川東節(jié)能評估報告(余熱發(fā)電)

余熱發(fā)電技術(shù)選擇原則及特點1.1.1項目的必要性和作用本項目是利用水泥熟料生產(chǎn)線窯爐煅燒過程中排放出的高溫?zé)釤煔膺M(jìn)行余熱發(fā)電的能源綜合利用項目，該項目的實施既可以緩解該公司對電力系統(tǒng)用電的需求，另一方面可降低排煙溫度和排塵濃度，減輕環(huán)境污染，其建設(shè)從我國節(jié)能減排的循環(huán)經(jīng)濟(jì)角度是十分必要的。1.1.2余熱發(fā)電技術(shù)特點(1)完全利用余熱發(fā)電；(2)廢氣余熱的品位比較低，廢氣溫度一般在200?350°C；(3)廢氣余熱源在一個以上；(4)余熱發(fā)電配置的熱力系統(tǒng)較為復(fù)雜；(5)蒸汽參數(shù)較低，對發(fā)電設(shè)備要求較高；(6)單位發(fā)電設(shè)備體積和重量相對較大。純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的關(guān)鍵問題，一是面對中、低品位的熱源如何提高發(fā)電效率；二是余熱鍋爐如何適應(yīng)低溫的、含塵濃度高的廢氣，因為廢氣溫度低就要增加換熱面積，廢氣的含塵濃度高會帶來傳熱性能降低，并加快設(shè)備磨損，尤其是窯頭余熱鍋爐的磨損，甚至惡性堵灰事故造成的系統(tǒng)可靠性降低。根據(jù)測算，到2010年，如果全國40%的新型干法生產(chǎn)線采用余熱發(fā)電技術(shù)，年發(fā)電量可達(dá)84億千瓦時，每年可節(jié)約標(biāo)煤300萬噸、減少粉塵排放約4萬噸、減少二氧化碳排放約660萬噸、減少二氧化硫排放6萬噸。從已經(jīng)投產(chǎn)的國產(chǎn)純低溫余熱發(fā)電項目與進(jìn)口的純低溫余熱發(fā)電項目比較，國產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)的噸熟料發(fā)電量為30—40kWh/t水泥，進(jìn)口設(shè)備系統(tǒng)的噸熟料發(fā)電量為32—42kWh/t水泥，發(fā)電效率略低，但國產(chǎn)設(shè)備的設(shè)備價格僅是進(jìn)口設(shè)備的1/2—1/3，因此，中國國產(chǎn)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)和設(shè)備的競爭優(yōu)勢十分明顯。1.1.3工程設(shè)計原則充分利用2500t/d水泥生產(chǎn)線窯頭熟料冷卻機(jī)及窯尾預(yù)熱器廢氣余熱。余熱電站的生產(chǎn)運行不能影響水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)運行及熱耗指標(biāo)。余熱電站的系統(tǒng)及設(shè)備應(yīng)以“成熟可靠、技術(shù)先進(jìn)、節(jié)省投資、提高效益”為原則，采用先進(jìn)的熱力系統(tǒng)和先進(jìn)技術(shù)。余熱鍋爐沉降下來的粉塵回用于水泥生產(chǎn)以達(dá)到節(jié)約資源及環(huán)境保護(hù)的目的。5）采用節(jié)能型產(chǎn)品，在利用廢氣余熱的前提下進(jìn)一步提高本工程的節(jié)能技術(shù)水平。6） 余熱電站的建設(shè)盡量少的影響水泥生產(chǎn)線的停產(chǎn)時間。7）電站控制采用DCS控制系統(tǒng)，提高控制水平和運行穩(wěn)定性。