1、水泥公司日产4000t新型干法水泥生产线低温余热发电项目可研报告XX工程咨询有限公司二零XX年XX月XX项目可行性研究报告建设单位：XX建筑工程有限公司建设地点：XX省XX市编制单位：XX工程咨询有限公司20XX年XX月58可行性研究报告编制单位及编制人员名单项目编制单位：XX工程咨询有限公司资格等级： 级证书编号：（发证机关：中华人民共和国住房和城乡建设部制）编制人员： XXX高级工程师XXX高级工程师XXX高级工程师XXXX有限公司二XX年XX月XX日目 录前言1概述41.1项目概况41.2项目设计范围41.3设计界限41.4设计原则52热力系统及装机方案52.1余热条件的确定52.2热力2、系统循环参数及热力系统确定82.3热力系统方案112.4设备选型及特点122.5各车间布置162.6电站室外管线162.7管道及保温设计163冷却水系统183.1设备冷却用水量183.2设备冷却水系统方案183.3循环冷却水系统设备选型183.4循环冷却水系统布置193.5系统损失水量与补充水量194化学水处理系统194.1概述194.2水量的确定204.3水处理系统方案204.4水处理主要设备选型214.5化学水处理车间布置215电站给排水系统215.1供水水源215.2给水系统225.3排水系统236电气236.1电站接入系统236.2电气、照明及通讯247热工自动化267.1编制原则及控3、制方案267.2控制设备及一次仪表选型277.3系统配置及功能277.4应用软件287.5系统特点287.6自控线路和接地287.7系统通信及调度自动化297.8电站通讯系统297.9电气设施防火要求298电站设计技术指标299发电量修正(考虑采暖)299.1余热锅炉设计技术参数汇总299.2废气成分及比热309.3各工况下废气总热量309.4不同工况下发电量及热效率319.5发电量修正方法319.6发电量修正曲线3210纯低温余热发电效益测算3210.1经济效益3210.2CDM效益 3210.3环境效益3210.4经济评价33前言随着世界经济快速发展、新型节能技术的推广应用，充分利用有限的4、资源和发展水泥窑余热发电项目已经成为水泥业发展的一种趋势，也完全符合国家产业政策。新型干法水泥熟料生产企业中由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排出的350左右废气，其热能大约为水泥熟料烧成系统热耗量的35%，低温余热发电技术的应用，可将排放到大气中占熟料烧成系统热耗35%的废气余热进行回收，使水泥企业能源利用率提高到95%以上。项目的经济效益十分可观。水泥纯低温余热发电技术是指在新型干法水泥熟料生产线生产过程中，通过余热回收装置余热锅炉将水泥窑窑头、窑尾排出大量的低品位废气余热进行热交换回收，产生过热蒸汽推动汽轮机实现热能向机械能的转换，从而带动发电机发出电能，所发电能供水泥生产过程中使用。一条日产5、5000吨水泥熟料生产线每天可利用余热发电21-24万度，可解决约60%的熟料生产自用电，产品综合能耗可下降约18%，每年节约标准煤约2.5万吨，减排二氧化碳约2.5万吨。1.概述1.1项目概况*水泥有限公司现有一条2500t/d水泥熟料生产线，为满足xx地区水泥市场需求，扩大产能规模，提高社会经济效益，把企业做大做强，公司于二一一年二月开工新建一条日产4000t/d的新型干法水泥回转窑生产线（该生产线由xx设计），并配套建设纯低温余热发电工程项目。公司委托xx，承担纯低温余热发电工程（4.5MW）的设计及相关的技术服务工作。建设规模：为综合利用一条4000t/d水泥熟料生产线窑头、窑尾产生的6、废气，拟采用1台AQC锅炉+1台SP锅炉+1套4500kW汽轮机组+1套4500kW发电机组形成两炉一机的4.5MW余热发电系统，建设一座纯低温余热电站。项目建成后，年可发量2380.3万度，每年相当于节约标准煤达1.32万吨，同时可达到年减排CO2约1万吨、减排粉尘30吨，并可直接创造经济效益约1300万元。1.2项目设计范围电站总平面布置；汽轮发电机房；窑头余热锅炉；窑尾余热锅炉；化学水处理；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设计界限窑头废气：篦冷机出风口到锅炉的管道（含阀门）到发电系统（含开口及筑炉）；窑头回灰：窑头余7、热锅炉回灰送至窑头除尘器回灰系统；窑尾废气：预热器C1出口到SP锅炉的管道（含阀门）到发电系统（含开口）；窑尾回灰：SP锅炉回灰送至水泥生产线生料系统；电站系统：余热锅炉系统；汽轮发电机系统；给水系统；除氧系统；凝结水系统；疏水系统；补给水系统；抽真空系统；锅炉排污系统；循环水系统；工业水系统；电气系统；化学水处理系统；热工控制系统（含DCS系统）；电站范围内电气保护装置（接入系统除外）、电控设备、电缆、防雷接地、通讯等；并网：总降联络柜开关的下端口为电气分界线；水源：由业主负责供至电站用水点，包括电站各车间工业及消防用水；排水：电站各车间排水就近排入工厂现有排水管网（系统）。