过研究和改进，于 1971 年发明了震惊世界水泥界的水泥窑外分解窑技术，把水泥工业技术推向世界颠峰。自窑外分解技术发明以来，特别是 80年代以来，世界上新建的大中型水泥厂，基本上都采用这种窑型。 本工程生产能力为 5000t/d 水泥熟料，其生产工艺采取目前国际上先进的、国内 鼓励发展的新型干法水泥生产工艺，烧成系统采用了窑外分解系统 。 二、 项目的余热条 件 根据建设单位对 5000t/d 熟料生产线的测定，测定期间，h，熟料产量约为 5000t/d，其中窑头、窑尾风量、温度、含尘量等测定数据如下： 项目 单位 窑头废气 预热器出口废气 气体静压 450 体温度 256 330 气体流量 h 280000 426000 气体含尘量 g/体含湿量 % / 气体成分 : 21 O 117 / 2 % 79 14 5000t/尾可利用的废气参数如下 ： 窑头熟料冷却机 废气量： 280000h； 废气温度： 256 ； 余热锅炉出口温度： 120 ；含尘浓度： 20g/ 窑尾预热器出口 废气量： 426000h； 废气温度： 330 ； 余热锅炉出口温度： 200（进立磨烘干原料） ； 含尘浓度： 70g/、装机方案 水泥煅烧技术的发展是随着水泥工业节能技术进步而发展的，在 20世纪初，人类就开始回收水泥生产过程中的高温余热用来发电，通过余热回收利用， 水泥熟料热耗降至 4600于水泥熟料产量低，总的热量不多， 余 热回收的发电机 装机 大部分只有 750入 20 世纪70 年代以后，新型干法水泥技术的发展。使水泥窑的单台生产线的能力成倍提高，回水余热的热量增多，使装机容量大大提高。如目前的国内技术水平比较先进的的窑外分解窑水泥生产技术，生产过程中由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排掉的废气，其热量占水泥熟料烧成系统总热耗量 30%以上。若按目前国内成功的实例测算，按吨熟料发电量 28算， 5000t/000 因此根据水泥熟料装置运行的技术参数和余热量， 热回收锅炉选用型号为 90， 热回收锅炉选用型号为35，发电机选用 ， 四、 建设规模 根据 水泥熟料 生产规模，新上余热回收装置和 9000电机组一套，年发电量 5659 万 年供电量 5200万 15 第五章 工 程 技术方案 一、热力系统 1、 设计原则 遵照火力发电厂设计技术规范（ 和小型火力发电厂设计规范（ 行设计。 贯彻节约用水原则，积极采取措施节约用水，减少水量消耗。 工艺系统设计和设备选型，贯彻技术先进、安全可靠的原则。 车间布置，要合理分区，方便施工、有利于检修和运 行 操作，提高综合技术水平。 设备选择与系统确定，要充分结合水泥余热发电系统的特点，体现技术成熟可靠，经济合理。 2、 余热锅炉与水泥生产工艺系统的衔接 现有的窑尾预热器旋风筒出口废气管道经过改造后，接旁路管道，旁路管道与 口则与高温风机进口相连， 的排灰 经过输送设备被送到增湿塔的回灰系统中；通过控制增湿塔的废气管道和旁路管道的阀门，实现锅炉和增湿塔之间投运转换，当余热锅炉停用时水泥生产线可正常生产。水泥生产线采用旋风预热器带分解炉的低热耗烧成系统，5000t/20设计， 计。 种为卧式，另一种为立式。 卧式炉主要特点是：由于换热管采用悬挂式布置，不易积灰，清灰容易，换热效果稳定，锅炉内部按顺序前后布置过热器、蒸发器和省煤器。 卧式炉的缺点是：占地面积大 ；尤其对已有的生产线加余热锅炉系统不方便，布置困难。锅炉投影面积大，造成粉尘落点分散，一般要通过拉 16 链机集中输送，由于拉链机的运动，漏风点多，国产锅炉很难密封，特别是在窑尾负压较大的情况下，漏风严重。使得国产卧式锅炉热效率相对立式有所降低。而日本在锅炉密封方面处理的效果好，而大部分采用卧式锅炉。 立式锅炉主要优点：锅炉本体采用钢护板结构，锅炉自上而下布置过热器、蒸发器和省煤器，由于锅炉投影面积小，粉尘落点集中，回灰采用灰斗式，漏风点少、国产立式锅炉较卧式锅炉热效率高；由于锅炉的换热面增加是向上发展，因此占地面 积较小，比较容易布置（可顺着窑尾风管平行布置）。