天津水泥院純低溫余熱發(fā)電技術及業(yè)績
2007-04-05 00:00
天津水泥工業(yè)設計研究院有限公司（英文簡稱TCDRI）是國內最大的水泥工業(yè)甲級設計院。多年來，TCDRI一直致力于水泥工業(yè)的技術開發(fā)和裝備開發(fā)，經過幾代人不懈的努力，使我國水泥工業(yè)的建設規(guī)模和節(jié)能技術水平有了長足的進步，水泥工業(yè)的生產建設規(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依然驚人。
1990年，國家計委委托原國家建材局開展水泥廠中、低溫余熱發(fā)電的技術及裝備的研究開發(fā)工作，原國家建材局安排TCDRI承擔“八·五”國家重點科技攻關項目――帶補燃鍋爐的水泥廠中、低溫余熱發(fā)電技術及裝備的研究開發(fā)工作，經過“八·五”期間的艱苦努力，TCDRI會同國內有關單位共同合作，完成了《帶補燃鍋爐的水泥廠中、低溫余熱發(fā)電技術及裝備的研究開發(fā)》的攻關工作，成功的回收了水泥生產過程中大量排放的400℃以下的廢氣余熱，該攻關工作獲得了“八·五”國家重大科技攻關成果獎，并在“八·五”后期，利用攻關成果在國內1000t/d、2000t/d、2500t/d、5000t/d等不同規(guī)模的水泥生產線上配套建設了多座裝機規(guī)模從6MW、7.5MW、12MW到25MW不等的帶補燃鍋爐的中、低溫余熱電站。
進入上個世紀九十年代中期，TCDRI積極響應國家倡導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及相應配套的系統(tǒng)，在充分回收利用水泥生產線中、低溫廢氣余熱的同時，采用循環(huán)流化床鍋爐作為補燃鍋爐，燃用發(fā)熱量低于12560kJ/kg的劣質煤（煤矸石）進行發(fā)電或熱電聯(lián)供，循環(huán)流化床鍋爐所產灰渣全部回用于水泥生產，不僅可為企業(yè)帶來可觀的經濟效益，同時還具有顯著的社會和環(huán)境效益，符合我國的循環(huán)經濟和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，為我國資源綜合利用事業(yè)作出了應盡的努力和貢獻。
國外對于純中、低溫余熱發(fā)電技術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)還是裝備都已進入實用階段。尤其是日本，此項技術較為成熟，他們開發(fā)研制的余熱鍋爐及中、低品位蒸汽汽輪機（混壓進汽式），經數十個工廠多年運轉實踐證明，技術成熟可靠并具有很大的靈活性。1996年日本新能源產業(yè)株式會社（NEDO）向我國安徽省寧國水泥廠4000t/d預分解窯贈送了一套6480kW的純中、低溫余熱電站設備，余熱電站部分的施工設計、標準轉化由TCDRI承擔，已于1998年投入正常的生產運行。
隨著國內低參數、多級進汽汽輪機的開發(fā)成功（TCDRI聯(lián)合有關汽輪機制造廠開發(fā)、制造），國產裝備的純中、低溫余熱電站也進入了成熟階段，采用中、低品位余熱的純中、低溫余熱發(fā)電技術具有更顯著的節(jié)能效果。
2003年4月，TCDRI設計的第一代全部采用國產裝備的純低溫余熱電站在上海萬安集團金山水泥廠1200t/d四級預熱器水泥熟料生產線正式投入運行，該電站裝機2500kW，正常發(fā)電量為1900～2100kW，噸熟料發(fā)電量達38～40kWh，達到同類電站的國際先進水平。
2004年7月，TCDRI設計的關鍵設備由國外引進的純低溫余熱電站在廣西柳州水泥廠3600t/d四級預熱器水泥熟料生產線正式投入運行，該電站裝機6000kW，正常發(fā)電量為5900kW，噸熟料發(fā)電量達38～40kWh，達到同類電站的國際先進水平。
2005年3月，TCDRI設計的全部采用國產裝備的第一代實驗型純低溫余熱電站在浙江申河水泥有限公司2500t/d五級預熱器水泥熟料生產線正式投入運行，該電站裝機3000kW，正常發(fā)電量為2800～2900kW，噸熟料發(fā)電量達26～28kWh，開創(chuàng)了2500t/d五級預熱器水泥熟料生產線進行純低溫余熱發(fā)電的歷史先河。
2005年6月，TCDRI設計的全部采用國產裝備的第一代改進型純低溫余熱電站在浙江小浦眾盛水泥有限公司2500t/d五級預熱器水泥熟料生產線正式投入運行，該電站裝機3000kW，正常發(fā)電量為3200～3300kW，噸熟料發(fā)電量達30～32kWh，使得2500t/d五級預熱器水泥熟料生產線純低溫余熱發(fā)電達到了一個嶄新的技術水平。
