郑州同力水泥有限责任公司纯低温余热电站工程可行性研究报告.doc

郑州同力水泥有限责任公司纯低温余热电站工程 　　　 可行性研究报告
目 录
1　总论 1
1.1　项目名称 1
1.2　企业简介 1
1.3　纯低温余热发电项目概况 1
1.4　项目的技术条件支持 3
1.5　编制依据 3
1.6　主要编制原则及指导思想 4
1.7　可行性研究报告研究范围 4
2　项目建设的必要性与可行性 6
2.1　项目建设的必要性 6
2.2　余热发电的有利条件 8
3　建设条件 10
3.1　地质条件 10
3.2　气象条件 10
3.3　地震烈度 10
3.4　水源 10
3.5　水泥线电负荷 11
3.6　烟气余热条件 11
4　发电工艺方案 12
4.1　电站系统配置特点 12
4.2　装机容量 12
4.3　电站总平面布置及交通运输 13
4.4　电站系统概述 14
4.5　余热发电系统 15
4.6　车间布置 22
4.7　主要设备选型 22
5　电力系统 27
5.1　概述 27
5.2　系统概述 27
5.3　电气主接线 28
5.4　电气主要设备选择 28
5.5　厂用电接线及布置 29
5.6　直流电系统 30
5.7　二次线、继电保护及自动装置 31
5.8　过电压保护与接地 33
5.9　照明与检修网络 33
6　热工控制 35
6.1　热工自动化的水平和控制室布置 35
6.2　系统的配置均按照如下原则进行 36
6.3　常规自动化仪表设备 37
6.4　设计依据的标准与规程 37
6.5　各项性能指标 38
7　给排水 40
7.1　给水系统 40
7.2　排水系统 40
8　消防 42
8.1　总图及交通运输 42
8.2　建筑物及构筑物要求 42
8.3　电气设施防火要求 42
8.4　消防水 43
8.5　事故照明及疏散指示标志的设置 44
9　采暖通风及空调 45
9.1　设计依据 45
9.2　室外气象资料 45
9.3　设计范围 46
10　建筑及结构 48
10.1　建筑设计原则 48
10.2　结构设计 48
11　环境保护 49
11.1　主要污染物 49
11.2　执行的环境质量标准及排放标准 49
11.3　控制措施 50
11.4　环境效益 50
11.5　环境管理及监测 50
12　职业安全与卫生 51
12.1　工程概况 51
12.2　设计依据及标准 51
12.3　存在的危险有害因素 52
12.4　主要防范措施 53
12.5　安全机构设置 57
13　项目定员与职工培训 58
13.1　项目定员 58
13.2　劳动生产率 59
13.2　职工培训 59
14　工程项目实施的总体进度 60
15　财务评价 61
15.1　评价依据 61
15.2　基础数据 61
15.3　总成本费用的测算 63
15.4　盈利能力分析 63
15.5　偿债能力分析 65
15.6　财务生存能力分析 66
15.7　不确定性分析 66
15.8　风险分析 67
15.9　财务评价结论 67
15.10　附表目录 67
15.11　主要技术经济指标 68
16　结论 70
17　附文件 71
18　附图 72

