低温余热发电工程可行性研究报告

*******有限公司******低温余热发电工程(****)可行性研究报告*******设计研究院******有限公司*****设计研究院院

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*****总工程师****有限公司

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审 定环 境 保 护劳动安全与卫生总图与交通

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*技术经济分析

**目

录第一章企业概况及生产技术现状·············································································1第二章项目提出的依据和必要性·············································································21． 项目背景···································································································22． 水泥工业节能降耗···················································································63． 改善环境质量···························································································64． 促进水泥产业结构调整·············································································65． 理想的CDM项目······················································································7第三章工程前景分析·······························································································8第四章建设条件····································································································91． 站址·······································································································92． 自然条件································································································93． 化学药品供应························································································94． 水源········································································································105． 供电状况································································································106． 建设资金来源························································································107． 地址灾害影响分析··················································································108． 其他不利影响分析·················································································11第五章项目内容及设计原则··················································································121． 项目内容································································································122． 设计原则································································································12第六章技术方案论述····························································································131． 总平面布置····························································································132． 余热锅炉工艺流程··················································································143． 装机规模································································································154． 热力系统·································································································215． 冷却水系统·····························································································226． 化学水处理·····························································································237． 车间布置·································································································258． 电气及热工自动化··················································································269． 给水排水·································································································3310． 通风空调·································································································3411． 建筑········································································································3512． 结构········································································································37第七章电站主要设备·····························································································31第八章消防···········································································································341． 总图及交通·····························································································342． 建筑物及构筑物要求··············································································343． 电气设施防火要求·················································································344． 电站各系统消防措施···············································································35第九章环境保护····································································································361． 环境保护设计采用的标准·······································································362． 地区环境概况·························································································363． 污染物分析·····························································································384． 污染控制措施························································································385． 绿化········································································································406． 环境管理及监测······················································································407． 对环境的减排作用·················································································408． 综合评估·································································································41第十章安全生产····································································································421． 工程概况·································································································422． 工程性质································································································423． 设计依据及标准······················································································424． 生产过程中职业危害因素的分析····························································435． 各种危害因素采取的主要防范措施························································436． 职业安全卫生机构·················································································44第十一章节能····································································································451． 余热利用及碳减排量···············································································452． 节能产品的选用·····················································································463． 节水······································································································474． 变频技术的应用······················································································475． 保温材料·································································································486． 节能量统计·····························································································48第十二章劳动定员······························································································501． 机构设置·································································································502． 劳动定员设置························································································503． 劳动生产率·····························································································504． 职工培训································································································505． 劳动定员明细表·····················································································51第十三章建设进度设想及工程组织····································································52第十四章投资估算及资金来源···········································································531． 概述········································································································532． 编制依据································································································533． 投资分析································································································534． 投资构成·································································································545． 总估算表·································································································54第十五章技术经济指标分析··············································································531． 概述········································································································532． 盈利能力分析·························································································533． 清偿能力分析·······················································································534． 不确定性分析························································································545． 财务评价结论························································································556． 财务评价附表·························································································55第十六章技术经济指标······················································································56第十七章结论与建议·························································································59附图F01F02F03F04F05F06F07

电站总平面图烟风系统流程图热力系统流程图给排水系统流程图化学水系统流程图图接入系统图计算机系统配置方案图F08-1 主厂房±0.000平面布置图F08-2 主厂房运转层平面布置图F08-3 主厂房1-1剖面图第一章 企业概况及生产技术现状

可行性研究报告****有限公司隶属***集团，坐落在****，占地面积***多万平方米，现属****集团。。该公司现有一条 ***t/d 水泥熟料生产线，由于水泥窑在生产水泥过程中，有较多的中低温废气排放，为了进一步降低水泥熟料生产成本，提高企业经济效益，同时节约能源、保护环境，创造良好的社会效益，公司在充分调研的基础上，决定利用现有的 ***t/d 水泥熟料生产线窑头、窑尾生产时排放的废气进行余热发电，建设纯低温余热发电系统，装机规模为***MW。**-1-)第二章 项目提出的依据和必要性1. 项目背景

可行性研究报告随着我国人口的不断增加和经济的快速发展，资源相对不足的矛盾将日益突出，寻找新的资源或可再生资源，以及合理的综合利用现有的宝贵资源将是我国今后如何确保经济可持续发展的关键所在。为此，早在1996年国务院就制定并出台了一系列开展资源综合利用的政策，倡导要坚持资源开发与节约并举，并把节约放在首位，一切生产、建设、流通、消费等各个领域，都必须节约和合理利用现有的各种资源，千方百计减少资源的占用和消耗。开展资源综合利用，是我国的一项长期的重大技术经济政策，也是我国国民经济和社会发展中一项长远的战略方针，对于节约资源、改善环境状况、提高经济效益，实现资源的优化配置和可持续发展具有重要的意义。人类生存和社会发展进步所必须依赖的石油、煤炭、水等均属于资源的范畴，均属于全人类、全社会所必须予以保护和合理综合利用的资源领域。为贯彻落实国家资源综合利用的鼓励和扶持政策，加强资源综合利用管理，鼓励企业开展资源综合利用，促进经济社会可持续发展，国务院制定《国家鼓励的资源综合利用认定管理办法》，本办法自2006年10月1日起施行。原国家经贸委、国家税务总局发布的《资源综合利用认定管理办法》（国经贸资源〔1998〕716 号）和《资源综合利用电厂（机组）认定管理办法》（国经贸资源〔2000〕660 号）同时废止。《管理办法》中规定：申报资源综合利用认定的综合利用发电单位，还应具备以下条件：······按照国家审批或核准权限规定，经政府主管部门核准（审批）建设的电站······；以工业生产过程中产生的可利用的热能及压差发电的企业（分厂、车间），应根据产生余热、余压的品质和余热量或生产工艺耗气量和可利用的工质参数确定工业余热、余压电厂的装机容量。对审定合格的资源综合利用企业，主管部门颁发《资源综合利用认定证书》，《资源综合利用认定证书》是各级主管税务机关审批资源综合利用减免税的必要条件。利用水泥生产过程中的余热建设电站后，电站的产品－电力将回用于水泥生产，这套系统在回收水泥生产过程中产生的大量余热的同时，又减少了水泥厂对环境的热污染以及粉尘污染，这将给企业带来巨大的经济效益。这套系统是一个典型的循环经济范例。2004年9月28至29日，国家发展改革委在北京召开全国循环经济工作会议。会议作了题为“贯彻和落实科学发展观，大力推进循环经济发展”的报告。会议指出，循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心，以“减量化、

