9技术方案

郑州7000t/d熟料线窑头锅炉余热发电项目初步技术方案中材节能股份有限公司2014年10月1概述1.1项目概况利用日产6500t/d（最大熟料产量7000t/d）的新型干法水泥回转窑生产线窑头熟料冷却机废气余热，建设一座纯低温余热电站。1.2项目设计子项电站总平面布置；汽轮发电机房；化学水处理；窑头余热锅炉；循环水冷却塔及泵房；室外汽水管线；电站内的供配电、控制、通讯、照明等；电站内的给排水、消防系统等；1.3设计原则a）余热电站的建设不增加水泥生产的热耗（煤耗）。b）余热电站的运行不影响水泥的正常生产。c）不盲目追求高指标，充分考虑目前行业内能够达到的实际水平。d）采用成熟可靠的新技术来提高发电量，使余热电站的技术具有先进性。e）给甲方设计一套成熟、可靠、适应能力强、操作维护简单的系统。2热力系统及装机方案2.1余热条件的确定2.1.1废气资源及分析熟料线冷却机中部可供利用废气参数如下（此废气参数相对于6500~7000t/d生产线偏小，请注意）：锅炉进风废气量：180000Nm3/h锅炉进风废气温度：360℃锅炉出风温度：＜100℃2.2热力系统参数的确定针对该水泥生产线废气参数，通过热力计算，热力系统参数计算如下：设备项目单位单压系统闪蒸系统双压系统AQC锅炉主蒸汽压力/低压蒸汽压力MPa1.351.351.35/0.30主蒸汽温度/低压蒸汽温度℃340340340/195主蒸汽流量/低压蒸汽流量t/h14.714.714.5/6.7热水流量t/h—18.5—省煤器出水温度℃180160180省煤器出水流量t/h15.23625.83省煤器给水温度℃404040排烟温度℃17391100汽轮机主蒸汽压力/低压蒸汽压力MPa1.251.25/0.101.25/0.25主蒸汽温度/低压蒸汽温度℃330330/111330/185主蒸汽流量/低压蒸汽流量t/h14.714.7/1.514.5/6.7排汽压力MPa0.0080.0080.008发电机发电功率kW257027203090以上计算结果基于如下条件计算得出：①汽轮机额定排汽压力0.008MPa；②汽轮机主汽做功有效效率为76.4%；③发电机效率95.5%；④主蒸汽自锅炉出口至汽轮机进口压力损失0.1MPa，温度损失10℃。因该生产线窑尾废气无法利用，仅窑头废气可供用于余热发电，窑头锅炉废气不再用于加热窑尾锅炉给水。如采用单压热力系统，窑头锅炉排烟温度高达173℃，部分余热尚未被利用；需要采用闪蒸系统和双压系统以便于继续利用余热。闪蒸系统为窑头锅炉省煤器产生大量热水用于闪蒸器闪蒸出饱和蒸汽，饱和蒸汽补入汽轮机，由于补入的蒸汽为饱和蒸汽，会造成在汽轮机尾部叶片凝结出水滴，造成汽轮机叶片损坏，同时由于窑头废气温度波动较大，闪蒸热水流量无法控制，会频繁造成低压蒸汽的投入/切断，运行人员运行压力较大，故不建议采用闪蒸系统。双压系统为窑头锅炉产生两种参数的过热蒸汽，低压蒸汽是利用单压系统下无法利用的废气余热，产生0.3~0.35MPa的过热蒸汽补入到汽轮机，该部分蒸汽为过热蒸汽，可以避免闪蒸系统出现的问题；同时该部分蒸汽属于过热蒸汽，蒸汽量在窑头废气温度波动时能自行渐少/增加，且不会造成低压蒸汽的频繁切断/投入，运行操作简单。考虑以上因素，推荐采用双压系统。装机方案为：1台3MW凝汽式汽轮机+1台3MW发电机+1台窑头余热锅炉考虑到该项目仅有窑头锅炉，而窑头废气温度波动较大，为避免窑头废气温度波动大引起锅炉解列，建议在蓖冷机一段或者窑头罩引高温风作为补偿管道。3冷却水系统3.1设备冷却水系统方案本方案设备冷却用水采用循环系统。循环冷却水系统包括循环冷却水泵、冷却构筑物、循环水池及循环水管网。该系统运行时，循环冷却水泵自循环水池抽水送至各生产车间供生产设备冷却用水，冷却过设备的水（循环回水）利用循环水泵的余压送至冷却构筑物，冷却后的水流至循环水池，供循环水泵继续循环使用。为确保该系统良好、稳定的运行，系统中设置了加药和旁滤设备。