公司1×6mw机组水泥余热发电项目可行性研究报告.doc

目 录
1 项目简介 - 1 -
1.1 项目概况 - 2 -
1.2 项目建设单位情况 - 2 -
1.3 项目提出的必要性和意义 - 4 -
1.3.1 资源综合利用 - 4 -
1.3.2 循环经济的兴起 - 5 -
1.3.3 开展节能活动 - 6 -
1.3.4 理想的CDM项目 - 7 -
1.4 项目的技术条件支持 - 9 -
2 建设项目概况 - 11 -
2.1 建设项目范围及内容 - 11 -
2.2 项目可行性研究报编制依据 - 11 -
2.3 主要设计原则及指导思想 - 11 -
2.4 热力系统及装机方案 - 12 -
2.4.1 可利用余热条件 - 12 -
2.4.2 热力系统及装机方案设计原则 - 13 -
2.4.3 热力系统及装机方案确定 - 13 -
2.4.4 主要设备 - 17 -
2.4.5 主要参数指标 - 18 -
2.4.6 车间布置 - 19 -
2.4.7 电站室外管线 - 20 -
2.4.8 炉灰处理 - 20 -
2.4.9 水泥工艺系统改造 - 20 -
2.5 循环冷却水系统 - 21 -
2.5.1 设备冷却用水量 - 21 -
2.5.2 设备冷却水系统方案 - 22 -
2.5.3 循环冷却水系统设备选型 - 22 -
2.5.4 循环水系统布置 - 23 -
2.5.5 系统损失水量与补充水量 - 23 -
2.5.6 技术指标 - 23 -
2.6 化学水处理 - 24 -
2.6.1 概述 - 24 -
2.6.2 水量的确定 - 24 -
2.6.3 化学水处理系统方案 - 24 -
2.6.4 水处理设备选型 - 25 -
2.6.5 化学水处理系统布置 - 26 -
2.6.6 技术指标 - 26 -
2.7电气 - 26 -
2.7.1电站接入系统 - 26 -
2.7.2 余热发电系统电气配置 - 27 -
2.7.3直流系统 - 28 -
2.7.4启动电源 - 28 -
2.7.5主要电气设备选型和原则 - 28 -
2.7.6二次线、继电保护、自动装置 - 29 -
2.7.7过电压保护及接地 - 31 -
2.7.8 照明和检修 - 32 -
2.7.9其他控制 - 32 -
2.7.10通 讯 - 32 -
2.8 热工控制（热工自动化） - 33 -
2.8.1基本原则 - 33 -
2.8.2设备配置 - 34 -
2.8.3主要控制系统 - 35 -
2.8.4保护和安全连锁 - 35 -
2.8.5原则及控制方案 - 36 -
2.8.6控制设备及一次仪表选型 - 37 -
2.8.7系统配置及功能 - 37 -
2.8.8应用软件 - 38 -
2.8.9自控线路和接地 - 38 -
2.9 建筑及结构 - 39 -
2.9.1 建筑设计 - 39 -
2.9.2 结构设计 - 41 -
2.10 给排水系统 - 42 -
2.10.1 给水系统 - 42 -
2.10.2 排水系统 - 43 -
2.10.3 供水水源 - 43 -
2.11 采暖、通风及空气调节 - 43 -
2.11.1主要气象资料 - 43 -
2.11.2 通风 - 44 -
2.11.3 空气调节 - 44 -
2.11.4 采暖 - 44 -
2.12 组织机构及劳动定员 - 44 -
2.12.1组织机构 - 44 -
2.12.2 劳动定员 - 45 -
2.12.3 劳动生产率 - 46 -
2.12.4 职工培训 - 46 -
2.13 建设进度设想 - 46 -
2.14 主要技术经济指标 - 47 -
3 建设用地及相关规划 - 48 -
3.1 公司位置及交通 - 48 -
3.2 电站建设用地 - 48 -
3.2.1 工程地质 - 48 -
3.2.2 地基基本烈度 - 48 -
3.2.3 建设场地概括 - 49 -
3.3 电站总平面布置 - 49 -
3.4 道路工程 - 49 -
3.5 竖向设计和雨水排除 - 49 -
3.6 绿化设计 - 50 -
3.7 总图技术经济指标 - 50 -
4 消防 - 51 -
4.1 总图及交通运输 - 51 -
4.2 建筑物及构筑物要求 - 51 -
4.3 电气设施防火要求 - 51 -
4.3.1 中控室及高低压配电室的防火要求 - 51 -
4.3.2 配电线路的敷设及保护 - 52 -
4.3.3 照明灯具选型要求 - 52 -
4.4 消防给水及电站各系统消防措施 - 52 -
4.4.1 消防给水系统 - 52 -
4.4.2 消防用水量及水压 - 52 -
4.4.3 发电工艺各系统的消防措施 - 52 -
4.5 事故照明及疏散指示标志的设置 - 53 -
5 职业安全与卫生 - 54 -
5.1 工程概况 - 54 -
5.1.1 工程概述 - 54 -
5.1.2 工程性质 - 54 -
5.2 设计依据及标准 - 54 -
5.3 生产过程中职业危害因素的分析 - 55 -
5.4 本工程对各种危害因素采取的主要防范措施 - 55 -
5.4.1 噪声控制措施 - 55 -
5.4.2 防雷伤措施 - 56 -
5.4.3 防机伤、电伤、烫伤措施 - 56 -
5.4.4 防暑降温防湿措施 - 57 -
5.4.5 安全通道 - 57 -
5.5 职业安全卫生机构 - 57 -
6 资源和能源耗用与条件 - 58 -
6.1 厂址 - 58 -
6.2 主要气象资料 - 58 -
6.3 地震烈度 - 59 -
6.4 化学药品供应 - 59 -
6.5 水源情况 - 59 -
6.6 电源情况 - 59 -
6.7 余热利用及节能 - 59 -
6.7.1 余热利用 - 59 -
6.7.2 节约及节能 - 60 -
6.8 节约用水 - 61 -
7 生态环境影响分析 - 62 -
7.1 环境保护设计采用的标准 - 62 -
7.2 污染物分析 - 62 -
7.3 污染控制措施 - 63 -
7.3.1 生产废水处理 - 63 -
7.3.2 粉尘治理 - 63 -
7.3.3 噪声治理 - 64 -
7.3.4 废热利用 - 64 -
7.4 绿化 - 64 -
7.5 环境管理及监测 - 64 -
7.6 对环境的减排作用 - 65 -
7.6.1 减少粉尘的对外排放 - 65 -
7.6.2 降低废气对外排放温度，减少热污染 - 65 -
7.6.3 相对于燃煤电站，减少CO2、SO2、NOx的排放 - 65 -
8 经济及社会效益分析 - 66 -
8.1 投资估算 - 66 -
8.1.1编制范围 - 66 -
8.1.2各主要工艺系统设计方案 - 66 -
8.1.3投资估算编制原则 - 66 -
8.1.4投资估算编制的依据 - 66 -
8.1.5其他有关问题 - 67 -
8.1.6工程建设投资 - 67 -
8.1.7投资构成分析 - 68 -
8.1.8投资估算表 - 68 -
8.2 财务评价 - 76 -
8.2.1概述 - 76 -
8.2.2资金筹措 - 77 -
8.2.3费用与效益估算 - 79 -
8.2.4财务分析 - 82 -
8.2.5 财务评价结论 - 86 -
8.3 社会效益 - 95 -
9 工程建设招标安排 - 96 -
10 结论与建议 - 97 -