可行性研究报告再利用、资源化”为原则，以低消耗、低排放、高效率为基本特征，符合可持续发展理念的经济增长模式，是对“大量生产、大量消费、大量废弃”的传统增长模式的根本变革。发展循环经济有利于形成节约资源、保护环境的生产方式和消费模式，有利于提高经济增长的质量和效益，有利于建设资源节约型社会，有利于促进人与自然的和谐，充分体现了以人为本，全面协调可持续发展观的本质要求，是实现全面建设小康社会宏伟目标的必然选择，也是关系中华民族长远发展的根本大计。会议指出，要在五个环节加快推进循环经济发展。在资源开采环节，要大力提高资源综合开发和回收利用率；在资源消耗环节，要大力提高资源利用效率；在废弃物产生环节，要大力开展资源综合利用；在再生资源产生环节，要大力回收和循环利用各种废旧资源；在社会消费环节，要大力提倡绿色消费。2005年6月，国家发改委和科技部在《中国节能技术政策大纲－2005修订》中明确指出：我国钢铁、化工、建材、石化、有色、轻纺、机械等主要耗能行业，目前工业窑炉余热利用率仅在5%左右，到2010年，余热利用率应达到15%左右。工业窑炉余能余热回收利用原则是“梯级利用，高质高用”。优先把高品位余能余热用于作功或发电，低温余热用于空调、采暖或生活用热。具体对于水泥行业的要求更加具体：要在大型新型干法水泥窑纯中低温余热发电。水泥生产线通过增设纯低温余热电站后，一般吨熟料成本可降低成本10~12元左右。2005年12月，国家发改委发布《产业结构调整指导目录（2005年本）》，其中就包括：日产2,000吨及以上熟料新型干法水泥生产余热发电。2006年初，国家发改委等八部门发布的《关于加快水泥工业结构调整的若干意见》中，要求到2010年，新型干法水泥采用余热发电的生产线达40%。2006年7月26日，国家发改委在北京召开了全国节能工作会议，各省、自治区、直辖市等主管节能工作的高官参加了会议。国家发展改革委指出，近年来随着经济规模的不断扩大，中国对能源的需求在持续较快增加，这已成为制约经济社会发展的瓶颈。缓解能源瓶颈制约的根本出路是坚持开发与节约并举，节能优先的方针，大力推进节能降耗，提高能源利用效率。为了强调当前节能工作的重要性，国家发改委在会议现场与三十个省、自治区、直辖市及新疆生产建设兵团和十四家中央企业负责人签订了节能目标责任书。中国财政部在会上表示，财政部要调整完善现有税收政策，择机出台有利于节能的优惠措施。包括：考虑将节能设备作为享受企业所得税优惠政策的对象之一，······鼓励节能设备推广使用；······鼓励环保和节能相结合······。中央财政将根据节能工作需要，着重从节能产品生产、节能设备应用、节能技术研发推广等方面入手，适时研究制定相应的税收优惠政策。这次会议预示着中国节能工作全面展-3-开。

可行性研究报告由此可见，水泥行业建设已经迎来了建设纯低温余热发电的高峰期，这是社会和政府在能源节约和环境保护的巨大压力下提出的紧迫要求,也是水泥行业面对日益激烈的市场竞争的经济形势下的急迫要求。水泥窑余热电站建成后，可大力回收和循环利用水泥窑废气，提高水泥线的整体资源利用水平，为资源的绿色消费贡献力量。另外，利用水泥窑余热发电，实际上就是相应减少了电力系统中燃煤电站产生同等电量而产生的 CO2的排放。根据《京都议定书》规定的基于市场经济原则的清洁发展机制（CDM），这些CO2的减排量是可以在国际碳排放交易中出售的，从而可以减少余热发电的投资费用。能源是经济发展的重要物质基础，因此节约能源与开发新能源是我国经济发展建设中的一项主要任务。开展资源综合利用，是我国的一项长期的重大技术经济政策，也是我国国民经济和社会发展中一项长远的战略方针，对于节约资源、改善环境状况、提高经济效益，实现资源的优化配置和可持续发展具有重要的意义。水泥工业是耗能大户，在水泥生产成本中能耗约占生产成本的 30%以上。针对水泥生产能耗高、成本高、效益低的局面，八十年代以来我国水泥企业在煅烧、粉磨、烘干、风机、余热利用、节电等方面做了大量的工作，取得了明显成效，但与先进国家的水平相比还存在很大差距，节能降耗是水泥工业当前和今后发展中必须解决的课题。水泥厂排出的废气有大量的余热资源，如何有效的利用这部分热源，许多科技工作者进行了长期的研究，提出了余热发电的设想。30 年代起我国就有了中空回转窑的余热发电装备，至今已有十几套余热发电机组在运行。这些装备均为干法中空窑带余热锅炉的发电机组与窑外分解炉带补燃炉的中低温余热发电机组。由于多种原因，两者均未能得到广泛推广使用。随着水泥工业技术和装备水平的不断提高，窑外分解技术日益普及，而且废气温度较低，如何经济合理地利用这部分废气所含热力资源进行发电，已被国家列为重点科技开发项目。对于水泥厂的新型干法水泥生产线来说，余热发电量最大可达生产用电量的30%以上，大大地降低了生产成本，对促进水泥厂的发展壮大具有极其重大的现实意义，同时也将为水泥企业结构的调整和节能工作的发展起到积极的推动作用。2. 水泥工业节能降耗水泥工业生产年耗电量为全国年发电量的5%，占建材工业总用电量的70%，而)

