天津水泥院純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及業(yè)績
2007-04-05 00:00
天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司（英文簡稱TCDRI）是國內(nèi)最大的水泥工業(yè)甲級設(shè)計(jì)院。多年來，TCDRI一直致力于水泥工業(yè)的技術(shù)開發(fā)和裝備開發(fā)，經(jīng)過幾代人不懈的努力，使我國水泥工業(yè)的建設(shè)規(guī)模和節(jié)能技術(shù)水平有了長足的進(jìn)步，水泥工業(yè)的生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模由1000t/d、2000t/d快速發(fā)展到5000t/d、10000t/d。水泥燃料熱耗已由原來的4600～6700kJ/kg降低到2700～3300 kJ/kg，但即使如此，水泥生產(chǎn)過程中仍然有大量的400℃以下的中、低溫余熱仍不能被充分利用，由其所造成的能源浪費(fèi)依然驚人。
1990年，國家計(jì)委委托原國家建材局開展水泥廠中、低溫余熱發(fā)電的技術(shù)及裝備的研究開發(fā)工作，原國家建材局安排TCDRI承擔(dān)“八·五”國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目――帶補(bǔ)燃鍋爐的水泥廠中、低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備的研究開發(fā)工作，經(jīng)過“八·五”期間的艱苦努力，TCDRI會同國內(nèi)有關(guān)單位共同合作，完成了《帶補(bǔ)燃鍋爐的水泥廠中、低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備的研究開發(fā)》的攻關(guān)工作，成功的回收了水泥生產(chǎn)過程中大量排放的400℃以下的廢氣余熱，該攻關(guān)工作獲得了“八·五”國家重大科技攻關(guān)成果獎，并在“八·五”后期，利用攻關(guān)成果在國內(nèi)1000t/d、2000t/d、2500t/d、5000t/d等不同規(guī)模的水泥生產(chǎn)線上配套建設(shè)了多座裝機(jī)規(guī)模從6MW、7.5MW、12MW到25MW不等的帶補(bǔ)燃鍋爐的中、低溫余熱電站。
進(jìn)入上個世紀(jì)九十年代中期，TCDRI積極響應(yīng)國家倡導(dǎo)的資源綜合利用政策，自主開發(fā)了符合國家資源綜合利用政策的資源綜合利用電站的技術(shù)及相應(yīng)配套的系統(tǒng)，在充分回收利用水泥生產(chǎn)線中、低溫廢氣余熱的同時，采用循環(huán)流化床鍋爐作為補(bǔ)燃鍋爐，燃用發(fā)熱量低于12560kJ/kg的劣質(zhì)煤（煤矸石）進(jìn)行發(fā)電或熱電聯(lián)供，循環(huán)流化床鍋爐所產(chǎn)灰渣全部回用于水泥生產(chǎn)，不僅可為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時還具有顯著的社會和環(huán)境效益，符合我國的循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，為我國資源綜合利用事業(yè)作出了應(yīng)盡的努力和貢獻(xiàn)。
國外對于純中、低溫余熱發(fā)電技術(shù)從六十年代末期即開始研制，到七十年代中期，無論是熱力系統(tǒng)還是裝備都已進(jìn)入實(shí)用階段。尤其是日本，此項(xiàng)技術(shù)較為成熟，他們開發(fā)研制的余熱鍋爐及中、低品位蒸汽汽輪機(jī)（混壓進(jìn)汽式），經(jīng)數(shù)十個工廠多年運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)踐證明，技術(shù)成熟可靠并具有很大的靈活性。1996年日本新能源產(chǎn)業(yè)株式會社（NEDO）向我國安徽省寧國水泥廠4000t/d預(yù)分解窯贈送了一套6480kW的純中、低溫余熱電站設(shè)備，余熱電站部分的施工設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化由TCDRI承擔(dān)，已于1998年投入正常的生產(chǎn)運(yùn)行。
隨著國內(nèi)低參數(shù)、多級進(jìn)汽汽輪機(jī)的開發(fā)成功（TCDRI聯(lián)合有關(guān)汽輪機(jī)制造廠開發(fā)、制造），國產(chǎn)裝備的純中、低溫余熱電站也進(jìn)入了成熟階段，采用中、低品位余熱的純中、低溫余熱發(fā)電技術(shù)具有更顯著的節(jié)能效果。
