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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熟料生產線配套設計。水泥生產線的窯頭、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,而且還要對廢氣進行 噴水降溫,浪費水和電能。因此,利用余熱發(fā)電技術回收這部分廢氣的熱能,可以 使水泥生產企業(yè)提高能源利用效率,降低成本,提高產品市場競爭力,降低污染物 排放量。綜合考慮水泥熟料生產線的工藝流程、場地布置、供配電結構、供水設施等因 素,利用生產線窯頭、窯尾余熱資源,可建設一條裝機容量為900OKW的純低溫余 熱電站。11.2設計原則1)余熱電站在正常運行時應不影響原水泥生產線的
2、正常生產;2)充分利用窯頭、窯尾排放的廢氣余熱;3)采用工藝成熟、技術先進的余熱發(fā)電技術和裝備;4)余熱電站盡可能與水泥生產線共用水、電、機修等公用設施:5)貫徹執(zhí)行有關國家和擬建廠當地的環(huán)境保護、勞動安全、消防設計的規(guī) 范。11.3設計條件1)余熱條件從更合理的利用窯頭余熱考慮,窯頭篦冷機需要進行改造,在篦冷機的中部增 加一個廢氣出口,改造后的窯頭廢氣參數為:240000Nm3h, 360OCO此部分廢氣余 熱全部用于發(fā)電。窯尾經五級預熱器出口的廢氣參數為:312500Nm3h, 320°C。此部分廢氣經利 用后的溫度應保持在220°C左右,用于生料粉磨烘干。2)建設場地
3、本工程包括:窯頭AQC鍋爐、窯尾SP鍋爐、汽機房、化學水處理車間、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機的上方,汽機房的布置靠近鍋爐,化學水處 理車間、冷卻塔及循環(huán)水泵房盡量靠近汽機房。在布置有困難時可以適當調整,不 能影響水泥生產線的布置。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,該技術不使用燃料來補燃,因此不對環(huán)境 產生附加污染;是典型的資源綜合利用工程。主蒸汽的壓力和溫度較低,運行的可 靠性和安全性高,運行成本低,日常管理簡單。綜合考慮Lr前水泥生產線窯頭、窯尾的余熱資源分布情況和水泥窯的運行狀 況,確定熱力系統(tǒng)及裝機方案如下:系統(tǒng)主機包括兩臺余熱鍋爐、一套補汽式汽輪發(fā)電機組。a. AQC余熱鍋爐:利用冷卻機中部抽取的廢氣(中溫端,360OC),在生產 線窯頭設置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行; 高壓蒸汽段生產1.6MPa-33(C的過熱蒸汽,進入蒸汽母管后通入汽輪發(fā)電機組,
5、 低壓蒸汽段生產0. ISMPd-140°C的過熱蒸汽,熱水段生產的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:在窯尾設置SP余熱鍋爐,僅設置蒸汽段,生產1.6MPa- 303C的過熱蒸汽,進入蒸汽母管后通入汽輪發(fā)電機組,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)電機組:上述余熱鍋爐生產的蒸汽共可發(fā)電7.9MW,因此配置9MW 補汽式汽輪機組一套。整個工藝流程是:60。C左右的化學水經過除氧,由鍋爐給水泵加壓進入AQC 鍋爐省煤器,加熱成140。C左右的熱水;分成兩部分
6、,一部分進入AQC鍋爐,另一 部分進入SP鍋爐;然后依次經過各自鍋爐的蒸發(fā)器、過熱器產生1. 6NTa-30oC和 1. 6NTa-305°C的過熱蒸汽,在蒸汽母管匯合后進入汽輪發(fā)電機組做功,而AQC鍋爐 增加了低壓蒸汽段產生0. IoNlPa-MOoC的過熱蒸汽,作為補汽進入汽輪機,作功后 的乏汽進入凝汽器成為冷凝水,冷凝水和補充純水經除氧再進行下一個熱力循環(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、鍋爐產生的主蒸汽先引往蒸汽母管后,再 由該母管引往汽輪機。汽輪機的軸封用汽,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容器排放。 汽機部分的疏水均引至設備配套的疏水膨脹箱,最后匯入凝汽器全部回收。作為機組啟動的安全措施,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:一路為汽輪機冷凝排汽的冷凝水,另一路為 化學補充水,由化學水處理系統(tǒng)提供。本系統(tǒng)選用電動鍋爐給水泵。進出水均按母管制連接,給水泵出水母管上設再 循環(huán)管接至除氧器水箱,再
8、循環(huán)水量通過設在管道上截止閥進行控制。d. 鍋爐排污系統(tǒng)本工程每臺鍋爐均設連續(xù)排污擴容器和定期排污擴容器。11.5汽輪機油系統(tǒng)汽輪機油系統(tǒng)由油箱、油泵、冷油器、濾油器及油管路組成,承擔著機組軸承 潤滑、冷卻供油及調速系統(tǒng)各執(zhí)行機構工質供油的任務。機組的調節(jié)油曲汽機直接帶動的主油泵供給,主油泵出來的高壓油,一部分至 調節(jié)保安系統(tǒng),工作后回主油箱,一部分經冷油器、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汽輪機循環(huán)水系統(tǒng)本系統(tǒng)為汽輪機凝汽器、冷油器、發(fā)電機空氣冷卻器等提供冷卻水,冷卻水 循環(huán)使用。設備冷卻用水采用壓
