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检索号:2009-9HZ121K 熟料出产线余热发电工程 项目申请报告 热电工程设计研究所 咨询证书 工咨甲 21120070003 熟料出产线余热发电工程 目录 1 申报单位及项目概况 .........................................1 1.1 企业概况 ...............................................1 1.2 项目概况 ................................................1 2 发展规划、产业政策和行业准入分析 ...........................8 2.1 符合发展规划和产业政策 .................................8 2.2 符合清洁发展机制 ......................................10 2.3 符合行业发展需求 ......................................12 2.4 市场预测 ...............................................13 3.资源开发及综合利用分析 ....................................13 4 技术方案 ..................................................14 4.1 水瓦工业余热发电的技术发展 .............................14 4.2工程设计原则 .........................................17 4.3 废热资源前提 ...........................................17 4.4 出产工艺 ..............................................19 4.5 电气...................................................37 4.6 热工控制 ..............................................43 4.7 给排水 ................................................46 4.8 建筑、结构 ............................................52 4.9采暖、通风、空调 .....................................54 5 节能方案分析 ..............................................55 5.1 用能标准和节能规范 ....................................55 5.2 能源供应情况及分析 ....................................55 5.3 能耗状况和能耗指标分析.................................56 5.4 节能措施和节能效果分析.................................56 6 建设用地、总图运输 ........................................58 6.1 地区范围概况 ...............................................58 6.2 建设场地 ..............................................58 6.3 总平面布置 .............................................59 6.4 交通运输 ..............................................59 6.5 竖向、排洪、雨水排除、绿化.............................59 7 环境和生态环境影响分析 ....................................59 7.1 设计中采用的依据和标准.................................59 7.2 污染源及环保措施 ......................................59 8 劳动安全及职业卫生 ........................................61 8.1概说 .................................................61 8.2设计依据 .............................................62 8.3存在的危险有害因素 ...................................62 8.4 职业卫生措施 ..........................................63 8.5 劳动安全措施 ..........................................64 9 消防......................................................66 9.1 采用的规范和标准 ......................................66 9.2 总图设计 ..............................................66 9.3 建构筑物要求 ..........................................66 9.4 电气设施防火要求 ......................................66 9.5 消防水量 ..............................................67 9.6 火灾报警系统 ..........................................67 10 社团机构、劳动定员及职工培训 ............................67 10.1 社团机构 .............................................67 10.2 劳动定员 .............................................68 10.3 人员培训 .............................................68 11 项目实施进程度设想 .........................................69 12 投资估算 .................................................69 12.1 工程概说 .............................................69 12.2 投资估算范围 .........................................70 12.3 编制依据 .............................................70 12.4 投资估算表 ...........................................70 13 经济影响分析 .............................................72 13.1 项目财务评价依据 ......................................72 13.2 项目财务评价 ..........................................72 附图 原则性热力系统图余热电站平面布置图 主厂房布置图AQC 锅炉工艺流程图 SP 锅炉工艺流程图一次主接线图 DCS 系统配置图水量平衡图 1 申报单位及项目概况 1.1 企业概况 市场的洗礼下, 历久而弥新: 2001 年列入国家首批质量免检产品名录, 优水泥产业为己任,加强与中央优势企业互助,积极融入中国建材集团 提高行业集中度,完善产业结构,使成为事实业态进级和企业规模扩张,使年 确保公司做大做强做优。 1.2 项目概况 1.2.1 项目提出的背景和必要性 随着中国经济的不断发展,能源问题日益突出,特别是 2004 年开始 中国的煤炭、电力价格不断上涨,水泥制造业作为高能耗产业,成本上 涨的压力越来越大,为了节能降耗,提高公司产品的竞争能力,公司拟 进一步捉住发展良机,建设实施与新型干法水泥出产线配套的低温余热 发电工程,一方面可以综合利用水泥出产线排放的废热资源,回收高温 烟气的热量变废为宝,降低水泥出产成本和提高企业的经济效益,部分 1 缓解出产用电紧张的形势,提高企业的竞争能力,另一方面可降低排烟 温度和排尘液体浓度,节能能源,减少对环境的空气污染和温室效应。 ⑴项目的建设是开展资源综合利用、节能能源、环境掩护和可持 续发展的需求。 走进 21 世纪的中国,随着 GDP 的快速增长,能源供应紧张的状态日 趋明显。水泥制造业是一个高能耗产业,不仅每一年要消耗大量的煤炭等 一次能源,而且还要消耗大量的二次能源——电力,虽然随着水泥煅烧 技术的发展,系统热效率得到了较大地提高,1300t/d、2500t/d、4500t/d 新型干法水泥出产线的熟料热耗已经分别到达 3475kJ/kg(830 kcal/kg)、 3140kJ/kg(750 kcal/kg)、2970kJ/kg(710kcal/kg),但仍有大量的中、 低温废气余热未能被充分利用,造成大量的能源浪费,并产生大量的废 气,此中 CO2 的排放量占到了我国 CO2 总排放量的 20%。 树立科学发展观,建立循环经济运行体系是我国的一项持久的重大 技术政策,合理地综合利用现有的名贵资源将是我国确保经济可持续发 展的关键。在窑外分化新型干法水泥出产工艺中,窑尾预热器和窑头熟 料冷却机的废气除了部分用于烘焙原料、煤之外仍然排掉了大量的低温 废气余热,其热量约占水泥熟料烧成系统总热耗量的 30%左右,进一步充 分利用这些个中、低品位的余热是节能能源、减少温室气体排放的关键。 纯低温余热发电项目的实施,一方面可以综合利用水泥出产线排放的废 热资源,回收高温烟气的热量变废为宝,降低水泥出产成本和提高企业 的经济效益,部分缓解水泥制造厂出产用电的紧张形势;另一方面可降 低排烟温度和排尘液体浓度,减轻热污染和环境污染。 以一个 4500t/d 规模的新型干法水泥出产线的一般情况为例,可在 不影响水泥出产线正常出产的前提下,投资约 5860 万元我国法定货币,配套建 设 9MW 装机容量的纯低温余热发电系统,平均发电功率按 8256kW 计较, 年发电量到达 5944.32×104kWh,扣除自用电后年供电量到达 5468.77× 2 104kWh,经济效益方面分析,3～4 年便可回收全部投资;环境效益方面 分析,按 2006 年全国火电机组的平均供电煤耗为 350g/kWh 标准煤计较, 年节能标准煤 19140.7t,每一年减少 CO2 排放量 47851.8t。 (2)项目的建设是企业节能降耗、降本增效、增强企业竞争力的需 要。 