8）余熱發(fā)電機(jī)采用并網(wǎng)不上網(wǎng)原則，廠用電部分僅考慮本余熱發(fā)電新增負(fù)荷。余熱發(fā)電工藝及主機(jī)設(shè)備的選擇1.2.1生產(chǎn)工藝的選擇和確定在不影響水泥熟料生產(chǎn)線的前提下，最大限度的利用孰料生產(chǎn)線的余熱，將現(xiàn)有的廢熱資源最大限度的轉(zhuǎn)化為電能。本系統(tǒng)中，給水通過余熱鍋爐將水泥熟料線線排放的低溫余熱進(jìn)行回收，轉(zhuǎn)換為蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功，在汽輪機(jī)中蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為汽輪機(jī)的動能，驅(qū)動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，最終轉(zhuǎn)換為電能，是一個余熱能量轉(zhuǎn)換的過程。根據(jù)水泥線生產(chǎn)工藝，采用一臺窯頭篦冷機(jī)廢氣余熱鍋爐（AQC爐）和一臺窯尾預(yù)熱器廢氣余熱鍋爐（SP爐），兩臺余熱鍋爐產(chǎn)生的主蒸汽合并后進(jìn)入汽輪機(jī)做功，固采用兩爐一機(jī)的配置方案，該技術(shù)是成熟可靠的。1.2.2水泥線余熱品位分析水泥生產(chǎn)線設(shè)計產(chǎn)量：2500t/d，生產(chǎn)線可供利用的余熱條件如下：a）AQC窯頭余熱鍋爐：進(jìn)口廢氣溫度允許范圍：340~420°C進(jìn)口廢氣設(shè)計溫度：360°C進(jìn)口廢氣量范圍：61,000~83,000Nm3/h入口廢氣含塵濃度：30g/Nm3廢氣出口設(shè)計溫度：~92CSP窯尾余熱鍋爐：進(jìn)口廢氣溫度允許范圍：300~340C進(jìn)口廢氣設(shè)計溫度：310C進(jìn)口廢氣量范圍：129,000~178,000Nm3/h廢氣出口設(shè)計溫度：〉210°C鍋爐入口含塵濃度：80g/Nm3窯頭冷卻機(jī)采中部取風(fēng)方案，尾部總管出風(fēng)溫度按160°C計算，中部取風(fēng)溫度360°C計算，廢氣量91,000Nm3/h；窯尾C1出口廢氣：162,000Nm3/h,310C；另外根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件及原料水分估算，窯尾烘干廢氣溫度為210C,因此SP鍋爐廢氣出口溫度按210C設(shè)計。基于以上參數(shù)計算：窯尾廢氣余熱可生產(chǎn)約10.7t/h—I.OMPa—285C過熱蒸汽；2） 窯頭余熱鍋爐窯頭余熱鍋爐采用雙壓系統(tǒng)，高壓過熱器產(chǎn)生8.0t/h—I.OMPa—345C過熱蒸汽；低壓過熱器產(chǎn)生1.0t/h—0.35MPa—170C過熱蒸汽，；同時生產(chǎn)20.3t/h—140C的熱水。3） 汽輪機(jī)組兩臺余熱鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽并入汽輪機(jī)房的主蒸汽母管，除去管線的壓力、溫度損失混合為18.7t/h—0.9MPa—305CS熱蒸汽作為汽輪機(jī)的主進(jìn)汽，進(jìn)汽焓為3063.66kJ/kg，1.0t/h—0.25MPa—160C的低壓蒸汽作為汽輪機(jī)的補(bǔ)汽；排汽壓力＜0.008MPa（目前國內(nèi)低壓汽輪機(jī)的排汽壓力）的濕蒸汽，排汽焓約為2383.9kJ/kg,考因此余熱鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽共具有約平均3503kW的發(fā)電能力，此過程完全不消耗其它能源，也不影響水泥線的生產(chǎn)和熱耗，余熱供應(yīng)有保障。