可行性研究报告目前水泥工业技术装备水平决定了其生产过程热效率约为 50%，近一半的煤被浪费了。由此可见，采用中、低温余热发电技术装备回收生产过程中的热能用来发电，使余热得到了利用，其价值不仅是提高了煤的利用率，更是使它转变为优质的能源－电力，补充生产中的用电量，更有效地降低水泥生产的成本，是水泥工业节能降耗的一条最好的途径。3. 改善环境质量本项目属纯余热发电项目，所以对环境来说相当于减少了发电厂在同样发电量条件下的有害物（包括粉尘、SOX、NOX及CO2等）的排放，减轻了对环境的污染；同时，由于将较高的废气温度采用发电方式降低到100℃左右排放，也降低了对环境的热污染；另外，尤其对窑尾废气来说，废气已不再经过增湿塔，节约了水资源。所以实施低温余热发电项目可带来明显的环境效益。4. 促进水泥产业结构调整由于中、低温余热发电装备利用的热源温度低，其经济性与水泥窑的规模、设备有密切的关系。水泥窑的产量越大，其余热发电系统就越经济，因此中、低温余热发电系统适用于大型水泥企业的推广运用，可进一步降低产品成本，提高产品的竞争力和占有率，促进大企业进一步发展壮大，促进水泥工业的产业结构调整，改变目前以技术和装备都落后的小企业为主体的局面，开创以现代干法水泥生产技术装备的大型企业集团为主体的新局面。5. 理想的CDM项目为了应对温室气体排放对全球气候变化带来的严重影响，20 多年来，人类社会进行了持续不懈的努力。1997年12月在日本京都通过的《京都议定书》是这种努力的里程碑式的极其重要的成果。在《联合国气候变化框架公约》之下，世界各国最终签署了具有法律约束力的《京都议定书》，规定在2008到2012年的第一个承诺期内，工业发达国家必须将二氧化碳排放总量在1990年排放总量的基础上减少5.2%；发展中国家在此期间不承担减排义务，而且可以将本国实现的减排量出售给发达国家，换取资金与技术，再用于国内的环境保护事业，促进发展中国家的可持续发展，这就是《京都议定书》所涉及的“清洁发展机制（简称 CDM－CleanDevelopmentMachanism）”的精髓。)

可行性研究报告CDM是《京都议定书》第12 条所建立的发达国家与发展中国家之间的一种国际合作机制。《京都议定书》所涉及的CDM包含双重目的：帮助发展中国家实现可持续发展；帮助发达国家实现其减限排承诺。CDM规定发达国家通过提供资金和技术的方式，与发展中国家开展项目级的合作，将项目所实现的“核证减排量（CERS）”用于发达国家缔约方完成他们在议定书中的减排承诺 。CDM 被普遍认为是一种“双赢”机制：发展中国家通过合作可以获得资金和技术，有助于实现自己的可持续发展；发达国家可以大幅度降低其在国内实现减排所需的高昂费用。CDM为发达国家实现减排承诺提供了另一种可行的途径。在全球范围内，无论在哪里进行减排，效果都是一样的，但在发展中国家实现减排所需的成本与难度相对更低一些。CDM模式的主要内容是，发达国家可以在发展中国家的项目中投入资金、技术，帮助其减少温室气体的排放量，然后向发展中国家购买其减排量，这样发达国家就能以比较低的成本完成减排承诺。CDM在发达国家和发展中国家之间创造了一种商机，使温室气体的减排量可以作为商品在国际市场上进行交易，发展中国家可以通过CDM项目获得一定的资金和较先进的技术。余热电站建成后，可利用水泥窑废气余热用于发电，相当于减少了电网的供电，间接节约了用于发电的原煤，减少CO2的排放。提高水泥线的整体资源利用水平，为资源的绿色消费贡献力量。第三章 工程前景分析

可行性研究报告本工程为窑外分解窑低温余热发电工程。是利用水泥厂在建的 2,500t/d 水泥干法窑外分解窑的废气余热，将之转变为电能。工程建成后随着水泥窑生产的同时，能获得平均余热发电功率 4,310kW。以年运转 7,200 小时计算，年获发电量3,103×104kWh，供电量2,867.4×104kWh，向电网少购电量2,956×104kWh，可全部用于该生产系统用电，约占全部烧成系统用电量的 45%以上，经过已经建成的同类余热电站的实践证明，该发电系统简单，技术成熟，电站运转率几乎与水泥窑烧成系统的运转同步，而且不会给企业的管理上增添更多的复杂性。第四章 建设条件1. 站址

可行性研究报告本项目是利用水泥生产线窑头、窑尾余热资源建设的低温余热电站，厂房主要分布在水泥生产线的空地之中，无需征地，厂区场地经水泥生产线工程地质勘探得知，建设场地内未发现不良工程地质现象，适宜建厂。拟建场地无活动断裂通过，未发现土洞、溶洞及滑坡等不良地质作用，场地稳定，适宜建筑。本项目站址位于水泥生产线范围内，见附图F01-总平面图。2. 自然条件2.1.气象条件年平均温度：16℃最高极限温度：40℃最低极限温度：-16℃最热月最低湿球温度：21℃年平均≤5℃的天数：61.5d年平均湿度：79%年最大湿度：100%年平均降水量：1207.4mm年最大降水量：1786.7mm年平均蒸发量：1454.7mm年最大蒸发量：1729.1mm年连续降雨天数：16d年平均风速：2.5m/s年最大风速：22m/s当地海拔高度：12m年平均大气压力：1014.3kPa冬季平均大气压力：1024kPa夏季平均大气压力：1003.2kPa年主导风向及频率：SE、122.2. 地震烈度-8-