特别适合于已有生产线增加余热发电系统。 立式锅炉主要缺点：在相同管束情况下锅炉易积灰（特别是窑尾废气中的粉尘浓度较高）、受热面耗钢量相对较大。清 洁 时粉尘要经过过热器、蒸发器和省煤器，清灰效果差。 锅炉的积灰主要与粉尘浓度和粉尘性质及受热面的布置水平有关，中空窑进锅炉的温度为 850左右，此时的粉尘为熔融状态，容易附积在换热面和炉墙上，通过振打吹扫等清灰手段不易清除，从而影响锅炉的热效率。但经过预热器的烟气其温度为 320此时的粉尘主要为生料粉，较为松 散，通过声波喇叭松动装置或机械振打装置，就可以清除。 通过以上比较和采取的措施，推荐 一台 式锅炉设置在窑尾预热器与窑尾高温风之间，通过烟气管道与余热锅炉连接， 的烟气进出口顺着预热器出口管道上进下出。 炉烟气侧阻力 80过对高温风机操作参数的调整，可使系统完全正常工作。 为保证余热锅炉的启停不影响水泥生产及电站的稳定运行，在 热锅炉烟气连接管道设有旁通烟道可使 P 炉，即满足了水泥生产的稳定运行又保证了 的安全。通过旁通管道的调节作用还可使水泥生产及余热锅炉的运行达到理想的运行工 17 况。 因熟料冷却机的废气中含有对锅炉换热面磨蚀性较强的熟料微粒，浓度约为 20g/保证 高余热利用率，方案中将在进 炉之前的管路上设置预收尘装置，根据其粒径级配，选用重力沉降室，进 炉的浓度 8g/集的粉尘通过输送设备，直接送往熟料链斗机。 为提高 炉的产汽量，把进 炉废气管道的抽气口往熟料冷却机高温段移动，即中部抽风，以获取较高的废气温度，更好地、有 效地利 用余热中的热量； 炉出口重新接至窑头电收尘进口，现有冷却机排风口保留，通过锅炉管道阀门和冷却机尾部排风管道阀门的调节，保证 了确保 出现事故时不影响水泥生产，必要时可以解列 时考虑了 在出现故障是不通水而干烧的特殊情况。 预收尘装置和 烟气侧阻力损失 100风系数 3%，5000t/排烟温度 120。 余热锅炉受热面型式及清灰装置的确定 窑尾余热锅炉的换热面将根据烟气含量尘浓度较高的特点，采用光管受热面管束，以减 少烟尘附着在换热面上；窑头余热锅炉主要考虑减少水泥熟料颗粒对换热管束的直接冲刷磨损和增加换热面积，因此采用鳍片式管束。 附着在换热面上的粉尘不仅能降低锅炉的热效率，而且使烟气的通过面积减少、气流速度增大，对锅炉的冲刷磨损加大，从而降低锅炉的寿命。因此余热锅炉的清灰在余热利用系统是相当重要的。窑尾余热锅炉的清灰采用机械振打的措施来清除附着在换热面上的烟尘，通过机械振打，使粉尘进入灰斗最后排除；另外在余热锅炉设计时，换热管束之间间距可以布置的相对大一些，从而减少锅炉内部的积灰；窑头余热锅炉因采用了预除尘措施，进 锅炉的粉尘浓度 8g/以附着在换热面上的粉尘较少，粘 18 结性小，基本能随气流带走，所以不设清灰装置。 3、 热力系统的确定 方案一 (单压锅炉系统 ) 根据热工标定的窑头、窑尾废气量和废气温度， 6000t/h 水泥生产线窑头余热锅炉由二级省煤器、蒸发器和过热器组成。窑尾余热锅炉由省煤器、五级蒸发器和过热器组成，给水经窑头 高温省煤器、汽包、蒸发器、过热器，另一路则进入窑尾 包、蒸发器、过热器。然后通过汽轮机进汽管，进入汽轮机做功发电；由于蒸发器受热面布置不同， 6000t/h 水泥生产 线窑头蒸汽量大约为 h，h。 该系统设计主要特点： 最大限度地利用了窑头低热资源， 省煤器不仅向 供热水，同时也向 供应热水。 6000t/h 水泥生产线窑头过热蒸汽温度设计 355，压力 窑尾过热蒸汽温度设计为 295，压力 们在分汽缸混合后温度 334，压力 证最经济热利用。 单压系统锅炉结构简单，自然循环。 汽轮机为单压进汽，设备制造简单，可靠性高，投资费用少。 方案二（闪蒸型） 本方案汽轮 机为补汽式，利用热水闪蒸技术，设置一台闪蒸器和 补汽装置 ，闪蒸器出的饱和蒸汽混入汽轮机做功。 