余热发电设计方案讲解

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1、水水泥泥有有限限公公司司 2 20 00 00 0t t/ /d d 水水泥泥窑窑余余热热发发电电工工程程（5 5M MW W） 项目技术方案项目技术方案 2 目目 录录 1 1 项目申报基本概况项目申报基本概况1 1.1 项目名称 1 1.2 项目地址 1 1.3 项目建设规模及产品 1 1.4 项目主要技术经济指标 1 2 2 拟建项目情况拟建项目情况3 2.1 建设内容与范围 3 2.2 建设条件 3 2.3 装机方案 5 2.4 电站循环冷却水.11 2.5 化学水处理 12 2.6 电气及自动化 14 2.7 给水排水 16 2.8 通风与空调 16 2.9 建筑结构 16 2.10

2、 项目实施进度设想 18 2.11 组织机构及劳动定员 19 3 3 资源利用与节约能源资源利用与节约能源21 3.1 资源利用 21 3.2 节约能源 21 3 附：附：原则性热力系统图 水泥有限公司 2000t/d 水泥窑余热发电工程（5MW） 方案 1 1 1 项目申报基本概况项目申报基本概况 1.11.1 项目名称项目名称 项目名称： 水泥有限公司 2000t/d 水泥窑余热发电工程（5MW） 1.21.2 项目地址项目地址 ，与现有水泥生产线建在同一厂区内。 1.31.3 项目建设规模及产品项目建设规模及产品 根据 2000t/d 水泥窑的设计参数和实际运行情况，建设规模拟定为： 在

3、不影响水泥熟料生产、不增加水泥熟料烧成能耗的前提下，充分利用 水泥生产过程中排出的废气余热建设一座装机容量为 5MW 纯低温余热电 站。 产品为 10.5kV 电力。 1.41.4 项目主要技术经济指标项目主要技术经济指标 主要技术经济指标一览表 序号指标名称单位指标备注 1装机容量 kW5000 2 计算发电功率 kW4600 3 平均发电功率 kW4520 保证指标值 4 年运转小时 h7200 窑年运转 7600h 5 年发电量 104kWh3254 按平均发电功率计 6 年供电量 104kWh3043 按平均发电功率计 7 年少购电量 104kWh3043 按平均发电功率计 8 电站自

4、用电率 %6.5 9 吨熟料平均发电量 kWh/t41.1 熟料产量按 2500t/d 计 10 全站占地面积 m22410 水泥有限公司 2000t/d 水泥窑余热发电工程（5MW） 方案 2 序号指标名称单位指标备注 11 全站建筑面积 m22100 12 电站年节约标准煤 t/a11137 按 0.366kg/kWh 计 13 日补充水量 t/d1105 包括生产与生活用水 全站劳动定员 人18 其中：生产工人 人1614 管理人员 人2 劳动生产率（实物） 全员 104kWh/人年181 按年发电功率计 15 生产工人 104kWh/人年203 按年发电功率计 水泥有限公司 2000t

5、/d 水泥窑余热发电工程（5MW） 方案 3 2 2 拟建项目情况拟建项目情况 2.1 建设内容与范围 本项目根据 2000t/d 水泥生产线的实际运行情况、机构管理和辅助 设施，建设一座 5MW 纯低温余热电站。本项目的建设内容与范围如下： 电站总平面布置； 窑头冷却机废气余热锅炉（AQC 炉） ； 窑尾预热器废气余热锅炉（SP 炉） ； 窑头冷却机废气余热过热器（简称 AQC-SH） ； 锅炉给水处理系统； 汽轮机及发电机系统； 电站循环冷却水系统； 站用电系统； 电站自动控制系统； 电站室外汽水系统； 电站室外给、排水管网及相关配套的土建、通讯、给排水、照明、 环保、劳动安全与卫生、消防

