纯低温余热发电系统.docx

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°C。

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, 320C此部分废气经利 用后的温度应保持在220C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：14.2mX6.35mSP锅炉占地面积： 22mX12m汽机房占地面积： 31mX20.4m3）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°C），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-350C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-140C的过热蒸汽，热水段生产的140C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110Cb. 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- 305C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220C，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：60C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140C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-350C和 1.6MPa-305C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-140C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220C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主要用冷却水设备设备凝汽器冷油器空气冷却器其他冷却水量m3/h37264410015冷却水温C正常25C，最高33C11.7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，由一级高压泵扬入一级RO装置处理，然后流入中 间水箱，调整PH值后，再由二级高压泵扬入二级RO装置处理，处理后的水流入纯 水箱，由纯水泵加压至冷凝器供锅炉使用11.8电气自动化系统 根据水泥工艺布置设置两台余热锅炉：窑尾余热锅炉和窑头余热锅炉通过 热力蒸汽管道通往布置在总降压站旁的汽轮发电厂房11. 8. 1电气主接线9000kW发电机出线经过10kV母线引至励磁变压器和励磁调节PT，同时通过发 电机主断路器引至另一段10kV母线，该段母线上接厂用变压器，并经出线断路器 配出至厂区总降压站两段10kV母线均设有PT和避雷器11.8.2电气设备布置为了运行维护方便，将中压开关柜和低压开关柜集中在一层平面的电气室靠 近电气室布置厂用变压器控制室布置在二层，与汽轮机发电机房相邻控制室内 布置有：保护屏、直流屏、DCS操作站11.8.3继电保护及电力系统自动化 发电机主断路器、出线断路器及厂用电变压器回路均采用微机保护装置发电 机设置纵差保护、复合电压过流保护、定子一点接地、转子一点接地、自动调节励 磁、失磁保护、自动及手动准同期。

发电机保护装置及自动化设备安装于发电机保 护屏内出线断路器设置单相接地、速断、过流、自动及手动准同期保护装置安装于 开关柜内厂用变回路设单相接地、速断、过流、温度、轻瓦斯、重瓦斯保护；保护装置 安装于开关柜内11.8.4厂用电系统设置一台800kVA 10/0.4kV±5%全密封油浸式变压器为提高厂用电供电可靠 性，低压开关柜进线为两路：厂用电变压器低压出线和窑尾电气室引来一回低压电 源，采用手动和自动切换窑尾电气室引来电源按照汽轮发电机正常运转所需容量 考虑如果有单台负荷超过55kW的设备，应考虑采用软起动装置控制汽轮机油 泵一般设置两台：一台由交流电源供电，另一台由直流电源供电油泵直流电动机 电源由直流屏配出至MCC，由MCC断路器和直流接触器控制电动机还有一些调速 控制的伺服电机也采用直流电机控制所以，直流装置电池容量应足够11.8.5 照明及防雷接地照明系统由两部分构成：交流供电照明和直流供电照明在控制室、开关柜 室、汽轮发电机房、油站等场合应设由直流供电的应急照明余热锅炉和主厂房的防雷接地系统可以与水泥厂窑尾、窑头电气室的接地统 一考虑，接地电阻不大于1欧姆11.8.6 消防报警 控制室、开关柜室、汽轮发电机房均应设消防报警装置。

在设计过程中按照《发电厂变电站消防设计规范》进行设计11.8.7 热工自动化本工程采用 DCS 控制控制范围包括：余热锅炉、汽轮机、水处理系统、厂 用电的其他动力负荷控制室内设一台操作站，分别监控余热锅炉、汽机汽水系 统、除氧给水系统、汽机发电机油系统、中压开关供电系统及低压电动机控制余热发电系统的DCS与水泥厂中控室的DCS通过通讯联网，在中控室操作站 可以监视余热发电的主要监控画面及参数11.8.8 通讯 应保证余热发电控制室与总降压站、中央控制室、生产调度办公室的通讯畅通11.9 主机设备纯低温余热发电系统主机设备表序号主机名称性能参数数量备注1AQC锅炉 （双压）进口废气量：240000Nm3/h 进口/出口废气温度：360/110°C 高压蒸发量：22.56t/h 额定蒸汽压力：1.6MPa额定蒸汽温度：350C低压蒸汽压力：0.15MPa 低压蒸汽温度：140C低压蒸发量：1.88 t/h 给水参数：44.56 t/h-60C12SP锅炉进口废气量：312500Nm3/h 进口/出口废气温度：320/220C 计算蒸发量：19.25 t/h 额定蒸汽压力：1.6MPa额定蒸汽温度：305C13锅炉给水泵流 量：50-55-60 m3/h扬 程：388.5-350-322m功 率：90kW21备用4补汽式汽轮机额定功率：9000kW 平均发电功率：8150kW 进汽参数：1.52MPa-329°C 补汽参数：0.14MPa-137C15发电机额定功率：9000kW额定电压：10.5kV111.10 主要技术经济指标主要技术经济指标表序号指标名称单位数 量备注1装机容量kW90002平均发电功率kW81503年运行小时数h70004年发电量104kWh57055年供电量104kWh5363自用电6%6单位熟料余热发电量kWh/t39.1以产量5000t/d计算7劳动定员人168供电成本元/kWh约 0.10。