3000吨水泥窑余热发电技术方案Word文档格式.docx
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项目
单位
数值
3000t/d水泥窑窑头余热锅炉AQC锅炉
1
锅炉入口废气温度范围
℃
360～450℃
2
锅炉入口废气量范围
m³
/h（标况）
105000～120000
3
锅炉入口废气量设计取值
110000
4
锅炉入口废气温度设计取值
380
5
锅炉废气阻力
Pa
＜700
6
锅炉入口废气压力
7
锅炉废气成分
热空气
8
锅炉废气入口含尘浓度
g/m³
（标况）
15
9
锅炉总漏风
%
10
蒸发段
11
蒸汽压力（表压）
MPa
1.35
12
计算蒸发量
t/h
10．8（max16）
13
蒸汽温度
350
14
给水温度
180
热水器给水温度
42
热水器出水温度
16
热水器产热水量
25.5（max34）
17
锅炉废气出口温度
89
年运行时间
h
≥7200
3000t/d水泥窑窑尾余热锅炉SP锅炉
320～360
190000
330
-6500
≤70
≤2
14（max17.5）
320
210
对于贵公司原料磨使用热风来烘干，从理论上来说，可以将窑尾SP锅炉的排烟温度降低到﹥220℃左右，可以将窑头AQC余热锅炉温度降到95℃左右。
3.2.余热锅炉和水泥生产线的衔接
（1）窑尾余热锅炉：
布置在C1预热器的出口，采用立式布置在窑尾塔架的旁边；
锅炉出口接在窑尾风机入口烟道处，在SP余热锅炉进出口和旁通烟道分别安装调节门，根据运行需要进行调节。
（2）窑头余热锅炉：
AQC余热锅炉布置在篦冷机一侧，立式布置；
取风口在篦冷机中部和一段，尽量提高烟气温度；
在AQC余热锅炉的前面布置沉降室，要求将烟气中的固体颗粒含量降到70%左右；
并且篦冷机出口到沉降室入口烟道管进行防磨处理，以减少漏风和对管道磨损。
采用中部抽风方式，篦冷机抽出的热风进入锅炉的过热段、蒸发段、省煤器段（预热器），经除尘器和窑头风机排入大气，实际运行时通过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，而且由于进入锅炉余风温度提高，锅炉参数提高、受热面减少。
3.2.1余热发电系统对水泥生产系统的影响
根据理论分析结合国内运行经验，对原生产线的操作，设备的运行均会产生一定影响，现说明如下：
（1）对窑头电除尘器的影响
1电除尘器的入口废气温度由220～250℃降至90-120℃时，对粉尘比电阻产生一定影响。
2增加余热锅炉后，由于废烟气在进入余热锅炉之后在经过预除尘，有70%左右粉尘沉降下来；
抽气口局部流速降低到原来的1/2以下，对粉尘的携带能力大大降低。
所以进入电除尘器粉尘浓度也比原来有较大降低。
3篦冷机增加抽风口以后，可能引起通过电除尘的废气流量增加10%左右，但由于废气温度（绝对温度）下降了约25%，这样进入电除尘器的废气流速降低，有利于提高电除尘器效率。
（2）对窑头排风机的影响
由于在除尘器前设置了余热锅炉，使废气全流程阻力增加约1.0kPa，需要排风机提供更大的抽力，电热炉排风机设计能力都有较大的余量，加上进入风机废气密度增加（由于温度降低），风机的输出风压能够相应提高。
一般来说，只需要调整其工作点即可适应改造后的工况。