2003年4月，TCDRI設(shè)計(jì)的第一代全部采用國產(chǎn)裝備的純低溫余熱電站在上海萬安集團(tuán)金山水泥廠1200t/d四級預(yù)熱器水泥熟料生產(chǎn)線正式投入運(yùn)行，該電站裝機(jī)2500kW，正常發(fā)電量為1900～2100kW，噸熟料發(fā)電量達(dá)38～40kWh，達(dá)到同類電站的國際先進(jìn)水平。
2004年7月，TCDRI設(shè)計(jì)的關(guān)鍵設(shè)備由國外引進(jìn)的純低溫余熱電站在廣西柳州水泥廠3600t/d四級預(yù)熱器水泥熟料生產(chǎn)線正式投入運(yùn)行，該電站裝機(jī)6000kW，正常發(fā)電量為5900kW，噸熟料發(fā)電量達(dá)38～40kWh，達(dá)到同類電站的國際先進(jìn)水平。
2005年3月，TCDRI設(shè)計(jì)的全部采用國產(chǎn)裝備的第一代實(shí)驗(yàn)型純低溫余熱電站在浙江申河水泥有限公司2500t/d五級預(yù)熱器水泥熟料生產(chǎn)線正式投入運(yùn)行，該電站裝機(jī)3000kW，正常發(fā)電量為2800～2900kW，噸熟料發(fā)電量達(dá)26～28kWh，開創(chuàng)了2500t/d五級預(yù)熱器水泥熟料生產(chǎn)線進(jìn)行純低溫余熱發(fā)電的歷史先河。
2005年6月，TCDRI設(shè)計(jì)的全部采用國產(chǎn)裝備的第一代改進(jìn)型純低溫余熱電站在浙江小浦眾盛水泥有限公司2500t/d五級預(yù)熱器水泥熟料生產(chǎn)線正式投入運(yùn)行，該電站裝機(jī)3000kW，正常發(fā)電量為3200～3300kW，噸熟料發(fā)電量達(dá)30～32kWh，使得2500t/d五級預(yù)熱器水泥熟料生產(chǎn)線純低溫余熱發(fā)電達(dá)到了一個嶄新的技術(shù)水平。
2005年7月，TCDRI設(shè)計(jì)的全部采用國產(chǎn)裝備的第一代實(shí)驗(yàn)型純低溫余熱電站在浙江煤山眾盛建材有限公司5000t/d五級預(yù)熱器水泥熟料生產(chǎn)線正式投入運(yùn)行，該電站裝機(jī)6000kW，正常發(fā)電量為6600～6800kW，噸熟料發(fā)電量達(dá)31～33kWh，開創(chuàng)了5000t/d五級預(yù)熱器水泥熟料生產(chǎn)線進(jìn)行純低溫余熱發(fā)電的歷史先河。
2005年9月，TCDRI設(shè)計(jì)的全部采用國產(chǎn)裝備的第一代實(shí)驗(yàn)型純低溫余熱電站在浙江三獅水泥股份有限公司2500t/d+5000t/d五級預(yù)熱器水泥熟料生產(chǎn)線正式投入運(yùn)行，該電站設(shè)計(jì)裝機(jī)容量3000kW+6000kW，正常發(fā)電量為9600～10000kW，噸熟料發(fā)電量達(dá)30～32kWh，譜寫了2500t/d 級和5000t/d五級預(yù)熱器水泥熟料生產(chǎn)線合建一套純低溫余熱發(fā)電的嶄新篇章。
2006年5月，TCDRI設(shè)計(jì)的全部采用國產(chǎn)裝備的第一代改進(jìn)型純低溫余熱電站在海南華盛天涯水泥有限公司5000t/d五級預(yù)熱器水泥熟料生產(chǎn)線正式投入運(yùn)行，該電站裝機(jī)容量6000kW，正常發(fā)電量為6800～7000kW，噸熟料發(fā)電量達(dá)32～34kWh，譜寫了5000t/d五級預(yù)熱器水泥熟料生產(chǎn)線純低溫余熱發(fā)電的最新篇章。
2006年12～2007年2月，TCDRI設(shè)計(jì)的全部采用國產(chǎn)裝備的第三代改進(jìn)型純低溫余熱電站在浙江紅獅水泥有限公司和江西高安紅獅水泥有限公司5000t/d級五級預(yù)熱器水泥熟料生產(chǎn)線正式投入運(yùn)行，該電站裝機(jī)容量9000kW，正常發(fā)電量為9600～10000kW，噸熟料發(fā)電量達(dá)38～42kWh，譜寫了5000t/d五級預(yù)熱器水泥熟料生產(chǎn)線純低溫余熱發(fā)電的嶄新篇章。
TCDRI在水泥窯燒成系統(tǒng)余熱利用方面經(jīng)過不斷的努力，近年來先后完成了二十多個水泥廠純余熱電站的設(shè)計(jì)并成功投入運(yùn)行，尤其是浙江申河3000kW純低溫余熱電站、浙江小浦3000kW純低溫余熱電站、浙江煤山6000kW純低溫余熱電站、浙江三獅3000kW+6000kW、華盛天涯6000kW、浙江紅獅和高安紅獅9000kW等純低溫余熱電站的建成，標(biāo)志著我國純低溫余熱發(fā)電的技術(shù)已走向成熟并進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。
