2500吨水泥窑余热发电方案

水泥厂2500t/熟料生产线纯低温余热发电（4.5MW）工程

方案目录

1．设计原则 (13)

2．设计界限 (13)

3．余热发电工艺说明 (14)

4．总图运输 (27)

5．电气 (28)

6．热工控制 (33)

7．给排水 (38)

8．建筑、结构 (40)

9、采暖通风及空调 (43)

10．培训服务 (44)

11．项目公辅设施置 (40)

12、供货范围 (43)

13．质量保证及试验 (44)

14、技术文件 (43)

1 设计原则

电站总体技术方案的设计遵循“稳定可靠，技术先进，降低能耗，节约投资”的原则，认真研究项目建设条件，通过多方案比较，提出供业主选择的技术方案，为业主选择适宜的技术方案提供依据。具体指导思想如下：

（1）余热电站的生产不影响熟料生产线的生产，包括生产线的产量、质量、热耗。余热电站的建设尽可能减少对生产线的影响；

（2）原则上使用业主指定的几个厂家设备；本期设计一条2500t／d水泥生产线4.5MW纯低温余热发电系统。

（3）篦冷机采用中部抽风，合理设计抽风口(两个)，最大利用余热；（4）余热发电采取运行方式并网不上网的原则；

（5）锅炉补充水采用反渗透工艺＋混床，根据水质不同可加过滤器。为了便于进行锅炉水质管理，化水车间布置在主厂房内。

（6）循环水采用机力冷却塔进行冷却，采用钢混结构，并设循环水加药设备一套；

（7）给水除氧采用真空除氧器，一条线配置一台真空除氧器和两台真空泵。

（8）热工自动控制部分采用DCS控制、505电液控制。

（9）设计满足当地的抗震、消防、环保、电力、技术监督等部门的要求。（10）采用成熟稳定、实用可靠的工艺流程和设备，技术装备水平达到国内先进水平。

2.设计界限

（1）窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉与生产线接口至余热电站出线到水泥生产线总降；余热发电电站全部的基本设计：工程可研报告编制、初步设计和施工图设计－土建施工－钢结构施工—机电设备采购－机电设

备安装施工－公辅设施的设计、安装－DCS设计、设备安装－总体设备的调试－职工培训—工程试运行－工程总体运行－工程移交试生产和性能保证－工程总体达产达标－工程各种数据、图纸的交接和入文件。（2）与水泥生产线接口有关的的技术改造设计，发电机出线到水泥生产线总降的10KV高压母线的接入系统。

3.余热发电工艺说明

3.1 设计参数热力参数汇总

2500t/h生产线：

对于贵公司原料磨使用热风来烘干，从理论上来说，可以将窑尾SP锅炉的排烟温度降低到﹥220℃左右，可以将窑头AQC余热锅炉温度降到95℃左右。

3.2.余热锅炉和水泥生产线的衔接

（1）窑尾余热锅炉：布置在C1预热器的出口，采用立式布置在窑尾塔架的旁边；锅炉出口接在窑尾风机入口烟道处，在SP余热锅炉进出口和旁通烟道分别安装调节门，根据运行需要进行调节。

（2）窑头余热锅炉：AQC余热锅炉布置在篦冷机一侧，立式布置；取风口在篦冷机中部和一段，尽量提高烟气温度；在AQC余热锅炉的前面布置沉降室，要求将烟气中的固体颗粒含量降到70%左右；并且篦冷机出口到沉降室入口烟道管进行防磨处理，以减少漏风和对管道磨损。

采用中部抽风方式，篦冷机抽出的热风进入锅炉的过热段、蒸发段、省煤器段（预热器），经除尘器和窑头风机排入大气，实际运行时通过抽风口进出口调节风门来调节。根据国内外经验，改造后余热发电量可以提高30%以上，而且由于进入锅炉余风温度提高，锅炉参数提高、受热面减少。

