云南昊龙3000t水泥生产线6MW余热发电可行性研究报告.docx

云南昊龙实业集团2800td水泥生产线6MW纯低温余热电站工程设计方案洛阳中重成套工程设计院有限责任公司二OO九年八月目录1概述1.1 纯低温余热发电技术简介11.2 中信重工纯低温余热发电技术介绍21.2.1 中信重工纯低温余热发电技术研发历程22基本条件42.1 水泥熟料生产线余热条件43技术方案53.1 装机容量53.2 电站总平面布置53.3 厂房布置63.3.1 主厂房错误!未定义书签。错误!未定义书签。3.3.2 窑尾SP余热锅炉错误!未定义书签。错误!未定义书签。3.3.3 窑头AQC余热锅炉及沉降室.错误!未定义书签。错误!未定义书签。3.3.4 循环水泵房和机力通风冷却塔错误!未定义书签。错误!未定义书签。3.3.5 化学水处理车间错误!未定义书签。错误!未定义书签。3.4 电站工艺系统及特点63.5 热力系统83.5.1 蒸汽系统83.5.2 给水系统83.5.3 凝结水系统83.5.4 疏放水系统9355补水系统93.5.6 工业水系统93.5.7 除氧系统93.6 主机选型93.7 循环水量及工艺103.8 化水处理系统错误!未定义书签。错误!未定义书签。3.8.1 工艺流程错误!未定义书签。错误!未定义书签。3.8.2 制水能力错误!未定义书签。错误!未定义书签。4项目定员144.1 组织机构144.2 项目定员141殿1.1 纯低温余热发电技术简介水泥生产线纯低温余热发电技术是利用从篦冷机中部抽出的热烟气和窑尾预热器排出的热烟气，通过余热锅炉产生过热蒸汽，过热蒸汽推动汽轮机做功发电。其优点在于完全利用废气余热，无外加热源，生产成本低廉。水泥生产线配套建设纯低温余热电站，社会效益显著。在水泥生产线上配套建设纯低温余热电站可产生良好的社会效益，在环保的同时可以给水泥生产企业带来很可观的经济效益。如果在全国水泥行业广泛推广纯低温余热发电技术，将产生不可估量的企业效益和社会效益。按2008年统计数据，全国干法水泥全年熟料生产能力约为7.5亿多吨，全部实施纯低温余热发电技术后，总装机规模可达285亿度，相当于减少燃料用煤折标煤约1209万吨，大约减少排放二氧化碳等温室气体约3000万吨。以本项目的2800td水泥熟料新型干法线配套纯低温余热发电系统为例，年供电量3883.7万度相当于每年节约标煤1.2万多吨，为企业降低生产成本，提高经济效益；同时使排烟温度降至95左右，减少热污染；相当于少向大气中排放二氧化碳近3.7万吨，大大降低对环境的损害。综合利用大型干法水泥生产线大量的低温废气进行纯低温余热发电是贯彻落实科学发展观，推行循环经济的具体实践；是水泥工业实现节能降耗、清洁生产、资源综合利用和可持续发展的必由之路；推广纯低温余热发电技术适应水泥行业发展的需求，符合国家产业政策和发展趋势，具有广阔的发展空间，市场潜力巨大。1.2 中信重工纯低温余热发电技术介绍1.2.1 中信重工纯低温余热发电技术研发历程作为中国水泥装备制造的龙头企业，中信重工机械股份有限公司长期致力于水泥线余热发电技术的研究。1991年，我公司与国家建材局、西安交通大学、南京热管技术开发中心、天津大学等共同承担国家“八五”攻关项目“水泥厂中、低温余热发电工艺及装备的研究开发“，不断完善优化汽轮机设计制造工作，逐步形成了满足不同行业需求的不同参数的小型气轮机系列产品，主要有抽汽、背压、冷凝、背抽等各种型号。