线,虽然其烧成系统采用了窑外分化系统,与其它方式的水泥烧成系统 在热耗电耗方面有较大幅度的降低,但仍有大量的中、低温废气余热未 能被充分利用,造成大量的能源浪费,并产生大量的废气,对这部分中、 低温废气余热,国内外大大都的水泥企业普遍采用的回收方法就是余热 发电,并已取得了相当成功的经验和较好的经济效益。经基本测算,建 设配套的低温余热发电系统,年发电量可到达 5944.32 万 kwh,可节省电 费开支达 3062 多万元,可以为企业创造较大的经济效益,降低产品成本, 提高产品的竞争能力。 电,将熟料出产线所排出的中、低温废气采用纯低温余热发电技术加以 回收利用,不仅可为公司减省大量的电力费用,从而大大降低产品成本, 而且还可缓解因供电不足影响出产的矛盾,也为国家节省大量的能源, 符合国家关于节能和资源综合利用政策。 1.2.2 项目名称、建设地点 发电工程(首次申报) 内。 1.2.3 建设规模 3 本工程为熟料干法出产线配套纯低温余热发电系统,年运转率 7200h,年发电量:5944.32×104kWh,吨熟料发电量:≥36 kWh。 1.2.4 编制原则和指导思想 尽可能做到余热电站在正常运行时不影响水泥熟料出产线的正常生 产,余热电站建设时减少对水泥出产线正常出产的影响,在此前提下余 热电站设计遵循“技术进步前辈、出产靠得住、节能投资”的原则,具体指导 思想如下: ⑴ 在不影响水泥出产的前提下最大限度地利用余热; (2) 在技术方案上同一思量回收利用水泥出产线窑头熟料冷却机 及窑尾预热器的废气余热,冷却机采用中部抽风,合理设计中部抽风口, 最大限度利用余热; (3) 在出产靠得住的前提下,提倡技术进步前辈。要尽可能采用进步前辈的 工艺(热力系统)技术方案,以降低操作成本和改造基建的投入; (4) 以出产靠得住为前提,采用成熟、靠得住的工艺和装备,降服同 类型、同规模项目中暴露出的问题; (5) 余热电站设备原则上采用国产设备; ⑹ 余热电站主、辅机的过程控制采用集散型计较机控制系统; (7) 贯彻执行国家和地方对环保、劳动、安全、计量、消防等方 面的有关划定和标准,做到“三同时”。 1.2.5 编制依据和建设范围 ⑴ 编制依据 资料想到要求。 (2) 建设范围 ① 本项目建设范围如下: 4 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); 锅炉给水处理系统; 汽轮机及发电机系统; 电站循环冷却水域统; 站用电系统; 电站自动控制系统; 电站室外汽水域统; 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、节能等辅助系统。 ② 本项目申请报告涉及专业包孕:总图、锅炉、汽机、电气、自动化、 给排水、暖动、建筑、结构、设备、工程经济、技术经济等。 1.2.6 建设前提 1.2.6.1 燃料 本项目余热锅炉利用水泥熟料出产线窑头篦冷机和窑尾预热器废 气,无需任何燃料。 1.2.6.2 建设场地 公司万年水泥厂厂区内,利用厂区内空余场地,可满足布置余热锅炉、 纯低温余热发电站及辅助设施要求,不需要重新征地,交通利用水泥厂 厂区内道路和厂外交通。 1.2.6.3 供电 余热发电系统的开始工作电源由水泥厂降压站经由过程 6.3kV 线路倒送至余 5 热发电系统提供。 1.2.6.4 供水 公司有自备水厂,水质水量能满足本工程用水需求。 余热电站用水主要包孕锅炉增补水、循环水增补水、糊口用水、消 防用水等。 1.2.6.5 气象前提 工厂所在地域气象资料如下: 本地域年平均气温17.5℃,最热月平均气温29.3℃,极端无上气温 37.9℃,最冷月平均气温5.1℃,极端最低气温-4.5℃。气平均湿度80%。 年主导风向:北风,年平均风速1.9m/s。年平均下雨量1882.7mm。 1.2.6.6 地震 县的地震烈度为 6 度。 1.2.7 资金筹措 项目资金由自有资金(资本金)、银行贷款解决。 ⑴ 自有资金 项目总投资中自有资金2431万元,占总投资的40%,自有资金不计利 息。 (2) 银行贷款 银行贷款3433.21万元,年贷款利率暂计5.94%,建设期利息105.17 万元。 1.2.8 主要技术经济指标 序号指 标 名 称单 位数 量备注 6 序号指 标 名 称单 位数 量备注 一熟料出产规模 熟料产量t/d1×4500t/d 二出产工艺方式新型干法 三余热发电建设规模 装机容量kW9000kW 四余热发电工艺纯低温余热发电 五主要出产设备 1AQC 炉台1 2SP 炉台1 39000kW汽轮发电机组套1 按照1×5500t/d 六发电系统指标 设计计较 1额定功率kW9000 2计较平均发电功率kW8256 3年运行时间h7200 10 kW h/a 4 4年发电量5944.32 5余热发电自用电率%8 10 kW h/a 4 6年供电量5468.77 7熟料产量t/ h229.17 8计较吨熟料发电量kW h/ t36.03 七劳动定员人18 八投资总额万元5969.38 1建设投资 (静态)万元5864.21 2建设期利息万元105.17 3流动资金万元0.00 九财务评价指标 1全投资财务内部收益率%27.31 2静态投资回收期a4.61含 1 年建设期 7 序号指 标 名 称单 位数 量备注 3投资利润率%29.82% 4投资利税率%37.04% 5全部贷款偿还期a3.78含 1 年建设期 1.2.9 结论和提议 1.2.9.1结论 ⑴本低温余热发电工程的建设,充分利用窑外分化新型干法水泥熟料生 产工艺中窑尾预热器、窑头熟料冷却机排掉的废气,开发利用中低品位 的余热进行发电,发电用于熟料出产需要。在能源供应越来越紧张的现 实情况下,节能效果和经济效益好,符合国家关于节能和资源综合利用 的政策。 (2)本项目为水泥纯低温余热利用项目,属于水泥厂节能降耗工程,作 为本项目出产的产品——电能全部用于水泥厂用电,本项目建成后可降 低水泥出产成本,提高企业竞争力。 (3) 本项目建成后,经济效益好,全投资财务内部收益率达27.31%,全 部贷款偿还期仅3.78年(含1年建设期)。 1.2.9.2提议 ⑴ 根据本报告业主落实好资金、水资源等项目建设的基本前提; (2) 业主和当地供电部门落实好接入系统,做好余热电站并网的准备; (3) 业主在项目申报、建设的同时申报 CDM。 2 发展规划、产业政策和行业准入分析 2.1 符合发展规划和产业政策 能源、原材料、水、土地等天然资源是人类赖以生存和发展的根蒂根基, 是经济社会可持续发展的重要的事物保证。而随着经济的发展,资源约 8 束的矛盾日益凸显。国务院总理温家宝在第十届全国人民代表大会第三 次会议上所作《当局工作报告》中对能源资源节能和合理利用就提出了 “注意能源资源节能何合理利用。缓解我国能源资源与经济社会发展的 矛盾,必须立足国内,显著提高能源资源利用效率。一要坚决实施开发 和节能并举、把节能放在首位的方针。鼓励开发和应用节能降耗的新技 术,对高能耗、高物耗设备和产品实施强力压制淘汰制度。二要抓紧拟定专 项规划,明确各行业节能降耗的标准、目标和政策措施。抓好重点行业 的节能节水节材工作。鼓励发展节能环保型汽车、节能省地型住宅和公 共建筑。三要大力发展循环经济。从资源开采、出产消耗、烧毁物利用 和社会消费等环节,加快推进资源综合利用和循环利用。积极开发新能 源和可再生能源。四要加强矿产资源开发管理。整顿和规范矿产资源开 发秩序。完善资源开发利用补偿机制和生态环境恢复补偿机制。五要大 力倡导节能能源资源的出产方式和消费方式,在全社会形成节能意识和 风气,加快建设节能型社会。” 2005 年 7 月,国家发改委与科技部为贯彻实施《节能中持久专项规 划》,进一步加强节能工作,引导节能技术进步,共同社团草拟了《中国 节能技术政策大纲》(2005 年修订稿)。该大纲明确支持“大型新型干法 水泥窑纯低温余热发电”项目。 2006 年 4 月,国家发改委等八部门联合下发《关于加快水瓦工业结 构调整的若干意见》的通知,《意见》提出了水瓦工业结构调整的指导思 想和调整目标,到 2010 年水泥预期产量 12.5 亿吨,此中:新型干法水 泥比重提高到 70%,水泥散装率到达 60%;累计淘汰落后出产能力 2.5 亿吨。企业平均出产规模由 2005 年的 20 万吨提高到 40 万吨左右,企业 户数减少到 3500 家左右。水泥产量前 10 位企业的出产规模到达 3000 万 吨以上,出产集中度提高到 30%;前 50 位企业出产集中度提高到 50%以 上。新型干法水泥吨熟料热耗由 130kg 降落到 110kg 标准煤,采用余热 9 发电出产线达 40%,水泥单位产品综合能耗降落 25%。粉尘排放量大幅 度减少,工业废渣(含粉煤灰、高炉矿渣等)年利用量 2.5 亿吨以上。 石灰石资源利用率由 60%提高到 80%。 采用纯低温余热发电技术,将排放的废气余热回收并转换为电能再 用于水泥出产,将废气温度大幅降低后排入大气,这对降低水泥出产的 综合能耗、减排CO二、削减热污染将是非常有效途径。 综上所述,以水泥出产线窑头、窑尾废气余热建设纯低温余热发电 项目,符合时下的国家私业政策。 2.2 符合清洁发展机制 清洁发展机制是《京都议定书》第十二条确定的一个基于市场的灵 活机制,其核心内部实质意义是允许附件一缔约方(即发达国家)与非附件一国家 (即发展中国家)互助,在发展中国家实施温室气体减排项目。 清洁发展机制的设立具备双重目的:促进发展中国家的可持续发展 和为使成为事实公约的最终目标做出孝敬;协助发达国家缔约方使成为事实其在《京 都议定书》第三条之下量化的温室气体减限排承诺。经由过程参与清洁发展 机制项目,发达国家的当局可以获得项目产生的全部或者部分经核证的 减排量,并用于履行其在《京都议定书》下的温室气体减限排义务。对 于发达国家的企业而言,获得的 CERs 可以用于履行其在国内的温室气体 减限排义务,也可以在相关的市场上出售获得经济收益。由于获得 CERs 的成本远低于其采取国内减排步履的成本,发达国家当局和企业经由过程参 加清洁发展机制项目可以大幅度降低其使成为事实减排义务的经济成本。 对于发展中国家而言,经由过程参加清洁发展机制项目互助可以获得额 外的资金和(或)进步前辈的环境友好技术,从而可以促进本国的可持续发 展。因此,清洁发展机制是一种“双赢”的机制。清洁发展机制互助也 可以降低全球使成为事实温室气体减排的总体经济成本。 2005 年 10 月 12 日国家发展改革委、科技部、外交部、财务部联合 10 发布《清洁发展机制项目运行管理办法》,《办法》自 2005 年 10 月 12 日 起施行。文件中明确,温室气体减排量资源归中国当局所有,而由具体 清洁发展机制项目产生的温室气体减排量归开发企业所有,因此,清洁 发展机制项目因转让温室气体减排量所获得的收益归中国当局和实施项 目的企业所有。 水泥行业实施低温余热发电属清洁发展机制项目(CDM),国家已发 布有关的管理办法。现实施 CDM 项目的各方面前提已经成熟。实施 CDM 项目是利国、利民又利企业的多赢项目。为推动水泥行业 CDM 项目的有 效实施。中国水泥协会于 2006 年 4 月 27 日在BeiJing召开水泥清洁发展机 制项目研讨会。规划实施低温余热发电项目的水泥企业,应积极步入“清 洁发展机制项目”。 我国中央当局对 CDM 项目意义的认识是比较前瞻的,在国际上一直 认真履行《气候变化框架公约》,并积极促进《京都议定书》的生效。自 2000 年以来,我国经济的迅猛发展,使我国成为温室气体减排潜在力量最大 的发展中国家之一。加之具备良好的国际投资环境,开展 CDM 项目的市 场前景广阔,为许多发达国家所看好,买方很感兴趣。