1.4设计原则和8、保证技术指标设计原则a.遵循以热定电，节约能源，改善环境的技术原则，以运行可靠为前提，采用经实践证明可靠的生产工艺和装备，以保证顺利达产和达标。同时尽可能采用先进的生产工艺和技术方案，以降低运行成本。b.选用国内可靠、先进的技术和装备，重视节能技术和节能产品的应用，采用节能工艺过程和国家推荐的节能机电设备。c.重视环境保护工作，对噪声控制、废气、污水的排放要达到国家环保标准。d.贯彻执行国家和地区对环保、劳动安全、工业卫生、计量、消防等方面的有关现行规定和标准，做到“三同时”。设计指标a.在水泥窑正常运转且废气参数达到设计参数时,机组平均发电能力不低于3575kW。b.设计指标将随水泥窑提供的9、热量变化和环境变化进行修正。考核指标a.在水泥窑正常运转且废气参数达到设计参数时,考核指标不低于设计能力的97%， 即3468kW。b.考核指标将随实际废气参数的变化进行变化。2.热力系统及装机方案2.1余热条件的确定废气资源及分析本技术方案是针对在建4000t/d熟料生产线并结合国内其他已运行的同规模生产线标定数据编制而成。根据水泥生产线工艺流程，水泥熟料生产线的废气余热主要来源于窑头熟料冷却机和窑尾预热器两个部分，根据业主提供的烧成系统参数，窑尾预热器出口废气量为1.481 Nm3/kg-cl，窑头熟料冷却机出口废气量为1.15Nm3/kg-cl，熟料产量以3500t/d计算，生产线工艺废10、气资源如下：窑尾预热器出口： 215979Nm3/h325；窑头冷却机出口： 167708Nm3/h250；参考国内其他已运行的同规模生产线标定数据，窑尾预热器出口配风比约为1.5 Nm3/kg-cl，温度为320330；而窑头熟料冷却机出口配风比约为1.2 Nm3/kg-cl，温度为300350，因此，本方案中将废气参数修正如下：窑尾预热器出口： 218750Nm3/h325；窑头冷却机出口： 175000Nm3/h350；同时，窑头冷却机出口废气将有一部分用于矿渣磨的烘干，其所需废气参数为：矿渣磨烘干用风： 180000 Nm3/h200根据以上数据，鉴于窑头冷却机出口废气温度为350，并11、考虑矿渣磨的烘干要求，窑头余热锅炉取风分为直接利用冷却机尾排废气或采用从冷却机中部取出更高温度的烟气等两种方式，由于取风方式的选择还与窑尾预热器出口废气参数有关，为充分利用废气余热，本方案将分别对这两种取风方式进行比较，从而选择最优的废气资源配置方式，以达到废气余热的充分利用。余热锅炉设计参数的确定SP余热锅炉窑尾SP余热锅炉布置于高温风机正上方，锅炉进风取自窑尾预热器出风管道，尽管所有管道外部均做了保温处理，烟气在管道中传输仍存在一定的温度损失，考虑到取风口（预热器出口）到SP锅炉进口距离较短，本方案中以5计算。根据业主要求SP锅炉排烟温度设定为不小于195，在实际运行中如果生料磨烘干所需温12、度较高而SP锅炉排烟温度较低时，可通过调节旁通阀开度的方法以满足生料磨烘干要求。另外，为了保证电站发生事故时不影响水泥线生产，在原有废气管道上装设旁通阀，其作用为当电站发生事故时可将SP锅炉解列，但即使此阀完全关闭仍有1%2%的漏风，在本方案中考虑为1.5%。综上，SP余热锅炉废气设计参数确定如下：SP余热锅炉进口废气量： 215470Nm3/hSP余热锅炉进口废气温度： 320；AQC余热锅炉对于AQC余热锅炉，由于窑头废气粉尘粒度较大，一般需在余热锅炉废气入口前设置废气分离器，使废气中较大颗粒沉降下来，以减轻熟料颗粒对窑头余热锅炉的冲刷磨损，但因为冷却机取风口到锅炉进口的距离相对较远，为减13、少中间环节（主要是废气分离器）漏风及温度损失（通常在2040），本方案将分离器与AQC余热锅炉固化为一体，在锅炉入口处设置降尘室，以达到预除尘的目的。尽管如此，从冷却机取风点至AQC锅炉入口仍有大约10的温度损失。另外，对于窑头冷却机废气资源的利用，本方案将采取中部取风方式，以达到废气余热的充分利用。AQC余热锅炉采用冷却机中部取风，即将冷却机排出的废气（V，t）分为两部分，中部取出较高温度的烟气（V1，t1）分别进入矿渣磨和AQC余热锅炉，其余较低温度的废气（V2，t2）从原冷却机废气出口排出，同时在此处连接管道至矿渣磨，即矿渣磨用风是冷却机中部和尾部的混合气，同时混合20的环境空气以达到114、80000Nm3/h-205。其中t1和t2由加入AQC锅炉前冷却机出口废气温度t决定，t值越高，t1和t2取值越高，t值越低，t1和t2取值越低，但t2值一般不低于160。由此，窑头冷却机废气分配情况如下图所示：V,t(V,t)窑头冷却机窑头冷却机V2,t2V1,t1V3,t3 加入AQC锅炉后(V3,t3)至矿渣磨，V1,t1至AQC余热锅炉加入AQC锅炉前(V,t)至矿渣磨，V=0.985V,t=t (1.5%阀门泄漏)因此，在保证原有废气参数不变的前提下，加入AQC余热锅炉后：V=V1+V2 +V3(风量平衡)VCt=V1C1t1+V2C2t2 + V3C3t3 (热量平衡)VKCKt15、K =V3C3t3+ V4C4t4 (矿渣磨用风，V4 ,t4为混合环境空气参数)其中C, C1, C2, C3, C4分别为温度t, t1, t2 t3, t4对应的废气比热值，可通过空气的物性参数表查得。