2005年7月，TCDRI設計的全部采用國產裝備的第一代實驗型純低溫余熱電站在浙江煤山眾盛建材有限公司5000t/d五級預熱器水泥熟料生產線正式投入運行，該電站裝機6000kW，正常發(fā)電量為6600～6800kW，噸熟料發(fā)電量達31～33kWh，開創(chuàng)了5000t/d五級預熱器水泥熟料生產線進行純低溫余熱發(fā)電的歷史先河。
2005年9月，TCDRI設計的全部采用國產裝備的第一代實驗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五級預熱器水泥熟料生產線正式投入運行，該電站設計裝機容量3000kW+6000kW，正常發(fā)電量為9600～10000kW，噸熟料發(fā)電量達30～32kWh，譜寫了2500t/d 級和5000t/d五級預熱器水泥熟料生產線合建一套純低溫余熱發(fā)電的嶄新篇章。
2006年5月，TCDRI設計的全部采用國產裝備的第一代改進型純低溫余熱電站在海南華盛天涯水泥有限公司5000t/d五級預熱器水泥熟料生產線正式投入運行，該電站裝機容量6000kW，正常發(fā)電量為6800～7000kW，噸熟料發(fā)電量達32～34kWh，譜寫了5000t/d五級預熱器水泥熟料生產線純低溫余熱發(fā)電的最新篇章。
2006年12～2007年2月，TCDRI設計的全部采用國產裝備的第三代改進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級五級預熱器水泥熟料生產線正式投入運行，該電站裝機容量9000kW，正常發(fā)電量為9600～10000kW，噸熟料發(fā)電量達38～42kWh，譜寫了5000t/d五級預熱器水泥熟料生產線純低溫余熱發(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計并成功投入運行，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，標志著我國純低溫余熱發(fā)電的技術已走向成熟并進入實際應用階段。
天津水泥工業(yè)設計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)轉變方面，始終致力于資源綜合利用、節(jié)約能源、環(huán)境保護等領域的研究、開發(fā)和推廣利用，截至目前，天津院設計的已經建成投運的5000t/d級五級預熱器的純低溫余熱電站8座、2500t/d級五級預熱器的低溫余熱電站共計14座、1200t/d級五級預熱器的低溫余熱電站共計5座；
經過進一步的經驗總結和設計方案的優(yōu)化，天津院設計的提高型的第三代純低溫余熱電站將陸續(xù)建成并投入運行，噸熟料發(fā)電量將達到或超過38 kWh，其技術和裝備將達到一個更新的水平。
隨著天津水泥工業(yè)設計研究院有限公司設計的這些余熱電站的相繼建成投運，在大幅度降低水泥生產成本的同時也為國家節(jié)約了能源，保護了環(huán)境，收到了良好的經濟和社會效益，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)能技術水平進一步提高的提供了范例。
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2500t/d水泥熟料生產線低溫余熱發(fā)電方案介紹
綜合考慮2500t/d水泥熟料生產線的工藝流程、場地布置、供配電結構、供水設施等很多因素，利用2500t/d水泥熟料生產線窯頭、窯尾余熱資源，可建設一套裝機容量為4500kW的純低溫余熱電站。
1 余熱條件
2500t/d熟料生產線的具體廢氣參數及可利用的余熱情況如下：
窯頭冷卻機經改造后的廢氣參數（標況）約為：65000m3/h，350℃。此部份廢氣全部用于發(fā)電，廢氣經窯頭冷卻機余熱鍋爐（AQC爐）后進原電收塵收塵后排放。
窯尾出五級旋風預熱器廢氣參數（標況）約為150000m3/h，340℃。此部分廢氣經利用后的廢氣溫度應保持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行時需要300～500kW的啟動電源，啟動電源由總降提供。發(fā)電機組投入后通過總降的6（10）kV側與電網并列運行，采用并網不上網方式運行，電站用電既可由總降供電也可由發(fā)電機直接供電。
為確保余熱電站生產運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，從而實現余熱電站與系統(tǒng)并網運行。運行方式為并網不上網。并網點分別設在發(fā)電機出口開關及與總降6（10）kV聯(lián)絡開關處。