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1 项目简介
1.1 项目概况
针对四川省某某水泥有限公司的具体情况，为贯彻落实《国务院关于加强节能工作的决定》和《“十一五”十大重点节能工程实施意见》精神，在对国家及四川省资源综合利用的产业政策进行认真的学习和研究，同时在对国内现有的资源综合利用电站、水泥窑低温余热发电站的系统和技术进行了综合调研的基础上，为了实施可持续发展战略和执行资源综合利用政策，同时保证水泥生产能够顺利进行，根据企业现有生产规模、技术条件，并综合考虑在现有的一条3200t/d新型干法水泥生产线窑头、窑尾余热资源，建设一套低温余热电站。以达到充分利用熟料生产线排放的废热资源，降低生产成本，提高企业经济效益之目的。
公司委托某设计院完成该项目的设计研究工作。
工程名称：某有限公司1×6MW纯低温余热电站工程。
1.2 项目建设单位情况
四川省某某水泥有限公司位于华蓥山中段西侧的桂兴镇，始建于1996年，前身为四川省某某(集团)有限公司,该公司破产改制后由四川省某公司购买,于2002年7月获得成立,注册资金：3000万元。工厂利用国家发展企业的各项优惠政策，积极争取资金进行了三次较大规模的扩建和改造，使企业从小到大，由弱到强，逐步发展壮大为广安市的中型企业，现拥有二条Φ3×11m机械化立窑水泥生产线，年设计水泥生产能力为20万吨。公司现有员工近250人，固定资产6000万元，占地9.8万平方米。
四川省某某水泥有限公司历经二十几年水泥生产经营管理工作，一贯坚持以质量为基础，以市场为导向的经营原则，奉行质量第一，信誉至上，以良好的经济效益为宗旨，依靠科学的管理，促进了企业的健康、持续、稳定发展，其生产规模及经营业绩已跃身于广安市工业企业“五十强”、“建材企业十强”、四川省金属矿物制品业工业企业“30强”、四川省工业企业最佳经营业绩“300强”之列，成为广安区经济发展的龙头企业，广安市重点骨干企业，曾多次被省、市、区表彰为“先进企业”，是农业部命名的“全面质量管理达标企业”，省级相关部门授予“基础管理一级企业”、“质量管理一级优胜企业”、“计量二级合格单位”、“重合同守信用企业”。“华桂”牌水泥是经多次表彰评选的“四川省群众喜爱商品”、“质量连续多年无投诉产品”、“质量信得过产品”。“华桂”牌商标于2000年被审核认定为广安市首届知名商标，产品远销遂宁、南充、达州、广安一带，产品供不应求。
该公司在抓好生产经营的过程中，环境治理工作也从未放松过，抽出专人组成环境治理小组，组织相关工程技术人员到省内外环保治理设备厂家、环保设备使用厂家进行实地考察选型。从1996年至2000年先后投入200多万元购买了高压静电除尘器10台、布袋除尘器4台，旋风除尘器3台，对破碎机、烘干机、磨机等粉尘排放口以及其粉尘排放点进行了除尘治理。2002年7月21日四川省工业产品生产许可证换发审查领导小组对工厂现有生产工艺过程、产品平质量进行了严格审查，以全市机立窑总评分第一的成绩审查合格。2005年再次投入240万元，对二台机立窑排出的烟尘进行了水膜除尘治理，经监测达到了合格排放。公司总投资400多万元，对环境进行了治理，并达到了合格排放烟尘。
公司为响应国家水泥产业结构的调整和环保政策，实现工厂的可持续发展，提出了综合利用广安火电厂废渣实施3200t/d新型干法水泥生产线的建设，同步淘汰落后的机立窑水泥生产线，在原料配料、水泥配料中综合利用广安火电厂废渣——粉煤灰。粉煤灰在原料配料中作为铝质校正原料，在水泥中作为混合材料使用，并利用电厂脱硫石膏作为水泥粉磨的缓凝剂，大大减少广安火电厂粉煤灰废渣堆放的占地土地，降低广安火电厂粉煤灰废渣对周边环境的固体废弃物污染程度，并利用烧成系统产生的余热进行发电，努力使该工程成为绿色环保工程，实现区域内循环经济的发展。
1.3 项目提出的必要性和意义
1.3.1 资源综合利用
随着我国人口的不断增加和经济的快速发展，资源相对不足的矛盾将日益突出，寻找新的资源或可再生资源，以及合理的综合利用现有的宝贵资源将是我国今后如何确保经济可持续发展的关键所在。为此，早在1996年国务院就制定并出台了一系列开展资源综合利用的政策，倡导要将资源开发与节约并举，并把节约放在首位，一切生产、建设、流通、消费等各个领域，都必须节约和合理利用现有的各种资源，千方百计减少资源的占用和消耗。
开展资源合理利用，是我国的一项长期的重大技术经济政策，也是我国国民经济和社会发展中一项长远的战略方针，对于节约资源、改善环境状况、提高经济效益，实现资源的优化配置和可持续发展具有重要的意义。