2004年我公司积极响应国家政策，积极开展水泥线纯低温余热发电技术的研究，率先推出双压技术，2004年10月24日，国家发改委在洛阳中信重工机械股份有限公司召开全国纯低温余热发电技术研讨会，全国水泥线建设纯低温余热发电正式拉开帷幕。我公司已掌握的余热发电的核心技术和设备设计技术，开发出了具有自主知识产权的纯低温余热发电双压技术、补汽凝汽式汽轮机。2006年9月27日，由我公司设计施工的、国内首条运用双压技术的辽源金刚水泥厂余热发电项目并网发电，5000td水泥线装机7.5MW,平均发电功率在7.8MW。2007年2月，运用双压技术的广东塔牌水泥厂余热发电项目并网发电，5000td水泥线装机7.5MW,平均发电功率在7.6MW。驻马店豫龙同力项目已于2007年8月竣工投产，装机容量9.0MW,实际发电能力可达到9.8MW以上。纯低温余热发电双压技术已达到国际领先水平。截至2008年7月底，我公司累计已有30条余热发电项目建成竣工投运。中信重工双压技术的先进性已得到用户的广泛认同,先后与河南省建设投资总公司、金刚白山、重庆天助、安徽铜陵上峰、广东塔牌、河南天瑞等企业签约，80条水泥生产线余热发电项目建成、在建和即将建设。2基本条件根据云南昊龙实业集团2800td水泥生产线的总体发展规划拟在公司的2800td新型干法水泥熟料生产线上配套建设纯低温余热发电系统。本着节约投斐，确保系统设备简洁可靠、方便检修维护的原则，合理配置余热发电机组设备、系统。2.1水泥熟料生产线余热条件根据云南昊龙实业集团2800td水泥生产线熟料生产线的窑头和窑尾废气参数参照国内相近参数的同类型生产线的实际运行参数，余热发电设计参数如下：水泥熟料生产线窑尾预热器废气量为220,000Nm3h,废气温度340。这部分废气还要用于生料粉磨的烘干用风，其用风温度要求随生料入磨水分而变化，通常在210°C左右波动；考虑到上述生产工艺要求，水泥熟料生产线窑尾废气余热可利用的热量范围如下：废气量："220,OOONm3/h进/出口废气温度：340oC210oC可利用的余热量："4572X104kj/h窑头篦式冷却机废气在生产中还要用于煤磨的烘干用风,其排出的废气经电收尘后排放，篦冷机经过改造后，可利用余热量如下：入AQC锅炉废气量："130,OOONm3/h锅炉进/出口温度：360oC95oC可利用的余热量：4575X104kJh该条2800td水泥熟料生产线可利用的热量合计为9147X104kJh°3技术方案3.1装机容量根据目前国内纯余热发电技术及装备现状，结合云南昊龙实业集团2800td水泥生产线废气余热情况，采用两炉一机方案，在水泥生产线的窑头和窑尾设置AQC锅炉和SP锅炉、生产线配置一套5MW汽轮机和一台6MW的发电机。根据水泥线余热条件，2800td线的窑头熟料冷却机废气设AQC余热锅炉，采用双压技术，主蒸汽压力1.7MPa、温度345,蒸发量109th,低压蒸汽045MPa、温度180、蒸发量为2.9th°窑尾采用立式SP锅炉主蒸汽压力1.7MPa、温度325,蒸发量18th;汽轮机采用补汽凝汽式汽轮机,蒸汽参数为 1 6MPa, 320, 28. 2th;发电机额定功率为6 MW0本工程设计指标如下：汽轮发电机组装机容量：计算发电功率：年运行时间：年发电量：自用年供电量：3.2电站总平面布置装机容量为5MW,发电功率5.8.MW;汽轮机主补汽参数035MPa,170,2.9tho6MW5.8W7200h4176×104kWh7%3883.7×104kWrh本工程包括：主厂房（包括汽轮发电机厂房、高低压配电室、控制室）、化学水处理车间、机力通风冷却塔、循环水泵房、窑头余热锅炉及沉降室、窑尾余热锅炉等。