窑头 热锅炉由省煤器、蒸发器和过热器组成，而窑尾余热锅炉由省煤器、蒸发器和过热器组成。给水分为二路：一路经电动调节阀直接进入窑头 省煤器，另一路经电动阀调节后进入窑尾 台省煤器出来的热水分别进入各自的汽包和公用的闪蒸器。 进入窑头 和窑尾 汽包的欠饱和水经各自蒸发器、过热器加热成过热蒸汽后一同进入汽轮机做功发电。 19 进入闪蒸系统的热水先进闪蒸器，闪蒸产生的饱和蒸汽通过补汽装置进入汽轮 机发电。闪蒸器的出水又重新泵入窑头窑尾锅炉省煤器作为给水。 该系统设计特点： 用闪蒸技术，热利用效率较高（和单压系统相比，大约提高 3； 系统运行稳定； 系统较复杂，除正常设置外，另加设闪蒸器；汽轮机增加补汽调节装置； 由于闪蒸汽有一定的湿度，对汽机的转子要求较高，目前国内生产此类汽轮机较少，须重新设计补汽式汽轮机，汽机制造周期长，价格高 。 方案三（双压锅炉型） 该方案最显著的特点是余热锅炉采用高、低压两种蒸汽参数向汽机供汽。 窑头 、窑尾 余热锅炉 均 由省煤器、低压蒸发器、低压汽包和高压汽包、低 压汽包和高压汽包、高压蒸发器、高压过热器组成。给水分为两路，一路经省煤器进入窑头、窑尾低压汽包，经低温蒸发器加热成饱和蒸汽进入汽轮机发电。一路经省煤器进入窑头、窑尾高压汽包，经窑头和窑尾高压蒸发器、高压过热器加热成过热蒸汽进入汽轮机发电。 该系统设计特点： 利用效率较高（和单压系统相比，余热利用提高大约 3； 窑 头和窑尾余热锅炉热力系统设计较为复杂，运行维修都不方便； 收低温烟气余热，余热锅炉造价大为提高； 由于是双压系统，同样对汽轮机要求较高，目前国内生产此类汽轮机较少，须重新设计补汽式汽轮 机，汽机制造周期长，价格高； 系统运行要求高。 综上所述，单压系统由于其系统简单，设备运行可靠，投资省，而得到方泛采用，其国内使用业绩表明，技术成熟可靠。而双压或闪蒸系统由于受到国产汽轮产品的限制，最终发电效果并不明显高于单压系统，其关 20 键原因是，大部分汽轮机制造厂并没有根据水泥行业余热发电的具体情况，开发设计 新 供水泥行业纯低温余热发电用的汽轮机，造成双压补汽式汽轮机内效率略低于单压式汽轮机。因此，本项目推荐的热力系统为单压系统。 4、 余热烟气性质以及热力计算 烟气中的成分（设计值） 烟气中含 烟气中含 25% 烟气中含 66% 烟气中含 烟气中含灰分： 热力计算 设计工况 水泥 产量 :5000t/d P 烟（风）流量（ h） 280000 426000 烟（风）温度（） 380 320 过热蒸汽温度（） 355 295 过热蒸汽流量（ t/h） 热蒸汽压力（ 合蒸汽流量（ t/h） 合蒸汽温度（） 合蒸汽压力（ 轮机进 汽温度（） 334 汽轮机进汽压力（ 轮发电机汽耗（ kg/ * 汽轮发电机功率（ 7730（ 8020） * 注：带 *的（）内值为汽轮机实际运行的最低汽耗和最大输出功率。 5、 主机型式及其主要设计规范 21 余热锅炉 余热锅炉形式：立式（塔式）、自然循环、单压、无补燃、室外露天布置 最大工况 窑产量 :6300t/d P 参数 烟（风）流量（ h） 250000 357000 烟（风）温度（） 380 320 过热蒸汽温度（） 360 295 过热蒸汽流量（ t/h） 热蒸汽压力（ 合蒸汽流量（ t/h） 合蒸汽温度（） 合蒸汽压力（ 轮机进汽温度（） 330 汽轮机进汽压力（ 轮发电机汽耗（ kg/ * 汽轮发电机功率（ 9018（ 9350） * 余热锅炉各工况下性能参数（每台） 序号 内容 单位 额定工况性能 1 主蒸气压力 主蒸气温度 295 355 3 最大连续蒸发量 T/h 给水温度 150 40 5 余热锅炉进烟量 h 322000 200000 6 余热锅炉进烟温度 320 380 7 余热锅炉排烟温度 206 122 22 汽轮发电机组 汽轮机 序号 内容 1#汽轮机 1 型号 铭牌功率（ 9000 3 型式 低压、单缸、单轴、冲动、凝汽式汽轮机 4 额定转数（ r/ 3000 5 