通過計算，考慮水泥線煙氣參數(shù)波動對發(fā)電量的影響，本工程確定裝機(jī)方案如下：1臺4.5MW凝氣汽輪機(jī)組+2臺余熱鍋爐1.2.3工藝系統(tǒng)流程窯頭篦冷機(jī)和窯頭收塵器之間布置一臺窯頭余熱鍋爐（AQC爐），篦冷機(jī)中部抽取高溫?zé)犸L(fēng)送入AQC鍋爐，原余風(fēng)口低溫風(fēng)與AQC鍋爐出風(fēng)混合后經(jīng)窯頭收塵器和窯頭排風(fēng)機(jī)排入大氣。實際運行時可根據(jù)各抽風(fēng)口電動煙風(fēng)閥調(diào)節(jié)風(fēng)量。在AQC鍋爐之前布置有干擾分離器，可將廢氣中的固體顆粒含量降低70%左右，以減輕對AQC鍋爐的磨損。窯尾一級旋風(fēng)筒出口和高溫風(fēng)機(jī)之間設(shè)置一臺窯尾余熱鍋爐（SP爐），310C廢氣經(jīng)余熱鍋爐后溫度降溫至210C左右（滿足生料磨烘干要求），鍋爐出風(fēng)由高溫風(fēng)機(jī)送入原系統(tǒng)。若發(fā)電系統(tǒng)停用，余熱鍋爐可迅速從煙氣系統(tǒng)中解列出來，廢氣經(jīng)原系統(tǒng)的高溫風(fēng)機(jī)后進(jìn)入增濕塔增濕，不影響水泥生產(chǎn)線穩(wěn)定運行。目前國內(nèi)投產(chǎn)的多條水泥線余熱發(fā)電系統(tǒng)運行的情況，考慮到汽輪機(jī)的效率、可靠性及壽命，本項目汽輪機(jī)的主蒸汽有約有130°C的過熱度，該技術(shù)方案是成熟可靠的，已在我公司多條水泥余熱系統(tǒng)上得到應(yīng)用。1.2.4熱力系統(tǒng)特點窯頭、窯尾余熱鍋爐均采用立式結(jié)構(gòu)，并采取相應(yīng)措施解決鍋爐的漏風(fēng)、磨損、堵灰等問題，同時這種結(jié)構(gòu)可減少占地面積；窯頭余熱鍋爐采用雙壓系統(tǒng)，最大限度的利用煙氣余熱，余熱鍋爐出口煙氣溫度降低到90C左右；窯頭和窯尾余熱鍋爐采用多段受熱面，最大限度的利用煙氣余熱；除氧器采用真空除氧方式，有效的保證了除氧效果；窯頭廢氣粉塵粒度較大，在窯頭鍋爐前設(shè)置干擾分離器，使廢氣中較大顆粒沉降下來，減輕熟料顆粒對窯頭余熱鍋爐的沖刷磨損，可將廢氣中的固體顆粒含量降低70%左右；窯工況變化時，如超產(chǎn)等情況下，會造成冷卻機(jī)廢氣溫度過高，對設(shè)備使用壽命會產(chǎn)生影響，因此AQC鍋爐的廢氣溫度適應(yīng)最高450C。同時，采用在鍋爐入口煙道上加設(shè)混風(fēng)閥，用以輔助控制進(jìn)口溫度，防止超溫現(xiàn)象發(fā)生；窯頭冷卻機(jī)到AQC余熱鍋爐煙風(fēng)管道內(nèi)部采取敷設(shè)厚度20mm耐磨龜甲網(wǎng)的方式，減緩管道的磨損。為保證窯尾鍋爐下灰順暢，在SP鍋爐內(nèi)部設(shè)置了振打除灰裝置，保障清灰效果；采用凝氣式汽輪機(jī)，目前我國低品位汽輪機(jī)缸效率可以達(dá)到85%以上，發(fā)電機(jī)采用密閉式空氣循環(huán)冷卻，效率也可以達(dá)到96.5%以上。1.2.5主要設(shè)備表序號設(shè)備名稱數(shù)量主要技術(shù)參數(shù)、性能、指標(biāo)1窯頭AQC余熱鍋爐1主蒸汽產(chǎn)量： 8.0t/h主蒸汽壓力： I.OMpa主蒸汽溫度： 345C低壓蒸汽量： 1.0t/h低壓蒸汽溫度： 170C低壓蒸汽壓力： 0.35Mpa高壓省煤器出水量：8.2t/h高壓省煤器出水溫度：170C