（3）对窑尾排风机的影响
在窑尾风机前加入一台SP余热锅炉，使窑尾烟道损失约0.8KP，但进入风机的废气密度增加，提高了风机的输出压头，而且进入风机的含尘量大大减少，固对窑尾风机影响不大，一般只需调整其工作点，不需更换风机。
（4）对原料磨烘干能力的影响
窑尾锅炉排烟温度220℃，根据当地的原料水份，以及原料磨所需热风温度，可以保证生料的烘干。
3.3.热力系统
3.3.1根据热力系统优化设计，我们选择双压1.6MPa，AQC余热锅炉设置高、低省煤器加热给水。
SP余热锅炉和AQC余热锅炉自身产生的过热蒸汽进入集汽缸汇合后经过主气管送入汽轮机，以获取高的过热蒸气温度。
AQC锅炉的低压蒸汽对汽机进行补汽，这样可以更好的利用烟气余热产生更好的效益，在整个生产线不太稳定时可用来采暖、洗浴等。
3.3.2发电量最大化设计
3.3.2.1锅炉优化设计
锅炉优化设计主要目的是充分利用熟料生产线余热资源，使废热充分转变为产生电能的工质——蒸汽。
（1）过热蒸汽产量最大化
对于中低温余热利用，关键在于工艺和设备允许范围内充分利用余热，并使设备的效率最高，使余热发电最大化。
对于低参数汽轮发电机组而言，影响其发电量的是三个主要参数：
过热蒸汽流量、温度和压力，其中流量对发电量起决定性影响，温度和压力对单位质量蒸汽的焓和汽轮机的内效率（热能转化为机械能的效率）有影响，但其影响远小于流量的影响。
（2）合适的汽包工作压力
为了保证一定的蒸汽流量和过热器温度，做到主汽流量、主汽温度、汽轮机内效率最佳统一，合适的汽包压力选择很重要。
经过我们的优化设计，选择汽包压力1.6MPa。
考虑在换热过程中，蒸发受热面内汽水混合物的温度不变，而烟气同汽水混合物之间传热温差窄点在20℃以上受热面的布置才合理，汽水混合物的温度直接受压力的影响，所以选择合理的压力水平为受热面布置创造条件，以达到余热最大化利用。
（3）充分降低废气温度
受窑尾物料烘干的限制，窑尾废气温度降到220℃，窑头废气可以充分降低，但降低过多则造成传热温差小使得换热面积布置过多，使锅炉造价提高，同时吸收过多的低品质热量也无法有效提高发电量，所以锅炉余风的降低以满足为余热锅炉提供足量的汽包给水即可。
根据热量分配和能量平衡计算，本项目窑头废气可降至95℃左右。
（4）合理布置受热面
在布置受热面时要考虑锅炉的烟气温度特性以及汽轮发电机的特性进行综合考虑，同时考虑选用合理温差以降低锅炉造价。
（5）系统优化设计
方案：
（双压锅炉型）
窑尾余热锅炉高压段由省煤器、蒸发器和过热器（预热器组成），高压凝结结水经窑头AQC锅炉锅炉高压段省煤器（预热器）将40℃水加热95℃后，经电动调节阀，一路进入AQC锅炉汽包、蒸发器、过热器，另一路进入sp余热锅炉汽包、省煤器、蒸发器和过热器。
低压段是低压凝结水进入低压段省煤器、汽包、蒸发器和过热器；
AQC和SP锅炉过热器的过热蒸汽进入出口集箱，至集汽缸汇合，然后通主蒸汽蒸汽母管，进入汽轮机做功发电。
AQC锅炉过热器的低压过热蒸汽直接接入发电机房汽轮机的补汽口。
该系统设计主要特点：
●利用了锅炉低热资源，AQC锅炉省煤器不仅向锅炉供应热水,同时也向SP锅炉供应热水；
●双压系统锅炉更好的利用了烟气的余热，自然循环；
●烟风系统简单、可靠；
●汽轮机为双压进汽，也可以单压进汽，运行灵活，可靠性高，投资费用较少。
●保证了蒸汽的流量，发电量最大化；