就本项目而言，未加入AQC锅炉前：冷却机废气参数为V=175000Nm3/h，T=350，C=1.3235 kJ/(Nm3)中部取风温度设定为t1=400，C1=1.33 kJ/(Nm3)取风后冷却机出口废气温度设定为t2=180，C2=1.3074 kJ/(Nm3)矿渣磨用风温度tk=205，Ck=1.3094 kJ/(Nm3)环境空气温度取t4=20，C4=1.297 kJ/(Nm3)16、将数值代入上述平衡方程式，求得(V1,t1)=64400 Nm3/h400(V2,t2)=610 Nm3/h180(V3,t3)=149990 Nm3/h320(V4,t4)=70010 Nm3/h20即AQC余热锅炉中部取风参数为：64400Nm3/h400。考虑10的温度损失，AQC余热锅炉的进气参数为：64400Nm3/h390烟风系统具体方案详见附图“F01-水泥窑系统工艺流程及余热分布图”。2.2热力系统循环参数及热力系统确定热力系统循环参数的确定蒸汽压力和蒸汽温度是表征蒸汽品质的两个主要参数，蒸汽压力越高则蒸汽的做功能力越强，但是产生蒸汽的能力（量）越弱。因此，选择什么样的压力参数17、，需要根据具体的废气参数来确定。单压热力系统时，同样考虑1MW的采暖热负荷及锅炉的最大产汽能力，在几种常用的主蒸汽压力下分别进行计算，锅炉与汽轮发电机组的主要参数如下：表1：设备项目单位参数值主蒸汽压力MPa1.11.351.6AQC余热锅炉进口烟气风量Nm3/h64400进口烟气温度390主蒸汽温度370370370主蒸汽流量t/h6.316.356.16公共热水段出水量t/h22.521.520.5公共热水段出水温度135135135公共热水段进水温度404040排烟温度8290102SP余热锅炉进口烟气风量Nm3/h215470进口烟气温度320主蒸汽温度300300300主蒸汽流量t/18、h15.2514.1813.21排烟温度196205213汽轮机进汽流量t/h21.5620.5319.37进汽压力MPa1.01.251.5进汽温度310310310发电机发电功率kW357535453420以上计算结果基于如下条件计算得出： SP锅炉排烟温度不小于195； 汽轮机额定排汽压力0.008MPa； 汽轮机相对有效效率为76.44%（其中汽轮机内效率78%，机械传动效率98%）； 发电机效率95.5%； 蒸汽自锅炉出口至汽轮机进口压力损失0.1MPa，温度损失10。 锅炉以非采暖季节最大产汽量计算当采暖季节时，为满足1MW采暖要求，考虑1MW采暖热负荷，AQC余热锅炉公共热水段增19、大，以采暖系统进水温度130，回水温度70计算，并考虑5的温度损失，经计算，1MW采暖需15t/h-135的热水，此时锅炉产汽量及发电功率为：表2：设备项目单位参数值主蒸汽压力MPa1.11.351.6AQC余热锅炉进口烟气风量Nm3/h64400进口烟气温度390主蒸汽温度370370370主蒸汽流量t/h4.694.844.95公共热水段出水量t/h35.534.534公共热水段出水温度135135135公共热水段进水温度545454排烟温度949494SP余热锅炉进口烟气风量Nm3/h215470进口烟气温度320主蒸汽温度300300300主蒸汽流量t/h15.2514.1813.2120、排烟温度196205213汽轮机进汽流量t/h19.9419.0218.16进汽压力MPa1.01.251.5进汽温度305307308发电机发电功率kW329032503195此时，按照采暖季节4个月，非采暖季节8个月计算，全年理论发电量为：表3主汽压力(MPa)1.11.351.60全年理论发电功率(kW)348034473345通过以上表中的计算对比可以看出，蒸汽压力为1.1MPa时，全年理论发电量最大。因此本项目推荐选择单压系统，蒸汽压力为1.1MPa。装机方案的确定针对窑系统的废气参数，并综合以上分析，本技术方案选用单压系统，设计锅炉出口主蒸汽参数为1.1MPa300370，汽轮机主21、进汽口主蒸汽参数为1.0MPa310（按照沿程压力损失0.1MPa，温度损失10考虑），以采暖季节为例，热力系统参数具体如下：a.SP余热锅炉根据废气参数计算，窑尾余热锅炉产汽量如下：15.25t/h1.1MPa300过热蒸汽；b.AQC余热锅炉根据废气参数计算，窑头采用两段受热面，其中主蒸汽段过热器产汽如下：4.69t/h1.1MPa370过热蒸汽；公共热水段产生35.5t/h135热水，一部分提供给AQC锅炉蒸汽段，一部分为SP锅炉提供给水，另一部分15t/h为采暖用热水。在非采暖季节，可通过增大AQC锅炉主汽段给水的方法增加主蒸汽产量，从而提高发电功率。同理，在采暖季节，可通过减少蒸发段22、给水量，以满足采暖要求，与此同时，余热系统发电功率也将有所降低。c.