根据2800t/d水泥熟料生产线的布置及发电工艺流程，窑尾余热锅炉布置在熟料生产线窑尾高温风机上方；窑头余热锅炉布置在熟料生产线窑头厂房旁的空余场地；主厂房布置在距离回转窑较近的空余场地内。3.3厂房布置3.3.1主厂房主厂房占地24mX2L5,由汽轮发电机房及高低压配电室、控制室等几部分组成。汽轮发电机房面积为24mxl5m,为双层布置，±0OOm平面为辅机平面，布置有给水泵、汽轮机凝汽器、冷凝水泵、冷油器等，7.OOm平面为运转层，汽轮机及发电机布置在此平面。为了便于检修，汽机间内设慢速桥式起重机1台，跨距LK=I3.5m,起重量20t5t°配电室±000m平面布置高、低压配电柜等，占地面积为24mX6.5叫机、炉、电集中控制室布置在7.OOm平面，12.OOm平面主要布置除氧设备等。3.3.2窑尾SP余热锅炉窑尾余热锅炉均布置在窑尾高温风机上，占地为14mXIOin,采用露天布置。排污扩容器、加药装置、汽水取样器等布置在±0.00m平面。3.3.3窑头AQC余热锅炉及沉降室窑头余热锅炉及沉降室均布置在水泥熟料生产线窑头篦冷机旁，占地为12m×4m采用露天布置，运行平面为4.50m的平台。排污扩容器、加药装置、汽水取样器等布置在±0.OOm平面。3.3.4循环水泵房和机力通风冷却塔循环水泵房和机力通风冷却塔占地分别为27mX7.5m和18m×9m,布置在汽机房旁边的空地上。3. 3.5化学水处理车间化学水处理车间的面积为20mX15m,建筑形式为单层布置方式，内设控制室、值班室、药剂贮存间、化学分析室等。3.4 电站工艺系统及特点根据上述余热资源和装机方案,为满足生产运行需要并达到节能、回收余热的目的,结合水泥生产工艺条件，确定如下工艺系统：在窑头冷却机中部的废气出口设置窑头AQC余热锅炉，AQC余热锅炉采用双压。由于窑头烟气带着磨损性较强的熟料微粒，含尘浓度为25gNm3左右，具有干燥，粉尘粒径粗、磨损性大、粘附性不强等特点，为减轻锅炉磨损，提高锅炉的使用寿命，在AQC炉前设置沉降室。烟气从篦冷机中部抽出后进入沉降室，在沉降室内约有60%的灰尘沉降下来后通过拉链机送到水泥熟料系统，从沉降室出来的烟气再从顶部进入AQC余热锅炉，在锅炉内经过能量交换后，成为温度为95左右的烟气，进入水泥系统的窑头收尘器。在窑尾预热器废气出口设置窑尾余热锅炉（SP炉）。从预热器出来的340左右的烟气从顶部进入SP余热锅炉，由于其烟气具有粉尘浓度高、粉尘颗粒细、粉尘比电阻高、粉尘硬度低等特点，因此对锅炉受热面的磨损不严重，但容易积灰，所以在SP余热锅炉内设置振打除灰装置。烟气在锅炉内经过能量交换后，温度为210左右，进入水泥系统的高温风机。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。热力系统也设有汽、水解列措施，汽轮机组等可退出发电系统。以上电站工艺系统的特点可以使电站运行方式灵活、可靠,很好地与水泥生产配合,并最大限度地利用余热。3.5 热力系统3.5.1 蒸汽系统余热电站蒸汽系统分两部分,一部分为主蒸汽系统另一部分为低压蒸汽系统。AQC锅炉产生的主蒸汽和SP锅炉产生的主蒸汽汇合后，通过主蒸汽管道进入汽轮机做功；AQC锅炉产生的低压蒸汽，通过蒸汽管道，引到补汽凝汽式汽轮机的补汽口，然后进入汽轮机做功。