天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司在推動我國水泥工業(yè)向資源節(jié)約型和環(huán)境友好型工業(yè)轉(zhuǎn)變方面，始終致力于資源綜合利用、節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的研究、開發(fā)和推廣利用，截至目前，天津院設(shè)計(jì)的已經(jīng)建成投運(yùn)的5000t/d級五級預(yù)熱器的純低溫余熱電站8座、2500t/d級五級預(yù)熱器的低溫余熱電站共計(jì)14座、1200t/d級五級預(yù)熱器的低溫余熱電站共計(jì)5座；
經(jīng)過進(jìn)一步的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，天津院設(shè)計(jì)的提高型的第三代純低溫余熱電站將陸續(xù)建成并投入運(yùn)行，噸熟料發(fā)電量將達(dá)到或超過38 kWh，其技術(shù)和裝備將達(dá)到一個更新的水平。
隨著天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司設(shè)計(jì)的這些余熱電站的相繼建成投運(yùn)，在大幅度降低水泥生產(chǎn)成本的同時也為國家節(jié)約了能源，保護(hù)了環(huán)境，收到了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益，為我國能源的梯次開發(fā)和綜合利用提供了新思路，為我國水泥工業(yè)節(jié)能技術(shù)水平進(jìn)一步提高的提供了范例。
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2500t/d水泥熟料生產(chǎn)線低溫余熱發(fā)電方案介紹
綜合考慮2500t/d水泥熟料生產(chǎn)線的工藝流程、場地布置、供配電結(jié)構(gòu)、供水設(shè)施等很多因素，利用2500t/d水泥熟料生產(chǎn)線窯頭、窯尾余熱資源，可建設(shè)一套裝機(jī)容量為4500kW的純低溫余熱電站。
1 余熱條件
2500t/d熟料生產(chǎn)線的具體廢氣參數(shù)及可利用的余熱情況如下：
窯頭冷卻機(jī)經(jīng)改造后的廢氣參數(shù)（標(biāo)況）約為：65000m3/h，350℃。此部份廢氣全部用于發(fā)電，廢氣經(jīng)窯頭冷卻機(jī)余熱鍋爐（AQC爐）后進(jìn)原電收塵收塵后排放。
窯尾出五級旋風(fēng)預(yù)熱器廢氣參數(shù)（標(biāo)況）約為150000m3/h，340℃。此部分廢氣經(jīng)利用后的廢氣溫度應(yīng)保持220℃以上用于生料粉磨與煤磨烘干用。
2 供電與接入系統(tǒng)方案
本工程電站啟動投入運(yùn)行時需要300～500kW的啟動電源，啟動電源由總降提供。發(fā)電機(jī)組投入后通過總降的6（10）kV側(cè)與電網(wǎng)并列運(yùn)行，采用并網(wǎng)不上網(wǎng)方式運(yùn)行，電站用電既可由總降供電也可由發(fā)電機(jī)直接供電。
為確保余熱電站生產(chǎn)運(yùn)行及管理的合理與順暢，需在新建的余熱電站聯(lián)合廠房一側(cè)新建供余熱電站用的高低壓配電室。
余熱電站做為企業(yè)的余熱利用節(jié)能電站，電力電量自發(fā)自用，發(fā)電機(jī)組以電纜線路由余熱電站6（10）kV母線與總降6（10）kV母線連接，從而實(shí)現(xiàn)余熱電站與系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行。運(yùn)行方式為并網(wǎng)不上網(wǎng)。并網(wǎng)點(diǎn)分別設(shè)在發(fā)電機(jī)出口開關(guān)及與總降6（10）kV聯(lián)絡(luò)開關(guān)處。
3 水源供水能力要求
電站工程生產(chǎn)、生活年平均日用水量約為900m3/d，要求水源供應(yīng)能力為1100m3/d。
4 技術(shù)保障條件
4.1 熱力系統(tǒng)配置
根據(jù)2500t/d熟料生產(chǎn)線的工藝流程和設(shè)計(jì)參數(shù)，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣余熱在利用TCDRI的純低溫余熱回收技術(shù)和國產(chǎn)裝備的前提下，具有噸熟料36～38kWh的發(fā)電能力。
4.2 技術(shù)方案簡介
4.2.1 設(shè)置一臺窯頭余熱鍋爐—AQC爐
在窯頭冷卻機(jī)中部廢氣出口設(shè)置窯頭余熱鍋爐AQC爐。該鍋爐分2段設(shè)置，其中I段為蒸汽段，II為熱水段。AQC爐段生產(chǎn)135℃飽和水提供給I段及SP鍋爐， AQC爐I段生產(chǎn)1.6MPa—300℃的過熱蒸汽作為主蒸汽與窯尾余熱鍋爐SP爐生產(chǎn)的同參數(shù)過熱蒸汽合并后，一并進(jìn)入汽輪機(jī)作功。汽輪機(jī)凝結(jié)水進(jìn)入余熱鍋爐AQC爐段，加熱后分別作為鍋爐給水進(jìn)入余熱鍋爐SP爐和余熱鍋爐AQC爐的I段。