3 水源供水能力要求
電站工程生產、生活年平均日用水量約為900m3/d，要求水源供應能力為1100m3/d。
4 技術保障條件
4.1 熱力系統(tǒng)配置
根據2500t/d熟料生產線的工藝流程和設計參數，生產過程中產生的廢氣余熱在利用TCDRI的純低溫余熱回收技術和國產裝備的前提下，具有噸熟料36～38kWh的發(fā)電能力。
4.2 技術方案簡介
4.2.1 設置一臺窯頭余熱鍋爐—AQC爐
在窯頭冷卻機中部廢氣出口設置窯頭余熱鍋爐AQC爐。該鍋爐分2段設置，其中I段為蒸汽段，II為熱水段。AQC爐段生產135℃飽和水提供給I段及SP鍋爐， AQC爐I段生產1.6MPa—300℃的過熱蒸汽作為主蒸汽與窯尾余熱鍋爐SP爐生產的同參數過熱蒸汽合并后，一并進入汽輪機作功。汽輪機凝結水進入余熱鍋爐AQC爐段，加熱后分別作為鍋爐給水進入余熱鍋爐SP爐和余熱鍋爐AQC爐的I段。
4.2.2 設置一臺窯尾余熱鍋爐—SP爐
在窯尾預熱器廢氣出口管道上設置SP余熱鍋爐，SP余熱鍋爐產生蒸汽與窯頭AQC余熱鍋爐I段產生的蒸汽合并后送入汽輪機作功。
4.2.3 設置適合于低溫余熱電站的凝汽式汽輪機
汽輪機為國產凝汽式汽輪機，額定功率為4500kW，主汽參數：1.27MPa—290℃。
4.2.4 設置配套于凝式汽輪機的發(fā)電機
發(fā)電機為4500kW 的6（10）kV的普通交流式發(fā)電機，通過公司現有總降壓變電站的6（10）kV母線與當地電網并網運行。
4.2.5設置一套循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，滿足電站生產設備冷卻用水的需要。
4.2.6設置一套“過濾器＋二級鈉串聯(lián)”的化學水處理系統(tǒng)，滿足電站鍋爐生產用水的需要。
4.2.7設置一套DCS計算機控制系統(tǒng)，滿足電站監(jiān)控運行的需要。
4.3 主要設備
|
序號 |
設備名稱及型號 |
數量 |
主要技術參數、性能、指標 |
|
1 |
凝汽式汽輪機 |
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 |
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（標況）
入口廢氣溫度： 350℃
出口廢氣溫度： 100℃ |
5 主要技術經濟指標
|
序號 |
技術名稱 |
單位 |
指標 |
備注 |
|
1 |
裝機容量 |
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 |
|
|
8 |
投資回收期 |
年 |
2.5～3 |
|
2×2500t/d水泥熟料生產線低溫余熱發(fā)電方案介紹
綜合考慮2×2500t/d水泥熟料生產線的工藝流程、場地布置、供配電結構、供水設施等很多因素，利用2×2500t/d水泥熟料生產線窯頭、窯尾余熱資源，可建設一套裝機容量為7500kW的純低溫余熱電站。
1 余熱條件
2×2500t/d水泥熟料生產線的具體廢氣參數及可利用的余熱情況如下：
窯頭冷卻機經改造后廢氣參數（標況）約為：2×65000m3/h，350℃。此部份廢氣全部用于發(fā)電，廢氣經窯頭冷卻機余熱鍋爐（AQC爐）后進原電收塵收塵后排放。
窯尾出五級旋風預熱器廢氣參數（標況）約為2×150000m3/h，340℃。此部分廢氣經利用后的廢氣溫度應保持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行時需要300～500kW的啟動電源，啟動電源由總降提供。發(fā)電機組投入后通過總降的6（10）kV側與電網并列運行，采用并網不上網方式運行，電站用電既可由總降供電也可由發(fā)電機直接供電。
為確保余熱電站生產運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，從而實現余熱電站與系統(tǒng)并網運行。運行方式為并網不上網。并網點分別設在發(fā)電機出口開關及與總降6（10）kV聯(lián)絡開關處。
3 水源供水能力要求
電站工程生產、生活年平均日用水量約為1800m3/d，要求水源供應能力為2200m3/d。
4 技術保障條件
4.1 熱力系統(tǒng)配置
根據2×2500t/d熟料生產線的工藝流程和設計參數，生產過程中產生的廢氣余熱在利用TCDRI的純低溫余熱回收技術和國產裝備的前提下，具有噸熟料36～38kWh的發(fā)電能力。
4.2 技術方案簡介
4.2.1 設置兩臺窯頭余熱鍋爐—AQC爐