人类生存和社会发展进步所必须依赖的石油、煤炭、水等均属于资源的范畴，均属于全人类、全社会所必须予以保护和合理利用的资源领域。为贯彻落实《国务院转批国家经贸委等部门关于进一步开展资源综合利用意见的通知》 （国发【1996】）等文件的精神，国家经贸委于2000年7月下发了——关于印发《资源综合利用电厂（机组）认定管理办法》的通知，该办法适用于全国所有的资源综合利用电厂（机组）。该管理办法中明确指出：资源综合利用电厂（机组）是指利用余热、余压、城市垃圾、煤矸石（石煤、油母页岩）、煤泥等低热值燃料生产电力、热力的企业单位。……对于以工业余热、余压为工质的资源综合利用电厂，应依据产生余热、余压电厂的装机容量，并且特别指回收利用工业生产过程中产生的可利用的热能及压差进行发电的企业。
1.3.2 循环经济的兴起
利用水泥生产过程中的余热建设电站后，电站的产品——电力将回用于水泥生产，这套系统在回收水泥生产过程中产生的大量的余热的同时，又减少了水泥厂对环境的热污染以及粉尘污染，这将给企业带来巨大的经济效益。这套系统是一个典型的循环经济的范例。
循环经济的思想萌芽兴起于20世纪60年代，到了80年代，人们的认识经历了从“排放废物”到“净化废物”再到“利用废物”的过程。到了90年代，特别是可持续发展战略成为世界潮流的近几年，源头预防和全过程治理替代末端治理成为国家环境与发展政策的真正主流，人们在不断的探索和总结的基础上，提出了以资源利用最大化和污染排放最小化为主线，逐渐将清洁生产、资源综合利用、生态设计和可持续消费等融为一套系统的循环经济战略。循环经济内涵是一种“促进人与资源的协调与和谐”的经济发展模式，它要求以“减量化 再利用 再循环”（3R）为社会经济活动的行为准则，把经济活动组织成一个“资源 产品 再生资源”的反馈式流程，实现“低开采、高利用、低排放”，以最大限度利用进入系统的物质和能量，提高资源利用率，最大限度地减少污染物排放，提升经济运行质量和效益。“减量化、再利用、再循环”是循环经济最重要的实际操作原则。
2004年9月28日至29日，国家发展改革委在北京召开全国循环经济工作会议。会议作了题为“贯彻和落实科学发展观，大力推进循环经济发展”的报告。会议指出，循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心，以“减量化、再利用、再循环”为原则，以“低消耗、低排放、高效率” 为基本特征，符合可持续发展理念的经济增长模式，是对“大量生产、大量消费、大量废弃”的传统增长模式的根本变革。发展循环经济有利于形成节约资源、保护环境的生产方式和消费模式，有利于提高经济增长的质量和效益，有利于建设资源节约型社会，有利于促进人与自然的和谐，充分体现了以人为本，全面协调可持续发展观的本质要求，是实现全面建设小康社会宏伟目标的必然选择，也是关系中华民族长远发展的根本大计。
会议指出，要在五个环节加快推进循环经济的发展。在资源开采环节，要大力提高资源综合开发和回收利用率；在资源消耗环节，要大力提高资源利用率；在废弃物产生环节，要大力开展资源综合利用；在再生资源产生环节，要大力回收和循环利用各种废旧资源；在社会消费环节，要大力提倡绿色消费。
1.3.3 开展节能活动
2006年7月26日，国家发改委在北京召开全国节能工作会议，各省、自治区、直辖市等主管节能工作的领导参加了会议。国家发展改革委指出，近年来随着经济规模的不断扩大，中国对能源的需求在持续较快增加，这已成为制约经济社会发展的瓶颈。缓解能源瓶颈制约的根本出路是坚持开发与节约并举，节能优先的方针，大力推进节能降耗，提高能源利用效率。为了强调当前节能工作的重要性，国家发改委在会议现场与三十个省、自治区、直辖市及新疆生产建设兵团和十四家中央企业负责人签订了节能目标责任书。中国财政部在会上表示，财政部要调整完善现有的税收政策，择机出台有利于节能的优惠措施。包括：考虑将节能设备作为享受企业所得税优惠政策的对象之一，……鼓励节能设备推广使用；……鼓励环保和节能相结合……。中央财政将根据节能工作的需要，着重从节能产品生产、节能设备的应用、节能技术研发推广等方面入手，适时研究制定相应的税收优惠政策。这次会议预示着中国节能工作全面展开。
1.3.4 理想的CDM项目
为了应对温室气体排放对全球气候变化带来的严重影响，20多年来，人类社会进行了坚持不懈的努力。1997年12月在日本东京通过的《京都议定书》是这种努力的里程碑式的极其重要的成果。在《联合国气候变化框架公约》之下，世界各国最终签署了具有法律约束力的《京都议定书》，规定在2008年到2012年的第一个承诺期内，工业发达国家必须将二氧化碳排放总量在1990年排放总量的基础上减少5.2%；发展中国家在此期间不承担减排义务，而且可以将本国实现的减排量出售给发达国家，换取资金与技术，再用于国内的环境保护事业，促进发展中国家的可持续发展，这就是《京都议定书》所设计的“清洁发展机制（简称CDM-Clean Development Mechanism）”的精髓。
