纯低温余热发电系统
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第十一章纯低温余热发电系统
11.1 发电规模
发电规模按5000t/d熟料生产线配套设计。
水泥生产线的窑头、窑尾会排放大量的废气,通常仅利用废气的余热来烘干原料,利用率很低,其余大量废气的余热不仅没有得到利用,而且还要对废气进行喷水降温,浪费水和电能。因此,利用余热发电技术回收这部分废气的热能,可以使水泥生产企业提高能源利用效率,降低成本,提高产品市场竞争力,降低污染物排放量。
综合考虑水泥熟料生产线的工艺流程、场地布置、供配电结构、供水设施等因素,利用生产线窑头、窑尾余热资源,可建设一条装机容量为9000KW的纯低温余热电站。
11.2 设计原则
1)余热电站在正常运行时应不影响原水泥生产线的正常生产;
2)充分利用窑头、窑尾排放的废气余热;
3)采用工艺成熟、技术先进的余热发电技术和装备;
4)余热电站尽可能与水泥生产线共用水、电、机修等公用设施;
5)贯彻执行有关国家和拟建厂当地的环境保护、劳动安全、消防设计的规范。
11.3 设计条件
1)余热条件
从更合理的利用窑头余热考虑,窑头篦冷机需要进行改造,在篦冷机的中部增加一个废气出口,改造后的窑头废气参数为:240000Nm3/h,360℃。此部分废气余热全部用于发电。
窑尾经五级预热器出口的废气参数为:312500Nm3/h,320℃。此部分废气经利用后的温度应保持在220℃左右,用于生料粉磨烘干。
2)建设场地
本工程包括:窑头AQC锅炉、窑尾SP锅炉、汽机房、化学水处理车间、冷却塔及循环水泵房等车间。
各车间布置遵循以下原则:窑头AQC锅炉和沉降室布置在窑头
厂房旁边的空地上,窑尾SP锅炉布置在窑尾高温风机的上方,汽机房的布置靠近锅炉,化学水处理车间、冷却塔及循环水泵房尽量靠近汽机房。在布置有困难时可以适当调整,不能影响水泥生产线的布置。
AQC锅炉占地面积:14.2m×6.35m
SP锅炉占地面积:22m×12m
汽机房占地面积:31m×20.4m
3)水源、给水排水
电站的用水有:软化水处理、锅炉给水、循环冷却水及其它生产系统消耗,消防用水,部分用水可循环使用。
11.4 电站工艺系统
1)余热电站流程
本方案拟采用纯低温余热发电技术,该技术不使用燃料来补燃,因此不对环境产生附加污染;是典型的资源综合利用工程。主蒸汽的压力和温度较低,运行的可靠性和安全性高,运行成本低,日常管理简单。
综合考虑目前水泥生产线窑头、窑尾的余热资源分布情况和水泥窑的运行状况,确定热力系统及装机方案如下:
系统主机包括两台余热锅炉、一套补汽式汽轮发电机组。
a.AQC余热锅炉:利用冷却机中部抽取的废气(中温端,~360℃),在生产线窑头设置AQC余热锅炉,余热锅炉分为高压蒸汽段、低压蒸汽段和热水段运行;高压蒸汽段生产 1.6MPa-350℃的过热蒸汽,进入蒸汽母管后通入汽轮发电机组,低压蒸汽段生产0.15MPa-140℃的过热蒸汽,热水段生产的140℃热水后,作为AQC 余热锅炉蒸汽段及SP余热锅炉的给水,出AQC锅炉废气温度降至110℃。
b.SP余热锅炉:在窑尾设置SP余热锅炉,仅设置蒸汽段,生产 1.6MPa-305℃的过热蒸汽,进入蒸汽母管后通入汽轮发电机组,出SP余热锅炉废气温度降到220℃,供生料粉磨烘干使用。