4.2.2 設(shè)置一臺窯尾余熱鍋爐—SP爐
在窯尾預(yù)熱器廢氣出口管道上設(shè)置SP余熱鍋爐，SP余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽與窯頭AQC余熱鍋爐I段產(chǎn)生的蒸汽合并后送入汽輪機(jī)作功。
4.2.3 設(shè)置適合于低溫余熱電站的凝汽式汽輪機(jī)
汽輪機(jī)為國產(chǎn)凝汽式汽輪機(jī)，額定功率為4500kW，主汽參數(shù)：1.27MPa—290℃。
4.2.4 設(shè)置配套于凝式汽輪機(jī)的發(fā)電機(jī)
發(fā)電機(jī)為4500kW 的6（10）kV的普通交流式發(fā)電機(jī)，通過公司現(xiàn)有總降壓變電站的6（10）kV母線與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行。
4.2.5設(shè)置一套循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，滿足電站生產(chǎn)設(shè)備冷卻用水的需要。
4.2.6設(shè)置一套“過濾器＋二級鈉串聯(lián)”的化學(xué)水處理系統(tǒng)，滿足電站鍋爐生產(chǎn)用水的需要。
4.2.7設(shè)置一套DCS計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，滿足電站監(jiān)控運(yùn)行的需要。
4.3 主要設(shè)備
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序號 |
設(shè)備名稱及型號 |
數(shù)量 |
主要技術(shù)參數(shù)、性能、指標(biāo) |
|
1 |
凝汽式汽輪機(jī) |
1 |
額定功率： 4.5MW
主汽門前壓力：1.27MPa
主汽門前溫度：290℃ |
|
2 |
發(fā)電機(jī) |
1 |
額定功率： 4.5MW
出線電壓： 6300V(10500V) |
|
3 |
SP余熱鍋爐 |
1 |
入口廢氣量： 150000m3/h（標(biāo)況）
入口廢氣溫度： 340℃
出口廢氣溫度： 250℃ |
|
4 |
AQC余熱鍋爐 |
1 |
入口廢氣量： 65000m3/h（標(biāo)況）
入口廢氣溫度： 350℃
出口廢氣溫度： 100℃ |
5 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
|
序號 |
技術(shù)名稱 |
單位 |
指標(biāo) |
備注 |
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1 |
裝機(jī)容量 |
MW |
4.5 |
|
|
2 |
平均發(fā)電功率 |
MW |
4.0 |
|
|
3 |
年發(fā)電量 |
104kWh |
3000 |
|
|
4 |
年耗水量 |
104t/a |
～30 |
|
|
5 |
小時噸熟料余熱發(fā)電量 |
kWh/t |
38～40 |
|
|
6 |
平均發(fā)電成本 |
元/kWh |
0.10～0.15 |
|
|
7 |
工程總投資 |
萬元 |
3100 |
|
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8 |
投資回收期 |
年 |
2.5～3 |
|
2×2500t/d水泥熟料生產(chǎn)線低溫余熱發(fā)電方案介紹
綜合考慮2×2500t/d水泥熟料生產(chǎn)線的工藝流程、場地布置、供配電結(jié)構(gòu)、供水設(shè)施等很多因素，利用2×2500t/d水泥熟料生產(chǎn)線窯頭、窯尾余熱資源，可建設(shè)一套裝機(jī)容量為7500kW的純低溫余熱電站。
1 余熱條件
2×2500t/d水泥熟料生產(chǎn)線的具體廢氣參數(shù)及可利用的余熱情況如下：
窯頭冷卻機(jī)經(jīng)改造后廢氣參數(shù)（標(biāo)況）約為：2×65000m3/h，350℃。此部份廢氣全部用于發(fā)電，廢氣經(jīng)窯頭冷卻機(jī)余熱鍋爐（AQC爐）后進(jìn)原電收塵收塵后排放。
窯尾出五級旋風(fēng)預(yù)熱器廢氣參數(shù)（標(biāo)況）約為2×150000m3/h，340℃。此部分廢氣經(jīng)利用后的廢氣溫度應(yīng)保持220℃以上用于生料粉磨與煤磨烘干用熱源。
2 供電與接入系統(tǒng)方案