可行性研究报告根据“中国地震烈度区划图”，项目所在地区地震烈度为VII度。3. 化学药品供应电站消耗的药品主要有工业氯化钠（NaCL）、磷酸三钠（Na3PO4）、化学阻垢剂等，用量较少，均由当地市场采购，供应有保证。4. 水源电站投运需新增用水量约为：47×1.2=56.4m3/h，年耗水量40.608×104m3/a。水源引自水泥生产线现有给水系统，供应有保障。5. 供电状况该公司现建设有35kV总降压变电站。总降采用35kV单回路电源进线，一期总降压变电站内设35/10.5kV主变压器一台。35kV母线采用单母线接线方式，10.5kV母线采用单母线分段接线方式。目前，该总降压变电站及全厂各配电室电气设备均运行正常。6. 建设资金来源本工程总投资为2,815.18万元，全部自筹；资金来源有保证。7. 地质灾害影响分析根据“中国地震烈度区划图”，该地区地震基本烈度为VI度。拟建电站场地与水泥生产线相邻，水泥生产线建设时经人工推填整平，目前地形较平坦、开阔。拟建场地无活动断裂通过，未发现土洞、溶洞及滑坡等不良地质作用，场地稳定，适宜建筑。8. 其他不利影响分析本项目的建设场地位于水泥生产线的厂区内，厂区内无可开采的矿藏，没有古迹；对防洪和通航等没有影响。根据工厂的现有建筑物及场地标高，按照防洪标准“50年一遇的高水（潮）位”，合理拟定电站各车间的标高，故电站没有洪水威胁。第五章 项目内容及设计原则1. 项目内容根据水泥生产线及余热电站的特点，本项目的建设范围如下：水泥窑窑头冷却机废气AQC余热锅炉；水泥窑窑尾预热器废气SP余热锅炉；汽轮发电机系统；锅炉给水处理系统；循环冷却水系统；站用配电系统；自动控制系统；室外汽水系统；与电站相关配套的通讯、给排水、、通风、照明等辅助系统。2. 设计原则最大限度的利用水泥生产线对外排放的废气余热。

可行性研究报告电站的建设、生产运行不能影响水泥生产系统的正常运行及原有的技术指标；系统及设备应选择成熟可靠的节能技术及装备。第六章 技术方案论述1. 总平面布置

可行性研究报告本电站工程包括：主厂房（包括汽轮发电机间、主控配电楼）、循环水泵站及冷却塔、窑头AQC余热锅炉及粉尘分离装置、窑尾SP余热锅炉与化学水处理等生产车间。根据生产线的布置及发电工艺流程，汽轮机房、主控配电楼组成发电主厂房，布置在水泥线烧成窑尾东北侧的空地上，机力通风冷却塔及泵站布置在主厂房北侧的空地上，窑头AQC余热锅炉及粉尘分离装置、窑尾SP余热锅炉分别布置在水泥生产线烧成窑头和烧成窑尾的附近，具体布置详见附图F01-总平面图。1.1. 道路工程工厂内已设计有纵横成网、互相贯通的道路，用于生产、消防和检修，主厂房周围增设环形消防车道，主干道宽 7m，次要道路宽 4m；各建筑物、构筑物之间距离满足防火间距的要求。1.2. 竖向设计和雨水排除在竖向设计时，根据工厂的现有建筑物及场地标高，合理拟定电站车间的标高。在水泥生产线设计时场地已经平整，本工程不考虑土方工程量。厂区已设计有布局合理的雨水沟，工厂的雨水排除可得到可靠保证，故电站区域不再新建雨水沟，该区域的雨水汇入工厂已有的雨水排除系统。1.3. 绿化设计本工程所占场地在水泥厂现有区域内，电站建成后为水泥厂的一个车间。根据条件变化，结合原绿化设计方案，本工程因地制宜地进行绿化设计。在道路两侧种植行道树及绿篱，车间（特别是主厂房）周围空地尽量种植草皮及四季花卉，充分美化环境并与整个水泥厂区域绿化协调统一。2. 余热锅炉工艺流程2.1. 窑头AQC余热锅炉窑头AQC余热锅炉位于冷却机改造后的中部出风与尾部出风中间部位，热风首先进入沉降室，然后进入余热锅炉，由于窑头余热锅炉废气入口采用沉降室降尘处理，以减轻熟料颗粒对锅炉的冲刷磨损，提高了锅炉寿命。为了保证锅炉故障（如爆管等）

可行性研究报告不影响正常的水泥生产，对窑头余热锅炉工艺流程采取了设旁通废气管道，一旦锅炉或电站发生事故，启用旁通废气管道，同时发电系统汽水管路考虑了将窑头余热锅炉从电站系统中解列出来的措施。2.2. 窑尾SP余热锅炉窑尾ID风机位于增湿塔之前，余热锅炉设于预热器C1出口与ID风机之间，在C1出口与SP锅炉废气进口设置切换电动调节挡板，通过对挡板的控制达到SP余热锅炉的投入与解列的操作。锅炉或电站发生故障时，通过挡板操作解列余热锅炉，保证水泥生产的正常运行。2.3. 炉灰处理窑头沉降室及AQC余热锅炉沉降的粉尘通过沉降室及锅炉底部的FU回灰拉链机送到现有电除尘器（EP）的回灰系统。SP余热锅炉沉降下来的生料粉尘通过FU拉链机送到增湿塔下部的回灰系统，通过生料回送系统送入生料库。本工程为低温余热发电，当水泥生产线窑头及窑尾废气经余热锅炉后，收集下来的炉灰产量经计算约为：1）窑头AQC余热锅炉及粉尘分离装置约2.1t/h（按废气含尘浓度20g/Nm3计算）；2）窑尾SP余热锅炉约3.8t/h（按废气含尘浓度70g/Nm3计算）；以上窑头及窑尾沉降的炉灰均回用水泥生产系统，采用FU拉链机将AQC炉及粉尘分离装置收下的窑灰送回到熟料输送系统，采用螺旋输送机将SP炉收下的料灰送回到生料输送系统。3. 装机规模3.1水泥生产线对外排放的余热量分析项目计划利用公司的2,500t/d新型干法水泥熟料生产线的废气余热。按国内平均技术水平，目前国内同级别的生产线水泥熟料产量一般均达到设计产量的110%左右，按2,800t/d计算，窑头配风系数一般按1.25~1.35Nm3/kg-cl设计，