综上所述，双压系统由于其设备运行可靠、灵活，发电量高,而得到广泛采用，其国内使用业绩表明，技术成熟可靠。
为提高发电量，做到主蒸汽流量、温度、压力的最佳优化，我们建议采用双压过热器热力系统，单压系统虽然系统简单，投资费用少，但运行不太灵活，发电量相对少；
先以双压系统为例进行系统介绍：
3.3.2.2热力系统优化设计
详见原则性热力系统图，说明如下：
（1）窑尾余热锅炉：
由于废气温度下降范围为350→220℃，为充分利用该部分烟气余热，选取汽包工作压力1.6MPa。
（2）窑头余热锅炉：
窑头余风经改造抽风点以后，用于余热发电部分的烟气温度最高可达450℃.汽包工作压力1.6MPa，窑头和窑尾产生过热蒸气在进入集汽缸里进行混合，然后进入主蒸汽母管进入汽轮机。
过热蒸汽温度300℃、压力1.6MPa。
（2）纯低温补汽式汽轮发电机组：
单条生产线配2台锅炉，1台汽轮机，3000t/d生产线产过热蒸汽共24.8t（最低），低压蒸汽4.1t，汽轮机入口汽温300℃，压力约1.6MPa，其输出功率达到6MW，配套8MW汽轮发电机组。
要保证汽轮机足够的真空度，其汽轮机系统的密封、抽气、冷凝等设备设计要求提高，目前国内设计水平可以达到。
另外，结合当地的气候特点，采取有利于降低汽轮机排汽压力的措施，在合理配置系统时可提高其内效率。
我们还与汽轮机制造厂家联合国内科研单位进行汽轮机通流部分的三维设计，提高通流效率和泛汽含湿率，以进一步降低汽耗来提高余热发电量。
（3）循环冷却系统：
要保持汽轮机较高的真空度，冷凝器的冷却效果很重要，因而循环冷却系统设计要考虑在最差工况下能保证达到冷却要求。
自然通风冷却塔投资较大，设计采用机力通风冷却塔。
机力通风冷却塔分为钢结构和钢混结构两种，钢构冷却塔的钢结构部分使用寿命小于20年,如补充水采用硬度较高的地下水，使用寿命更短，而钢混结构主体部分则可以使用30年以上。
（4）锅炉补充水：
锅炉补充水温度（和汽轮机真空度）越高，有利于省煤器降低排烟（气）温度。
本余热发电系统为低温低压系统，考虑到水质运行管理以及加强锅炉受热面的清洁，充分利用废气余热，锅炉补充水采用除盐水。
锅炉水处理采用一级反渗透＋混床。
（5）余热电站补充水：
余热电站补充水可由厂区水工系统提供，如厂区水工系统没有裕量或裕量不足，根据电站所在地，选择使用地下水或地表水，从水源取水送入电站原水池，经过消毒和沉淀处理的水。
3.3.3主机设备主要技术参数
2500t/d水泥生产线配套余热发电设备参数：
1、AQC余热锅炉技术规范（一台）
水泥窑熟料产量：
3000t∕d。
锅炉进口烟气量：
105000～120000Nm3/h
锅炉进口最大烟气量：
149000Nm3/h
锅炉进口烟气温度：
360℃（运行时380℃）
废气特性为：
热空气，粉尘含量≤30g/Nm3
高压主蒸汽段
额定蒸汽压力：
1.6MPa（绝压）
额定蒸汽温度：
350℃
额定蒸发量：
10.8t/h
最大蒸发量：
16t/h
低压蒸汽段
0.4MPa（绝压）
190℃
2.2t/h
2.6t/h
热水段
额定高压出水量：
25.5t/h
最大高压出水量：
34t/h
额定低压出水量：
2.2t/h
最大低压出水量：
高压出水温度：
180℃
给水温度：
45℃
最大给水压力：
3.5MPa
锅炉出口设计烟气温度：
89℃.