本工程電站啟動投入運(yùn)行時需要300～500kW的啟動電源，啟動電源由總降提供。發(fā)電機(jī)組投入后通過總降的6（10）kV側(cè)與電網(wǎng)并列運(yùn)行，采用并網(wǎng)不上網(wǎng)方式運(yùn)行，電站用電既可由總降供電也可由發(fā)電機(jī)直接供電。
為確保余熱電站生產(chǎn)運(yùn)行及管理的合理與順暢，需在新建的余熱電站聯(lián)合廠房一側(cè)新建供余熱電站用的高低壓配電室。
余熱電站做為企業(yè)的余熱利用節(jié)能電站，電力電量自發(fā)自用，發(fā)電機(jī)組以電纜線路由余熱電站6（10）kV母線與總降6（10）kV母線連接，從而實(shí)現(xiàn)余熱電站與系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行。運(yùn)行方式為并網(wǎng)不上網(wǎng)。并網(wǎng)點(diǎn)分別設(shè)在發(fā)電機(jī)出口開關(guān)及與總降6（10）kV聯(lián)絡(luò)開關(guān)處。
3 水源供水能力要求
電站工程生產(chǎn)、生活年平均日用水量約為1800m3/d，要求水源供應(yīng)能力為2200m3/d。
4 技術(shù)保障條件
4.1 熱力系統(tǒng)配置
根據(jù)2×2500t/d熟料生產(chǎn)線的工藝流程和設(shè)計(jì)參數(shù)，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣余熱在利用TCDRI的純低溫余熱回收技術(shù)和國產(chǎn)裝備的前提下，具有噸熟料36～38kWh的發(fā)電能力。
4.2 技術(shù)方案簡介
4.2.1 設(shè)置兩臺窯頭余熱鍋爐—AQC爐
在窯頭冷卻機(jī)中部廢氣出口設(shè)置窯頭余熱鍋爐AQC爐。該鍋爐分2段設(shè)置，其中I段為蒸汽段，II為熱水段。AQC爐段生產(chǎn)135℃飽和水提供給I段及SP鍋爐， AQC爐I段生產(chǎn)1.6MPa—300℃的過熱蒸汽作為主蒸汽與窯尾余熱鍋爐SP爐生產(chǎn)同參數(shù)過熱蒸汽合并后，一并進(jìn)入汽輪機(jī)作功。汽輪機(jī)的凝結(jié)水進(jìn)入余熱鍋爐AQC爐段，加熱后分別作為鍋爐給水進(jìn)入余熱鍋爐SP爐和余熱鍋爐AQC爐的I段。
4.2.2 設(shè)置兩臺窯尾余熱鍋爐—SP爐
在窯尾預(yù)熱器的廢氣出口管道上設(shè)置SP余熱鍋爐，SP余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽與窯頭AQC余熱鍋爐I段產(chǎn)生的蒸汽合并后送入汽輪機(jī)作功。
4.2.3 設(shè)置一臺適合于低溫余熱電站的凝汽式汽輪機(jī)
汽輪機(jī)為國產(chǎn)凝汽式汽輪機(jī)，額定功率為7500kW，主汽參數(shù)：1.27MPa—290℃。
4.2.4 設(shè)置一臺配套于凝式汽輪機(jī)的發(fā)電機(jī)
發(fā)電機(jī)為7500kW 的6（10）kV的普通交流式發(fā)電機(jī)，通過公司現(xiàn)有總降壓變電站的6（10）kV母線與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行。
4.2.5設(shè)置一套循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，滿足電站生產(chǎn)設(shè)備冷卻用水的需要。
4.2.6設(shè)置一套“過濾器＋二級鈉串聯(lián)”的化學(xué)水處理系統(tǒng)，滿足電站鍋爐生產(chǎn)用水的需要。
4.2.7設(shè)置一套DCS計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，滿足電站監(jiān)控運(yùn)行的需要。
4.3 主要設(shè)備
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序號 |
設(shè)備名稱及型號 |
數(shù)量 |
主要技術(shù)參數(shù)、性能、指標(biāo) |
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1 |
凝汽式汽輪機(jī) |
1 |
額定功率： 7.5MW
主汽門前壓力：1.27MPa
主汽門前溫度：290℃ |
|
2 |
發(fā)電機(jī) |
1 |
額定功率： 7.5MW
出線電壓： 6300V(10500V) |
|
3 |
SP余熱鍋爐 |
2 |
入口廢氣量： 150000m3/h（標(biāo)況）
入口廢氣溫度： 340℃
出口廢氣溫度： 250℃ |
|
4 |
AQC余熱鍋爐 |
2 |
入口廢氣量： 65000m3/h（標(biāo)況）
入口廢氣溫度： 350℃
出口廢氣溫度： 100℃ |
5 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
