水泥余热发电项目可行性研究报告(编辑修改稿)

水泥余热发电项目可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

37176。 2639。 ,地处 XX与 XX平原交 接地带 ,地势自西南向东北逐渐倾斜。 海拨高程最高点 米，最低点 米。 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。 地质地震 XX 在大地构造上属 XX 地，处在 XX 隆起、 XX 断裂带、 XXXX 三个次级构造的交汇处。 根据国家地震局《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。 水文、气象 XX 属大陆性气候，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 ℃ 14 降水量： 年平均降水量 年最大降水量 年最小降水量 湿度： 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 500mm 从地质、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 交通运输 XXX 是 XX 重要的交通枢纽，素有“半岛走廊”之称， XX 铁路横贯东西，通达全国各地。 国道及城乡公路四通八达， XX 高速公路、 XX 高速公路、 XX、XXX、 XX、 XX、 XX 等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 XX、 XX 等地。 XX机场业已开通十多条国内航线。 XXXX 公司 位于 XX 普通 镇 ，距 XX 区 2 公里。 工厂临 近 XX 高速公路、 XX铁路 、 XX 国道 ，交通 非常 方便。 给水 XXXX 公司 现共有两口井，均在厂区内，共有两个潜水电泵型 号分别是：250JQ80160(流量 80 立方每小时、扬程 160 米 )， 205JQ100160(流量 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 250JQ100160 水泵，另一台备用。 余热综合利用机组 15 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。 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。 供电 目前 XXX220KV 变电站配有二台容量为 2x120MVA 的主变压器，；两路110KV 架空线路紧邻本项目厂址南侧通过，单线供电能力为 97MVA；其中一路 XX 线至 XX 的铁矿区、供电能力为 60MVA；另一路 XX 线至 XX 山变电站、供电能力为 80MVA。 孰料线所需电源从这两路 110KV 架空线路上、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 30MW 左右，余热发电系统启动功率为500KW，故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 3km，现配有 2020kVA 变压器一台，电压为 35Kv/10Kv，目前 10Kv有出线间隔，可满足本项目工厂 1000Kva 保安电源的需要。 通讯条件 XX 通讯设施先进，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。 16 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 波特兰 (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 50 年代的世界水泥工业的窑型，并逐步取代了代表 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，窑投料量为，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 Pa 450 5151 气体温度 ℃ 256 330 气体流量 Nm3/h 280000 426000 气体含尘量 g/Nm3 气体含湿量 % / 干气体成分 : O2 % 21 CO PPm / 117 CO2 % / N2 % 79 17 5000t/d水泥熟料生产线窑头、窑尾可利用的废气参数如下 ： ⑴ 窑头熟料冷却机 废气量： 280000Nm3/h； 废气温度： 256℃ ； 余热锅炉出口温度： 120℃ ；含尘浓度： 20g/Nm3 ⑵ 窑尾预热器出口 废气量： 426000Nm3/h； 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/Nm3 三、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 46006700kJ/kg。 由于水泥熟料产量低，总的热量不多， 余 热回收的发电机 装机 大部分只有 7503000KW。 进入 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 28KWH 计算， 5000t/d的水泥生产线发电机装机可达 9000KW。 因此根据水泥熟料装置运行的技术参数和余热量， SP 余热回收锅炉选用型号为 KS325/， AQC 余热回收锅炉选用型号为KA200/，发电机选用 QF92 型，凝汽式汽轮机选用。 四、 建设规模 根据 水泥熟料 生产规模，新上余热回收装置和 9000KW 发电机组一套，年发电量 5659 万 KWH， 年供电量 5200 万 KWH。 18 第五章 工 程 技术方案 一、热力系统 设计原则 ⑴ 遵照《火力发电厂 设计技术规范》（ DL50002020）和《小型火力发电厂设计规范》（ GB5004994）进行设计。 ⑵ 贯彻节约用水原则，积极采取措施节约用水，减少水量消耗。 ⑶ 工艺系统设计和设备选型，贯彻技术先进、安全可靠的原则。 ⑷ 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。 ⑸ 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。 余热锅炉与水泥生产工艺系统的衔接 ⑴ SP 炉 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 SP 炉进口相连 ，出口则与高温风机进口相连， SP 炉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/d 水泥生产线窑尾一级筒出口废气温度 320℃设计， SP 炉排烟温度按200℃设计。 ① SP 炉形式的确定 SP 炉有两种布置形式：一种为卧式，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 19 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 320390℃，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 SP 炉采用立式锅炉。 ② SP 炉的布置 一台 SP 立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， SP 炉的烟气进出口顺着预热器出口管道上进下出。 SP 锅炉烟气侧阻力≤ 80mmH2O，通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 SP 余热锅炉烟气连接管道设有旁通烟道可使 SP炉在出现故障时或水泥生产不正常时解列 SP 炉，即满足了水泥生产的稳定运行又保证了 SP 炉的安全。 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 20 况。 ⑵ AQC 炉 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/Nm3，为保证 AQC 锅炉的使用寿命，提高余热利用率，方案中将在进 AQC 锅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 AQC 锅炉的浓度＜ 8g/Nm3，收集的粉尘通过输送设备，直接送往熟料链斗机。 为提高 AQC 锅炉的产汽量，把进 AQC 锅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； AQC 锅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 AQC锅炉的产汽量，为了确保 AQC 炉出现事故时不影响水泥生产，必要时可以解列 AQC 炉，同时考虑了 AQC 炉在出现故障是不通水而干烧的特殊情况。 预收尘装置和 AQC 炉烟气侧阻力损失≤ 100mmH2O，漏风系数≤ 3%，5000t/d水泥生产线 AQC 炉排烟温度 120℃。 ⑶ 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/Nm3，所以附着在换热面上的粉尘较少，粘 21 结性小，基本能随气流带走，所以不设清灰装置。 热力系统的确定 ⑴方案一 (单压锅炉系统 ) 根据热工标定的。