可行性研究报告废气温度250℃，废气量130,000~150,000Nm3/h，经过对多条同规模的生产线的测量表明，窑头废气总管的废气温度均达到280℃以上，其平均温度均在300℃左右，通常在运行中通过混入冷风级冷却机内喷水来降低废气温度从而保护除尘器；窑尾预热器配风系数一般按 1.5~1.55Nm3/kg-cl 设计，废气温度 330±10℃，废气量164,000~195,000Nm3/h。余热锅炉设计参数如下：a) 窑头AQC余热锅炉进口废气温度允许范围：340~380℃进口废气设计温度：360℃进口废气量范围：100,000~120,000Nm3/h入口废气含尘浓度：20g/Nm3b) 窑尾SP余热锅炉进口废气温度允许范围：320~340℃进口废气设计温度：330℃进口废气量范围：164,000~190,000Nm3/h废气出口设计温度：

≥210℃锅炉入口含尘浓度：70g/Nm3窑头冷却机采中部取风方案，尾部总管出风温度按 160℃计算，中部取风温度350℃计算，废气量95,000Nm3/h；窑尾C1出口废气：185,000Nm3/h，330℃；另外根据当地的气候条件及原料水分估算，窑尾烘干废气温度为 210℃，因此SP锅炉废气出口温度按210℃设计。以上废气资源及废气量平衡见附图“F02-水泥窑余热分布图”。3.2. 热力系统及装机方案3.2.1. 热力系统及装机方案设计原则1）充分利用水泥生产线窑头熟料冷却机及窑尾预热器废气余热。2）余热电站的生产运行不能影响水泥生产系统的生产运行及热耗指标。3）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装备的技术水平，最大限度的采用先进的热力系统和技术。

可行性研究报告4）烟气通过余热锅炉沉降下来的粉尘回用于水泥生产以达到节约资源及环境保护的目的。5）尽量采用节能型产品，在利用废气余热的前提下进一步提高本工程的节能技术水平。6）余热电站的建设尽量少的影响水泥生产线的停产时间。7）电站控制采用DCS控制系统，提高控制水平和运行稳定性。3.2.2. 装机方案确定根据目前国内余热发电技术及装备现状，结合水泥窑生产线余热资源状况，本工程装机方案采用低温余热发电技术。装机方案的确定根据上述余热条件以及目前的纯低温余热发电的技术水平，对单压、闪蒸以及双压热力系统计算发电能力如下：根据上述余热条件以及目前的纯低温余热发电的技术水平，对单压、闪蒸以及双压热力系统计算发电能力如下：蒸汽压力

窑尾主汽窑头蒸汽温度

窑尾蒸汽

窑头蒸汽

窑尾排烟温

窑头排烟温

发电功率单压系统闪蒸系统

（MPa）1.351.35

温度（℃）310310

（℃）330主汽：330

（t/h）14.814.8

（t/h）7.5主汽：7.5

度（℃）210210

度（℃）9885

（kW）～4210～4280双压系统

二次蒸汽0.15主汽：1.35低压蒸汽：0.2

310

二次蒸汽：112主汽：330低压蒸汽：150

14.1

二次蒸汽：0.8主汽：7.5低压蒸汽：2.1

210

80

～4310以上计算结果是基于汽轮机排汽压力均为0.008MPa，汽轮机内效率为81％，发电机效率97.5％的条件得到的。根据上述计算，双压系统具有相对较高的发电能力；且针对水泥窑的波动更具有灵活性，因此本系统选用双压系统。锅炉主汽参数：1.35MPa－310～330℃；汽机进汽参数：1.25MPa－320℃。具体如下：1） 窑尾余热锅炉SP余热锅炉可生产14.1t/h－1.35MPa－310℃过热蒸汽，锅炉废气排出温度为210℃（满足生料烘干）；2） 窑头余热锅炉AQC余热锅炉可生产主蒸汽7.5t/h－1.35MPa－330℃,低压蒸汽2.1t/h-0.3MPa－160℃。3） 汽轮机组汽轮机选用补汽凝汽式，根据余热锅炉所能产生的蒸汽参数，选择汽机的主进汽参数为1.25MPa－315℃,补汽参数为0.2MPa－150℃。全部余热锅炉共产主蒸汽 21.6t/h，作为汽机的主进汽,窑头余热锅炉产低压蒸汽2.1t/h,作为汽机的补汽.汽机计算平均发电功率为4310kW。汽轮机装机功率为4.5MW，平均负荷率约为93.3%。。综上所述，本工程确定装机方案如下：1台4.5MW汽轮机组＋2台余热锅炉；3.3. 主机设备特点3.3.1. 汽轮机及发电机汽机为低参数补汽凝汽式，额定进汽压力 1.25MPa，额定进汽温度 310℃，补汽参数为0.2MPa－150℃，排汽压力0.008MPa，内效率为81%，转速3000r/min，汽机汽耗率5.25kg/kWh，汽机超发能力10%，并且在此负荷能够长期稳定运行。汽机真空系统采用射水抽气器系统。汽机调节采用电液联合调节，运行稳定，调节精确，即可定前压调节，又可定功率调节，运行灵活。汽机布置方式为岛式布置，减少厂房宽度，提高汽机效率，并减少汽机间占地面积。汽机设有转速、轴承温度、轴瓦温度、轴向位移、真空度等多点报警和保护，运行安全可靠。汽机配有启动及直流事故油泵，保证在事故停电等故障时汽机的安全停车。发电机为空气冷却式，功率4500kW，转速3000r/min，效率97.5%，出线电压10.5kV，微机型可控硅静止励磁，设有定子、转子、轴承温度、进出风温度等报警，并与电站控制系统连锁。3.3.2. 窑头AQC余热锅炉

