日产5000吨水泥生产线纯低温余热发电项目设计方案-

5000t/d水泥生产线纯低温余热发电项目

基本设计方案

××××年×月×日

目录

一、项目概况 (1)

二、余热条件 (1)

三、发电系统主参数的确定 (1)

四、余热发电工艺流程简述 (2)

五、余热锅炉与水泥生产工艺系统的衔接 (3)

六、工程条件 (4)

七、主要技术指标 (6)

八、项目定员 (7)

九、工程进度计划 (7)

一、项目概况

××公司现有一条5000t/d新型干法水泥熟料生产线，为充分回收利用水泥生产线窑头、窑尾的余热资源，缓解日益紧张的电力供求矛盾，本工程拟对水泥熟料生产线建设一套装机容量均为10MW的纯低温余热发电系统，力求做到充分利用工艺生产余热，达到节约能源，降低能耗，提高企业经济效益的目的。

二、余热条件

依据以往的工程经验，对生产线的烟气参数进行了整理。

单条5000t/d水泥熟料生产线余热条件如下：

1）窑尾余热锅炉

窑尾预热器出口废气量：330,000Nm3/h

进锅炉废气温度：340℃

余热锅炉出口温度：220℃（进原料磨烘干原料）

含尘浓度（进口）：80g/Nm3

2）窑头余热锅炉

熟料冷却机抽气口废气量：220,000Nm3/h

进锅炉废气温度：380℃

余热锅炉出口温度：85℃

含尘浓度（进口）：≤8g/Nm3（设置预除尘装置）

三、发电系统主参数的确定

根据目前纯低温余热发电技术及装备现状，结合水泥窑生产线余热资源情况，本工程装机采用纯低温余热发电双进汽技术。采用双进汽系统的主要目的是为了提高系统循环效率。使低品位的热源充分利用，获得最大限度的发电功率，降低窑头(AQC)双蒸汽余热锅炉的排气温度；其次，双进汽系统的二级蒸汽经过过热，保证汽轮机内的蒸汽最大湿度控制在14％的以下，使汽轮机末级叶片工作在安全范围内，提高机组的效率；再次，双进汽系统的低压蒸汽可用于供热、洗浴等方面，在烟气余热变化较大时，可不进行补汽，提高了系统运行灵活性。

5000t/d生产线10MW余热发电系统：

SP炉：主蒸汽压力1.7MPa，主蒸汽温度320±10℃，产汽量为23.9t/h；

AQC炉：主蒸汽压力1.7MPa，主蒸汽温度350±10℃，产汽量为19.7t/h；低压正气压力0.45MPa，主蒸汽温度190℃，产汽量为4.4t/h。

汽轮机：补汽凝汽式，额定功率10MW,进汽压力1.6MPa，进汽温度330℃，补汽压力0.35MPa，进汽温度180℃。

发电机：额定功率12MW，额定电压10500V，额定转速3000r/min。

四、余热发电工艺流程简述

①烟气流程

出窑尾一级筒的高温烟气经SP炉换热后温度降至220℃左右，经窑尾高温风机送至原料磨烘干原料后，经除尘器净化后达标排放。

取自窑头篦冷机高温空气经沉降室沉降后进入AQC炉，热交换后进入收尘器净化达标后由引风机经烟囱排入大气。

②水、汽流程

为了满足电站锅炉的用水水质标准，本工程化学水处理方式拟采用“一级除盐”系统。原水（可由厂区自来水管网供给）分别经过机械过滤、阴阳离子交换等工艺，成为除盐水，进入除盐水箱，再作为补水经由除盐水泵送入汽机房的除氧器内。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，经真空除氧后，含氧量≤0.05mg/L。给水由除氧器通过给水泵分为低压和高压两路，分别进入各SP炉和AQC炉的高压或低压省煤器，经炉内预热、蒸发、过热后产生过热蒸汽，经蒸汽管网送入汽轮机作功并带动发电机发电。经汽轮机作功后的乏汽进入凝汽器冷凝成凝结水后，由凝结水泵送回至除氧器。

③炉内水处理

余热锅炉在长期运行过程中会出现结垢现象，使锅炉的换热效率降低，严重时会出现爆管现象，因此需在各汽包内设置炉内加药系统，根据炉水的化验结果，不定时地向炉内加入适量磷酸三钠溶液，达到去垢防腐的目的。

④排灰流程

SP炉的排灰为窑灰，可回到水泥生产工艺流程中，设计时拟与窑尾除尘器收下的窑灰一起用输送装置送到生料均化库。AQC炉产生的粉尘将和窑头收尘器收下的粉尘一起回入工艺系统。

⑤污水处理系统

本工程凝汽器冷却水循环使用，不会对环境造成影响；化水系统设置酸碱中和池，系统排放的酸碱废液经中和后外排。生活污水将排入厂区生活污水处理系统处

理后达标排放。

⑥系统控制

本工程系统控制采用较先进的DCS系统。

⑦循环冷却水系统

循环冷却水系统主要由循环冷却水池、循环水泵、玻璃钢冷却塔和用水装置组成，余热发电系统内的主要冷却用水装置有凝汽器、冷油器、空气冷却器等。

五、余热锅炉与水泥生产工艺系统的衔接

(1) AQC炉（Air Quenching Cooler Boiler）

因熟料冷却机的废气中含有对锅炉换热面磨琢性较强的熟料微粒，一般浓度约为20g/Nm3,为保证AQC锅炉的使用寿命，提高余热利用率，将在进入AQC锅炉的管路上设置重力沉降室作为预收尘装置，使进入AQC炉的废气含尘浓度降至8g/Nm3左右。进入AQC炉的烟气量可通过阀门调节，以完成窑头的压力平衡和风量分配。

(2) SP炉(Suspension Preheater Boiler)

SP炉设置在窑尾预热器与窑尾高温风机之间，用烟气管道与余热锅炉连续，SP 炉的烟气进出口顺着预热器出口管道上进下出。SP炉烟气侧阻力≤1000Pa，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，既满足了水泥生产的稳定运行又保证了SP炉的安全。通过旁通烟道的调节作用还可使水泥生产及余热锅炉的运行均达到理想的运行工况。

(3) 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通过的烟气含尘浓度较高的特点，采用光管式，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磨损和增加换热面积，因此采用鳍片式管束，同时，炉内烟气要求采用低流速，以减轻废气粉尘对锅炉管束的磨损。

余热锅炉的清灰在余热利用系统中相当重要,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。根据窑尾粉尘浓度高、颗粒细、比电阻高、硬度低等特点，窑尾余热锅炉采用机械振打除灰装置；窑头余热锅炉因采用了预除尘措施，进锅炉的粉尘浓度小于8g/Nm3，所以附着在换热面上的粉尘较少，基本能随气流