CDM是《京都议定书》第12条所建立的发达国家与发展中国家之间的一种国际合作机制。《京都议定书》所设计的CDM包含双重目的：帮助发展中国家实现可持续发展；帮助发达国家实现其减排承诺。CDM规定发达国家通过提供资金和技术的方式，与发展中国家开展项目级的合作，将项目所实现的“核证减排量（CERs）”用于发达国家缔约方完成他们在议定书中的减排承诺。CDM被普遍认为是一种“双赢”的机制：发展中国家通过合作可以获得资金和技术，有助于实现自己的可持续发展，发达国家可以大幅度降低其在国内实现减排所需的高昂费用。
清洁发展机制为发达国家实现减排承诺提供了另一种可行的途径。在全球范围内无论哪里进行减排，效果都是一样的，但是在发展中国家实现减排所需的成本与难度相对更低一些。CDM模式的主要内容是，发达国家可以在发展中国家的项目中投入资金、技术，帮助其减少温室气体的排放量，然后向发展中国家购买其排放量，这样发达国家就能以比较低的成本完成减排承诺。CDM在发达国家和发展中国家之间创造了一种商机，使温室气体的减排量可以作为商品在国际市场上进行交易，发展中国家可以通过CDM项目获得一定的资金和较先进的技术。
本电站建成后，每年可减少大量的CO2排放。是一个很好的CDM项目。
随着科学进步合经济水平的持续发展，我国水泥工业的建设规模和节能技术水平有了长足的进步，水泥工业的生产建设规模由1000t/d、2500 t/d快速发展到5000t/d、8000t/d、10000t/d。水泥熟料热耗已由原来的4600～6700kJ/kg.cl降低到3000～3300kJ/kg.cl，甚至可以达到3000 kJ/kg.cl以下，即使如此，水泥生产过程中仍然还有大量的350℃以下的中、低温余热仍不能被充分利用，由其所造成的能源浪费依然惊人。水泥生产过程中有窑头熟料冷却机和窑尾余热器排掉的350℃以下废气，其热量约占水泥熟料烧成系统总耗热量的35%～38%，甚至更高。而利用日益成熟的资源综合利用技术，可大量回收和充分利用中、低品位的余热用以发电、制冷、采暖或热电联供，已经成为目前国内水泥工业节能降耗的有效途径。
本余热电站建成后，可大量回收和循环利用水泥窑废气，提高水泥线的整体资源利用水平，为资源的绿色消费贡献力量。
1.4 项目的技术条件支持
国外纯低温余热发电技术从20世纪60年代末期即开始研制，到70年代中期，无论是热力系统还是装备都已进入实用阶段。此项技术的应用到80年代初期达到了高潮，尤其是日本，此项技术较为成熟，不但在本国二十几条预分解窑熟料生产线上得到应用，并且出口到台湾、韩国等一些国家和地区。他们开发研制的余热锅炉及中、低品位蒸汽汽轮机，经数十几个工厂多年运转实践证明，技术成熟可靠并具有很大的灵活性。1996年日本新能源产业株式会社（NEDO）向我国安徽宁国水泥厂赠送一套6480kW的纯中、低温余热电站设备，余热电站的工程设计、开发、技术转化由国内科研机构承担，目前已投入运行。
2003年4月，国产设备的纯低温余热电站在上海万安集团金山水泥厂1200 t/d四级预热器水泥熟料生产线正式投入运行，该电站装机2500kW，正常发电功率1900～2100kW，吨熟料发电量38～40kWh，接近同类电站的国际先进水平。2005年6月，国产设备的纯低温余热电站在浙江小浦众盛水泥有限公司2500 t/d五级预热器水泥熟料生产线正式投入运行，该电站装机3000kW，正常发电功率为3200～3300kW，吨熟料发电量达到30～32kWh，使得2500 t/d五级预热器水泥熟料生产线纯低温余热发电达到一个崭新的技术水平。
2005年7月，全国产装备的纯低温余热电站在浙江煤山众盛建材有限公司5000t/d五级预热器水泥熟料生产线正式投入运行，该电站装机6000kW，正常发电功率为6300～6500kW，吨熟料发电量达30～32kWh，谱写了 5000t/d五级预热器水泥熟料生产线进行低温余热发电的又一新篇章。2005年9月国产设备的纯低温余热电站在浙江三狮有限公司2500t/d＋5000t/d五级预热器水泥熟料生产线正式投入运行，该电站装机3000kW＋6000kW，正常发电功率1000kW，吨熟料发电量达31～33kWh，该厂每天因发电的建设而净利润12余万元，预计2.5年回收电站建设的全部投资。
这些余热电站的相继建成及投产，收到了良好的经济效益与社会效益，在大幅度降低水泥生产成本的同时也为国家节约了能源，保护了环境，为可持续发展战略做出了贡献。