可行性研究报告AQC余热锅炉可生产主蒸汽7.5t/h－1.35MPa－330℃,低压蒸汽2.1t/h-0.3MPa－160℃。窑头AQC 余热锅炉废气流程采用上进侧出，废气流速 5~6m/s，废气阻力小于600Pa，受热面形式为螺旋鳍片，循环方式为自然循环。窑头AQC余热锅炉废气含尘浓度较低，并且粉尘性质为水泥熟料颗粒，对受热面的吸附性差，因此不设清灰装置。3.3.3. 窑尾SP余热锅炉SP余热锅炉可生产14.1t/h－1.35MPa－310℃过热蒸汽，锅炉废气排出温度为210℃（满足生料烘干）。窑尾 SP 余热锅炉废气流程采用上进侧出，废气流速 6~7m/s，废气阻力小于700Pa，受热面形式为膜式壁换热，循环方式为自然循环。窑尾SP余热锅炉由于废气含尘浓度较高，并且粉尘较细，对受热面的吸附性较强，采用机械振打方式连续清灰。4. 热力系统在窑头冷却机中部废气出口设置窑头AQC余热锅炉。为减轻锅炉磨损，在AQC炉前设置了降尘装置。AQC炉分3段设置，其中I段为主蒸汽段，II为低压蒸汽段,Ⅲ为热水段;在窑尾预热器废气出口设置窑尾SP余热锅炉。SP炉只设置I段－蒸汽段。窑头余热锅炉I段生产7.5t/h参数1.35MPa－330℃过热蒸汽。II段生产2.1t/h参数0.3MPa-160℃低压蒸汽,窑头余热锅炉Ⅲ段生产140℃左右的热水24.6t/h，其中7.8t/h的热水提供给窑头余热锅炉I段，2.2t/h的热水提供给窑头余热锅炉低压蒸汽段,另外14.6t/h的热水作为窑尾余热锅炉给水；窑尾余热锅炉生产的14.1t/h参数1.35MPa－310℃过热蒸汽与窑头余热锅炉I段产生的过热蒸汽并入汽轮机房的主蒸汽母管，混合后的参数为1.25MPa－315℃的过热蒸汽作为主蒸汽进入汽机做功，窑头余热锅炉低压段产生的低压蒸汽进入汽轮机补汽口,参数为 0.2MPa－150℃,与主-16-

可行性研究报告蒸汽一起做功后的乏汽通过冷凝器冷凝成水，凝结水经凝结水泵送入除氧器，除氧后的除氧水送至给水泵前母管，再经锅炉给水泵为窑头余热锅炉Ⅲ段提供给水，从而形成完整的热力循环系统。 热力系统具体方案详见附图“F03-原则性热力系统图”。上述方案的配置，可以使电站运行方式灵活、可靠，能很好地与水泥生产配合，并可最大限度的利用废气余热。方案特点如下：1）根据水泥熟料生产线窑头冷却机废气排放温度，窑头 AQC 锅炉采用两段受热面，最大限度地利用了窑头熟料冷却机废气余热。2）当水泥窑窑尾废气温度波动时，通过对旁通废气管道挡板的调整SP锅炉的产汽量可随之发生变化，保证水泥生产线的烘干要求。3）汽轮机为低压凝汽式汽轮机，额定功率为 4.5MW，主汽额定参数：1.25MPa-320℃，采用滑参数运行，进汽压力0.8~1.25MPa，排汽压力0.008MPa，汽轮机转速为3000r/min，调速系统为电液控制，真空系统为射水抽气。4）为了保证电站事故不影响水泥窑生产，余热锅炉均设有旁通废气管道，一旦余热锅炉或电站发生事故时，可以将余热锅炉从水泥生产系统中解列，不影响水泥生产的正常运行。5）余热锅炉采用立式锅炉，AQC、SP 锅炉全部采用自然循环，占地面积少，减少漏风小，余热回收率高。6）锅炉给水除氧采用真空方式，在保证除氧效果的同时最大限度的利用余热。7）由于窑头废气粉尘粒度较大，在窑头余热锅炉废气入口设置干扰式粉尘分离器，使废气中较大颗粒沉降下来，以减轻熟料颗粒对窑头余热锅炉的冲刷磨损，提高锅炉的使用寿命。8）电站的控制采用 DCS 集中控制，保证了电站的稳定运行和与水泥生产线的合理衔接。以上各项措施已经在众多工程中得到应用，并取得了较好的效果，因此该技术是成熟、可靠的。5. 冷却水系统5.1. 设备冷却用水量

可行性研究报告根据水泥线窑头、窑尾余热锅炉产生的蒸汽品质及蒸汽量、汽轮发电机的汽耗和冷却倍率计算确定冷却水量如下：凝汽器冷却水量：冷油器冷却水量：空气冷却器冷却水量：其他设备冷却水量：循环冷却水总量：5.2. 设备冷却水系统方案

1800m3/h最大（2000m3/h）60m3/h100m3/h2m3/h1962m3/h最大（2162m3/h）设备冷却用水采用循环系统见附图“F04-给排水系统流程图”，包括循环冷却水泵站、冷却构筑物、循环水池及循环水管网。该系统运行时，循环冷却水泵自循环水池抽水送至各生产车间供生产设备冷却用水，冷却过设备的水（循环回水）利用循环水泵的余压送至冷却构筑物，冷却后的水流至循环水池，供循环水泵继续循环使用。为确保该系统良好、稳定的运行，系统中设置了加药和旁滤设备。5.3. 系统损失水量与补充水量根据余热电站建设所在地区气象条件和本工程的冷却用水量，以及系统所采用的冷却构筑物型式，计算得出：蒸发风吹渗漏水量：系统排水量：损失水量：

35m3/h9m3/h44m3/h间接循环利用率为97.7%左右，循环水系统需补充水量为44m3/h。5.4. 技术指标根据水泥厂的供水情况和循环水给水水质要求，循环冷却水处理系统主要技术指标如下：年消耗水量：31.68×104m3年耗水质稳定剂量：4t6. 化学水处理6.1. 水处理方式

可行性研究报告本工程余热电站中的余热锅炉属于低压蒸汽锅炉。为满足锅炉及机组的正常运行，锅炉给水指标应满足《工业锅炉水质》（GB1576-2001）低压锅炉水质标准要求。硬度：溶氧：铁：PH(25℃)：油：悬浮物：6.2. 制水水量确定