锅炉总漏风：
﹤2%
锅炉排污率：
1-3%
锅炉散热损失：
锅炉总废气阻力：
﹤700Pa
锅炉布置方式：
露天布置
锅炉结构形式：
立式
受热面面积分布：
设计使用寿命：
锅炉年正常运行能保证大于7600小时，锅炉总体寿命大于20年，受热面管子大于10年。
2、SP余热锅炉技术规范（一台）
190000Nm3/h
320～360
含尘烟气，粉尘含量≤100g/Nm3
N2=59%，CO2=30%，O2=4%，H2O=7%
320℃
14t/h
17.5t/h
180℃
210℃
﹤2%
1-3%
﹤900Pa
清灰方式：
机械振打除灰
3、汽轮发电机组技术规范
3.1汽轮机（一台）
型号：
类型：
补汽式汽轮发电机组
额定功率：
6000kW
主蒸汽压力：
1.6MPa（绝压）
主蒸汽温度：
300℃
主蒸汽量：
24.8t
补汽压力：
0.35MPa
补汽温度：
170℃
补汽量：
额定转速：
3000rpm
排汽压力：
0.007MPa（绝压）
凝汽器冷却水量：
2630t
汽轮机内效率：
90%
布置形式：
双层布置
3.2发电机（一台）
8000kW
3000rpm
额定电压：
10kV
功率因子：
0.8
励磁方式：
静止可控硅励磁
防护等级：
IP54
冷却方式：
水冷
空冷器冷却水量：
80
3．3.4技术要求及规范
执行标准和规范（不限于此）
1）JB/T9631-1999汽轮机铸铁件技术条件
2）JB/T5862-91汽轮机表面式给水加热器性能试验规程
3）JB/T2862-92汽轮机包装技术条件
4）JB/T9630.1-1999汽轮机铸钢件磁粉探伤及质量分级方法
5）JB/T4274-1999汽轮机隔板挠度试验方法
6）JB/T9630.2-1999汽轮机铸钢件超声波探伤及质量分级方法
7）JB/T9632-1999汽轮机主汽管和再热汽管的弯管技术条件
8）
JB/T10086-2001汽轮机调节（控制）系统技术条件
9）JB/T10087-2001汽轮机承压铸钢件技术条件
10）JB/T1329-1991汽轮机与轮发电机连接尺寸
11）JB/T1581-1996汽轮机、汽轮发电机转子和主轴锻件超声波探伤方法
12）JB/T1582-1996汽轮机叶轮锻件超声波探伤方法
13）JB/T2900-1992汽轮机油漆技术条件
14）JB/T3077-1991汽轮机图形符号
15）JB/T3082-1991汽轮机油箱用油位指示器
16）JB/T3329-1999汽轮机旋转零部件静平衡
17）JB/T3073.4-1993汽轮机精锻动叶片技术条件
18）JB/T9634-1999汽轮机冷油器（管式）尺寸系列和技术条件
19）JB/T9635-1999发电用汽轮机型号编制方法
20）JB/T9636-1999汽轮机辅机型号编制方法
21）JB/T4058-1999汽轮机清洁度
22）JB/T9637-1999汽轮机总装技术条件
23）JB/T4272-1994汽轮机锡基合金轴瓦技术条件
24）JB/T4273-1999汽轮机转速控制系统验收试验
25）JB/T9638-1999汽轮机用联轴器等重要锻件技术条件
26）JB/T50197-20003～600MW汽轮机转子和主轴锻件品质分等
27）JB/T3073.1-1991汽轮机用模锻动、静叶片、热轧静叶片毛坯技术条件模锻静叶片毛坯
28）JB/T3073.2-1991汽轮机用模锻动、静叶片、热轧静叶片毛坯技术条件模锻动叶片毛坯
29）JB/T3073.3-1991汽轮机用模锻动、静叶片、热轧静叶片毛坯技术条件热轧静叶片毛坯
30）JB/T53488-200025MW以下汽轮机转盘及叶轮锻件产品质量分等
31）JB/T56139-1999汽轮机油净化装置产品质量分等
32）JB/T9628-1999汽轮机叶片磁粉探伤方法
33）JB/T6695-1993汽轮机润滑油系统技术条件
34）JB/T6296.1~7-1992汽轮机管道附件
35）JB/T6304-1992汽轮机主要专用阀门技术条件
36）JB/T6320-1992汽轮机动叶片测频方法
