純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)

1、第十一章純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)11.1發(fā)電規(guī)模發(fā)電規(guī)模按5000td熟料生產(chǎn)線配套設(shè)計。水泥生產(chǎn)線的窯頭、窯尾會排放大量的廢氣，通常僅利用廢氣的余熱來烘干 原料，利用率很低，其余大量廢氣的余熱不僅沒有得到利用，而且還要對廢氣進(jìn)行 噴水降溫，浪費水和電能。因此，利用余熱發(fā)電技術(shù)回收這部分廢氣的熱能，可以 使水泥生產(chǎn)企業(yè)提高能源利用效率，降低成本，提高產(chǎn)品市場競爭力，降低污染物 排放量。綜合考慮水泥熟料生產(chǎn)線的工藝流程、場地布置、供配電結(jié)構(gòu)、供水設(shè)施等因 素，利用生產(chǎn)線窯頭、窯尾余熱資源，可建設(shè)一條裝機(jī)容量為900OKW的純低溫余 熱電站。11.2設(shè)計原則1）余熱電站在正常運(yùn)行時應(yīng)不影響原水泥生產(chǎn)線的

2、正常生產(chǎn)；2）充分利用窯頭、窯尾排放的廢氣余熱；3）采用工藝成熟、技術(shù)先進(jìn)的余熱發(fā)電技術(shù)和裝備；4）余熱電站盡可能與水泥生產(chǎn)線共用水、電、機(jī)修等公用設(shè)施：5）貫徹執(zhí)行有關(guān)國家和擬建廠當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境保護(hù)、勞動安全、消防設(shè)計的規(guī) 范。11.3設(shè)計條件1）余熱條件從更合理的利用窯頭余熱考慮，窯頭篦冷機(jī)需要進(jìn)行改造，在篦冷機(jī)的中部增 加一個廢氣出口，改造后的窯頭廢氣參數(shù)為：240000Nm3h, 360OCO此部分廢氣余 熱全部用于發(fā)電。窯尾經(jīng)五級預(yù)熱器出口的廢氣參數(shù)為：312500Nm3h, 320°C。此部分廢氣經(jīng)利 用后的溫度應(yīng)保持在220°C左右，用于生料粉磨烘干。2）建設(shè)場地

3、本工程包括：窯頭AQC鍋爐、窯尾SP鍋爐、汽機(jī)房、化學(xué)水處理車間、冷卻 塔及循環(huán)水泵房等車間。各車間布置遵循以下原則：窯頭AQC鍋爐和沉降室布置在窯頭廠房旁邊的空地 上，窯尾SP鍋爐布置在窯尾高溫風(fēng)機(jī)的上方，汽機(jī)房的布置靠近鍋爐，化學(xué)水處 理車間、冷卻塔及循環(huán)水泵房盡量靠近汽機(jī)房。在布置有困難時可以適當(dāng)調(diào)整，不 能影響水泥生產(chǎn)線的布置。AQC鍋爐占地面積：14.2m X 6. 35mSP鍋爐占地面積：22m× 12m汽機(jī)房占地面積：31m×20. 4m3）水源、給水排水電站的用水有：軟化水處理、鍋爐給水、循環(huán)冷卻水及其它生產(chǎn)系統(tǒng)消耗，消 防用水，部分用水可循環(huán)使用。11.4

4、電站工藝系統(tǒng)1）余熱電站流程本方案擬采用純低溫余熱發(fā)電技術(shù)，該技術(shù)不使用燃料來補(bǔ)燃，因此不對環(huán)境 產(chǎn)生附加污染；是典型的資源綜合利用工程。主蒸汽的壓力和溫度較低，運(yùn)行的可 靠性和安全性高，運(yùn)行成本低，日常管理簡單。綜合考慮Lr前水泥生產(chǎn)線窯頭、窯尾的余熱資源分布情況和水泥窯的運(yùn)行狀 況，確定熱力系統(tǒng)及裝機(jī)方案如下：系統(tǒng)主機(jī)包括兩臺余熱鍋爐、一套補(bǔ)汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。a. AQC余熱鍋爐：利用冷卻機(jī)中部抽取的廢氣（中溫端，360OC）,在生產(chǎn) 線窯頭設(shè)置AQC余熱鍋爐，余熱鍋爐分為高壓蒸汽段、低壓蒸汽段和熱水段運(yùn)行； 高壓蒸汽段生產(chǎn)1.6MPa-33（C的過熱蒸汽，進(jìn)入蒸汽母管后通入汽輪發(fā)電機(jī)組，

