4.4 余热发电系统.docx

4.4 余热发电系统4.4.1 概述文县玉丰水泥有限公司拟建一条2500t/d 熟料新型干法水泥生产线，为充分利用水泥窑余热，节约能源，提高企业的经济效益，本工程拟设置一套装机为4.5MW 的纯低温余热发电系统。充分利用水泥生产线窑头、窑尾的余热，在窑头、窑尾分别设置余热锅炉，力求做到充分利用工艺生产余热，达到节约能源降低能耗的目的。4.4.2 设计原则及指导思想（1）充分利用2500t/d 熟料生产线窑头熟料冷却机及窑尾预热器废气余热。（2）本工程实施后电站不应向电网返送电；（3）余热电站的建设及生产运行应不影响水泥生产系统的生产运行；（4）余热电站的系统及设备应以成熟可靠、技术先进、节省投资、提高效益为原则，并考虑目前国内余热发电设备实际技术水平。（5）烟气通过余热锅炉沉降下来的窑灰应回收并用于水泥生产以达到资源综合利用及环境保护的目的。（6）电站控制采用DCS 计算机集中控制及管理系统。4.4.3 余热发电系统工程项目范围文县玉丰水泥有限公司2500t/d 熟料新型干法水泥生产线技改工程 可行性研究报告57余热发电系统工程主要由以下子项组成：（1）2500t/d 级水泥窑窑头熟料冷却机废气余热锅炉（AQC 炉）；（2）2500t/d 级水泥窑窑尾预热器废气余热锅炉（SP 炉）；（3）锅炉给水处理系统；（4）汽轮发电机系统；（5）电站循环水系统；（6）电站用电系统；（7）电站自动控制系统；（8）电站室外汽水系统；（9）电站室外给、排水管网及相关系统。4.4.4 余热条件2000t/d 五级旋风预热器带分解炉熟料生产线窑头、窑尾废气参数如下：（1）窑头废气参数废气量： 100000Nm3/h ；进/出口废气温度： 360/110 。（2）窑尾废气参数废气量： 185000Nm3/h ；进/出口废气温度： 320/220 。4.4.5 热力系统方案及装机容量根据目前国内纯余热发电技术及装备现状，结合水泥窑生产线余热资源情况，并根据本工程项目的建设规模确定装机规模，本工程装机方案拟采用纯低温余热发电技术。综合考虑目前水泥生产线窑头、窑尾的余热资源分布情况和水泥窑的运行状况，在充分利用余热的前提下，以“稳定可靠，技术先进，降低能耗，节约投资”为原则，确定热力系统及装机方案如下：本系统主机包括两台余热锅炉及一套凝汽式汽轮发电机组，装机容量为4.5MW。在水泥窑窑头熟料冷却机中部的废气出口与窑头废气电收尘器间设余热锅炉一台，即AQC 炉。保留冷却机原有烟道作为AQC 炉低温段的排风烟道，当AQC 炉故障检修时，水泥烧成系统可以继续运行，不影响水泥线的正常生产。AQC 炉一段生产1.35MPa-345的过热蒸汽， AQC 炉二段生产150的热水。在 窑尾预热器废气出口与窑尾高温风机间设余热锅炉一台， SP 炉生产1.35MPa-305的过热蒸汽。与两台余热锅炉配套，设置一台N4.5-1.27 型凝汽式汽轮发电机组。4.4.6 主要工艺设施配置及选型4.4.6.1 窑头余热锅炉文县玉丰水泥有限公司2500t/d 熟料新型干法水泥生产线技改工程 可行性研究报告58根据2500t/d 水泥熟料生产线窑头冷却机废气排放温度的分布，在满足熟料冷却及工艺用热的前提下，采取中部取气，从而提高进入窑头余热锅炉AQC 炉的废气温度，减少废气流量，在缩小AQC 炉体积的同时增大了换热量，并且提高了整个系统的循环热效率。在窑头冷却机中部废气出口设置窑头余热锅炉AQC 炉，该锅炉分2 段设置，其中I 段为蒸汽段，II 段为热水段。AQC 炉II 段生产的150热水提供给AQC 炉I 段及SP 锅炉。AQC 炉I 段生产的1.35MPa345的过热蒸汽作为主蒸汽与窑尾余热锅炉SP 炉生产的1.35MPa305过热蒸汽在蒸汽母管汇合后，一并进入汽轮机作功。汽轮机的凝结水进入余热锅炉AQC 炉II 段，加热后分别作为锅炉给水进入余热锅炉SP 炉、余热锅炉AQC 炉的I 段。4.4.6.2 窑尾余热锅炉SP 炉在窑尾预热器的废气出口管道上设置SP 余热锅炉1 台，SP 余热锅炉产生的蒸汽与窑头AQC 余热锅炉I 段产生的蒸汽合并后送入汽轮机作功。4.4.6.3 凝汽式汽轮机设置适合于低温余热电站的凝汽式汽轮机。采用国产凝汽式汽轮机，额定功率为4500KW。主蒸汽进口参数较低，主汽参数：1.27Mpa320。汽轮机转速为5600r/min。4.4.6.4 循环水冷却系统本余热电站工程生产设备冷却用水采用循环系统。