汽轮发电机组两台余热锅炉产生的过热蒸汽在汽轮发电机房混合，除去管线的压力、温度损失等后的参数为19.94t/h1.0MPa310作为汽轮机进汽，推动汽轮机做功，从而驱动发电机产生电能。经计算余热锅炉所产生的蒸汽共具有约3290 kW的发电能力，考虑到水泥生产线废气参数的波动性，以及汽轮机能够正常稳定工作的范围为其额定功率的40%110%，为保证能充分利用水泥线所产生的废气余热，本方案选择一套额定发电功率为4500 kW的汽轮发电机组。综上所述，该机组采用两炉一机方案。装机方案为：1台4.5MW凝汽式汽轮机+1台4.5MW发电机23、+1台窑头余热锅炉+1台窑尾余热锅炉2.3热力系统方案根据上述装机方案，为满足生产运行需要并达到节能、回收余热的目的，结合水泥生产工艺条件，热力系统方案确定如下：汽轮机采用凝汽式汽轮机，容量为4.5MW。 发电机采用空冷式发电机，容量为4.5MW。在生产线窑尾预热器废气出口与高温风机之间的废气管道上设窑尾SP余热锅炉。锅炉进口废气温度为320，出口废气温度为196。SP锅炉设旁通废气管道，当SP锅炉或电站故障时，水泥生产可以继续正常运转。在生产线窑头冷却机与冷却机收尘器之间的管道上设窑头AQC余热锅炉。该炉采取冷却机中部取风方式，进口废气温度为390，出口温度约为94。窑头余热锅炉设置两段，以24、最大限度地利用废气余热。窑头余热锅炉I段生产参数为1.1MPa37010的过热蒸汽；同时窑头余热锅炉II段为公共热水段，其生产的135左右的热水分为三部分，其中一部分热水提供给窑头余热锅炉I段，一部分热水作为窑尾余热锅炉给水，另有15t/h为采暖用热水。窑尾余热锅炉生产1.1MPa30010过热蒸汽。窑头、窑尾锅炉产生的过热蒸汽汇入设在汽轮发电机房的主汽母管，进而进入汽轮机的主进汽口，从而推动汽轮机做功，做功后的乏汽通过冷凝器冷凝成水,凝结水经凝结水泵送入真空除氧器除氧，同时温度约为70的采暖回水也回至除氧器与凝结水混合，除氧后的水再经给水泵为窑头余热锅炉热水段提供给水，从而形成完整的热力循环25、系统。上述方案的特点为： 窑头熟料冷却机余热锅炉采用三段受热面，最大限度地利用了窑头熟料冷却机废气余热。 为了保证电站事故不影响水泥窑生产，余热锅炉设有旁通废气管道，一旦余热锅炉或电站发生事故时，可以将余热锅炉从水泥生产系统中解列，不影响水泥生产的正常运行。 窑头、窑尾余热锅炉均采用立式结构，并采取相应措施解决锅炉的漏风、磨损、堵灰等问题，同时这种结构可减少占地面积。 除氧器采用真空除氧方式，有效的保证了除氧效果。 窑头降尘装置与窑头余热锅炉固化于一体，减少了窑头废气输送过程中的温度损失。 为保证窑尾锅炉下灰顺畅，在SP锅炉内部设置了振打除灰装置，保障清灰效果。2.4设备选型及特点主要设备列表26、序号设备名称数量主要技术参数、性能、指标14.5MW凝汽式汽轮机1额定功率： 4.5MW额定转速： 3000r/min主进汽压力： 1.1MPa主进汽温度： 310排汽压力： 0.008MPa凝汽器面积： 560m224.5MW发电机1型号： QF-J4.5-2额定功率： 4.5MW额定转速： 3000r/min额定电压： 10.5kV3AQC余热锅炉1废气量： 64400Nm3/h入口废气含尘浓度：30g/Nm3入口废气温度： 390出口废气温度： 非采暖季节： 82采暖季节： 94蒸汽段参数： 非采暖季节： 6.31t/h-1. 1MPa-370采暖季节： 4.69t/h-1. 1MPa-27、370公共热水段参数： 非采暖期出水： 22.5t/h-135非采暖期给水： 40采暖期出水： 35.5t/h-135采暖期给水： 54废气阻力： 700Pa漏风率： 2%布置方式： 立式、露天4SP窑尾余热锅炉1废气量： 215470Nm3/h入口废气含尘浓度： 90g/Nm3入口废气温度： 320出口废气温度： 195主汽参数： 15.25t/h-1.1MPa-300废气阻力： 800Pa漏风率： 3%布置方式： 立式、露天5除氧器1出力： 40t/h容积： 15m3工作压力： 0.008MPa工作温度： 426锅炉给水泵（变频调节）3型号： DG25-506流量： 1530m3/h扬程：28、 309288m转速： 2980r/min电机功率： 45kW7凝结水泵（变频调节）2型号： 100NB-45流量： 14.431m3/h扬程： 5442m转速： 2980r/min电机功率： 7.5kW8射水抽气装置1射水抽气器： CS1-12-3抽气量： 12kg/h2射水泵： IS125-400-30流量： 120m3/h扬程： 48.5m转速： 1480r/min电机功率： 30kW主机设备特点.1汽轮机本项目采用凝汽式汽轮机，额定功率为4.5MW，额定主进汽压力1.1MPa，额定主进汽温度310，排汽压力0.008MPa，汽轮机综合效率为76.44%，转速3000r/min，汽轮机具29、有10%以上的功率储备能力，并且在此负荷下能够长期稳定运行。调节系统采用DEH电液调节系统，实践证明，这种调节方式自动化程度高，具有实现汽轮机的自动升速、远程控制、前压调节、在线组态等功能，运行稳定可靠。