3.2循环冷却水系统设备选型机组运行期间，循环水量因室外气象条件的变化而变化，根据机组所在地区的气象条件和本方案的冷却用水量、建设场地的特点，循环冷却水泵采用2台单级双吸卧式离心泵，冷却塔采用组合逆流式机械通风冷却塔，冷却塔的进出水温差按8℃计算。为便于循环水量的分配，并考虑冷却塔和循环水泵运行的经济性和可靠性，循环冷却水系统中设备选型如下：序号设备名称数量主要技术参数、性能、指标1组合逆流式机械通风冷却塔2设计出力：1000m3/h2循环冷却水泵（一用一备）2流量：603~1005~1260m3/h扬程：30~23~19m3盘式过滤器（内源反洗）1设计出力：60m3/h4盘式过滤器升压泵1流量：60m3/h扬程：12.5m5缓蚀阻垢剂加药装置1加药量：0～3.8L/h序号设备名称数量主要技术参数、性能、指标6杀菌剂加药装置1加药量：0～3.8L/h3.3系统损失水量与补充水量根据余热电站建设所在地区气象条件和本工程的冷却用水量，以及系统所采用的冷却构筑物型式，计算得出：蒸发风吹渗漏水量：23m3/h系统排水量：8m3/h损失水量：31m3/h间接循环利用率为98.3%左右，循环水系统需补充新鲜水量为31m3/h。4给水处理及化学水处理系统4.1概述本方案的余热锅炉属于低压蒸汽锅炉。为满足锅炉及机组的正常运行，锅炉给水指标应满足《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》（GB/T12145-2008）中压锅炉水质标准和设备运行水质要求。4.2水量的确定给水在锅炉内不断蒸发浓缩，超过规定标准时蒸汽的品质就会恶化，影响锅炉的安全运行，因此要不断地把浓缩的炉水从汽包中含盐浓度较高地段的水面引出，同时要不断地给锅炉补水，以满足锅炉稳定、正常的运行。电站正常运行时，汽水系统补水量为0.6~1m3/h，最大约10m3/h。因此水处理系统生产能力按10m3/h进行设计。4.3水处理系统方案化学水处理系统采用“过滤＋二级反渗透”处理方案。处理流程为：自厂区给水管网送来的水进入原水箱，经原水泵提升后进入多介质过滤器和活性炭过滤器，再经保安过滤器后进入第一级反渗透装置，一级反渗透出水进入缓冲水箱，由高压水泵送至第二级反渗透装置，产水达标后进入至除盐水箱，经除盐水泵送至汽轮发电机房供机组使用。出水水质达到：锅炉给水质量标准（GB/T12145-2008）项目参数工作压力3.8～5.8MPa硬度≤2.0μmol/L铁≤50μg/L铜≤10μg/L二氧化硅应保证蒸汽二氧化硅≤20μg/kg锅炉汽包水质的调整，是采用药液直接投放的方式，由加药装置中的加药泵向余热锅炉汽包投加Na3PO4溶液来实现的。4.4水处理主要设备选型根据上述水量及工艺流程的特点，设备选型如下：序号设备名称及型号数量主要技术参数、性能、指标1原水箱1容积：36m32原水泵2流量：15~30m3/h扬程：35~30m3多介质过滤器1产水量：22m3/h4活性炭过滤器1产水量：22m3/h5一级反渗透装置1产水量：13m3/h6缓冲水箱1容积：2.5m37二级反渗透装置1产水量：10m3/h8除盐水箱2容积：48m39除盐水泵2流量：7.5~15m3/h扬程：51.8~48m10加药装置3加药量：0~3.8L/h11反洗水泵1流量：60~120m3/h扬程：22.5~17.5m12反渗透清洗装置15电站设计技术指标序号技术指标名称单位指标备注1装机容量kW30002设计废气参数下设计发电功率kW30903年运小时h7440运行时间按310天考虑4年设计发电量104kWh2298.965电站运行定员人186项目投资按照国内近期3MW电站的平均投资，不考虑桩基工程和原水预处理及污水处理系统，包含并网电缆和总降侧并网柜及柜内保护装置，一般投资在2900万以内。具体投资额需要根据实际总图布置、锅炉工艺、地勘报告、水质报告，详细设计后得出。