我国应该捉住这 个 CDM 的机遇,充分利用好,使其成为我国吸引技术含量高、结构更合 理的外商直接投资的新渠道,在使成为事实我国温室气体的大幅度减排过程中, 促进我国的可持续发展。 为了协和谐领导全球气候变化问题的国家立场和政策,1998 年我国 就成立了国家气候变化对策协调小组,由当时的国家计委牵头,中央政 府的 15 个部委院局共同组成,建制了专门办公室。2003 年 10 月经国务 院批准,新一届国家气候变化对策协调小组正式成立。国家发改委主任 马凯担任组长;国家 CDM 办公室设在发改委地域经济司,仍由 15 个中央 部委院局共同组成,负责研究、拟定、协和谐指导全国开展 CDM 方面的 各项工作。 11 关于把握 CDM 的时机,我们必须意识到,2012 年往后我国很可能也 要负担一定的温室气体减排义务。那时国家政策或有相应地调整,可供 出售的减排额数可能会减少。另外随着其他发展中国家以及我国许多企 业逐渐熟悉 CDM 项目的运行操作,万一呈现争相抛售的情况,势必引起 国际行情波动。从卖方市场改变成买方市场。各种正负因素的综互助用, 到时候国际碳价将有诸多不确定性,最终经济效益难以预料。所以说 CDM 项目或碳交易的收益是有一定时期局限的,对我国则更是如许,一定要 尽早捉住这个机遇。 “十五”期间我国水瓦工业取得长足的发展,2008 年全国规模以上 水泥企业总产量 13.99 亿吨,此中 PC 窑水泥占 61%。估计“十一五”期 间,到 2010 年水泥总产量约为 15 亿吨,我国水瓦工业的结构将趋于可 持续发展状态。我国水瓦工业结构调整将取得决议性胜利的时期 (2006-2010 年)恰恰与《公约》附件一所列的 39 个工业发达国家的第 一承诺期(2008-2012 年)相重合,正是 CDM 项目国际碳排交易市场上买 家需求最多的时期。随着我国大量新建 PC 窑的陆续投入生产,新型干法水泥 出产线纯低温余热发电 CDM 项目的范围明确,技术成熟,建设期短,项 目概念文件编制较简单,基准线研究和减排量预测交易,监视检测计量核实 准确,项目谈判容易达成协议,因而项目可以较快获得核定批准,正式 开始工作快,实际收益回收也较快;这对交易双方,中介机构以及 CDM 执行 理事会等各方面都非常有利。与其他的发展中国家或其他的重化工行业 相比,我国水瓦工业独具这种优势,应充分利用之。粗略估算,到 2010 年我国水瓦工业有一半的 4000t/d 以上的 PC 窑采用纯低温余热发电的 话,则到时候可供 CDM 国际销售的 CO2 减排额数将达每一年 1000 万吨之多。 这的确是一个引进进步前辈技术和资金的良好途径。 2.3 符合行业发展需求 目前中国境内建成并已投入运行的新型干法水泥出产线约 700 条左 12 右,估计到 2010 年新型干法水泥出产线的数量将到达 900 条左右。根据 国家现行产业政策和“八部委”文件要求,截止 2010 年国内新型干法水 泥出产线配套建设纯低温余热电站的比例将到达 40%,即到 2010 年底以 前还将有约 240 座纯低温余热电站建成并投入运行。 2.4 市场预测 本项目为水泥纯低温余热利用项目,属于水泥厂节能降耗工程,作 为本项目出产的产品——电能全部用于水泥厂用电,本项目建成后可降 低水泥出产成本,提高企业竞争力,由于本项目发电全部供水泥厂自用, 故本项目不存在销售问题,本项目的生存年限与水泥厂相同。 3.资源开发及综合利用分析 节能能源是我国发展国民经济的持久基本国策,作为单位产品能源 消耗较大的水泥制造业,不仅每一年要消耗大量的煤炭等一次能源,而且 还要消耗大量的二次能源——电力,虽然随着水泥煅烧技术的发展,系 统热效率得到了较大地提高,1300t/d、2500t/d、4500t/d 新型干法水泥 出产线的熟料热耗已经分别到达 3475kJ/kg(830 kcal/kg)、3140kJ/kg (750 kcal/kg)、2970kJ/kg(710kcal/kg),但仍有大量的中、低温废 气余热未能被充分利用,造成大量的能源浪费,并产生大量的废气,其 中 CO2 的排放量占到了我国 CO2 总排放量的 20%。进一步充分利用这些个 中、低品位的余热是节能能源、减少温室气体排放的关键。 树立科学发展观,建立循环经济运行体系是我国的一项持久的重大 技术政策,合理地综合利用现有的名贵资源将是我国确保经济可持续发 展的关键。在窑外分化新型干法水泥出产工艺中,窑尾预热器和窑头熟 料冷却机的废气除了部分用于烘焙原料、煤之外仍然排掉了大量的低温 废气余热,其热量约占水泥熟料烧成系统总热耗量的 30%左右,进一步充 13 分利用这些个中、低品位的余热是节能能源、减少温室气体排放的关键。 纯低温余热发电项目的实施,一方面可以综合利用水泥出产线排放的废 热资源,回收高温烟气的热量变废为宝,降低水泥出产成本和提高企业 的经济效益,部分缓解水泥制造厂出产用电的紧张形势;另一方面可降 低排烟温度和排尘液体浓度,减轻热污染和环境污染。 本工程为利用公司 4500t/d熟料出产线窑头、窑尾废气余热建设的一 座 9000kW纯低温余热发电站,就工程本身而言,不消耗能源,是一个具 有利废(充分利用废气余热)、环保(大量减排CO2)、节能(进一步降低 水泥出产电耗)三重效果的项目。 4500t/d熟料线废气余热前提为: ⑴ 在窑头设置AQC余热锅炉回收窑头冷却机 200000Nm3/h(标况), 380℃废气余热,过热器出产 1.15MPa-360℃过热蒸汽 42.03t/h, 低压过热器出产 0.28MPa-180℃过热蒸汽 4.2t/h颠末锅炉后的废 气温度降至 85℃。可以利用的废热资源有 8079.4X104kJ/h。 (2) 窑尾设置SP余热锅炉回收窑尾预热器 330000Nm3/h(标况)废气余 热,出产 1.25MPa-295℃过热蒸汽 23.19t/h,废气温度由 320℃ 降至 204℃。