4.4.6.5 化学水处理为了满足电站的用水水质标准，化学水处理方式拟采用“机械过滤器+软化水”系统。处理流程为：自来水管网来的自来水经机械过滤器后进入清水箱，由清水泵将水打入ZGR 组合式软水制取设备，制取软化水，软化水输送至软水箱储存，出水水质达到：硬度0.03me/l。锅炉汽包水质的调整，是采用药液直接投放的方式，由加药装置中的加药泵向余热锅炉汽包加入Na3PO4 溶液来实现。锅炉给水除氧采用真空常温除氧技术与余热锅炉给水参数配合，可最大限度的利用余热。4.4.7 电站系统配置特点由于余热锅炉设置于水泥生产最主要的管道上，一旦发生事故（如锅炉爆管、粉尘堵塞等）将影响水泥生产的正常运行。为防止此种情况发生，余热锅炉废气管道及发电系统汽水管道均考虑了应急处理措施。4.4.7.1 窑头余热锅炉由于冷却机空气中粉尘浓度较低，且没有粘性，余热锅炉又为顺流布置，粉尘不易堵塞，并且由于窑头余热锅炉内有防磨措施，爆管的可能性较小。但是，为了避免影响正常的水泥生产，对窑头余热锅炉亦采取了如下措施：（1）设置旁通废气管道，一旦锅炉发生事故，则启用旁通废气管道。文县玉丰水泥有限公司2500t/d 熟料新型干法水泥生产线技改工程 可行性研究报告59（2）发电系统汽水管道设计了将窑头余热锅炉从发电系统中解列的措施。4.4.7.2 窑尾余热锅炉（1）设置旁通废气管道，一旦锅炉发生事故，则启用旁通废气管道。（2）发电系统汽水管道设计了将窑尾余热锅炉从发电系统中解列的措施。4.4.8 主机设备根据热力系统选择及国内余热锅炉和低参数汽轮机的生产和使用情况，确定主、辅机设备如下：序号设备名称及型号数量主要技术参数、性能、指标1 凝汽式汽轮机 1型号： N4.51.27 型额定功率： 4500kW额定转速： 5600r/min输出轴转速： 3000r/min主汽门前压力：1.27MPa主汽门前温度：320排汽压力： 0.008MPa2 3.5MW 发电机 1 型号： QF4.52 型额定功率： 4500kW额定转速： 3000r/min出线电压： 10kV3 SP 余热锅炉 1 入口废气量： 185000Nm3/h入口废气温度： 320入口废气含尘浓度：80g/Nm3出口废气温度： 220产汽量： 11.5t/h1.35MPa305给水温度： 150锅炉总漏风： 5%布置方式： 露天4 AQC 余热锅炉 1 入口废气量： 110000Nm3/h入口废气温度： 360入口废气含尘浓度：11.4g/Nm3出口废气温度： 110文县玉丰水泥有限公司2500t/d 熟料新型干法水泥生产线技改工程 可行性研究报告60序号设备名称及型号数量主要技术参数、性能、指标锅炉I 段（蒸汽）：产汽量： 9.5t/h1.35MPa345给水温度： 135II 段出水参数： 22t/h150给水温度： 60锅炉总漏风： 5%布置方式： 露天5 除氧器 1 出力： 25t/h工作压力： 0.008MPa工作温度： 40除氧水箱： 10m36 锅炉给水泵 2 流量： 25t/h扬程： 300m7 循环冷却水泵 2 流量： 1180m3/h扬程： 33m8 玻璃钢机械通风冷却塔 2 冷却水量： 1200t/h9 站用变压器 1 型号： SCB9400/10容量： 400kVA10 化学水制水设施 2 制水能力： 10t/h11 计算机控制系统 1 DCS 系统4.4.9 余热电站环境保护余热电站发电系统建设有汽轮发电机房、窑头余热锅炉、窑尾余热锅炉、化学水处理等建筑物。本电站工程不需用燃料，而是利用水泥窑废气余热进行发电，除了噪声和少量废水外，不产生其它任何有害废弃物。反而由于本工程的实施，可以有效的减少废热和粉尘对环境的影响，起到很好的环境保护作用。噪声防治：采用密闭门窗等措施使传出车间外的噪声控制在标准允许的范围之内；车间内的值班室采用隔音门、窗及吸音墙，使岗位噪声符合标准要求。废水排放：电站化学水处理的排水含有残余NaCI 溶液的废水，其浓度在0.1以下，与其它生产废水一并排入排水系统。文县玉丰水泥有限公司2500t/d 熟料新型干法水泥生产线技改工程 可行性研究报告614.4.10 主要技术经济指标：主要技术经济指标汇总表序号技术名称单位指标备注1 装机容量 kW 45002 平均发电功率 kW 40503 年运转率 h 72004 年发电量 104kWh 29165 年供电量 104kWh 2741 自用电6%6 年少向电网购电量 104kWh7 吨熟料余热发电量 kWh/