2 建设项目概况
2.1 建设项目范围及内容
根据《四川省某某水泥有限公司综合利用广安电厂废渣实施2500t/d新型干法水泥生产线技改工程可行性研究报告》以及与某某水泥有限公司领导和相关专业技术人员沟通协商，本项目设计的范围如下：
一条3200t/d水泥窑窑头冷却机废气余热锅炉；
一条3200t/d水泥窑窑尾预热器废气余热锅炉；
1×6MW汽轮发电机系统；
锅炉补给水处理系统；
电站循环水系统；
站用电系统；
电站自动控制系统；　　
电站室外汽水系统；
电站相关配套的通讯、给排水、照明等辅助系统。
2.2 项目可行性研究报编制依据
四川省某某水泥有限公司提供的有关本项目的基本资料；
国家有关水泥设计及发电设计的法律、法规、技术规范、规定；
国家相关的产业政策等。
2.3 主要设计原则及指导思想
总体技术方案要求在本工程实施时不能影响熟料生产线的正常生产，在此前提下项目建议书中电站总体技术方案的设计遵循“安全保障、稳定可靠，技术先进，降低能耗，节约投资”的原则，具体指导思想如下：
（1）在安全保障为原则下，余热发电的投产不影响水泥生产系统的正常运行。
（2）以稳定可靠为前提，采用经实践证明是成熟、可靠的工艺和装备。
（3）在稳定可靠的前提下，提倡技术先进，要尽可能采用先进的工艺技术方案，以降低发电成本和基建投入费用。
（4）尽可能利用公司现有设备、设施并尽最大可能利用余热。
（5）生产设备原则上采用国内优质产品。
（6）余热电站的动力控制和过程控制采用计算机控制系统，达到高效、节能、稳定生产、优化控制的目的，并且最大程度地减少操作岗位定员，以降低成本。
2.4 热力系统及装机方案
2.4.1 可利用余热条件
因缺少部分烟气资料，参考国内同等规模的水泥生产线废气参数，待收集完整资料后再做进一步修改，本工程3200t/d生产线余热条件如下：
（1）窑尾预热器出口废气参数如下：
风量：203650m3/h(标况)，温度：325℃～210℃（排出的废气考虑用于生料烘干），具有约3136×104kJ/h的热量；
（2）窑头冷却机中部出口废气参数如下：
风量：142500 m3/h(标况)，温度：360℃～90℃，具有约5134.2×104kJ/h的热量。
上述窑头、窑尾两部分被利用的废气余热量约为8270.2×104kJ/h。注：如果水泥线在电站建设前先建成，应对运行状态下的水泥窑头窑尾烟气进行标定，从而更准确的核定装机容量；如果水泥线在电站建设前未建成，水泥厂应提供准确的烟气参数，从而更准确的核定装机容量。
2.4.2 热力系统及装机方案设计原则
（1）充分利用该公司的生产线窑头熟料冷却机及窑尾预热器废气余热；
（2）本余热电站的建设及生产运行应不影响水泥生产系统的生产运行；
（3）本余热电站的系统及设备应以成熟可靠、技术先进、节省投资、提高效益为原则，并考虑目前国内余热发电设备实际技术水平；
（4）烟气通过余热锅炉收集下来的窑灰回收并用于水泥生产以达到节约资源及环境保护的目的。
2.4.3 热力系统及装机方案确定
2.4.3.1 装机方案的确定
根据目前国内纯余热发电技术及装备现状，结合水泥窑生产线余热资源情况，本工程装机方案采用纯低温余热发电技术。
用于余热利用的汽轮发电机的特点是以汽定电，所以要求带负荷的能力可在较大范围内波动，尤其是发电机的选型要考虑能超过设计发电量的15%左右。目前市场上可用于中低温纯余热发电系统的汽轮发电机有两种：一种为单压系统的低参数凝汽式汽轮机，另一种为混压系统（即双压系统）。相较与单压系统，双压系统的设计运行更为复杂，初投资大，但系统热效率较高，发电量大。本项目为原有3200t/h水泥生产线的配套工程，余热发电主要为水泥生产用电，提高余热发电量可减少业主网上购电的压力，降低生产成本。故此本项目选用双压系统。
当汽轮机排汽压力为0.007MPa，汽轮机内效率为78%，发电机效率98%的条件得到（汽轮机厂提供参数），经比较双压系统的发电功率最高，可达到5278kW，此方案中：
（1）窑头余热锅炉
根据废气参数计算，窑头余热锅炉可生产12.734t/h—1.6MPa—320℃高压过热蒸汽，3t/h—0.4MPa—190℃低压过热蒸汽；