5、 低壓蒸汽段生產(chǎn)0. ISMPd-140°C的過熱蒸汽，熱水段生產(chǎn)的140°C熱水后，作為 AQC余熱鍋爐蒸汽段及SP余熱鍋爐的給水，出AQC鍋爐廢氣溫度降至110C。b. SP余熱鍋爐：在窯尾設(shè)置SP余熱鍋爐，僅設(shè)置蒸汽段，生產(chǎn)1.6MPa- 303C的過熱蒸汽，進(jìn)入蒸汽母管后通入汽輪發(fā)電機(jī)組，出SP余熱鍋爐廢氣溫度降 到220oC,供生料粉磨烘干使用。c. 汽輪發(fā)電機(jī)組：上述余熱鍋爐生產(chǎn)的蒸汽共可發(fā)電7.9MW,因此配置9MW 補(bǔ)汽式汽輪機(jī)組一套。整個工藝流程是：60。C左右的化學(xué)水經(jīng)過除氧，由鍋爐給水泵加壓進(jìn)入AQC 鍋爐省煤器，加熱成140。C左右的熱水；分成兩部分

6、，一部分進(jìn)入AQC鍋爐，另一 部分進(jìn)入SP鍋爐；然后依次經(jīng)過各自鍋爐的蒸發(fā)器、過熱器產(chǎn)生1. 6NTa-30oC和 1. 6NTa-305°C的過熱蒸汽，在蒸汽母管匯合后進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)組做功，而AQC鍋爐 增加了低壓蒸汽段產(chǎn)生0. IoNlPa-MOoC的過熱蒸汽，作為補(bǔ)汽進(jìn)入汽輪機(jī)，作功后 的乏汽進(jìn)入凝汽器成為冷凝水，冷凝水和補(bǔ)充純水經(jīng)除氧再進(jìn)行下一個熱力循環(huán)。 SP鍋爐出口廢氣溫度220oC左右，用于烘干生料。2）熱力工藝系統(tǒng)熱力工藝系統(tǒng)主要包括：主蒸汽系統(tǒng)及輔屬蒸汽系統(tǒng)，疏放水及放氣系統(tǒng)，給 水系統(tǒng)，鍋爐排污系統(tǒng)等。a. 主蒸汽系統(tǒng)及輔屬蒸汽系統(tǒng)熱電站的主蒸汽系統(tǒng)采用單母管制。

7、鍋爐產(chǎn)生的主蒸汽先引往蒸汽母管后，再 由該母管引往汽輪機(jī)。汽輪機(jī)的軸封用汽，由主蒸汽管引至均壓箱后，再分別送至前后軸封。b. 疏放水及放氣系統(tǒng)本工程鍋爐部分疏放水量極少，放水直接引至定排總管通過定排擴(kuò)容器排放。 汽機(jī)部分的疏水均引至設(shè)備配套的疏水膨脹箱，最后匯入凝汽器全部回收。作為機(jī)組啟動的安全措施，本電站各類汽水管道的自然高點和自然低點均設(shè)放 汽閥和放水閥，系統(tǒng)啟動時臨時就地放汽、排水。C.給水系統(tǒng)本工程鍋爐給水由兩部分組成：一路為汽輪機(jī)冷凝排汽的冷凝水，另一路為 化學(xué)補(bǔ)充水，由化學(xué)水處理系統(tǒng)提供。本系統(tǒng)選用電動鍋爐給水泵。進(jìn)出水均按母管制連接，給水泵出水母管上設(shè)再 循環(huán)管接至除氧器水箱，再