3.5.2 5.2给水系统高压给水系统设三台高压给水泵，两用一备，提供余热锅炉的高压给水。低压给水系统设两台低压给水泵，一用一备，提供余热锅炉的低压给水。除氧器给水箱的水通过吸水管道进入吸水母管，再进入高压给水泵和低压给水泵加压。自高压给水泵出来的高压水，接至AQC锅炉的公共省煤器入口，加热后的水分成两路，分别经过AQC锅炉和SP锅炉的高压省煤器，进入AQC锅炉的高压汽包和SP锅炉的汽包。自低压给水泵出来的低压水，接至AQC锅炉的低压省煤器，加热后进入AQC锅炉低压汽包。在每台AQC锅炉和SP锅炉上分别设有给水操作台，给水调节阀均设在给水操作台上，通过给水调节阀调节给水流量，满足锅炉运行需要。3.5.3 凝结水系统梯且凝结水系统设置两台凝结水泵，正常情况下，一台运行，一台备用。汽机排汽经循环水冷却后成为凝结水，由凝汽器热井经凝结水进水总管分二根支管分别进入凝结水泵。凝结水经加压后，经汽封加热器，进入除氧器。汽封加热器后设有凝结水再循环至凝汽器。3.5.4 疏放水系统设一个容量为8m3的疏水箱，设两台疏水泵。每台泵的容量按0.5h内将一个疏水箱的存水全部打出的要求选择。3.5.5 补水系统由化学水处理车间来的除盐水，一路进入除氧器，用来维持除氧器的正常水位和向系统补水。另一路接入凝汽器，用来维持热井的水位或在凝结水水温过高、影响安全运行的情况下，向热井补水。3.5.6 工业水系统电站的工业水主要作为辅机设备的冷却水、射水箱和循环水系统的补充水及冷油器、空冷器的备用水。辅机设备的冷却水及射水箱的排水将作为循环水系统补充水，冷油器和空冷器在循环水不能满足要求的情况下，将打开工业水阀门，保证机组正常运行，用后的水直接排至循环水回水系统，作为循环水补水。3.5.7 除氧系统根据余热发电工艺要求，本工程采用化学除氧，除氧水箱采用高位布置，布置在12.OOfTi平台上。3.6主机选型名称型号规格技术条件数量AQC窑头双压余热锅炉入口废气量：130,000Nm3h入口废气温度：360入口废气含尘浓度：25gNm3出口废气温度：95主蒸汽量：10.9t/h主蒸汽压力：L7MPa主蒸汽温度：345低压蒸汽量：2.9th低压蒸汽压力：0.45MPa低压蒸汽温度：18OC给水温度：45锅炉总漏风：2%布置方式：露天1台SP窑尾余热锅炉入口废气量:220,000Nm3h入口废气温度：340废气含尘浓度：80gNm3出口废气温度：210主蒸汽量：18t/h主蒸汽压力：L7MPa1台主蒸汽温度：325C给水温度：从AQC来锅炉总漏风：2%布置方式：露天补汽凝汽式汽轮机BN5-1.6/0.35型号：BN5-1.6/0.35额定功率：5000kW高压额定进汽参数：Pl=I.6MPaTl=320oCQl=28.2th低压额定补汽参数：P2=0.35MPaT2=170oCQ2=2.9th额定转速：3000rmin1台汽轮发电机QF-K6-2额定功率：6MW额定电压：10500V功率因数：0.8额定转速：3000r/min励磁方式：可控硅励磁1台锅炉电动给水泵DG25-50X7流量：15-30m3h扬程：378-336m功率：55kw3台低压给水泵DG6-25X4流量：3.75-7.5m3h扬程：102-98m功率：7.5KW转速：2950r/min2台循环水泵500S-22A流量：1296-2016m3h功率：130KW2台玻璃钢机力冷却塔GFNS2-1200冷却水量：1200m3/h2台化学水制水设施反渗析+一级混床除盐系统1套计算机控制计算机控制系统1套系统慢速双钩桥式起重机起重量：主钩20t,副钩5t,跨度13.5m1台3.7循环水量及工艺汽轮机冷凝器夏季冷却倍率采用70。