（2）窑尾余热锅炉
根据废气参数计算，窑尾余热锅炉可生产12.16 t/h—1.6MPa—320℃过热蒸汽；
（3）汽轮机组
以上两台余热锅炉产生的高压过热蒸气并入汽轮机房的主蒸汽母管，除去管线的压力及温度损失混合为24.894 t/h─1.5MPa─310℃过热蒸汽，其焓值为3080.88kJ/kg，作为汽轮机进汽，AQC余热锅炉低压过热蒸汽除去管线压力及温度损失为3t/h─0.3MPa─180℃过热蒸汽；排气压力≤0.007MPa（目前国内低压汽轮机的排气压力）的湿蒸汽，排气焓约为2162.63 kJ/kg，有效焓降为918.52kJ/kg，因此该条水泥生产线余热锅炉所生产的蒸汽共具有约平均5278kW的发电能力。
根据以上参数，确定装机方案为：
1台6MW补汽式凝汽轮发电机组（25 t/h—1.5MPa—310℃；3t/h—0.3MPa—180℃）＋1台窑头余热锅炉（13t/h—1.6MPa—320℃；3t/h—0.4MPa—190℃）＋1台窑尾余热锅炉(12t/h—1.6MPa—320℃)。
2.4.3.2 热力系统
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：
在窑头冷却机中部废气出口设置窑头余热锅炉。为减轻锅炉磨损，在窑头余热锅炉前设置了惯性沉降室。窑头余热锅炉分三段设置，其中Ⅰ段为高压蒸汽段，Ⅱ段低压蒸汽段为，Ⅲ段为热水段。
在窑尾余热器废气出口设置窑尾余热锅炉。窑尾余热锅炉只设置Ⅰ段—蒸汽段。
窑头余热锅炉Ⅰ段生产的12.734t/h参数1.6MPa─320℃高压过热蒸汽窑头余热锅炉Ⅱ段生产的3t/h参数0.4MPa─190℃低压过热蒸汽，窑头余热锅炉Ⅲ段生产的180℃左右的热水28.4 t/h，其中16t/h的热水提供给窑头余热锅炉Ⅰ段，另外12.4t/h的热水作为窑尾余热锅炉给水；窑尾余热锅炉生产的12.16t/h参数1.6MPa─320℃过热蒸汽作为主蒸汽进入汽轮机做功，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锅炉给水泵为窑头余热锅炉Ⅲ段提供给水，从而形成完整的热力循环系统。热力系统具体方案详见电站原则性热力系统图。
上述方案的配置，可以使电站运行方式灵活、可靠，能很好地与水泥生产配合，可最大限度的利用余热以及减少热排放。
上述方案的特点如下：
（1）窑头余热锅炉
根据3200t/d熟料生产线窑头冷却机废气排放温度的分布，在满足熟料冷却及工艺用热的前提下，采取中部取风，从而提高进入窑头余热锅炉的废气温度，在缩小窑头余热锅炉体积的同时增大换热量，并且提高整个系统的循环热效率。该锅炉采用两段受热面，最大限度地利用了窑头熟料冷却机废气余热。窑头余热锅炉Ⅰ段为高压蒸汽段，生产1.6MPa─320℃的高压蒸汽,窑头余热锅炉Ⅱ段为低压蒸汽段生产0.4MPa─190℃的低压蒸汽, 窑头余热锅炉Ⅲ段为生产180℃左右的热水,作为窑头余热锅炉蒸汽段及窑尾余热锅炉的给水。
（2）窑尾余热锅炉
窑尾余热锅炉为蒸汽锅炉，生产1.6MPa─320℃的蒸汽，当水泥窑窑尾气温波动时，相应的窑尾余热锅炉的产汽量可随之发生变化，保证排出的烟气满足熟料生产线的烘干要求。
（3）汽轮机
汽轮机为国产低压补汽式凝汽轮机，额定功率为6MW。主汽参数：1.5 MPa─310℃，排汽压力0.007MPa，汽轮机转速为3000r/min，调速系统为电液控制。
（4）为了保证电站事故不影响水泥窑生产，余热锅炉均设有旁通烟道，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。
（5）余热锅炉为立式锅炉，具有占地面积小，漏风量小的特点，有利于提高余热回收率。
（6）由于窑头废气粉尘粒度较大，在窑头余热锅炉废气入口采用设置惯性沉降室，使废气中较大颗粒分离下来，以减轻熟料颗粒对窑头余热锅炉的冲刷磨损，提高锅炉的使用寿命。
以上各项措施已经在众多工程中应用，并取得了较好的效果，因此该技术是成熟，可靠的。