|
序號 |
技術(shù)名稱 |
單位 |
指標(biāo) |
備注 |
|
1 |
裝機(jī)容量 |
MW |
7.5 |
|
|
2 |
平均發(fā)電功率 |
MW |
8.0 |
|
|
3 |
年發(fā)電量 |
104kWh |
5800 |
|
|
4 |
年耗水量 |
104t/a |
～60 |
|
|
5 |
小時噸熟料余熱發(fā)電量 |
kWh/t |
38～40 |
|
|
6 |
平均發(fā)電成本 |
元/kWh |
0.10～0.15 |
|
|
7 |
工程總投資 |
萬元 |
4800 |
|
|
8 |
投資回收期 |
年 |
2.5～3 |
|
[Page]
5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線低溫余熱發(fā)電方案介紹
綜合考慮5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線的工藝流程、場地布置、供配電結(jié)構(gòu)、供水設(shè)施等很多因素，利用5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線窯頭、窯尾余熱資源，可建設(shè)一套裝機(jī)容量為9000kW的純低溫余熱電站。
1 余熱條件
5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線的具體廢氣參數(shù)及可利用的余熱情況如下：
窯頭冷卻機(jī)廢氣參數(shù)（標(biāo)況）約為：240000m3/h，340℃。此部份廢氣全部用于發(fā)電，廢氣經(jīng)窯頭冷卻機(jī)余熱鍋爐（AQC爐）后進(jìn)原電收塵收塵后排放。
窯尾出五級旋風(fēng)預(yù)熱器廢氣參數(shù)（標(biāo)況）約為340000m3/h，350℃。此部分廢氣經(jīng)利用后的廢氣溫度應(yīng)保持220℃以上用于生料粉磨與煤磨烘干用熱源。
2 供電與接入系統(tǒng)方案
電站啟動投入運(yùn)行時需要600～700kW的啟動電源，啟動電源由總降提供。發(fā)電機(jī)組投入后通過總降的6（10）kV側(cè)與電網(wǎng)并列運(yùn)行，采用并網(wǎng)不上網(wǎng)方式運(yùn)行，電站用電既可由總降供電也可由發(fā)電機(jī)直接供電。
為確保余熱電站生產(chǎn)運(yùn)行及管理的合理與順暢，需在新建的余熱電站聯(lián)合廠房一側(cè)新建供余熱電站用的高低壓配電室。
余熱電站做為企業(yè)的余熱利用節(jié)能電站，電力電量自發(fā)自用，發(fā)電機(jī)組以電纜線路由余熱電站6（10）kV母線與總降6（10）kV母線連接，從而實(shí)現(xiàn)余熱電站與系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行。運(yùn)行方式為并網(wǎng)不上網(wǎng)。并網(wǎng)點(diǎn)分別設(shè)在發(fā)電機(jī)出口開關(guān)及與總降6（10）kV聯(lián)絡(luò)開關(guān)處。
3 水源供水能力要求
本工程生產(chǎn)、生活年平均日用水量約為1700m3/d，要求水源供應(yīng)能力為2000m3/d。
4 技術(shù)保障條件
4.1 熱力系統(tǒng)配置
根據(jù)5000t/d熟料生產(chǎn)線的工藝流程和設(shè)計(jì)參數(shù)，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣余熱在利用TCDRI的純低溫余熱回收技術(shù)和國產(chǎn)裝備的前提下，具有噸熟料36～38kWh的發(fā)電能力。
4.2 技術(shù)方案簡介
4.2.1 設(shè)置一臺窯頭余熱鍋爐—AQC爐
在窯頭冷卻機(jī)廢氣出口設(shè)置窯頭余熱鍋爐AQC爐。該鍋爐分2段設(shè)置，其中I段為蒸汽段，II為熱水段。AQC爐段生產(chǎn)135℃飽和水提供給I段及SP鍋爐， AQC爐I段生產(chǎn)的1.6MPa—300℃的過熱蒸汽作為主蒸汽與窯尾余熱鍋爐SP爐生產(chǎn)的同參數(shù)過熱蒸汽合并后，一并進(jìn)入汽輪機(jī)作功。汽輪機(jī)的凝結(jié)水進(jìn)入余熱鍋爐AQC爐段，加熱后分別作為鍋爐給水進(jìn)入余熱鍋爐SP爐和余熱鍋爐AQC爐的I段。
4.2.2 設(shè)置一臺窯尾余熱鍋爐—SP爐
在窯尾預(yù)熱器的廢氣出口管道上設(shè)置SP余熱鍋爐，SP余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽與窯頭AQC余熱鍋爐I段產(chǎn)生蒸汽合并后送入汽輪機(jī)作功。
4.2.3 設(shè)置一臺適合于低溫余熱電站的凝汽式汽輪機(jī)