可以利用的废热资源有 6240.63X104kJ/h。 以上回收热量经发电系统转换的平均电量为 8256kW。 4 技术方案 4.1 水瓦工业余热发电的技术发展 4.1.1 水瓦工业余热发电技术的发展过程 我国水泥窑余热发电大抵经历了中空窑高温余热发电、预热器及预 分化窑带补燃炉中低温余热发电、预热器及预分化窑纯低温余热发电三 个发展阶段。 14 第一阶段:在 20 世纪 20～30 年代由于电力紧张,我国建设了一批 干法中空窑余热发电水泥厂,此中水泥窑废气温度温度为 800℃～900℃、 熟料热耗为 6700kJ～8400kJ/kg,所配套的高温余热发电系统的发电能力 为每一吨熟料 100kWh～130kWh,只管该技术落后,但满足了当时水泥出产 用电的需要。20 世纪 50～70 年代由于我国国民经济对水泥需求量的增加 和电力供应紧张,为我国水泥窑余热发电的发展创造了前提,使我国水 泥窑余热发电技术经历了第一个发展时期,70 年代末 80 年代初完成了对 日伪时期建设的余热发电窑的技术改造,并新建了若干条余热发电窑。 在解决了余热锅炉所存在的许多重大技术问题和难题后,吨熟料余热发 电量大于 170kWh,标志着我国中空窑余热发电技术到达了一个新的水平。 第二阶段:20 世纪 90 年代,我国水瓦工业以发展新型干法工艺为主, 随着新型干法水泥熟料煅烧技术的发展,水泥出产过程中的废气余热温 度已降至 450℃以下,同时由于电力供应紧张局面一时难以缓解,余热发 电窑仍然有生存及发展的前提,使我国水泥窑余热发电技术经历了第二 个发展时期。该阶段余热发电的主要技术特征是利用 150℃至 450℃的废 气余热建设带补燃锅炉的中低温余热发电技术,同时将以煤粉为燃料的 补燃锅炉进级为以煤矸石等质量低劣燃料为燃料的流化床补燃锅炉,燃用发 热量小于 3000kcal/kg 以下的质量低劣煤(煤矸石) 进行发电或热电联供, 流化床补燃锅炉所产生灰渣全部回用于水泥出产,使我国水泥窑余热利 用上了一个新水平。 第三阶段:随着人们节能和环保意识的提高,在新型干法水泥出产 过 程 中 的 废 气 余 热 温 度 已 降 至 350 ℃ 以 下 、 熟 料 热 耗 为 2900kJ ～ 3300kJ/Kg 的前提下,不需要增加补燃锅炉从而不增加粉尘、废渣、烟气 及二氧化硫的排放的纯真以余热利用为目的的纯低温余热发电技术有了 较大发展。该技术从上世纪 60 年代末开始研制,70 年代中期步入实用阶 段,80 年代初期到达高潮,尤其是日本应用最为广泛。 15 1995 年 8 月 17 日国家计委、原国家建材局与日本新能源产业技术综 合开发机构(NEDO) 签订了基本协议书,由中国安徽海螺集团宁国水泥 厂与日本川崎重工株式会社建设实施了一套 6480kW 的纯中、低温余热发 电系统,该项目 1996 年 10 月 18 日动工, 1998 年 2 月 8 日并网发电一 次成功,是我国水泥行业纯低温余热发电实际应用的开始。 4.1.2 我国水瓦工业纯低温余热发电技术的现状 纯低温余热发电技术的特点主要包孕: ⑴ 完全利用余热发电; (2) 废气余热的品位比较低,废气温度一般在 200～350℃; (3) 废气余热源在一个以上; (4) 余热发电配置的热力系统较为复杂; (5) 蒸汽参数较低,对发电设备要求较高; ⑹ 单位发电设备体积和重量相对较大。 纯低温余热发电技术的关键问题,一是面对中、低品位的热源如何 提高发电效率;二是余热锅炉如何适应低温的、含尘液体浓度高的废气,因 为废气温度低就要增加换热面积,废气的含尘液体浓度高会带来传热机能降 低,并加快设备磨损,尤其是窑头余热锅炉的磨损,甚或恶性堵灰变乱 造成的系统靠得住性降低。 近年来,本来受行业分割的中国国内水泥行业科学研究设计公司、发电 设备制造公司、电力行业科学研究设计公司等经由过程联合研究攻关,成功开发、 设计、制造、应用了国内低参数、单压或补汽式汽轮机,解决了中、低 品位的混压进汽问题,填补了国内汽轮机制造业的空白,技术上与进口 的混压进汽式汽轮机相当;同时适合低温、含尘特点的余热锅炉同样成功 开发、制造和应用,为纯低温余热发电在我国水瓦工业的推广应用奠定 了根蒂根基。近几年,国内已有百余条水泥熟料出产线配套余热发电项目相 继投入运行,标志着中国国产化的纯低温余热发电技术已步入成熟应用 16 阶段。 4.2 工程设计原则 ⑴本工程为一条 4500t/d 熟料出产线配套余热发电工程,装机容 量为 9000KW,设备原则上采用国产设备; (2)锅炉岛按照一条熟料出产线思量,布置一台 AQC 炉和一台 SP 炉,汽轮发电机岛按照一台机思量; (3)蓖冷机设置一个抽风口,窑头余热锅炉底部设沉降装置; (4)配置一台真空除氧器,除氧工艺采用真空除氧器除氧; (5)锅炉补给水根据原水水质采用除盐水,反渗透+混床工艺; (7)设备冷却水采用循环水,循环水采用机力通风冷却塔进行冷却; (8)转一下设备冷却水、循环水补水采用工业水,与厂区内原有工业 水域统连接; ⑼余热电站发电机并网运行,以并网不上网为原则,所发电量全 部回用于熟料出产线的出产,厂用电部分仅思量本余热发电添加负荷; (10)热工控制部分采用 DCS 分散控制系统; (11)继电掩护装置采用微机型,本工程设立独立的直流电源,容 量只思量本工程直流容量。 