在窯頭冷卻機中部廢氣出口設置窯頭余熱鍋爐AQC爐。該鍋爐分2段設置，其中I段為蒸汽段，II為熱水段。AQC爐段生產135℃飽和水提供給I段及SP鍋爐， AQC爐I段生產1.6MPa—300℃的過熱蒸汽作為主蒸汽與窯尾余熱鍋爐SP爐生產同參數過熱蒸汽合并后，一并進入汽輪機作功。汽輪機的凝結水進入余熱鍋爐AQC爐段，加熱后分別作為鍋爐給水進入余熱鍋爐SP爐和余熱鍋爐AQC爐的I段。
4.2.2 設置兩臺窯尾余熱鍋爐—SP爐
在窯尾預熱器的廢氣出口管道上設置SP余熱鍋爐，SP余熱鍋爐產生的蒸汽與窯頭AQC余熱鍋爐I段產生的蒸汽合并后送入汽輪機作功。
4.2.3 設置一臺適合于低溫余熱電站的凝汽式汽輪機
汽輪機為國產凝汽式汽輪機，額定功率為7500kW，主汽參數：1.27MPa—290℃。
4.2.4 設置一臺配套于凝式汽輪機的發(fā)電機
發(fā)電機為7500kW 的6（10）kV的普通交流式發(fā)電機，通過公司現有總降壓變電站的6（10）kV母線與當地電網并網運行。
4.2.5設置一套循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，滿足電站生產設備冷卻用水的需要。
4.2.6設置一套“過濾器＋二級鈉串聯(lián)”的化學水處理系統(tǒng)，滿足電站鍋爐生產用水的需要。
4.2.7設置一套DCS計算機控制系統(tǒng)，滿足電站監(jiān)控運行的需要。
4.3 主要設備
|
序號 |
設備名稱及型號 |
數量 |
主要技術參數、性能、指標 |
|
1 |
凝汽式汽輪機 |
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 |
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（標況）
入口廢氣溫度： 350℃
出口廢氣溫度： 100℃ |
5 主要技術經濟指標
|
序號 |
技術名稱 |
單位 |
指標 |
備注 |
|
1 |
裝機容量 |
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 |
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5000t/d水泥熟料生產線低溫余熱發(fā)電方案介紹
綜合考慮5000t/d水泥熟料生產線的工藝流程、場地布置、供配電結構、供水設施等很多因素，利用5000t/d水泥熟料生產線窯頭、窯尾余熱資源，可建設一套裝機容量為9000kW的純低溫余熱電站。
1 余熱條件
5000t/d水泥熟料生產線的具體廢氣參數及可利用的余熱情況如下：
窯頭冷卻機廢氣參數（標況）約為：240000m3/h，340℃。此部份廢氣全部用于發(fā)電，廢氣經窯頭冷卻機余熱鍋爐（AQC爐）后進原電收塵收塵后排放。
窯尾出五級旋風預熱器廢氣參數（標況）約為340000m3/h，350℃。此部分廢氣經利用后的廢氣溫度應保持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
電站啟動投入運行時需要600～700kW的啟動電源，啟動電源由總降提供。發(fā)電機組投入后通過總降的6（10）kV側與電網并列運行，采用并網不上網方式運行，電站用電既可由總降供電也可由發(fā)電機直接供電。
為確保余熱電站生產運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，從而實現余熱電站與系統(tǒng)并網運行。運行方式為并網不上網。并網點分別設在發(fā)電機出口開關及與總降6（10）kV聯(lián)絡開關處。
3 水源供水能力要求
本工程生產、生活年平均日用水量約為1700m3/d，要求水源供應能力為2000m3/d。
4 技術保障條件
4.1 熱力系統(tǒng)配置
根據5000t/d熟料生產線的工藝流程和設計參數，生產過程中產生的廢氣余熱在利用TCDRI的純低溫余熱回收技術和國產裝備的前提下，具有噸熟料36～38kWh的發(fā)電能力。
4.2 技術方案簡介
4.2.1 設置一臺窯頭余熱鍋爐—AQC爐
在窯頭冷卻機廢氣出口設置窯頭余熱鍋爐AQC爐。該鍋爐分2段設置，其中I段為蒸汽段，II為熱水段。AQC爐段生產135℃飽和水提供給I段及SP鍋爐， AQC爐I段生產的1.6MPa—300℃的過熱蒸汽作為主蒸汽與窯尾余熱鍋爐SP爐生產的同參數過熱蒸汽合并后，一并進入汽輪機作功。汽輪機的凝結水進入余熱鍋爐AQC爐段，加熱后分別作為鍋爐給水進入余熱鍋爐SP爐和余熱鍋爐AQC爐的I段。
4.2.2 設置一臺窯尾余熱鍋爐—SP爐