汽輪機(jī)為國產(chǎn)凝汽式汽輪機(jī)，額定功率為7500kW，主汽參數(shù)：1.27MPa—290℃。
4.2.4 設(shè)置一臺配套于凝式汽輪機(jī)的發(fā)電機(jī)
發(fā)電機(jī)為7500kW 的6（10）kV的普通交流式發(fā)電機(jī)，通過公司現(xiàn)有總降壓變電站的6（10）kV母線與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行。
4.2.5設(shè)置一套循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，滿足電站生產(chǎn)設(shè)備冷卻用水的需要。
4.2.6設(shè)置一套“過濾器＋二級鈉串聯(lián)”的化學(xué)水處理系統(tǒng)，滿足電站鍋爐生產(chǎn)用水的需要。
4.2.7設(shè)置一套DCS計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，滿足電站監(jiān)控運(yùn)行的需要。
4.3 主要設(shè)備
|
序號 |
設(shè)備名稱及型號 |
數(shù)量 |
主要技術(shù)參數(shù)、性能、指標(biāo) |
|
1 |
凝汽式汽輪機(jī) |
1 |
額定功率： 9MW
主汽門前壓力：1.27MPa
主汽門前溫度：290℃ |
|
2 |
發(fā)電機(jī) |
1 |
額定功率： 9MW
出線電壓： 6300V(10500V) |
|
3 |
SP余熱鍋爐 |
1 |
入口廢氣量： 340000m3/h（標(biāo)況）
入口廢氣溫度： 350℃
出口廢氣溫度： 250℃ |
|
4 |
AQC余熱鍋爐 |
1 |
入口廢氣量： 240000m3/h（標(biāo)況）
入口廢氣溫度： 340℃
出口廢氣溫度： 100℃ |
5 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
|
序號 |
技術(shù)名稱 |
單位 |
指標(biāo) |
備注 |
|
1 |
裝機(jī)容量 |
MW |
9 |
|
|
2 |
平均發(fā)電功率 |
MW |
9.6 |
|
|
4 |
年發(fā)電量 |
104kWh |
6200 |
|
|
5 |
小時噸熟料余熱發(fā)電量 |
kWh/t |
38～40 |
|
|
6 |
年平均發(fā)電成本 |
元/kWh |
0.10～0.15 |
|
|
7 |
工程總投資 |
萬元 |
6000 |
|
|
8 |
投資回收期 |
年 |
2.5～3 |
|
2×5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線低溫余熱發(fā)電方案介紹
綜合考慮2×5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線的工藝流程、場地布置、供配電結(jié)構(gòu)、供水設(shè)施等很多因素，利用2×5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線窯頭、窯尾余熱資源，可建設(shè)一套裝機(jī)容量為18000kW的純低溫余熱電站。
1 余熱條件
2×5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線的具體廢氣參數(shù)及可利用的余熱情況如下：
窯頭冷卻機(jī)廢氣參數(shù)（標(biāo)況）約為：2×120000m3/h，360℃。此部份廢氣全部用于發(fā)電，廢氣經(jīng)窯頭冷卻機(jī)余熱鍋爐（AQC爐）后進(jìn)原電收塵器收塵后排放。
窯尾出五級旋風(fēng)預(yù)熱器廢氣參數(shù)（標(biāo)況）約為2×340000m3/h，350℃。此部分廢氣經(jīng)利用后的廢氣溫度應(yīng)保持220℃以上用于生料粉磨與煤磨烘干用。
2 供電與接入系統(tǒng)方案
電站啟動投入運(yùn)行時需要1200～1500kW的啟動電源，啟動電源由總降提供。發(fā)電機(jī)組投入后通過總降的6（10）kV側(cè)與電網(wǎng)并列運(yùn)行，采用并網(wǎng)不上網(wǎng)方式運(yùn)行，電站用電既可由總降供電也可由發(fā)電機(jī)直接供電。
為確保余熱電站生產(chǎn)運(yùn)行及管理的合理與順暢，需在新建的余熱電站聯(lián)合廠房一側(cè)新建供余熱電站用的高低壓配電室。
余熱電站做為企業(yè)的余熱利用節(jié)能電站，電力電量自發(fā)自用，發(fā)電機(jī)組以電纜線路由余熱電站6（10）kV母線與總降6（10）kV母線連接，從而實(shí)現(xiàn)余熱電站與系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行。運(yùn)行方式為并網(wǎng)不上網(wǎng)。并網(wǎng)點(diǎn)分別設(shè)在發(fā)電機(jī)出口開關(guān)及與總降6（10）kV聯(lián)絡(luò)開關(guān)處。