≤0.03mmol/L≤0.05mg/L≤0.3mg/L≥7≤2mg/L≤5mg/L锅炉给水在锅炉内不断蒸发浓缩，超过规定标准时蒸汽的品质就会恶化，影响锅炉的安全运行，因此要不断地把浓缩的炉水从汽锅中含盐浓度较高地段的水面引出，同时要不断地给锅炉补水，以满足锅炉稳定、正常的运行。电站正常运行时，电站汽水系统补水量为1.5m3/h，最大约8m3/h。电站水处理设备的出力，按全部正常汽水损失与机组启动或事故增加的汽水损失之和确定，同时考虑化学水车间自身设备的耗水量。因此，制水能力按10m3/h进行设计。6.3. 水处理方案为了满足余热锅炉给水水质标准，处理方式采用“过滤+反渗透”系统，见附图“F05-化学水处理系统流程图”。处理流程为：自厂区给水管网送来的水经过原水箱、由原水泵输送至多介质过滤器、活性碳过滤器，过滤后经高压泵加压后送至反渗透装置，出水达标后进入除盐水箱，再由除盐水泵将除盐水送至汽轮发电机房供机组使用。

可行性研究报告为控制锅炉给水的含氧量，减少溶解氧对热力系统设备的腐蚀，采用真空除氧的方式。汽轮发电机房设有真空除氧器，软化水经除氧后：含氧量≤0.05mg/L。锅炉汽包水质的调整，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投加Na3PO4溶液来实现。6.4. 水处理主要设备本工程水处理设备的选型按全部正常汽水损失与机组启动或事故增加的汽水损失之和确定，同时考虑化学水处理车间自身设备的耗水量。主要设备选型见第七章。6.5. 技术指标根据该水泥厂的供水状况和锅炉给水水质要求，化学水处理系统主要技术指标如下：年消耗原水量：1.08×104m3年制软水量：8.64×103m3年消耗98%Na3PO4·12H2O：4t7. 车间布置7.1. 主厂房发电主厂房由汽轮发电机房及电站控制室、高低压配电室组成。汽轮发电机房柱距 21×15m，双层布置，±0.000 平面为辅机平面，布置有锅炉给水泵、汽轮机凝汽器等。7.000m平面为运转层，布置有汽轮机及发电机等设备。局部设有3.400平台，布置整体式润滑油站。高、低压配电室、电站中控室柱距21×7.5m，布置在汽轮发电机房的侧面，±0.000平面为高低压配电室，7.000m平面为中控室。7.2. 窑头AQC余热锅炉窑头AQC余热锅炉及干扰式分离器布置于水泥生产线窑头厂房旁边，露天布置。干扰式分离器柱据4.5×4.5m，运行平面为7.000m。余热锅炉柱距(4.3+5+5)×5.2m，运行平面为4.500m，布置有余热锅炉、汽水取样器。排污扩容器、加药装置等布置在±0.000平面。7.3. 窑尾SP余热锅炉窑尾SP余热锅炉布置在窑尾风机上方，露天布置，柱据为6.86×5.69m，车间柱距12×6.86m，运行平面为16.800m。汽水取样器。排污扩容器、加药装置等布置在±0.000平面。7.5. 循环水泵房及冷却塔循环水冷却塔单列布置，双测进风，平面尺寸约为（2×10.5）×10.5m，沿塔四周在塔脚处设回水台。冷却塔下设循环水池，水池有效容积为循环水量的30%。循环水泵露天布置一座，布置于冷却塔一侧，并设可拆卸防雨棚，平面尺寸约为（2×10.5）×6.5mm，除布置循环水泵以外还布置有无阀滤池、加药装置等。7.6. 化学水处理车间化学水处理车间设置在循环水冷却塔及泵站北侧的空地上，双层布置，平面尺寸约为 16×9m，零米平面其包括水处理间、化验室及值班室等。水箱露天布置在车间5.000m屋面上。8. 电气及热工自动化8.1. 电气8.1.1. 电源供电情况郎溪苏特水泥有限公司现建设有35kV总降压变电站。总降采用35kV单回路电源进线，一期总降压变电站内设35/10.5kV主变压器一台。35kV母线采用单母线接线方式，10.5kV母线采用单母线分段接线方式。8.1.2. 站用电配电8.1.2.1. 电压等级发电机出线电压：站用高压配电电压：站用低压配电电压：

10.5kV10.5kV0.4kV-21-

站用辅机电压： 0.38kV站用照明电压： 380V/220V操作电压： 交流或直流220V检修照明电压： 36V/12V8.1.2.2. 站用电负荷及站用电率

可行性研究报告电站主要用电负荷 装机容量（kW）

台数

计算负荷（kW）锅炉给水泵冷却塔风机循环水泵站用电计算负荷：电站年发电量：电站年自用电量：电站年供电量：水泥厂年向电网少购电量：站用电率：8.1.2.3. 站用变压器选择

454572

2(1用1备)23327.6kW3130×104kWh238×104kWh2867×104kWh7.6%327.6kW

3672211根据站用电负荷计算结果，同时考虑电站运行的经济、可靠性及站用低压大容量电动机启动要求，4.5MW 余热电站站用变压器配置方式为电站 10kV 母线上配置一台SCB10－630/1010.5kV/0.4~0.23kV630kVA变压器，正常工作时变压器的负荷率约为80%，同时设置一路400V保安电源，引自水泥线电力室，以保证机组安全运行。8.1.2.4. 直流系统本电站直流负荷包括高压开关操作电源、保护电源、紧急事故直流油泵和事故照明。直流供电的电压为220V，直流负荷的统计见下表：负荷类型