冷却水采用循环供水系统。5MW补汽凝汽式汽轮机组的凝汽器的凝汽量为31.1t/h循环水量的计算见下表：单位：m3h项目机组类型凝汽量(t/h)凝汽量冷却用水(m3h)辅机用水量(m3h)总循环水量(m3h)5MW31.131.1X701802357据循环冷却水量以及系统工艺要求，循环水泵选用两台卧式蜗壳双吸泵，单泵流量为1750m3h,布置在主厂房内。冷却塔选用两台节能型玻璃钢冷却塔，每台冷却水量为1200r3h<>冷却塔水池内的循环水，经过钢管进入循环水泵，加压后送至凝汽器、冷油器和空气冷却器，冷却水在凝汽器、冷油器和空气冷却器进行热交换后，利用余压经压力钢管送至冷却塔进行冷却。循环水泵运行方式：夏季全部满负荷运行；其它季节根据汽轮机工况进行调节。(2)补充水水源及水量根据当地气象资料，经计算确定循环水系统补充水量约为39.3113h,其中蒸发、风吹损失水量约为28.6m3h,排污及渗漏损失水量约为10.7r113h0后者通过管网收集，排入原厂区水处理设施。(3)加药系统为保持水质的稳定，采用加药装置定期加入阻垢剂与杀菌剂，分别投加HEDP和CIO20HEDP除去水中的Ca2+,Mg2+等金属离子，降低水的硬度，防止设备、管道结垢；ClOZ防止水中滋生藻类，同时可以杀菌作用。3.8化水处理系统本工程采用以及反渗透+一级混床除盐水系统。3.8.1工艺流程化学水处理车间的供水由原厂区生活、生产给水管网供给。处理流程为：自原厂区生活、生产给水管网供给的水依次进入化水间机械过滤器、活性碳过滤器及精密过滤器，然后由高压泵将水送至反渗透装置，除去大部分盐分后进入中间水箱，再由中间水泵将水送至混合离子交换器，出水为除盐水，进入除盐水箱，再通过除盐水泵供至汽轮发电机房。3.8.2制水能力电站正常运行时，工艺系统需补水量（除盐水）为18th,故障时最大3.4th0考虑其他因素，化学水处理系统生产能力按5lh进行设计。4项目定员4.1组织机构本工程是利用水泥熟料生产线工艺废气余热建设的一座6MW余热电站。由于该公司管理机构比较健全，本次设计的电站作为一个车间，纳入公司统一管理。4.2项目定员本电站的管理岗位设站长一名，负责电站全面生产运行管理。另设热能、热工工程师各一名，负责电站运行的热能利用设备、电气、热工等方面技术管理。电站定员19人，实行四班三运转，其中生产工人16人，管理人员3人。工作地点及工作名称每班人数合计IIIIIIIV余热电站L办公室3站长11热能工程师11电气仪表工程师112.电站岗位工16值班长11114机炉运行工22228化水运行工11114合计195工程项目实施的总体进度本项目利用水泥生产线的废气余热进行发电，项目符合国家资源综合利用的政策，可为企业创造良好的经济效益和社会效益，并且能够减轻电网供电压力，项目的投产对水泥厂的影响甚大。鉴于此，本项目可采取超常规措施进行项目建设管理，设计、监理、设备制造、施工安装调试等应紧密配合，尽快使该项目完工投产。根据同类型项目的建设经验及2800t/d水泥熟料生产线的实际情况，本项目的建设进度安排如下表。表5-1工程进度表序号月份内容、123456789101项目建议书2初设及审查3主机订货序号月份123456789104施工图设计5土建施工6安装7调试及试运转