在窯尾預熱器的廢氣出口管道上設置SP余熱鍋爐，SP余熱鍋爐產生蒸汽與窯頭AQC余熱鍋爐I段產生蒸汽合并后送入汽輪機作功。
4.2.3 設置一臺適合于低溫余熱電站的凝汽式汽輪機
汽輪機為國產凝汽式汽輪機，額定功率為7500kW，主汽參數：1.27MPa—290℃。
4.2.4 設置一臺配套于凝式汽輪機的發(fā)電機
發(fā)電機為7500kW 的6（10）kV的普通交流式發(fā)電機，通過公司現有總降壓變電站的6（10）kV母線與當地電網并網運行。
4.2.5設置一套循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，滿足電站生產設備冷卻用水的需要。
4.2.6設置一套“過濾器＋二級鈉串聯(lián)”的化學水處理系統(tǒng)，滿足電站鍋爐生產用水的需要。
4.2.7設置一套DCS計算機控制系統(tǒng)，滿足電站監(jiān)控運行的需要。
4.3 主要設備
|
序號 |
設備名稱及型號 |
數量 |
主要技術參數、性能、指標 |
|
1 |
凝汽式汽輪機 |
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 |
1 |
額定功率： 9MW
出線電壓： 6300V(10500V) |
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3 |
SP余熱鍋爐 |
1 |
入口廢氣量： 340000m3/h（標況）
入口廢氣溫度： 350℃
出口廢氣溫度： 250℃ |
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4 |
AQC余熱鍋爐 |
1 |
入口廢氣量： 240000m3/h（標況）
入口廢氣溫度： 340℃
出口廢氣溫度： 100℃ |
5 主要技術經濟指標
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序號 |
技術名稱 |
單位 |
指標 |
備注 |
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1 |
裝機容量 |
MW |
9 |
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2 |
平均發(fā)電功率 |
MW |
9.6 |
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4 |
年發(fā)電量 |
104kWh |
6200 |
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5 |
小時噸熟料余熱發(fā)電量 |
kWh/t |
38～40 |
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6 |
年平均發(fā)電成本 |
元/kWh |
0.10～0.15 |
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7 |
工程總投資 |
萬元 |
6000 |
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8 |
投資回收期 |
年 |
2.5～3 |
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2×5000t/d水泥熟料生產線低溫余熱發(fā)電方案介紹
綜合考慮2×5000t/d水泥熟料生產線的工藝流程、場地布置、供配電結構、供水設施等很多因素，利用2×5000t/d水泥熟料生產線窯頭、窯尾余熱資源，可建設一套裝機容量為18000kW的純低溫余熱電站。
1 余熱條件
2×5000t/d水泥熟料生產線的具體廢氣參數及可利用的余熱情況如下：
窯頭冷卻機廢氣參數（標況）約為：2×120000m3/h，360℃。此部份廢氣全部用于發(fā)電，廢氣經窯頭冷卻機余熱鍋爐（AQC爐）后進原電收塵器收塵后排放。
窯尾出五級旋風預熱器廢氣參數（標況）約為2×340000m3/h，350℃。此部分廢氣經利用后的廢氣溫度應保持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
電站啟動投入運行時需要1200～1500kW的啟動電源，啟動電源由總降提供。發(fā)電機組投入后通過總降的6（10）kV側與電網并列運行，采用并網不上網方式運行，電站用電既可由總降供電也可由發(fā)電機直接供電。