凝汽系统：凝汽器为双通道双流程，圆筒形结构，配有热井、液位指示器及排汽安全阀，水室可以单侧运行，另一侧可同时进行清洗。凝汽器与汽轮机之间有膨胀节连接。状态监测：配备完整的汽轮机实时监测系统，对主轴振动、轴承瓦温、转速、油箱液位等参数进行监测、分析，针对不同的运行状态输出报警或停机信号。该机组以余热利用最大化为出发点，以完善的通流设计及先进的调节控制技术为基础，保障了机组高效、稳定、安全的运行。30、.2发电机发电机为空气冷却式，单端支撑，额定功率4.5MW，转速3000r/min，效率95.5%，出线电压10.5kV，可控硅静止励磁，设有定子、转子、轴承温度、进出风温度等报警，并与电站控制系统连锁。.3窑头余热锅炉窑头余热锅炉废气流程采用侧进上出自然循环方式，废气在锅炉内流速控制在56m/s，废气阻力小于700Pa。窑头锅炉受热面采用螺旋翅片管来达到扩展换热面积的方式，有效的提高了锅炉的换热效率。窑头锅炉分两段设置，其中I段为主蒸汽段，生产过热蒸汽；II段为公共热水段，为窑头锅炉蒸汽段和窑尾锅炉提供给水，同时可满足1MW采暖热负荷。AQC锅炉充分利用了窑头的废气余热，使窑头锅炉的出口温度31、尽可能的降低。窑头锅炉采用管箱式结构，可将锅炉漏风降至最低，减少锅炉漏风热损失,提高锅炉效率，减少现场安装的工作量。防磨措施方面，在锅炉迎风面增设了数排非受热面管束，有效的防止磨损，延长了锅炉的使用寿命。清灰方式上，由于窑头余热锅炉废气含尘浓度较低，并且粉尘性质为水泥熟料颗粒，对受热面的吸附性差，因此不设清灰装置。.4窑尾余热锅炉窑尾余热锅炉采用上进侧出自然循环方式、露天立式布置，结构紧凑、占地小。废气流速控制在67m/s，废气阻力小于800Pa。针对窑尾余热烟气中含有大量的粉尘，且附着力较强的特点，特设置了清灰振打装置，通过固定频次的敲击振打，使得附着在管壁上的粉尘均匀的落下，避免了瞬时落灰32、量太大造成的堵灰现象的发生。主要辅机设备特点.1烟风阀门为了保障水泥生产线的正常运行，余热锅炉进、出口烟道调节阀和旁通烟道调节阀的控制均在水泥线中控室操作，余热电站控制室只是对以上烟道阀的阀位进行监视。由于水泥窑波动频繁，有时冷却机出口瞬时温度可能达到500600，很容易造成阀门变形；同时，由于烟气中含有水泥熟料颗粒，对阀板的磨损比较严重。因此，窑头余热锅炉的进口烟道阀采用能耐磨耐高温的百叶阀，旁通阀采用能耐高温的电动蝶阀，最高耐温要求达到500，从而避免了上述情况的发生。窑尾余热锅炉的旁通阀门采用倾斜式阀门，减少了阀门前的积灰，避免了积灰过多而造成阀门打开困难，影响了原有的调节作用，同时也避33、免了因积灰过多，打开阀门时大量灰对高温风机的冲击。窑尾锅炉出口阀采用电动闸板阀，能够减少锅炉的漏风。烟风阀门的调节采用DCS控制系统，提高了系统的控制水平和运行的稳定性。.2射水抽气装置汽轮机抽气方式采用射水抽气，抽气能力为12kg/h。射水抽气装置采用一体化射抽系统，同时对射水箱冷却方式进行了改进，在水箱中设置水冷盘管，冷却水由冷却塔循环水给水接入，回到冷却塔回水管道，从而避免了补入大量新鲜水造成水量的浪费。.3水泵及配套电机本余热电站中的主要水泵包括锅炉给水泵、凝结水泵、循环水泵等均采用变频调速，通过调节转速来调节流量和压力，达到节能的目的。.4除氧方式锅炉给水采用真空除氧为主，有效的保证34、了除氧效果。2.5各车间布置主厂房由于场地限制，主厂房布置于生产线生料磨旁边的空地上。主厂房由汽轮发电机房、电站控制室、高低压配电室组成，占地面积3015 m2。汽轮发电机房占地为2115m2，双层布置，0.000 m平面为辅机平面，布置有给水泵、汽轮机凝汽器等，6.000m平面为运转层，汽轮机及发电机布置在此平面。为了便于检修，汽机间内设起重机1台，跨距LK=13.5m，轨顶标高13.000m。高低压配电室、电站控制室布置在汽轮发电机房的南侧，占地为915m2，双层布置。高、低压配电室布置在0.000 m平面，电站控制室布置在6.000 m平面。 窑尾余热锅炉SP余热锅炉布置于水泥生产线窑尾35、高温风机的上方，采用露天布置，占地约10x10 m2，运行平面约为17.000m。汽水取样器、加药装置等布置在0.000平面，室内布置；排污扩容器室外布置。窑头余热锅炉AQC余热锅炉布置于水泥生产线窑头厂房旁，采用露天布置，占地约11.4x4m2，运行平面约为4.500m。汽水取样器、加药装置等布置在0.000平面，室内布置；排污扩容器室外布置。2.6电站室外管线室外汽水管线主要有：自余热锅炉至汽机房的主蒸汽管道；由汽机房去窑头锅炉的给水管道，以及窑头热水段到窑尾锅炉的给水管道，化学水处理车间至汽机房的补水管道。管道敷设方式：管道采用架空敷设，并尽量利用厂区现有的建筑物或构筑物做管道的支吊架以36、减少占地面积和节省投资。2.7管道及保温设计管道材质汽水管道材质按低、中压锅炉用无缝钢管（GB3087-2008）选用；主蒸汽管道、给水管道选用20#钢，其他汽水管道选用10#钢。烟风管道按设计要求分为两种，窑头冷却机至AQC余热锅炉段烟风管道钢板型号采用Q345，钢板厚度为8mm；其余管道采用Q235，钢板厚度为6mm。