旋转方向 顺汽流 方向为顺时针 6 汽轮机回热级数 无 7 制造厂家 国内汽轮机制造厂 汽轮机各工况下的性能参数（每台）： 序号 内容 单位 额定工况性能 汽轮机 1 发电机功率 2 汽轮机主汽门前压力 汽轮机主汽门前温度 334 5 4 汽轮机排汽压力 5 汽轮机汽耗率 发电机 序号 内容 单位 额定工况性能 发电机 1 型号 额定功率 3 额定电压 功率因数 额定转数 r/000 6 额定频率 0 7 效率 97% 8 冷却方式 空冷 6、 热力系统设计特点及说明 热力系统概述 水泥余热发电的热力系统主要由余热锅炉和汽轮机汽水系统组成，锅 23 炉本体的热力系统随设备整体采购。 汽水循环系统 1)汽水循环系统概述 汽水循环系统主要由余热锅炉（汽水系统）和汽轮机以及辅助设备和管道组成。 锅炉主蒸汽进入汽缸，然后由汽缸进入汽轮机。因考虑余热锅炉烟气利用汽轮机不设置回热系统，采用真空除氧器。汽轮机配一台射水抽气器式真空 除氧器。 2)主蒸汽和旁路系统 主蒸汽管道为母管制，由余热锅炉的过热器出口联箱引出，经锅炉主汽电动门、流量测量孔板、主蒸汽隔离门后进入主厂房汽缸，由汽缸接至汽轮机的隔离门、流量测量孔板、电动主汽门、自动主汽门、调节汽门，进入汽轮机作功后，排至凝汽器， 蒸 汽在凝汽器中凝结成水，汇入热水井。供汽轮机前后轴封新蒸汽的管道接至主汽门前。 3)疏水系统 在汽轮机启动、停机或低负荷运行时，要把主蒸汽管道及其分支管道、阀门等部件中集聚的凝结水迅速地排走，否则进入汽轮机通流部分，将会引起水击，另外会引起其它用汽设备和管道发生 故障。 汽机电动主汽门前疏水、自动主汽阀后疏水、汽缸疏水接至疏水膨胀箱，通过热疏水母管至疏水箱； 前后汽封疏水直接排地沟； 自动主汽阀杆疏水直接排地沟； 汽轮机汽动油泵供汽管、轴封供汽管疏水，引至疏水膨胀箱，通过热疏水母管至疏水箱； 锅炉主蒸汽隔离汽门前疏水通过热疏水母管至疏水箱； 锅炉本体疏水全部排地沟。 4)给水系统 24 除氧器出水至低压给水母管 219 6，给水泵将除氧器水箱中的给水升压至高压给水母管 133 母管接一 108 4 给水管道送至5000t/炉一级省煤 器入口集箱，经 炉低温省煤器后分为两路，一路至 炉高温省煤器、汽包、蒸发器、过热器，最后由过热器出口集箱至分汽缸，另一种到 包、蒸发器、过热器最后由过热器出口集箱至汽缸。 设置两台 100%容量的电动给水泵，一用一备。 5)凝结水系统 凝结水系统设有两台 100%容量的卧式凝结水泵。凝结水由凝结水泵升压，将凝汽器热水井中的凝结水经轴封加热器打入除氧器。并且设置凝汽器热水井再循环水门、凝结水排污门。 本工程采用除盐水补水，机组启动或负荷低时，除盐水直接补充至凝汽器热水井中，机组正常 运行时，除盐水补至除氧器。 6）主厂房循环冷却水及工业水系统 循环冷却水系统 循环冷却水系统为凝汽器提供冷却水，采用机力通风冷却塔循环系统，其补充水来自厂区工业水。 循环冷却水为汽轮机冷油器、发电机空气冷却器提供冷却水，供水管自凝汽器循环水进口蝶阀前的管道上接出，直接输送至各冷却设备，冷却水回水接至循环冷却水回水管。冷油器当机组停运时用工业水。其他设备冷却水用循环水或工业水，部分回收到冷却塔。循环水还提供给射水泵工业水箱，通过射水泵维持凝汽器真空。 工业水系统 工业水由总厂 道过来，做为冷却塔 补充水、工业设备冷却水以及除盐水用水。 7、 主要辅助设备 凝汽器选择原则及主要技术参数 25 选择原则 凝汽器通常由汽轮机厂家配套供货。 主要设计参数 序号 内容 凝汽器 1 供货厂家 汽轮机厂配套 2 型号 型式 双流程二道制表面式 4 冷却面积（ 1000 5 额定排汽压力（ 6 6 额定排汽流量（ t/h） 冷却水量（ t/h） 2800 8 凝结水温度（） 38 9 冷却水温度（） 33 10 管束材质 1 台 数 1 给水泵选型原则及主要技术参数 选型原则 给水泵容量和扬程的选择应满足火力发电厂设计技术规程中对给水泵选型的要求。容量大于锅炉额