5000吨每年熟料干法生产线纯低温余热发电工程项目可行性研究报告

5000吨每年熟料干法生产线纯低温余热发电工程项目可行性研究报告内容摘要：

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.. .. 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.. .. 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.. .. 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 AQC 炉高温省煤器、汽包、蒸发器、过热器，另一路则进入窑尾 SP 锅炉高温省煤器、 汽包、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 ，而窑尾蒸汽量大约为。 该系统设计主要特点： ①最大限度地利用了窑头低热资源， AQC 炉省煤器不仅向 AQC 炉供热水，同时也向 SP 炉供应热水。 ② 6000t/h 水泥生产线窑头过热蒸汽温度设计 355℃，压力 ，而窑尾过热蒸汽温度设计为 295℃，压力 ；它们在分汽缸混合后温度 334℃，压力 ，保证最经济热利用。 ③单压系统锅 炉结构简单，自然循环。 ④汽轮机为单压进汽，设备制造简单，可靠性高，投资费用少。 ⑵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 AQC 余热锅炉由省煤器、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 AQC 炉省煤器，另一路经电动阀调节后进入窑尾 SP 炉省煤器。 两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 AQC 炉和窑尾 SP 炉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。 .. .. 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： ①用闪蒸技术，热利用效率较高（和单压系统相比，大约提高 35%）； ②系统运行稳定； ③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； ④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。 ⑶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： ①利用效率较高（和单压系统相比，余热利用提高大约 35%）； ②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； ③收低温烟气余热， 余热锅炉造价大为提高； ④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； ⑤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.. .. 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。 余热烟气性质以及热力计算 ⑴烟气中的成分（设计值） 烟气中含 O2： % 烟气中含 CO2： 25% 烟气中含 N2： 66% 烟气中含 H2O： % 烟气中含灰分： % ⑵热力计算 设计工况 水泥产量 :5000t/d AQC SP 烟（风）流量（ Nm3/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） 过热蒸汽压力（ Mpa） 混合 蒸汽流量（ t/h） 混合蒸汽温度（℃） 混合蒸汽压力（ Mpa） 汽轮机进汽温度（℃） 334 汽轮机进汽压力（ Mpa） 汽轮发电机汽耗（ kg/kWh） （ ） * 汽轮发电机功率（ KW） 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。 主机型式及其主要设计规范 .. .. ⑴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 AQC SP参数 烟（风 ）流量（ Nm3/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） 过热蒸汽压力（ Mpa） 混合蒸汽流量（ t/h） 混合蒸汽温度（℃） 混合蒸汽压力（ Mpa） 汽轮机进汽温度（℃） 330 汽轮机进汽压力（ Mpa） 汽轮发电机汽耗（ kg/kWh） （ ） * 汽轮发电机功率（ KW） 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 SP炉 AQC 炉 1 主蒸气压力 Mpa 2 主蒸气温度 ℃ 295 355 3 最大连续蒸发量 T/h 4 给水温度 ℃ 150 40 5 余热锅炉进烟量 Nm3/h 322020 202000 6 余热锅炉进烟温度 ℃ 320 380 7 余热锅炉排烟温度 ℃ 206 122 .. .. ⑵汽轮发电机组 ①汽轮机 序号 内容 1汽轮机 1 型号 2 铭牌功率（ KW） 9000 3 型式 低压、单缸、单轴、冲动、凝汽式汽轮机 4 额定转数（ r/min） 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 ②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 MW 9 2 汽轮机主汽门前压力 Mpa 177。 3 汽轮机主汽门前温度 ℃ 334177。 5 4 汽轮机排汽压力 KPa 6 5 汽轮机汽耗率 kg/KWH ③发电机 序号 内容 单位 额定工况 性能 发电机 1 型号 QF92 2 额定功率 MW 9 3 额定电压 KV 4 功率因数 5 额定转数 r/min 3000 6 额定频率 HZ 50 7 效率 97% 8 冷却方式 空冷 热力系统设计特点及说明 ⑴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.. .. 炉本体的热力系统随设备整体采购。 ⑵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。