37）JB/T6315-1992汽轮机焊接工艺评定
38）JB/T6318-1992汽轮机轴振动测量装置技术条件
39）JB/T3073.5-1993汽轮机用铸造静叶片技术条件
40）JB/T8184-99汽轮机低压给水加热器技术条件
41）JB/T8188-1999汽轮机随机备品件供应范围
42）JB/T8888-1999环芯法测量汽轮机、汽轮发电机转子锻件残余应力的试验方法
43）JB/T9021-1999汽轮机主轴和转子锻件的热稳定性试验方法
45）JB/T9627-1999汽轮机组成套供应范围
46）JB/T9629-1999汽轮机承压件水压试验技术条件
47）JB/T5780-91发电机转子接地保护装置技术条件
48）JB/T1269-2002汽轮发电机磁性环锻件技术条件
49）JB/T8172-1999发电机定子接地保护装置
50）JB/T56082-1996汽轮发电机产品质量分等
51）JB/T1330-1991汽轮发电机组中心标高与安装尺寸
52）JB/T4010-1985汽轮发电机用钢制护环超声波探伤方法
53）JB/T50196-20003～600MW发电机无磁性护环合金钢锻件品质分等
54）JB/T53485-200050MW以下发电机转子锻件产品质量分等
55）JB/T56083-2000中小型同步发电机励磁系统产品质量分等
56）JB/T8705-199850MW以下汽轮发电机无中心孔转子锻件技术条件
57）DL/T711-1999汽轮机调节控制系统试验导则
58）
DL/T753-2001汽轮机铸钢件补焊技术导则
59）DL/T590-1996火电厂固定发电用凝汽汽轮机的热工检测控制技术导则
60）DL/T5011-1992电力建设施工及验收技术规范:
汽轮机机组篇
61）JB/T7784-1995透平同步发电机用交流励磁机技术条件
62）DL/T717-2000汽轮发电机组转子中心孔检验技术导则
63）GB8117-87电站汽轮机热力性能验收试验规程
3.3.5主要辅机设备配置见下表:
2500t/h水泥生产线配套4.5MW汽轮发电机组主要辅机表：
设备名称
型号
数量
主要技术参数
除氧器
真空除氧
出力：
30t/h
工作压力：
0.02MPa
出水含氧量：
≤0.05mg/L
水箱容积：
30m3
锅炉给水泵
DG25-50×
流量：
28-32m3/h
扬程：
330mH2O
凝结水泵
4N6
30-36m3/h
55mH2O
循环水泵
14SAP—10JB
1100-1250m3/h
18—30mH2O
冷却塔
10BNGZ--1500
1500m3/h
加药装置
JY-0.6/1.44-B-1
加药量：
0---300L/h
3.3.7汽轮发电机组
3.3.7.1系统概述
余热锅炉过热器产生的过热蒸汽，经隔离阀、主汽阀、调节阀进入汽轮机膨胀作功后，排至凝汽器。
乏汽在凝汽器中凝结成水后，汇入热水井，然后由凝结水泵送到除氧器进行除氧，再经给水泵送入锅炉省煤器再送往锅炉蒸发段、产出蒸汽在集汽缸汇集经主汽管道进入汽轮机做功发电、做功后蒸汽凝结后、经凝结泵送往余热锅炉低温省煤器加热循环使用。
循环冷却水泵将水池中冷却水打入凝汽器后，再排往冷却塔进行冷却，经过冷却的水最后回到水池循环利用。
发电机冷却介质为空气，冷却方式为闭式循环通风冷却。
3.3.7.2汽轮机热力系统
本汽轮机热力系统主要由主蒸汽系统、除氧系统、轴封系统、疏水系统、凝结水系统、真空系统、给水系统、调节系统、润滑系统、油系统保安系统和循环水系统等组成。
（1）主蒸汽系统
来自余热锅炉的新蒸汽经隔离阀至主汽门，再经调节阀进入汽轮机作功，做完工后的乏汽进入凝汽器凝结为水，经凝结水泵到锅炉低温省煤器加热、除氧器、给水泵送回锅炉。
汽轮油泵、电动油泵（根据甲方需要）、汽封加热器、所需新蒸汽的管道，连接在主蒸汽电动阀前，为防止汽封加热器喷嘴堵塞，汽封加热器前蒸汽管道上装有滤汽器。
（2）轴
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