2.4.4 主要设备
电站主要设备选型见下表：
序号
设备名称及型号
数量
主要技术参数、性能、指标
1
6MW凝汽式汽轮机
1
型号：BN6－1.5型
制定功率：6MW
额定转速：3000r/min
主要门前压力：1.5MPa
主汽门前温度：310℃
排汽压力：0.007 MPa
2
6MW发电机
1
额定功率：6MW
额定转速：3000r/min
电压：10.5kV
3
窑尾余热锅炉
1
入口废气量：203650Nm3/h
入口废气温度：325℃
出口废气温度：210℃
蒸汽参数：12t/h-1.6MPa-320℃
给水参数：12.4t/h-180℃
布置方式：露天
4
窑头余热锅炉
1
入口废气量：142500 Nm3/h
入口废气温度：360℃
出口废气温度：90℃
高压蒸汽段参数：13t/h-1.6MPa-320℃
低压蒸汽段参数：3t/h-0.4MPa-190℃
热水段出水参数：28.4 t/h-180℃
给水参数：28.4t/h-42℃
布置方式：露天
5
锅炉给水泵
2
流量：35t/h
扬程：350mH2O
6
惯性沉降室
1
入口废气量：150000Nm3/h
入口废气温度：360℃（短时420℃）
压力损失：﹤400Pa
7
真空除氧器及水箱
1
除氧器处理水量：28.4t/h
除氧器工作压力：0.008Mpa
除氧器水箱水量：15m3
8
凝结水泵
2
流量：31 t/h
扬程：65mH2O
9
凝汽器
1
冷却面积：1000m2
冷却水量：2835t/h
10
桥式起重机
1
起重量：20/5t