8、循環(huán)水量通過設(shè)在管道上截止閥進(jìn)行控制。d. 鍋爐排污系統(tǒng)本工程每臺鍋爐均設(shè)連續(xù)排污擴(kuò)容器和定期排污擴(kuò)容器。11.5汽輪機(jī)油系統(tǒng)汽輪機(jī)油系統(tǒng)由油箱、油泵、冷油器、濾油器及油管路組成，承擔(dān)著機(jī)組軸承 潤滑、冷卻供油及調(diào)速系統(tǒng)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)工質(zhì)供油的任務(wù)。機(jī)組的調(diào)節(jié)油曲汽機(jī)直接帶動的主油泵供給，主油泵出來的高壓油，一部分至 調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)，工作后回主油箱，一部分經(jīng)冷油器、節(jié)流閥和濾油器至潤滑油管 路：另一路則直接山電動油泵吸入，經(jīng)冷油器、節(jié)流閥和濾油器至潤滑管路，潤滑 油工作后回主油箱。11.6汽輪機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)本系統(tǒng)為汽輪機(jī)凝汽器、冷油器、發(fā)電機(jī)空氣冷卻器等提供冷卻水，冷卻水 循環(huán)使用。設(shè)備冷卻用水采用壓

9、力回流循環(huán)供水系統(tǒng)。壓力回水送至冷卻塔，冷卻后的水 自流至循環(huán)水池（兩座，V=2000m3）,山循環(huán)水泵送入循環(huán)供水管網(wǎng)，供余熱發(fā)電各 冷卻水用水點。該系統(tǒng)除冷卻塔處水與大氣接觸外，其余各處均為密閉狀態(tài)。為防止系統(tǒng)水質(zhì) 的變差，設(shè)滅菌儀及防腐防垢儀對循環(huán)水進(jìn)行防垢、殺菌、除藻及防腐蝕處理。為 確保水質(zhì)，系統(tǒng)設(shè)有旁濾水處理設(shè)施，部分壓力回水直接進(jìn)入鋼制過濾器處理后進(jìn) 入循環(huán)水池。系統(tǒng)因蒸發(fā)及風(fēng)吹，總水量會不斷減少。損耗部分水由廠區(qū)水源供水系統(tǒng)補(bǔ) 給。主要用冷卻水設(shè)備設(shè)備凝汽器冷油器空氣冷卻器其他冷卻水量m3h37264410015冷卻水溫°C正常25°C,最高33C11.7化

10、學(xué)水系統(tǒng)建設(shè)一套化學(xué)水處理余熱發(fā)電純水制備系統(tǒng)（反滲透脫鹽裝置），給水采用加 藥除氧。本系統(tǒng)提供滿足鍋爐給水要求的純水，產(chǎn)水量為12.0m3h°源水經(jīng)處理后進(jìn) 入原水箱，加PAC混凝劑后山原水泵加壓經(jīng)多介質(zhì)過濾器和活性碳過濾器過濾，再 加阻垢劑經(jīng)保安過濾器過濾后，由一級高壓泵揚(yáng)入一級RO裝置處理，然后流入中 間水箱，調(diào)整PH值后，再由二級高壓泵揚(yáng)入二級Ro裝置處理，處理后的水流入純 水箱，由純水泵加壓至冷凝器供鍋爐使用。11.8電氣自動化系統(tǒng)根據(jù)水泥工藝布置設(shè)置兩臺余熱鍋爐：窯尾余熱鍋爐和窯頭余熱鍋爐。通過 熱力蒸汽管道通往布置在總降壓站旁的汽輪發(fā)電廠房。11.8. 1電氣主接線90

11、0OkW發(fā)電機(jī)出線經(jīng)過IOkV母線引至勵磁變壓器和勵磁調(diào)節(jié)PT,同時通過發(fā) 電機(jī)主斷路器引至另一段IokV母線，該段母線上接廠用變壓器，并經(jīng)出線斷路器 配出至廠區(qū)總降壓站。兩段IOkY母線均設(shè)有PT和避雷器。11.8.2電氣設(shè)備布置為了運(yùn)行維護(hù)方便，將中壓開關(guān)柜和低壓開關(guān)柜集中在一層平面的電氣室。靠 近電氣室布置廠用變壓器。控制室布置在二層，與汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)房相鄰。控制室內(nèi) 布置有：保護(hù)屏、直流屏、DCS操作站。11.8.3繼電保護(hù)及電力系統(tǒng)自動化發(fā)電機(jī)主斷路器、出線斷路器及廠用電變壓器回路均采用微機(jī)保護(hù)裝置。發(fā)電 機(jī)設(shè)置縱差保護(hù)、復(fù)合電壓過流保護(hù)、定子一點接地、轉(zhuǎn)子一點接地、自動調(diào)節(jié)勵 磁、失