烟风管道采用角钢或扁钢进行加强。管道耐磨处理措施由于窑头冷却机中部取风温度较高、窑头熟料粉尘硬度较大，窑头锅炉进风管道需要考虑耐磨措施。在设计中，窑头冷却机取风口处管道内壁加100200mm厚耐磨浇注料，至AQC锅炉段烟风管道内部均设计有20mm厚耐磨龟甲网陶瓷材料，窑头锅炉37、出风管道内壁不再设计耐磨龟甲网。窑尾锅炉废气所含生料粉尘磨损性差，不再考虑在烟风管道内壁设计耐磨龟甲网。保温设计余热锅炉的废气进口管道采取有效的保温措施，AQC锅炉保证进气温度降小于10；窑尾锅炉要保证进气温度降小于5。锅炉出口管道也应采取有效的保温措施，以保证进入收尘器及原料磨能正常运行。另外，为了减少主蒸汽及锅炉给水等室外汽水管道的温度损失，本方案将采取有效的保温措施，从而保证热量的充分利用。保温材料的性能要求热导率：参考设备及管道保温技术通则（GB4272-2008）及工业设备及管道绝热工程施工及验收规范（GBJ126-89）的规定，本工程保温材料的热导率当介质温度为350时不得大于0.38、12W/mK。密度最大值：硬质保温制品为220kg/m2，软质保温材料及其半硬质制品为150kg/m2。.1主保温材料硅酸盐纤维毡；用于烟风管道和部分设备的外保温，以及主蒸汽管道的保温。岩棉管壳： 用于除主汽管道以外的汽水管道的外保温。硅酸铝纤维绳：用于小管径管道的保温。.2外保护层材料外径大于38mm的管道外保护层采用0.5mm厚镀锌薄钢板；外径小于等于38mm的管道外保护层采用0.1mm厚低碱玻璃布。.3保温厚度按照温度损失计算，各系统保温厚度如下：保温内容保温材料保温厚度（mm）备注室内外主蒸汽管道硅酸盐纤维毡160200室外低温给水等管道岩棉管壳4060室外高温给水等管道岩棉管壳60139、00余热锅炉入口废气管道硅酸盐纤维毡200余热锅炉出口废气管道硅酸盐纤维毡120阀门，膨胀节及管道附件硅酸盐纤维毡与连接管道相同需保温的辅机设备硅酸盐纤维毡与连接管道相同锅炉及汽机本体岩棉板材厂家设计分离器本体岩棉板材厂家设计3.冷却水系统3.1设备冷却用水量 根据窑头、窑尾余热锅炉产生的蒸汽品质及蒸汽量、汽轮发电机的汽耗和冷却倍率计算确定本方案冷却水量如下：凝汽器冷却水量：1380m3/h（最大:1540 m3/h）冷油器冷却水量：60 m3/h空气冷却器冷却水量：80 m3/h其他设备冷却水量：12 m3/h循环冷却水总量：1532 m3/h3.2设备冷却水系统方案本方案设备冷却用水采用循40、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（旁滤设备的反洗水进水压力要大于0.3MPa）。3.3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841、10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型号： 10BNGZ-1000设计出力： 1000 m3/h2循环冷却水泵（一用一备）2型号： KQSN400-N19/352流量： 94315721965m3/h扬程： 292316m3盘式过滤器(带外源清洗口)1型号： JYF3-5设计出力： 60m3/h4缓蚀阻垢剂加药装置1型号： DS-300B 加药量： 038L/h5杀菌剂加药装置1型号： DS-300B 加药量： 038L/h3.4循环冷却水系统布置本工程循环42、冷却水系统设半地下循环水泵站一座，布置于冷却塔一侧，平面尺寸约为216.6m，内设水泵间、控制室和加药间及化验室。冷却塔单列布置，平面尺寸为1810m，冷却塔下设循环水池，水池容积约为434m3，约占循环水量的28%。3.5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方案的冷却用水量，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：20 m3/h系统排水量：6 m3/h损失水量：26 m3/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26 m3/h。4.化学水处理系统4.1概述本方案的余热锅炉的工作压力为1.1MPa，属于低压蒸汽锅炉。为满足锅炉及机组43、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。考虑到与业主以前所建余热电站尽量保持设备一致的要求，根据业主的建议，化学水处理系统采用“反渗透软化装置”的处理模式。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2.5m3/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水处理系统方案由于缺少44、水质全分析报告，由业主负责将满足化学水处理系统补水水质要求的水源送至电站附近。