6、、节能等辅助系统。 2.22.2 建设条件建设条件 2.2.1 区域概况 2.2.2 余热条件 根据公司提供的水泥窑正常生产 15 天连续运行记录，废气余热条件 如下。 （1）窑头冷却机可利用的废气余热量为： 废气量（标况）：140000Nm3/h 废气温度： 310 含尘量： 20g/Nm3 为了充分利用上述废气余热用于发电，通过调整废气取热方式，将 水泥有限公司 2000t/d 水泥窑余热发电工程（5MW） 方案 4 废气参数调整如下。 冷却机前部取风参数： 废气量（标况）：30800Nm3/h 废气温度： 450 含尘量： 20g/Nm3 冷却机中部取风参数： 废气量（标况）：71200

7、Nm3/h 废气温度： 306 含尘量： 20g/Nm3 上述废气余热可全部用于发电。 冷却机通过调整上述取风方式，冷却机直接排掉的废气参数为： 废气量（标况）：38000Nm3/h 废气温度： 120 含尘量： 20g/Nm3 （2）窑尾预热器可利用的废气余热量为： 废气量（标况）：167000Nm3/h 废气温度： 350 含尘浓度： 80g/Nm3 上述窑尾废气经余热锅炉后，温度降至 170再用作原料粉磨烘干 热源。 2.2.3 水源条件 拟建电站生产用水根据当地水资源情况，拟采用污水厂二次处理水 及地下水。本工程日总消耗水量为 1105t/d，其中生活及其他日耗水量 为 206t/d；

8、循环冷却水消耗量为 899t/d。 2.32.3 装机方案装机方案 根据水泥生产线的设计和运行情况，结合以往余热电站的设计、调 试及运行经验；在充分利用余热资源的条件下，以“稳定可靠，技术先 进，降低能耗，节约投资”为原则，确定本方案。 水泥有限公司 2000t/d 水泥窑余热发电工程（5MW） 方案 5 2.3.1 装机方案选择 根据目前国内外纯低温余热发电技术及装备，针对的废气余热资源， 可供选择的纯低温余热发电热力系统及装机方案主要有两个：一是我公 司开发的1.572.45MPa次中压参数的余热发电技术方案专利技术方 案（专利证号为ZL2005201017839，以下简称“第二代” ）

9、；二是以日本 KHI技术及装备为蓝本结合上海万安集团金山水泥厂1500t/d水泥窑余热 电站建设所推出的0.691.27MPa低压参数余热发电技术方案（以下简称 “第一代” ） 。 对于第二代与第一代的原则比较结论叙述如下。 根据我们总承包并已投产的昌乐、潍坊、创新、龙游、山水、兴宝 龙等水泥公司余热电站生产、运行、调试情况及所所取得的经验： （1）在各台余热锅炉进出口废气温度相同的条件下，第二代纯余热 发电技术由于实现了废气余热按其温度梯级利用，其发电能力比第一代 提高14.5%31.25%； （2）第二代余热发电技术能在水泥窑临时事故状态下（比如因窑尾 系统结皮、积料、堵塞或窑内结蛋、结圈

10、等原因引起的临时断料）不停 机； （3）第二代余热发电技术系统可采用滑参数运行，主蒸汽压力和温 度运行变化范围可以达到1.272.57MPa、310390,在提高余热发 电能力的同时，由于主蒸汽参数运行范围比较宽，发电系统的运转率、 可靠性、对水泥窑生产波动的适应性都大大优于第一代； （4）第二代余热发电技术系统可以方便地调整主蒸汽温度，可保证 汽机进汽参数能够长期处于汽机为保证寿命和效率所要求的进汽参数,从 而保证汽机寿命和效率； （5）由于第二代余热发电技术系统采用较高蒸汽参数,汽水管道规 格、配套辅机、阀门及水消耗量都小于第一代，即单位kW装机投资远小 于第一代； 水泥有限公司 2000

11、t/d 水泥窑余热发电工程（5MW） 方案 6 （6）第二代余热发电技术采用常规热力除氧器，用130以下低温 废气余热除氧，与第一代技术的化学或真空除氧相比降低了药品或电站 自用电即降低了电站运行成本同时提高了除氧的可靠性； （7）第二代余热发电技术解决了SP、AQC两台锅炉给水串联从而互 相影响的问题。 综合上述因素,我们确定采用第二代余热发电技术。 经热力计算，2000t/d 水泥窑在正常生产时所产生的废气余热设计 可发电 4600kW，设计平均发电功率为 4520kW。考虑到水泥生产线废气参 数的波动，发电装机容量按一台 5000kW 装机方案予以确定。 2.3.2 热力系统 根据上述方