12、磁保護(hù)、自動及手動準(zhǔn)同期。發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置及自動化設(shè)備安裝于發(fā)電機(jī)保 護(hù)屏內(nèi)。出線斷路器設(shè)置單相接地、速斷、過流、自動及手動準(zhǔn)同期。保護(hù)裝置安裝于 開關(guān)柜內(nèi)。廠用變回路設(shè)單相接地、速斷、過流、溫度、輕瓦斯、重瓦斯保護(hù)；保護(hù)裝置 安裝于開關(guān)柜內(nèi)。11.8.4廠用電系統(tǒng)設(shè)置一臺80OkVA 10/0. 4kV±5%全密封油浸式變壓器。為提高廠用電供電可靠 性，低壓開關(guān)柜進(jìn)線為兩路：廠用電變壓器低壓出線和窯尾電氣室引來一回低壓電 源，采用手動和自動切換。窯尾電氣室引來電源按照汽輪發(fā)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需容量 考慮。如果有單臺負(fù)荷超過5kW的設(shè)備，應(yīng)考慮采用軟起動裝置控制。汽輪機(jī)油 泵一般設(shè)置兩臺：

13、一臺由交流電源供電，另一臺由直流電源供電。油泵直流電動機(jī) 電源山直流屏配出至MCC, Ih MCC斷路器和直流接觸器控制電動機(jī)。還有一些調(diào)速 控制的伺服電機(jī)也采用直流電機(jī)控制。所以，直流裝置電池容量應(yīng)足夠。11.8.5照明及防雷接地照明系統(tǒng)山兩部分構(gòu)成：交流供電照明和直流供電照明。在控制室、開關(guān)柜 室、汽輪發(fā)電機(jī)房、油站等場合應(yīng)設(shè)由直流供電的應(yīng)急照明。余熱鍋爐和主廠房的防靂接地系統(tǒng)可以與水泥廠窯尾、窯頭電氣室的接地統(tǒng) 一考慮，接地電阻不大于1歐姆。11.8.6消防報警控制室、開關(guān)柜室、汽輪發(fā)電機(jī)房均應(yīng)設(shè)消防報警裝置。在設(shè)計過程中按照 發(fā)電廠變電站消防設(shè)計規(guī)范進(jìn)行設(shè)計。11.8.7熱工自動化本工

14、程釆用DCS控制?？刂品秶ǎ河酂徨仩t、汽輪機(jī)、水處理系統(tǒng)、廠 用電的其他動力負(fù)荷。控制室內(nèi)設(shè)一臺操作站，分別監(jiān)控余熱鍋爐、汽機(jī)汽水系 統(tǒng)、除氧給水系統(tǒng)、汽機(jī)發(fā)電機(jī)油系統(tǒng)、中壓開關(guān)供電系統(tǒng)及低壓電動機(jī)控制。余熱發(fā)電系統(tǒng)的DCS與水泥廠中控室的DCS通過通訊聯(lián)網(wǎng)，在中控室操作站 可以監(jiān)視余熱發(fā)電的主要監(jiān)控畫面及參數(shù)。11.8.8通訊應(yīng)保證余熱發(fā)電控制室與總降壓站、中央控制室、生產(chǎn)調(diào)度辦公室的通訊暢 通。11.9主機(jī)設(shè)備純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)主機(jī)設(shè)備表序號主機(jī)名稱性能參數(shù)數(shù)量備注1AQC鍋爐 （雙壓）進(jìn)口廢氣量：240000Nm3h 進(jìn)口/出口廢氣溫度：360/1IOOC 高壓蒸發(fā)量：22. 56th 額定蒸汽壓力：1.6MPd 額定蒸汽溫度：350oC 低壓蒸汽壓力：0. 15MPa 低壓蒸汽溫度：140°C 低壓蒸發(fā)量：1. 88th 給水參數(shù)：44.56 th-60°C12SP鍋爐進(jìn)口廢氣量：312500Nm3h 進(jìn)口/出口廢氣溫度：320/22OOC 計算蒸發(fā)量:19. 25th 額定蒸汽壓力：1.6MPd額定蒸汽溫度：305°C13鍋爐給水泵流量：50-55-60 m3h揚(yáng)程：388. 5-350-32加功率：90kW21備用4補(bǔ)汽式汽輪機(jī)額定功率：900OkW平均發(fā)電功率：815OkW