3.2.1 余热发电系统对水泥生产系统的影响

根据理论分析结合国内运行经验，对原生产线的操作，设备的运行均会产生一定影响，现说明如下：

（1）对窑头电除尘器的影响

①电除尘器的入口废气温度由220～250℃降至90-120℃时，对粉尘

比电阻产生一定影响。

②增加余热锅炉后，由于废烟气在进入余热锅炉之后在经过预除尘，

有70%左右粉尘沉降下来；抽气口局部流速降低到原来的1/2以下，对粉尘的携带能力大大降低。所以进入电除尘器粉尘浓度也比原来

有较大降低。

③篦冷机增加抽风口以后，可能引起通过电除尘的废气流量增加10%

左右，但由于废气温度（绝对温度）下降了约25%，这样进入电除

尘器的废气流速降低，有利于提高电除尘器效率。

（2）对窑头排风机的影响

由于在除尘器前设置了余热锅炉，使废气全流程阻力增加约1.0kPa，需要排风机提供更大的抽力，电热炉排风机设计能力都有较大的余量，加上进入风机废气密度增加（由于温度降低），风机的输出风压能够相应提高。一般来说，只需要调整其工作点即可适应改造后的工况。

（3）对窑尾排风机的影响

在窑尾风机前加入一台SP余热锅炉，使窑尾烟道损失约0.8KP，但进入风机的废气密度增加，提高了风机的输出压头，而且进入风机的含尘量大大减少，固对窑尾风机影响不大，一般只需调整其工作点，不需更换风机。

（4）对原料磨烘干能力的影响

窑尾锅炉排烟温度220℃，根据当地的原料水份，以及原料磨所需热风温度，可以保证生料的烘干。

3.3.热力系统

3.3.1 根据热力系统优化设计，我们选择双压1.6MPa，AQC余热锅炉设置高、低省煤器加热给水。SP余热锅炉和AQC余热锅炉自身产生的过热蒸汽进入集汽缸汇合后经过主气管送入汽轮机，以获取高的过热蒸气温度。AQC锅炉的低压蒸汽对汽机进行补汽，这样可以更好的利用烟气余热

产生更好的效益，在整个生产线不太稳定时可用来采暖、洗浴等。

3.3.2 发电量最大化设计

3.3.2.1锅炉优化设计

锅炉优化设计主要目的是充分利用熟料生产线余热资源，使废热充分转变为产生电能的工质——蒸汽。

（1）过热蒸汽产量最大化

对于中低温余热利用，关键在于工艺和设备允许范围内充分利用余

热，并使设备的效率最高，使余热发电最大化。对于低参数汽轮发电机组

而言，影响其发电量的是三个主要参数：过热蒸汽流量、温度和压力，其

中流量对发电量起决定性影响，温度和压力对单位质量蒸汽的焓和汽轮机

的内效率（热能转化为机械能的效率）有影响，但其影响远小于流量的影

响。

（2）合适的汽包工作压力

为了保证一定的蒸汽流量和过热器温度，做到主汽流量、主汽温度、

汽轮机内效率最佳统一，合适的汽包压力选择很重要。经过我们的优化设

计，选择汽包压力 1.6MPa。考虑在换热过程中，蒸发受热面内汽水混合

物的温度不变，而烟气同汽水混合物之间传热温差窄点在20℃以上受热

面的布置才合理，汽水混合物的温度直接受压力的影响，所以选择合理的

压力水平为受热面布置创造条件，以达到余热最大化利用。

（3）充分降低废气温度

受窑尾物料烘干的限制，窑尾废气温度降到220℃，窑头废气可以充

分降低，但降低过多则造成传热温差小使得换热面积布置过多，使锅炉造

价提高，同时吸收过多的低品质热量也无法有效提高发电量，所以锅炉余

风的降低以满足为余热锅炉提供足量的汽包给水即可。根据热量分配和能

量平衡计算，本项目窑头废气可降至95℃左右。

（4）合理布置受热面

在布置受热面时要考虑锅炉的烟气温度特性以及汽轮发电机的特性