12、案比较，本项目装机容量为 5MW，系统主机包括二台余 热锅炉、一台余热过热器及一套补汽凝汽式汽轮发电机组。 窑尾余热锅炉SP 余热锅炉 利用窑尾废气余热，在窑尾设置 SP 余热锅炉。余热锅炉分为蒸汽 段、蒸汽段运行：蒸汽段生产 2.5MPa-222.87饱和蒸汽通入设在 窑头熟料冷却机旁的 AQC-SH 余热过热器过热，蒸汽段生产 0.3MPa- 160过热蒸汽一部分用于汽轮机补汽，另一部分可通入窑尾电收尘器入 口风管用于降低废气比电阻。出 SP 余热锅炉废气温度降到 160200 后作原料磨烘干热源。 窑头余热锅炉AQC 余热锅炉 利用冷却机中部抽取的废气（中温端：306）与 AQC-SH

13、余热过 热器出口废气混合，在窑头设置 AQC 余热锅炉。余热锅炉分为蒸汽段、 蒸汽段和热水段运行：蒸汽段生产 2.5MPa-222.87的饱和蒸汽通 入 AQC-SH 余热过热器过热；蒸汽段生产 0.3MPa-160的过热蒸汽， 一部分去除氧器用于热力除氧，另一部分用于汽轮机补汽；热水段生产 的 105热水通至除氧器除氧后，经锅炉给水泵作为 SP、AQC 余热锅炉 水泥有限公司 2000t/d 水泥窑余热发电工程（5MW） 方案 7 段的给水，出 AQC 锅炉废气温度降至 90100后再由原来的窑头收 尘系统排入大气。 窑头余热过热器AQC-SH 余热过热器 利用冷却机中部靠前位置抽取的废气（

14、高温端：450），在窑头 设置 AQC-SH 余热过热器。余热过热器将来自本窑 SP 余热锅炉和 AQC 余 热锅炉 2.5MPa 饱和蒸汽过热到 380，出 AQC-SH 余热过热器的废气温 度降至 255258后，再与冷却机中部（中温端）抽取的废气混合后进 入 AQC 余热锅炉。 热力系统 汽轮机凝结水经凝结水泵送入疏水箱，经疏水泵为窑头 AQC 余热锅 炉热水段供水，AQC 余热锅炉热水段生产的 100105热水通至除氧器 被除氧后，经锅炉给水泵作为 AQC、SP 余热锅炉蒸汽段的给水；AQC、SP 余热锅炉蒸汽段生产的 2.5MPa-222.87的饱和蒸汽汇合后进入 AQC- SH 余

15、热过热器过热到 380，过热蒸汽作为主蒸汽进入汽轮机的主进汽 口；AQC 余热锅炉蒸汽段生产的 0.3MPa-160低压过热蒸汽，一部分 通入汽机补汽口，另一部分去除氧器用于热力除氧；SP 余热锅炉蒸汽 段生产的 0.3MPa-160低压过热蒸汽，一部分用于汽轮机补汽，另一部 分可通入窑尾电收尘器入口风管用于降低废气比电阻。汽轮机做功后的 乏汽通过冷凝器冷凝成凝结水，经凝结水泵送入疏水箱，从而形成完整 的热力循环系统。 2.3.3 主机设备 根据热力系统和国内外余热锅炉、汽轮机的生产及使用情况，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： BN5-370/23/1.5 额定功率： 5MW 水泥有限公司 2000t/d 水泥窑余热发电工程（5MW） 方案 8 序号设备名称及型号数量主要技术参数、性能、指标 额定转速： 3000r/min 额定进汽压力： 2.29MPa 额定进汽温度： 370 额定进汽量： 18.88t/h 额定补汽压力： 0.2MPa 额定补汽温度： 150 额定补汽量： 6.78t/h 额定排汽压力： 0.007MPa 2发