序號設(shè)備名稱數(shù)量主要技術(shù)參數(shù)、性能、指標(biāo)1窯頭AQC余熱鍋爐1熱水器出水量： 20.3t/h熱水器出水溫度：140°C鍋爐給水溫度： 40.3C2干擾式分離器1進(jìn)口廢氣量： 91,000Nm3/h進(jìn)口廢氣溫度： 340~450°C漏風(fēng)系數(shù)： <0.5%保溫系數(shù)： >98%3窯尾SP余熱鍋爐1廢氣量： 161,000Nm3/h廢氣溫度： 310C廢氣出口溫度：210C煙氣阻力： 700Pa鍋爐總漏風(fēng)率：2%蒸汽產(chǎn)量： 10.7t/h蒸汽壓力： 1.0MPa蒸汽溫度： 285C鍋爐給水溫度：135C4凝汽式汽輪機(jī)1額定功率： 4.5MW額定轉(zhuǎn)速： 3,000r/min額定進(jìn)汽壓力：0.95MPa(a)額定進(jìn)汽溫度：305C排汽壓力： 0.008MPa真空方式： 射水抽氣5發(fā)電機(jī)1額定功率： 4.5MW額定轉(zhuǎn)速： 3,000r/min電壓： 10.5KV功率因素： 0.8效率： 97.5%冷卻方式： 空氣冷卻勵磁方式： 可控硅勵磁序號設(shè)備名稱數(shù)量主要技術(shù)參數(shù)、性能、指標(biāo)6凝結(jié)水泵2流量： 24m3/h揚程： 50m轉(zhuǎn)速： 2,950r/min電機(jī)功率： 7.5kW7鍋爐給水泵2流量： 25m3/h揚程： 300m轉(zhuǎn)速： 2,950r/m in電機(jī)功率： 45kW8除氧器1工作壓力： 0.008~0.025MPa工作溫度： 42~65°C額定出力： 25m3/h水箱有效容積：20m3節(jié)能措施及效果分析1.3.1節(jié)能技術(shù)措施的采用本系統(tǒng)屬于余熱利用，是一項節(jié)能減排工程，因此在工藝流程上優(yōu)化布置，不影響水泥線的生產(chǎn)，不增加水泥工藝的熱耗，最大限度的利用余熱；設(shè)備選型上根據(jù)熱力參數(shù)優(yōu)化計算的結(jié)果選擇合適的設(shè)備。主要措施如下：（1）在確保水泥熟料穩(wěn)定生產(chǎn)的前提下，充分利用孰料燒成系統(tǒng)的窯頭、窯尾廢氣進(jìn)行余熱發(fā)電，最大限度的利用余熱資源；（2）設(shè)備和管道保溫根據(jù)國家現(xiàn)行的《設(shè)備和管道技術(shù)通則》以及《設(shè)備和管道保溫設(shè)計導(dǎo)則》的有關(guān)規(guī)定選?。唬?）優(yōu)化系統(tǒng)布置，減小蒸汽管道的阻力，同時采用電耗較低的輸送設(shè)備；（4）滿足工藝要求的情況下，以節(jié)能原則選擇用電設(shè)備，功率較大的電機(jī)采用變頻調(diào)節(jié)，盡量降低發(fā)電系統(tǒng)的自用電率；（5）窯尾余熱鍋爐和窯頭余熱鍋爐的布置盡量靠近取風(fēng)點，減小煙風(fēng)管道的長度和煙氣阻力；（6）鍋爐穿墻管道與爐墻的密封采用彈性焊接結(jié)構(gòu)，減少漏風(fēng)率；鍋爐的本體保溫采用巖棉板材，減少鍋爐本體的散熱損失。