3 水源供水能力要求
本工程生產(chǎn)、生活年平均日用水量約為3400m3/d，要求水源供應(yīng)能力為4000m3/d。
4 技術(shù)保障條件
4.1 熱力系統(tǒng)配置
根據(jù)2×5000t/d熟料生產(chǎn)線的工藝流程和設(shè)計(jì)參數(shù)，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣余熱在利用TCDRI的純低溫余熱回收技術(shù)和國產(chǎn)裝備的前提下，具有噸熟料36～38kWh的發(fā)電能力。
4.2 技術(shù)方案簡介
4.2.1 設(shè)置兩臺窯頭余熱鍋爐—AQC爐
在窯頭冷卻機(jī)中部廢氣出口設(shè)置窯頭余熱鍋爐AQC爐。該鍋爐分2段設(shè)置，其中I段為蒸汽段，II為熱水段。AQC爐II段生產(chǎn)的135℃飽和水提供給I段及SP鍋爐， AQC爐I段生產(chǎn)的1.6MPa—300℃的過熱蒸汽作為主蒸汽與窯尾余熱鍋爐SP爐生產(chǎn)的同參數(shù)過熱蒸汽合并后，一并進(jìn)入汽輪機(jī)作功。汽輪機(jī)的凝結(jié)水進(jìn)入余熱鍋爐AQC爐段，加熱后分別作為鍋爐給水進(jìn)入余熱鍋爐SP爐和余熱鍋爐AQC爐的I段。
4.2.2 設(shè)置兩臺窯尾余熱鍋爐—SP爐
在窯尾預(yù)熱器的廢氣出口管道上設(shè)置SP余熱鍋爐，SP余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽與窯頭AQC余熱鍋爐I段產(chǎn)生蒸汽合并后送入汽輪機(jī)作功。
4.2.3 設(shè)置一臺適合于低溫余熱電站的凝汽式汽輪機(jī)
汽輪機(jī)為國產(chǎn)凝汽式汽輪機(jī)，額定功率為15000kW，主汽參數(shù)：1.27MPa—290℃。
4.2.4 設(shè)置一臺配套于凝式汽輪機(jī)的發(fā)電機(jī)
發(fā)電機(jī)為15000kW 的6（10）kV的普通交流式發(fā)電機(jī)，通過公司現(xiàn)有總降壓變電站的6（10）kV母線與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行。
4.2.5設(shè)置一套循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，滿足電站生產(chǎn)設(shè)備冷卻用水的需要。
4.2.6設(shè)置一套“過濾器＋二級鈉串聯(lián)”的化學(xué)水處理系統(tǒng)，滿足電站鍋爐生產(chǎn)用水的需要。
4.2.7設(shè)置一套DCS計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，滿足電站監(jiān)控運(yùn)行的需要。
4.3 主要設(shè)備
|
序號 |
設(shè)備名稱及型號 |
數(shù)量 |
主要技術(shù)參數(shù)、性能、指標(biāo) |
|
1 |
凝汽式汽輪機(jī) |
1 |
額定功率： 18MW
主汽門前壓力：1.27MPa
主汽門前溫度：290℃ |
|
2 |
發(fā)電機(jī) |
1 |
額定功率： 18MW
出線電壓： 6300V(10500V) |
|
3 |
SP余熱鍋爐 |
2 |
入口廢氣量： 340000m3/h（標(biāo)況）
入口廢氣溫度： 350℃
出口廢氣溫度： 250℃ |
|
4 |
AQC余熱鍋爐 |
2 |
入口廢氣量： 120000m3/h（標(biāo)況）
入口廢氣溫度： 360℃
出口廢氣溫度： 100℃ |
5 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
|
序號 |
技術(shù)名稱 |
單位 |
指標(biāo) |
備注 |
|
1 |
裝機(jī)容量 |
MW |
18 |
|
|
2 |
平均發(fā)電功率 |
MW |
17.5 |
|
|
4 |
年發(fā)電量 |
104kWh |
12600 |
|
|
5 |
小時噸熟料余熱發(fā)電量 |
kWh/t |
38～40 |
|
|
6 |
平均發(fā)電成本 |
元/kWh |
0.12～0.15 |
|
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7 |
工程總投資 |
萬元 |
12000 |
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8 |
投資回收期 |
年 |
2.5～3 |
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