4.3 废热资源前提 资源如下: 4500t/d 出产线烟气参数前提 序号项目窑尾废气指标窑头废气指标 1熟料产量4500 t/d4500 t/d 2废宇量(湿基)330000Nm3/h200000Nm3/h 17 序号项目窑尾废气指标窑头废气指标 锅炉进口废气温度 ——平均值320℃380℃(中部抽风) ——变化值-30℃、+20℃-50℃、+40℃ 3——最大值340℃420℃ (异样瞬时 15min)(异样瞬时 15min) ——最小值 280℃330℃ 4锅炉出口废气温度 ≥200℃不限定 ——平均值 33 5废气含尘量50～60 g/Nm15～22 g/Nm Max. 80 g/Nm3Max.30 g/Nm3 6锅炉和风管的设计压力-7500Pa-1600Pa 7允许锅炉的通风压损 ～800Pa～800Pa 根据废气参数,颠末优化设计,热力参数汇总如下: 热力参数汇总 设 计 参 数熟料产量 5500 t/d AQC 参数SP 参数 烟(风)流量(Nm3/h)200000330000 进口烟(风)温度(℃)380320 出口烟(风)温度(℃)85204 LSH 过热蒸汽温度(℃)340295 18 设 计 参 数熟料产量 5500 t/d AQC 参数SP 参数 LSH 过热蒸汽流量(t/h)18.8423.19 LSH 过热蒸汽压力(MPa)1.21.25 GSH 过热蒸汽压力(MPa)1.15 GSH 过热蒸汽温度(℃)360 GSH 过热蒸汽流量(t/h)42.03 低压过热蒸汽压力(MPa)0.28 低压过热蒸汽温度(℃)180 低压过热蒸汽流量(t/h)4.2 汽机主汽流量(t/h)42.03 汽机主汽温度(℃)350 汽机主汽压力(MPa)1.05 汽机补汽流量(t/h)4.2 汽机补汽温度(℃)165 汽机补汽压力(MPa)0.2 汽轮机排汽压力(MPa)0.008 计较发电机输出功率(kW)8256 思量到熟料出产线熟料产量、废宇量的波动情况,装机容量选择 9000kW。 4.4 出产工艺 4.4.1 余热发电系统方案 本余热发电方案是在窑尾一级旋风筒出口同高温风机之间装一旁路 余热锅炉(SP 炉),窑尾废气经余热锅炉吸热降温至 204℃左右,由高温 风机送至原系统的生料磨烘焙生料和窑尾除尘器。若发电系统停用,则 废气经原系统废气风管步入高温风机,如此可确保水泥出产线稳定运行。 AQC 锅炉布置在窑头篦冷机和余风风机之间,为立式结构。AQC 锅炉 19 通常有如下几种取风方式,其设备布置如下图所示。 A余风直接利用 B中部抽气 C中部抽气带余风再循环 20 LSH GSH D窑头冷却机设前部及中部两个抽风口 在 AQC 锅炉底部布置有飞灰分离器,要求将余风中的固体颗粒含量 降低 70%左右,以减轻对 AQC 锅炉的磨损。 采用 B、C 两种抽风方式,将原余风抽风口改为两个抽风口,一只靠 前,一只在后。靠前的高温抽风口热风送 AQC 锅炉,后面的低温抽风与 AQC 锅炉出风混合后经除尘器和余风风机排入大气,实际运行时经由过程各抽 风口进出口调节风门来调节。根据国内外经验,改造后余热发电量可以 提高 30%以上,而且由于步入 AQC 锅炉余风温度提高,AQC 锅炉参数提高、 受热面减少。本系统采用 B 种抽风方式。 4.4.2 单压和双压、闪蒸方案的选择 对于废气余热发电,为了提高热力循环系统效率,一般应尽量提高 主蒸汽参数;为了更有效地利用烟气热量,一般应尽量采用双压或闪蒸 系统。单压和双压系统、闪蒸系统的选择比较如下: ⑴ 在锅炉热平衡计较及锅炉结构计较过程当中,当设计选择的 锅炉能完全吸收烟气放出的热量,同时能到达能量的梯级利用,采用单 压设计更为合理,且投资费用较少;当部分热量不能完全利用,只有利 用低压系统再次吸收部分热量回送到汽轮机补汽部分,此时才采用双压、 21 闪蒸设计布置。双压、闪蒸布置系统较为复杂,运行、维护相对困难, 投资费用相对较大。 (2) 对于单一热源而言,双压系统较单压系统可以提高系统热效 率 3-5%左右。对于水泥余热的两个甚或多个热源而言,采用双压、闪蒸 照旧单压系统要进行热力系统优化设计、具体分析。 (3) 双压系统配置双压余热锅炉及补汽凝汽式汽轮机。根据本项 目废气参数,经优化计较,本项目采用双压系统能够提高余热利用率, 提高发电能力。 (4) 闪蒸系统:采用补汽式汽轮机,AQC 锅炉产生主蒸汽的同时 产生高温热水,高温热水再降压蒸发出二次蒸气,二次蒸汽补入汽轮机, 可是由于闪蒸器出来的热水未能转换为电能,步入窑头锅炉省煤器的水 温较高,降低了系统的发电能力,发电能力介与单压和双压之间。 利用热水闪蒸技术,设置一台闪蒸器,闪蒸器出的达到最高限度蒸汽混入汽 轮机做功。且闪蒸出来的达到最高限度蒸汽湿度较大,缩短汽轮机的使用寿命。 闪蒸热力系统为: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。给水经电动调节 阀直接步入窑头 AQC 炉省煤器,给水经窑头余热锅炉低温省煤器加热后 分为二路,分别步入窑头高温省煤器、窑尾余热锅炉省煤器。颠末 AQC 高温省煤器后的欠达到最高限度水分两路到汽包和闪蒸器,闪蒸产生的达到最高限度蒸汽 经由过程补汽装置步入汽轮机发电。闪蒸器的出水又重新泵入窑头窑尾锅炉 省煤器作为给水。 步入窑头 AQC 炉和窑尾 SP 炉汽包的欠达到最高限度水经各自蒸发器、过热器 加热成过热蒸汽后一同步入汽轮机做功发电。 系统设计特点: a.用闪蒸技术,热利用效率稍高(对于每一种热源和单压系统相比,大约 提高 1～3%); 22 b.系统较复杂,除正常设置外,另加设闪蒸器;汽轮机增加补汽口和补 汽调节装置; c.由于闪蒸汽有一定的湿度,对汽机的转子、叶片要求较高; 双压和闪蒸都可以降低窑头锅炉的排烟温度,且都能适应窑头工况 的波动。闪蒸系统在主厂房设置闪蒸器,利用窑头锅炉省煤器出水温度 的变化,调节步入闪蒸器的热水流量,从而降低窑头锅炉的排烟温度、 适应窑头工况的变化。双压是在窑头锅炉低温段设置低压汽包、低压过 热器,当窑头工况波动的时候,根据低压蒸汽压力调节步入汽轮机的补 汽流量,从而降低窑头锅炉的排烟温度、适应窑头工况的变化。闪蒸系 统产生含有一定的湿度的达到最高限度蒸汽步入汽轮机做功发电,双压系统产生 低压过热蒸汽步入汽轮机做功发电。 