5000吨每年熟料水泥余热发电项目可行性研究报告(编辑修改稿)

5000吨每年熟料水泥余热发电项目可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

本文档可以自由编辑修改，下载后双击页眉页脚后可删除， 网友（洪枫）为您奉献， ： 332985688 主页 14 5000t/d水泥熟料生产线窑头、窑尾可利用的废气参数如下 ： ⑴ 窑头熟料冷却机 废气量： 280000Nm3/h； 废气温度： 256℃ ； 余热锅炉出口温度： 120℃ ；含尘浓度： 20g/Nm3 ⑵ 窑尾预热器出口 废气量： 426000Nm3/h； 废气温度： 330℃ ； 余热锅炉出口温度： 200℃（进立磨烘干原料） ； 含尘浓度： 70g/Nm3 三、装机方案 水泥煅烧技术的发展是随着水泥工业节能技术进步而 发展的，在 20 世纪初，人类就开始回收水泥生产过程中的高温余热用来发电，通过余热回收利用，水泥熟料热耗降至 46006700kJ/kg。 由于水泥熟料产量低，总的热量不多， 余 热回收的发电机 装机 大部分只有 7503000KW。 进入 20 世纪70 年代以后，新型干法水泥技术的发展。 使水泥窑的单台生产线的能力成倍提高，回水余热的热量增多，使装机容量大大提高。 如目前的国内技术水平比较先进的的窑外分解窑水泥生产技术，生产过程中由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排掉的废气，其热量占水泥熟料烧成系统总热耗量 30%以上。 若按目前国内成功 的实例测算，按吨熟料发电量 28KWH 计算， 5000t/d的水泥生产线发电机装机可达 9000KW。 因此根据水泥熟料装置运行的技术参数和余热量， SP 余热回收锅炉选用型号为 KS325/， AQC 余热回收锅炉选用型号为KA200/，发电机选用 QF92 型，凝汽式汽轮机选用。 四、 建设规模 根据 水泥熟料 生产规模，新上余热回收装置和 9000KW 发电机组一套，年发电量 5659 万 KWH， 年供电量 5200 万 KWH。 本文档可以自由编辑修改，下载后双击页眉页脚后可删除， 网友（洪枫）为您奉献， ： 332985688 主页 15 第五章 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，特别本文档可以自由编辑修改，下载后双击页眉页脚后可删除， 网友（洪枫）为您奉献， ： 332985688 主页 16 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。 本文档可以自由编辑修改，下载后双击页眉页脚后可删除， 网友（洪枫）为您奉献， ： 332985688 主页 17 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。 本文档可以自由编辑修改，下载后双击页眉页脚后可删除， 网友（洪枫）为您奉献， ： 332985688 主页 18 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本文档可以自由编辑修改，下载后双击页眉页脚后可删除， 网友（洪枫）为您奉献， ： 332985688 主页 19 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，本文档可以自由编辑修改，下载后双击页眉页脚后可删除， 网友（洪枫）为您奉献， ： 332985688 主页 20 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 本文档可以自由编辑修改，下载后双击页眉页脚后可删除， 网友（洪枫）为您奉献， ： 332985688 主页 21 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）。