為確保余熱電站生產運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，從而實現余熱電站與系統(tǒng)并網運行。運行方式為并網不上網。并網點分別設在發(fā)電機出口開關及與總降6（10）kV聯(lián)絡開關處。
3 水源供水能力要求
本工程生產、生活年平均日用水量約為3400m3/d，要求水源供應能力為4000m3/d。
4 技術保障條件
4.1 熱力系統(tǒng)配置
根據2×5000t/d熟料生產線的工藝流程和設計參數，生產過程中產生的廢氣余熱在利用TCDRI的純低溫余熱回收技術和國產裝備的前提下，具有噸熟料36～38kWh的發(fā)電能力。
4.2 技術方案簡介
4.2.1 設置兩臺窯頭余熱鍋爐—AQC爐
在窯頭冷卻機中部廢氣出口設置窯頭余熱鍋爐AQC爐。該鍋爐分2段設置，其中I段為蒸汽段，II為熱水段。AQC爐II段生產的135℃飽和水提供給I段及SP鍋爐， AQC爐I段生產的1.6MPa—300℃的過熱蒸汽作為主蒸汽與窯尾余熱鍋爐SP爐生產的同參數過熱蒸汽合并后，一并進入汽輪機作功。汽輪機的凝結水進入余熱鍋爐AQC爐段，加熱后分別作為鍋爐給水進入余熱鍋爐SP爐和余熱鍋爐AQC爐的I段。
4.2.2 設置兩臺窯尾余熱鍋爐—SP爐
在窯尾預熱器的廢氣出口管道上設置SP余熱鍋爐，SP余熱鍋爐產生蒸汽與窯頭AQC余熱鍋爐I段產生蒸汽合并后送入汽輪機作功。
4.2.3 設置一臺適合于低溫余熱電站的凝汽式汽輪機
汽輪機為國產凝汽式汽輪機，額定功率為15000kW，主汽參數：1.27MPa—290℃。
4.2.4 設置一臺配套于凝式汽輪機的發(fā)電機
發(fā)電機為15000kW 的6（10）kV的普通交流式發(fā)電機，通過公司現有總降壓變電站的6（10）kV母線與當地電網并網運行。
4.2.5設置一套循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，滿足電站生產設備冷卻用水的需要。
4.2.6設置一套“過濾器＋二級鈉串聯(lián)”的化學水處理系統(tǒng)，滿足電站鍋爐生產用水的需要。
4.2.7設置一套DCS計算機控制系統(tǒng)，滿足電站監(jiān)控運行的需要。
4.3 主要設備
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序號 |
設備名稱及型號 |
數量 |
主要技術參數、性能、指標 |
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1 |
凝汽式汽輪機 |
1 |
額定功率： 18MW
主汽門前壓力：1.27MPa
主汽門前溫度：290℃ |
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2 |
發(fā)電機 |
1 |
額定功率： 18MW
出線電壓： 6300V(10500V) |
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3 |
SP余熱鍋爐 |
2 |
入口廢氣量： 340000m3/h（標況）
入口廢氣溫度： 350℃
出口廢氣溫度： 250℃ |
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4 |
AQC余熱鍋爐 |
2 |
入口廢氣量： 120000m3/h（標況）
入口廢氣溫度： 360℃
出口廢氣溫度： 100℃ |
5 主要技術經濟指標
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序號 |
技術名稱 |
單位 |
指標 |
備注 |
|
1 |
裝機容量 |
MW |
18 |
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|
2 |
平均發(fā)電功率 |
MW |
17.5 |
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4 |
年發(fā)電量 |
104kWh |
12600 |
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5 |
小時噸熟料余熱發(fā)電量 |
kWh/t |
38～40 |
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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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