1.3.2主機(jī)設(shè)備效率分析1.3.2.1計算參數(shù)匯總參數(shù)名稱單位數(shù)值備注汽機(jī)主進(jìn)汽參數(shù)MPa-°C0.9-305SP鍋爐進(jìn)口廢氣參數(shù)Nm3/h-°C161,000-310進(jìn)口廢氣比熱Kj/Nm3?°C1.493不含粉塵進(jìn)口廢氣總焓值Kj/h7572X104不含粉塵主蒸汽參數(shù)t/h-MPa-C10.7-1.0-285主蒸汽焓值Kj/kg3018.1主蒸汽總焓值Kj/h3230X104給水參數(shù)t/h-C11.0-135給水總焓值Kj/h622X104出口廢氣參數(shù)Nm3/h-C164,220-210出口廢氣比熱Kj/Nm3?°C1.463不含粉塵出口廢氣總焓值Kj/h5045X104不含粉塵保熱系數(shù)%98漏風(fēng)系數(shù)%2AQC鍋爐進(jìn)口廢氣參數(shù)Nm3/h-C91,000-360進(jìn)口廢氣比熱Kj/Nm3?°C1.325不含粉塵進(jìn)口廢氣總焓值Kj/h4341X104不含粉塵出口廢氣參數(shù)Nm3/h-C93,730-92出口廢氣比熱Kj/Nm3?°C1.301不含粉塵出口廢氣總焓值Kj/h862X104不含粉塵主蒸汽參數(shù)t/h-MPa-C8.0-1.0-345主蒸汽焓值Kj/kg3146.35主蒸汽總焓值Kj/h2517X104給水參數(shù)t/h-C8.2-175

給水總焓值Kj/kg601X104低壓蒸汽參數(shù)t/h—Mpa—°C1.0-0.35-170低壓蒸汽焓值Kj/kg2799.5低壓蒸汽總焓值Kj/kg280X104熱水段出水參數(shù)t/h-C20.3-140熱水段出水總焓值Kj/kg1190X104熱水段給水參數(shù)t/h-C20.3-40.3熱水段給水焓值Kj/kg343X104保熱系數(shù)%98漏風(fēng)系數(shù)%3汽輪機(jī)主進(jìn)汽參數(shù)t/h—Mpa—C18.7-0.9-305主進(jìn)汽焓值Kj/kg3063.66主進(jìn)汽總焓值Kj/h5729X104排汽壓力0.007MPa0.008Mpa補(bǔ)汽參數(shù)t/h—Mpa—C1.0-0.25-160補(bǔ)汽焓Kj/kg2778.1補(bǔ)汽總焓Kj/kg278X104排汽焓值Kj/kg2383.88排汽總焓值Kj/h4410X104發(fā)電機(jī)效率%96.5%設(shè)計計算發(fā)電能力KW3503汽輪機(jī)缸效率%98噸熟料發(fā)電量KWh33.6熟料產(chǎn)量按2500t/d計算電站年運轉(zhuǎn)率h7200年發(fā)電量KWh2522X104年供電量KWh2346X1041.3.2.2余熱鍋爐熱平衡分析余熱鍋爐每小時的煙氣放熱量Q1=進(jìn)口廢氣總焓-出口廢氣總焓根據(jù)以上參數(shù)SP鍋爐放熱量為2527X104KJ/h，AQC鍋爐放熱量為3479X104KJ/h，所以鍋爐總放熱量為6006X104KJ/h；余熱鍋爐的熱量用在將給水加熱至過熱蒸汽狀態(tài)，所以蒸汽每小時的吸熱量Q2=H-H,所以蒸汽的總系熱量為5684X104KJ/h；2蒸汽給水余熱鍋爐效率n1=94.6%1.3.2.2汽輪發(fā)電機(jī)熱平衡分析汽輪發(fā)電機(jī)的輸入熱量Q3=5729X104KJ/h；汽輪發(fā)電機(jī)的輸出熱量Q4=35