根据火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量（GB/T12145-2008）和工业用水软化除盐设计规范（GB/T 50109-2006）,化学水处理系统补水水质应满足下表要求：分析项目允许值总悬浮物6 mg/L浊度1 NTU总硬度7mmol/LPH值6.58含油量2mg/L温度1530 淤积密度指数4余氯140。4.基本设计参数4.1.废气条件a水泥生产线窑头熟料冷却机中部取风，取风参数为：64400Nm3/h400；取风后进入窑头锅炉的废气参数为：64400Nm3/h390。b水泥生产线窑尾预热器出口废气参数为: 21845、750Nm3/h325；取风后进入窑尾锅炉的废气参数为：215470Nm3/h3204.2.原水水质根据工业循环冷却水处理设计规范（GB 50050-2007），循环水补水（n=3）需满足如下设计要求：分析项目允许值浊度6 NTU硬度150 mg/L总碱度200mg/LPH (25)6.89.5含油量1.6mg/L温度1530 游离氯0.060.33mg/LFe 铁0.33 mg/LCu 铜0.033 mg/LCl-233 mg/LSO42-Cl-833 mg/LSiO258 mg/LMg2+SiO216000 mg/LNH3-N3.3 mg/LCOD5(以Mn计)3mg/L根据火力发电机组及46、蒸汽动力设备水汽质量（GB/T12145-2008）和工业用水软化除盐设计规范（GB/T 50109-2006）,化学水处理系统补水水质应满足下表要求：分析项目允许值总悬浮物6 mg/L浊度1 NTU总硬度7mmol/LPH值6.58含油量2mg/L温度1530 淤积密度指数4余氯0.1mg/L铁0.5 mg/L锰0.5 mg/LCOD5(以Mn计)3 mg/L5.性能保证5.1 在下表所示的运转条件下，本发电设备运转时，乙方保证发电机平均输出功率达到以下值：输出功率（发电机输出端）：3468 kW （设计能力的97%）。5.2废气条件热源 项目窑尾锅炉窑头锅炉锅炉入口流量Nm3/h锅炉入口温47、度215470Nm3/h32064400Nm3/h3905.3 环境湿球温度：24 6.性能测试6.1概要根据乙方提交的试运转方案, 性能测试在第一次并网发电后一个月内实施。在设备运转条件和计划不一致时，另外根据由乙方提交的校正曲线，把测量值换算为标准值予以确认。性能确认试验为不考虑锅炉进行排污时的值。连续运转72小时进行性能确认。；6.2.性能修正方法余热锅炉设计技术参数汇总锅炉进口风量(Nm3/h)进口温度()出口温度()AQC6440039094SP215470320196废气成分及比热.1窑尾废气成分（本方案参考）窑尾预热器废气成分(%)CO2N2O2H2O26.8464.94.26448、.2标准大气压下各种气体的平均定压比热（kJ/Nm3）温度()CO2N2O2COH2OAIR01.6060 1.2960 1.3050 1.2960 1.4890 1.2960 1001.7360 1.3010 1.3130 1.3010 1.4970 1.3010 2001.8020 1.3050 1.3340 1.3050 1.5140 1.3090 3001.8780 1.3130 1.3550 1.3170 1.5350 1.3170 4001.9400 1.3220 1.3760 1.3300 1.5560 1.3300 5002.0070 1.3340 1.3970 1.3420 49、1.5810 1.3420 .3标准大气压下窑尾预热器出口废气的平均定压比热温度 T()200300400500比热 cpT( kJ/Nm3)1.44801.47531.49951.5272各工况下废气总热量.1额定工况下废气总热量计算项目计算公式结果 (kW)AQCEAQC=64400(390Cp390-94Cp94)/36007079.30SPESP=215470(320Cp320-196Cp196)/360011329.84合计E=EAQC+ESP18,409.14.2小工况1下废气总热量(所有锅炉废气量-10% ，废气温度-20)项目计算公式结果 (kW)AQCEAQC=57960(350、70Cp370-96Cp96/36005879.87SPESP=193923(300Cp300-194Cp194)/36008717.71合计E=EAQC+ESP14,597.58.3小工况2下废气总热量(所有锅炉废气量-5% ，废气温度-10)项目计算公式结果 (kW)AQCEAQC=61180(380Cp380-95Cp95)/36006463.63SPESP=204697(310Cp310-195Cp195)/36009981.87合计E=EAQC+ESP16,445.50.4大工况1下废气总热量(所有锅炉废气量+5% ，废气温度+10)项目计算公式结果 (kW)AQCEAQC=676251、0(400Cp400-100Cp100)/36007546.95SPESP=226244(330Cp330-201Cp201)/360012445.57合计E=EAQC+ESP19,992.52.5大工况2下废气总热量(所有锅炉废气量+10% ，废气温度+20)项目计算公式结果 (kW)AQCEAQC=70840(410Cp410-106Cp106)/36008029.10SPESP=237017(340Cp340-206Cp206)/360013615.34合计E=EAQC+ESP21,644.44不同工况下发电量及热效率项目小工况1小工况2额定工况大工况1大工况2总热量 (kW)14,5952、7.5816,445.5018,409.1419,992.5221,644.44发电量 (kW)23302785329036103920总效率 (%)15.9616.9317.8718.0618.11发电量修正方法发电量修正应基于废气参数的变化：D=*E*(1+KWt/100) E : 运行工况废气总热量(kW）； : 计算热效率，根据实际废气总热量通过插值计算得到；D : 实际发电功率 (kW)KWt : 湿球温度变化引起的发电量修正系数湿球温度()22232425262728KWt : 修正系数 (%)0.310.150-0.69-1.47-2.24-2.93发电量修正曲线436.3相关参53、数的测量废气测定项目序号测 定 位 置料量温度压力成份流量含尘量1预热器出口管道llll2旁通管道ll3锅炉出口管道l4高温风机进口管道l5干扰式分离器入口管道ll6窑头余热锅炉出口管道l7冷却机出口废气总管ll说明：e) 废气成分每天仅测量一次。f) 废气压力参考中控记录。g) 各风机电流以中控记录为准。6.3.1. 废气温度的测定6.3.1.1. 测点位置各余热锅炉进、出口风管，环境空气温度应在不受热设备辐射影响处测定。6.3.1.2. 测定仪器用铠装热电偶与THERMOMTER FLUKE 51II热电偶温度仪。6.3.1.3. 测定方法热电偶的应插入气流中间，不得插在死角，并要有足够的54、深度，尽量减少外露部分，以避免热损失。6.3.2. 废气压力的测定6.3.2.1. 测点位置各余热锅炉进、出口风管，环境空气温度应在不受热设备辐射影响处测定。6.3.2.2. 测定仪器毕托管,ManoAir100或Testo差压计。6.3.2.3. 测定方法测定时毕托管与气流方向要保持垂直，并避开涡流和漏风的影响。6.3.3. 废气成分的测定6.3.3.1. 测定仪器MRU DELTA 1600 S-IV气体分析仪。6.3.4. 废气流量的测定6.3.4.1. 测点位置具体要求：a）气体管道上的测孔，应尽量避免选在靠弯曲、变形和有闸门的地方，避开涡流和漏风的影响。b）应选择在直管段上，测点两侧55、管段长度分别为6D，3D（D为管道直径）。6.3.4.2. 测定仪器毕托管,ManoAir100或Testo差压计。6.3.4.3. 测定方法1)圆形管道表1 圆形管道分环及测点数的确定管道直径(m)等面积环数测点直径数测点数 4.012233445512121212121284126168201020表2 测点与管道内壁距离（管道直径的分数）测点号环 数12345123456789100.1460.8540.0670.2500.7500.9330.0440.1460.2960.7040.8540.9560.0330.1050.1940.3230.6770.8060.8950.9670.02656、0.0820.1460.2260.3420.6580.7740.8540.9180.9742)矩形管道表3 矩形管道小矩形划分及测点数的确定管道面积(m2)等面积小矩形长边长度(m)测点总数 9.0 0.32 0.35 0.50 0.67 0.75 1.01144669916 206.3.4.4. 计算方法V3 600FPJ3 600FKd = 式中：V实际流量，（m3/h）；F管道截面积（m2）；Kd皮托管的系数；t气体密度（kg/m3）；PJ平均速度（m/s）；PPJ管道断面上动压平均值，单位为帕（Pa）；P1、P2Pn动压值（Pa）。6.3.5. 窑头废气量的核算运行时无法测量冷却机的废57、气总风量（即原始设计条件），因此以AQC锅炉入口管道风量、温度以及冷却机废气总管风量、温度的测量值计算出风量及温度，计算公式如下：cp=(V1*cp1+V2*cp2)/(V1 +V2) ; V= V1 +V2通过cp值查表2.1得到废气温度。窑头废气量以运行时测量的为准，运行前的测量值最为参考。6.3.6. 发电量及供电量的测定6.3.6.1. 发电量及供电量的测量首先对电量表及功率表进行校对。记录电站中控的电量表及功率表的数据。6.3.6.2. 电站自用电率的计算电站的自用电率=(发电量-供电量)/发电量6.3.7. 空气湿球温度的测量湿球温度测量方法：在温度计水银球上包一层湿纱布，空气与水银球不直接接触时测得的温度。测量设备：湿球温度计。6.3.8. 参数测量步骤废气量的测量每8小时测量一次，72小时共测量9次，以平均值作为考核依据。废气温度每8小时测量并记录一次，按考核期间的平均值作为考核依据。