双压和闪蒸系统有以下比较: 双压系统闪蒸系统 适应窑头工况波动可以适应可以适应 工程投资大稍小 发电效果(和单压系统比 提高 3-5%提高 1-3% 较) 稍大(加大给水泵电 厂用电小 耗) 闪蒸器无有 管道系统少。系统散热少多。系统散热多 汽轮机安全运行、使长,一定过热度蒸稍短含有一定 用寿命汽步入汽轮机,且蒸 湿度、盐份的达到最高限度蒸汽 23 汽品质好步入汽轮机。 运行调整利便。只运行调整不利便。 需自动控制锅炉低压 除了控制闪蒸器水位、 运行使用 汽包水位、汽轮机补 闪蒸器进水流量,还有 汽阀。控制系统给水压力等。 多。且双压系统、少。设计成闪蒸系 国内使用情况补汽式汽轮机都能投 统,多方面的原因投入 入使用运行的少 综合上述比较和热力系统优化设计比较,结合国内外现有已建成水 泥余热发电工程的经验,对于本项目 9000kW 装机系统,我们采用双压系 统。 4.4.3 立式与卧式布置优纰缪谬误 大型余热锅炉的布置主要有立式和卧式两种方式。 卧式与立式锅炉的比较 比较内部实质意义卧式锅炉立式锅炉 废气气流水平流动,热气流向上, 在同一个断面上废气温度上高下 废气气流自上而下垂直于受热面 低,温度场实际分布与设计相差 流动,在同一个断面上废气温度 很大,换热不好,受热面利用效 分布匀称,温度场实际分布与设 传热特性果不好。当废气前提变化时,锅 计相符,换热好,受热面利用效 炉产汽量降落严重相应的锅炉出 率高。当废气前提变化时,锅炉 口废气温度大幅升高。或者正常 蒸汽参数的变化与废气前提的变 废气前提下,蒸汽产量达不到应 化相一致。 到达的产量。 为解决上述问题,只有提高废气 由于温度分布匀称,废气流速可 废气阻力流速(一般为 11～13m/s),提高 大大降低(一般为 6～7m/s),废 废气流速的结果是增大了锅炉废 气流速的降低,使锅炉废气阻力 24 气阻力(锅炉设计一般为 800～ 减小(锅炉设计一般为 800 ～ 1000Pa , 实 际 运 行 一 般 要 达 到 900Pa,实际运行一般为 600～ 1000～1100Pa),也即增加窑尾系 800Pa),即减小窑尾系统阻力。 统阻力。 由于锅炉断面面积很小,灰斗相 应的也很小,与炉墙结合面很短, 锅炉灰斗一般为下部通长灰斗, 同时只有一个排灰点且很小,这 与炉墙结合面太长,同时排灰点 样,在设计尤其是在安装过程中 太多或太长,如许,在设计尤其 密封容易。因为灰斗处于锅炉废 是在安装过程中密封困难且随着 气出口废气温度较低且结合面较 漏风锅炉运行时间的延长及启停炉次 小,虽然锅炉运行时间不断延长 数的增加,由于炉墙、灰斗、炉 及启停炉次数的增加,但炉墙、 墙与灰斗结合面、排灰口与灰斗 灰斗、炉墙与灰斗结合面、排灰 结合面的变形,锅炉漏风会随锅 口与灰斗结合面几乎不会变形, 炉运行时间的延长而增加。 锅炉漏风不会随锅炉运行时间的 延长而增加。 由于锅炉高度不满足汽水天然循 环要求,因此必须采用强力压制循环, 由于锅炉高度可以满足汽水天然 如许:一、由于增加强力压制循环泵, 循环要求,因此立式锅炉采用自 使锅炉本体增加耗电量;二、由 然循环,使锅炉故障点减少,同 汽水循环于强力压制循环泵是在相对高压高温 时可以减少耗电量,也因此可以 状态下运行,强力压制循环泵易损件 减少维修量并保证锅炉可以与窑 较多,维护比较困难;三、如果 到达同步运转率。 强力压制循环泵不能实时维修,对锅 炉的安全将产生影响。 在与立式锅炉划一废气流速的条 在与卧式锅炉划一废气流速的条 件下,由于换热不好,相同废气 件下,由于换热好,相同废气及 钢耗及蒸汽参数前提时的钢耗将大于 蒸汽参数前提时的钢耗将小于卧 立式锅炉。提高废气流速后,其 式锅炉。 钢耗将小于立式锅炉。 25 因为废气的流向与锅炉受热面管 道自上而下垂直,使上一层管道 淤积的灰被清除下来后会淤积在 锅炉受热面管道是单根垂直布 下一层,从表面上看是不利于清 置,管壁附着的粉尘下落方向与 灰的。但其实是与卧式锅炉一 受热面管道不产生交叉,如许表 样的,采用持续清灰方式也可以 面上看容易保证清灰效果,但实 很好地解决这个问题。水泥窑立 清灰际上:由于锅炉废气流速高,锅 式余热锅炉自 1991 年从高温余 炉前部清下来的灰容易被废气带 热锅炉开始研究由卧式改为立 入后部,锅炉结构不合理时,后 式,其主要目的是为了解决传热 部容易堵灰。采用持续清灰方式 问题(即解决蒸汽产量、锅炉出 时,可以解决这个问题。 口废气温度偏高、废气参数变化 影响蒸汽参数、降低废气流速也 即降低锅炉废气阻力)。 占地面积小,对于已投入生产的水泥 厂往往不容易布置锅炉,立式锅 占地面积大,对于已投入生产的水泥 炉经由过程占用空间而少占用面积的 厂往往不容易布置锅炉或者锅炉 占地方式非常有效解决了这一问题, 进出口废气嗓道很长而进一步增 同时也可以大大的缩短废气嗓道 加窑尾系统阻力。 长度使阻力减少即进一步减少窑 尾系统阻力。 故在本项目中使用的余热锅炉全部采用立式布置 4.4.4 天然循环与强力压制循环优纰缪谬误 依靠工质的重度差而产生的循环流动称为天然循环。借助水泵压头 使工质产生的循环流动称为强力压制循环。 天然循圆环成:汽包、降落管、下联箱和倾斜式的受热面组成一个 循环回路。由于上涨管中的水在炉内受热产生了蒸汽,汽水混合物的比 重/密度小,而降落管在炉外不受热,管中是水,其比重/密度大,二者 26 比重/密度差就产生压力差,压力差形成水流推动力,水沿降落管向下流 动,而汽水混合物则沿上涨管向上流动,如许就形成水的天然循环流动 O(∩_∩)O哈！尊敬的管道清水泵采购商您好：如找上海管道清水泵生产厂家，速来上海龙亚管道清水泵厂，如需选型报价则请致电O21-6l557O88 或拨 O2l-6l557288。氺氺氺不管你要不要，反正我是会把管道清水泵选型报价给您报来的\(^o^)/~氺氺氺 (责任编辑：上海水泵厂) |