经常负荷

事故照明负荷 直流油泵 冲击负荷

合计容量（kW）

13

4

8

可行性研究报告电流（A）计算时间（h）事故放电容量（Ah）直流系统容量选择：

4.514.5

13.5113.5

23.2123.2

10

50.340.3按满足事故全停电状态下长时间放电容量选择，取容量储备系数 KK=1.25,容量换算系数KC，根据1h放电时间终止电压为1.75V,查得KC=0.47，由式CC≥KK*Cs/Kc（CC--直流系统容量，CS—事故放电容量）可得：CC≥1.25×40.3/0.47=107.14Ah由此,设计选用铅酸免维护蓄电池直流成套装置150Ah一套。8.1.2.5. 主要电气设备选型1)10.5kV高压配电设备选用金属铠装全封闭中置式高压开关柜；2)400V站用低压配电设备选用抽屉式低压配电屏；3) 继电保护屏选用PK-10标准屏；4) 控制屏选用KG系列仪表控制屏，控制台为由DCS系统配套的电脑工作台；5) 可控硅励磁装置随发电机配套。8.1.2.6. 过电压保护和电力装置的接地1) 对高于15m的建筑物（如汽轮机房等）按三类防雷建筑物保护设计；2) 发电机母线及发电机中性点均设有电站专用避雷器；3) 电力装置的接地。高压系统为接地保护，低压系统为接零保护，接地系统为TN-S系统。在汽轮发电机房、化学水处理、发电机出线小间、高低压配电室及电站中央控制室等场所均设置接地装置。并通过电缆沟及电缆桥架上的接地干线，将各处的接地装置连接起来，形成电站的接地网络。8.1.2.7. 站用电设备的控制及启动1) 控制根据余热电站的运行特点，采用机电炉集中的控制方式。化学水处理部分采用就地单独控制。2) 启动中小型低压电动机采用全压直接启动；大容量（≥75kW）低压电动机采用变频或软启动装置启动。8.1.2.8. 电气照明本工程将按设计规范设置正常照明、事故照明及安全照明。8.1.2.9. 通讯系统

可行性研究报告为了使电站内部及站内与站外的行政调度通讯畅通，本站设一套20门程控式小型调度交换机。8.2. 热工自动化8.2.1. 编制原则及控制方案为了使电站处于最佳运行状态，节约能源，提高劳动生产率，本工程采用集散型计算机控制系统（DCS）对各车间（除化学水处理车间外）进行分散控制、集中管理。8.2.2. 控制设备及一次仪表选型为保证整个控制系统的先进性和可靠性，选用DCS系统实现对过程参数的采集、监视、报警与控制。8.2.3. 系统配置及功能设置于电站的DCS由现场级及中央控制级组成，DCS配置详见附图“F07-电站计算机系统配置方案图”。8.2.4. 应用软件用于电站的DCS系统应用软件是实现现场级和中央监控级功能的重要文件。应用软件包括逻辑控制软件和过程控制软件。8.2.4.1. 逻辑控制软件对电站所有电动机、电动阀，根据液晶显示器显示的热力系统图，通过键盘操作，完成组启、组停、紧停复位、逻辑联锁等控制。8.2.4.2. 过程控制软件为保证整个电站运行工况的稳定，共设有6个自动调节控制回路。1) 窑头AQC余热锅炉汽包水位自动调节回路；2) 窑尾SP余热锅炉汽包水位自动调节回路；3) 汽机热井水位自动调节回路；4) 除氧器水位自动调节回路；8.2.5. 系统特点

可行性研究报告本系统是一个控制功能分散控制、集中监视和管理的控制系统，电站中控室以大屏幕彩色图形显示器，便于运行人员监视与操作。此外系统中还采用了面向过程的语言，硬件均为模块化，使整个系统的操作与维护更加简便。为防止数据丢失和电源干扰，系统采用不间断电源（UPS）供电，保证了运行的可靠性。9. 给水排水9.1. 给水系统电站投运需新增用水量约为：47×1.2=56.4m3/h，年耗水量40.608×104m3/a。水源引自水泥生产线现有给水系统，供应有保障。循环水补水由水泥生产线取水设施直接补给；辅助生产用水利用水泥生产线给水系统接入；消防给水系统利用厂区现有消防系统。见附图“F04-给排水系统流程图”。电站耗水量如下：循环系统补水量：化学水用水量：杂用水及辅助生产用水量：余热锅炉取样冷却器用水量：消防用水量：本工程总用水量为：

44m3/h1.5m3/h0.5m3/h1m3/h216m3/次47m3/h根据电站汽轮发电机房火灾危险分类为丁类，耐火等级为二级；化水车间和冷却塔火灾危险分类为戊类，耐火等级为三级。电站按同一时间内发生一次火灾、灭火历时两小时计，电站消防流量要求达到30L/s，即216m3/次。由于本电站设在水泥厂内，水泥厂消防用水量比电站要求高，能够满足本工程消防用水的要求，故本工程不增加消防用水量。本工程平均耗水量为47m3/h（未含消防水用量），考虑管网漏损和不可预见水量，电站建设用水量为：47m3/h×1.2≈56.4m3/h。由于冷却塔排污水水质较好，可以

可行性研究报告供喷林绿化得到再次利用；另外余热电站的投入从而节省水泥线增湿塔喷水，因此本工程实际消耗水量少于47m3/h。9.2. 排水系统本余热电站排水包括循环水系统排水、余热锅炉排污、化学水处理车间等生产废水、雨水等。余热锅炉取样冷却器排污：热力系统排污：化学水排污：辅助生产排水：本工程总排水量为：

1m3/h0.5m3/h0.3m3/h0.2m3/h2.2m3/h本工程生产过程中产生的污、废水不含有毒物质。循环水系统排水水质较好，可经过滤处理后供增湿塔喷水除尘或厂区绿化使用；其他生产排污就近排入厂区现有排水系统，由现有排水系统统一处理。雨水采用道路边沟排放，汇入水泥线现有雨水沟。10. 通风与空调10.1. 通风10.1.1. 主要散热散湿设备主厂房包括汽轮机房、高低压配电室及控制室，主厂房为双层布置。主要散热散湿设备为汽轮机、发电机、疏水器、各种蒸汽母管、变压器、配电设备及各种电动机等。10.1.2. 通风措施高低压配电室考虑不少于10次/h换气的事故通风，设置防爆型事故排风机，兼做夏季排除室内余热用，通风方式为机械排风、自然进风。考虑到水泥厂的环境，汽轮发电机房不设天窗，其通风、排湿