c.汽轮发电机组:上述余热锅炉生产的蒸汽共可发电7.9MW,因此配置9MW补汽式汽轮机组一套。
整个工艺流程是:60℃左右的化学水经过除氧,由锅炉给水泵加压进入AQC锅炉省煤器,加热成140℃左右的热水;分成两部分,一部分进入AQC锅炉,另一部分进入SP锅炉;然后依次经过各自锅炉的蒸发器、过热器产生1.6MPa-350℃和1.6MPa-305℃的过热蒸汽,在蒸汽母管汇合后进入汽轮发电机组做功,而AQC锅炉增加了低压蒸汽段产生0.15MPa-140℃的过热蒸汽,作为补汽进入汽轮机,作功后的乏汽进入凝汽器成为冷凝水,冷凝水和补充纯水经除氧再进行下一个热力循环。SP锅炉出口废气温度220℃左右,用于烘干生料。
2)热力工艺系统
热力工艺系统主要包括:主蒸汽系统及辅属蒸汽系统,疏放水及放气系统,给水系统,锅炉排污系统等。
a.主蒸汽系统及辅属蒸汽系统
热电站的主蒸汽系统采用单母管制。锅炉产生的主蒸汽先引往蒸汽母管后,再由该母管引往汽轮机。
汽轮机的轴封用汽,由主蒸汽管引至均压箱后,再分别送至前后轴封。
b.疏放水及放气系统
本工程锅炉部分疏放水量极少,放水直接引至定排总管通过定排扩容器排放。汽机部分的疏水均引至设备配套的疏水膨胀箱,最后汇入凝汽器全部回收。
作为机组启动的安全措施,本电站各类汽水管道的自然高点和自然低点均设放汽阀和放水阀,系统启动时临时就地放汽、排水。
c.给水系统
本工程锅炉给水由两部分组成:一路为汽轮机冷凝排汽的冷凝水,另一路为化学补充水,由化学水处理系统提供。
本系统选用电动锅炉给水泵。进出水均按母管制连接,给水泵出水母管上设再循环管接至除氧器水箱,再循环水量通过设在管道上截止阀进行控制。
d.锅炉排污系统
本工程每台锅炉均设连续排污扩容器和定期排污扩容器。
11.5 汽轮机油系统
汽轮机油系统由油箱、油泵、冷油器、滤油器及油管路组成,承担着机组轴承润滑、冷却供油及调速系统各执行机构工质供油的任务。
机组的调节油由汽机直接带动的主油泵供给,主油泵出来的高压油,一部分至调节保安系统,工作后回主油箱,一部分经冷油器、节流阀和滤油器至润滑油管路;另一路则直接由电动油泵吸入,经冷油器、节流阀和滤油器至润滑管路,润滑油工作后回主油箱。
11.6 汽轮机循环水系统
本系统为汽轮机凝汽器、冷油器、发电机空气冷却器等提供冷却水,冷却水循环使用。
设备冷却用水采用压力回流循环供水系统。压力回水送至冷却塔,冷却后的水自流至循环水池(两座,V=2000m3),由循环水泵送入循环供水管网,供余热发电各冷却水用水点。
该系统除冷却塔处水与大气接触外,其余各处均为密闭状态。为防止系统水质的变差,设灭菌仪及防腐防垢仪对循环水进行防垢、杀菌、除藻及防腐蚀处理。为确保水质,系统设有旁滤水处理设施,部分压力回水直接进入钢制过滤器处理后进入循环水池。
系统因蒸发及风吹,总水量会不断减少。损耗部分水由厂区水源供水系统补给。
主要用冷却水设备
11.7 化学水系统
建设一套化学水处理余热发电纯水制备系统(反渗透脱盐装置),给水采用加药除氧。
本系统提供满足锅炉给水要求的纯水,产水量为12.0m3/h。源水经处理后进入原水箱,加PAC混凝剂后由原水泵加压经多介质过滤器和活性碳过滤器过滤,再加阻垢剂经保安过滤器过滤后,由一级高