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,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 的變差,設滅菌儀及防腐防垢儀對循環(huán)水進行防垢、殺菌、除藻及防腐蝕處理。為 確保水質,系統(tǒng)設有旁濾水處理設施,部分壓力回水直接進入鋼制過濾器處理后進 入循環(huán)水池。系統(tǒng)因蒸發(fā)及風吹,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 給。主要用冷卻水設備設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、學水系統(tǒng)建設一套化學水處理余熱發(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,產水量為12.0m3h°源水經處理后進 入原水箱,加PAC混凝劑后山原水泵加壓經多介質過濾器和活性碳過濾器過濾,再 加阻垢劑經保安過濾器過濾后,由一級高壓泵揚入一級RO裝置處理,然后流入中 間水箱,調整PH值后,再由二級高壓泵揚入二級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)根據水泥工藝布置設置兩臺余熱鍋爐: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)電機出線經過IOkV母線引至勵磁變壓器和勵磁調節(jié)PT,同時通過發(fā) 電機主斷路器引至另一段IokV母線,該段母線上接廠用變壓器,并經出線斷路器 配出至廠區(qū)總降壓站。兩段IOkY母線均設有PT和避雷器。11.8.2電氣設備布置為了運行維護方便,將中壓開關柜和低壓開關柜集中在一層平面的電氣室???近電氣室布置廠用變壓器??刂剖也贾迷诙?,與汽輪機發(fā)電機房相鄰??刂剖覂?布置有:保護屏、直流屏、DCS操作站。11.8.3繼電保護及電力系統(tǒng)自動化發(fā)電機主斷路器、出線斷路器及廠用電變壓器回路均采用微機保護裝置。發(fā)電 機設置縱差保護、復合電壓過流保護、定子一點接地、轉子一點接地、自動調節(jié)勵 磁、失
12、磁保護、自動及手動準同期。發(fā)電機保護裝置及自動化設備安裝于發(fā)電機保 護屏內。出線斷路器設置單相接地、速斷、過流、自動及手動準同期。保護裝置安裝于 開關柜內。廠用變回路設單相接地、速斷、過流、溫度、輕瓦斯、重瓦斯保護;保護裝置 安裝于開關柜內。11.8.4廠用電系統(tǒng)設置一臺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,低壓開關柜進線為兩路: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)電機正常運轉所需容量 考慮。如果有單臺負荷超過5kW的設備,應考慮采用軟起動裝置控制。汽輪機油 泵一般設置兩臺:
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 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。還有一些調速 控制的伺服電機也采用直流電機控制。所以,直流裝置電池容量應足夠。11.8.5照明及防雷接地照明系統(tǒng)山兩部分構成:交流供電照明和直流供電照明。在控制室、開關柜 室、汽輪發(fā)電機房、油站等場合應設由直流供電的應急照明。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、開關柜室、汽輪發(fā)電機房均應設消防報警裝置。在設計過程中按照 發(fā)電廠變電站消防設計規(guī)范進行設計。11.8.7熱工自動化本工
14、程釆用DCS控制。控制范圍包括:余熱鍋爐、汽輪機、水處理系統(tǒng)、廠 用電的其他動力負荷??刂剖覂仍O一臺操作站,分別監(jiān)控余熱鍋爐、汽機汽水系 統(tǒng)、除氧給水系統(tǒng)、汽機發(fā)電機油系統(tǒng)、中壓開關供電系統(tǒng)及低壓電動機控制。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,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。11.8.8通訊應保證余熱發(fā)電控制室與總降壓站、中央控制室、生產調度辦公室的通訊暢 通。11.9主機設備純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)主機設備表序號主機名稱性能參數數量備注1AQC鍋爐 (雙壓)進口廢氣量:240000Nm3h 進口/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:44.56 th-60°C12SP鍋爐進口廢氣量:312500Nm3h 進口/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揚程:388. 5-350-32加功率:90kW21備用4補汽式汽輪機額定功率:900OkW平均發(fā)電功率:815OkW
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