2.4.5 主要参数指标
发电装机
MW
6

平均发电功率
MW
5.278

年运行
h
7000

年发电量
104kWh
3694.6

电站自用电率
%
7.8

年向水泥厂供电
104kWh
3406.4

水泥厂年减少向电网购电量
104kWh
3236.1
线损按5%计算
小时吨熟料余热发电量
kWh/tcl
39.6

年节约标准煤量
t
11616

年减少CO2
t
29203

年减少SO2
t
476.26

年减少NOx
t
289.23

2.4.6 车间布置
（1）主厂房
主厂房由汽轮发电机房及电站控制室、高低压配电室、化学水处理等几部分组成，布置在水泥生产线烧成系统的北侧的空地上，占地24m×21m。这样可以使主蒸汽管道长度变短，减少主蒸汽沿途的温降及压降，提高发电能力。
汽轮发电机房占地为21m×14m，双层布置，±0.000平面为辅机平面，布置有给水泵，汽轮机凝汽器及供油系统等，7.000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，汽机间内设平梁起重机1台，跨距12.5m，起重量16t，轨顶标高15.00m。
高、低压配电室、电站控制室布置在汽轮发电机房的一侧，占地为10m×7m，双层布置。高，低压配电室布置在±0.000平面，电站控制室布置在7.000平面。
（2）窑尾余热锅炉
窑尾余热锅炉布置于增湿塔旁边，采用露天布置,占地10m×6m,运行平面为5.000的平台，窑尾余热锅炉输灰装置布置在室外0.00m。
（3）窑头余热锅炉
窑头余热锅炉及惯性沉降室布置于熟料生产线窑头厂房南侧的空地上，采用露天布置，占地26m×7m。窑头余热锅炉运行平面为5.000m平面，惯性沉降室布置在5.000平面上，输灰装置、汽水取样器、排污扩容器、加药装置等布置在±0.000平面。
2.4.7 电站室外管线
室外汽水管线主要有：由窑头余热锅及窑尾余热锅余热锅炉至汽轮发电机房的主蒸汽管道；由汽机房去窑头余热锅余热锅炉的给水管道，以及由窑头余热锅炉至窑尾余热锅余热锅炉的给水管道。
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减少占地面积和节省投资。
管道保温及油漆：管道保温采用岩棉管壳和岩棉板，管道按照设计规范和规定设计（DL/T5054-1996）。
2.4.8 炉灰处理
本工程为低温余热发电，当熟料生产线窑头及窑尾废气经余热锅炉后，采用FU拉链机将窑头余热锅炉及惯性沉降室收下的窑灰送回到熟料输送系统，采用螺旋输送机将窑尾余热锅炉收下的料灰送回到生料输送系统。
2.4.9 水泥工艺系统改造
由于余热锅炉设置于水泥生产最重要的管道上，一旦发生事故(如锅炉爆管,粉尘堵塞等)将影响水泥生产的正常运行。为防止这种情况发生，余热锅炉废气管道及发电系统汽水管道均考虑了应急处理措施。
（1）窑头余热锅炉
为了避免影响正常的水泥生产，对窑头余热锅炉也采取了如下措施:
a. 保留原来的废气管道，在该管道上设旁通阀，一旦锅炉发生事故，开启旁通阀使原废气管道畅通，保证水泥生产正常进行。
b. 发电系统汽水管路考虑了将窑头余热锅炉从发电系统中解列出来的措施。
c. 窑头余热锅炉废气入口采用惯性沉降室处理，将部分粉尘收集下来，减少进入窑头余热锅炉的入口含尘浓度，以减轻熟料颗粒对锅炉的冲刷磨损，延长锅炉的使用寿命。
（2）窑尾余热锅炉
为了避免影响正常的水泥生产，对窑尾余热锅炉也采取了如下措施：
a. 保留原来的废气管道，在该管道上设旁通阀，一旦锅炉发