IV
　 洛阳重工矿山机械工程设计院

郑州同力水泥有限责任公司纯低温余热电站工程 　　　 可行性研究报告
1　总论
1.1　项目名称
郑州同力水泥有限责任公司纯低温余热电站工程（9MW）。
1.2　企业简介
郑州同力水泥有限责任公司是由郑州煤炭工业（集团）有限责任公司全资兴建的一家非煤子公司，成立于2007年12月，注册资本金22000万元人民币。同时预留一条同规模水泥生产线。本项目的实施，对于有效利用当地水泥原燃材料资源和项目余热资源，实现节能减排目标，调整郑州市水泥产业结构，建设环境友好型企业具有重要意义。
1.3　纯低温余热发电项目概况
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。循环经济的思想萌芽兴起于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。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，倡导要坚持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。
开展资源综合利用，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。
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范例。
我国是水泥生产大国，水泥产量已连续20年位居世界第一。2005年我国新型干法熟料产能达到4.3亿吨；新型干法水泥产量比重由2000年不足12％提高到2005年的40％。但由于水泥熟料煅烧技术的限制，水泥生产线窑头、窑尾仍有大量350℃以下中、低温废气余热尚不能被充分利用，还有30％的水泥熟料烧成系统总热量被排放，能源浪费惊人。
采用纯低温余热发电技术，充分利用水泥生产线窑头、窑尾排放的350℃以下中、低温废气余热，无需外加热源，通过余热锅炉、低参数汽轮机等热能利用设备，将热能转化为电能。
水泥生产线配套建设纯低温余热电站，每吨熟料成本可下降15元以上。经济效益非常可观。以5000t/d水泥线配套建设纯低温余热电站为例，每年可为企业节约2000多万元资金。
利用5000t/d水泥熟料生产线的出预热器350℃左右的烟气和从篦冷机中部抽废气，窑头与窑尾废气分别进入AQC双压余热锅炉和SP单压余热锅炉产生过热蒸汽，过热蒸汽推动汽轮机做功发电。
发电机组采用“并网不上网”。该系统的特点是：技术先进，系统简单可靠，运行成本低，便于管理。
本余热电站建成后，可大力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六十年代末期即开始研制，到七十年代中期，无论是热力系统还是装备都已进入实用阶段。此项技术的应用到八十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水泥生产线上得到应用，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）向我国安徽省宁国水泥厂赠送了一套6480kW的纯中、低温余热电站设备，目前已投入运行。
2006年9月，中信重机公司设计的水泥窑首套双压纯低温余热电站在吉林辽源金刚水泥厂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7500kW，发电功率达到7000～7900 kW，吨熟料发电量达32～38kWh，谱写了5000t/d五级预热器水泥熟料生产线进行纯低温余热发电的新篇章。
水泥厂余热电站的建成及投产，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，为可持续发展战略作出了贡献。
1.5　编制依据
（1）郑州同力水泥有限责任公司提供的4500 t/d水泥熟料生产线的窑尾废气参数以及窑头废气参数；
（2）郑州同力水泥有限责任公司提供的厂内电力系统配置；
（3）郑州同力水泥有限责任公司提供的当地水价、电价等相关数据；
（4）郑州同力水泥有限责任公司提供的余热电站厂区平面及地质、气象等基础资料；
（5）《郑州市国土资源局关于郑煤集团公司新型干法水泥项目建设用地预审的初步审查意见》。
（7）新密市建设管理局出具的《建设项目选址意见书》；
（8）《河南省环境保护局关于郑州煤炭工业集团有限责任公司4500t/d熟料新型干法水泥生产线项目环境影响报告书的批复》；
（9）国家有关的法律、法规、技术规范、规定等。
1.6　主要编制原则及指导思想
总体技术方案要求在本工程实施时不能影响水泥生产线的正常生产，在此前提下，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，真实、全面反映项目的有利和不利因素。具体指导思想如下：
（1）严格执行国家有关法律法规和产业政策的要求。做到建设项目的安全设施必须与主体工程同时设计，同时施工，同时投入生产与使用。
（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）提倡技术先进，尽可能采用先进的工艺技术，以降低发电成本和基建投入。
（4）尽可能利用公司现有设备、设施。
1.7　可行性研究报告研究范围
根据建设余热电站的要求和现场实际情况，范围如下：
水泥生产线与余热电站的连接系统；
水泥窑窑头冷却机废气余热锅炉（AQC炉）；
水泥窑窑尾预热器废气余热锅炉（SP炉）；
电站室外汽水系统；
汽轮机及热力系统；
发电机及电气系统；
电站自动控制系统；
循环冷却水系统；
给、排水管网及相关的通讯、照明等辅助系统。

2　项目建设的必要性与可行性
2.1　项目建设的必要性
（1）可以提高企业的经济效益
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严峻，所以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。
水泥工业，首先是能源的消耗大户，其次是浪费大户。节能降耗的任务很艰巨。即使在大型干法水泥生产线中，由于水泥煅烧技术和生产工艺流程的限制，大量的360℃以下中、低温废气余热不能被充分利用，仍有占水泥熟料烧成系统总热耗量的35％被排放掉，如何有效地回收这部分余热，一直是困扰水泥行业节能降耗，提高经济效益的难题之一。
开展资源综合利用，是我国的一项长期的重大技术政策，合理地利用资源是可持续发展的关键。
我国的科研机构自主开发了符合国家资源综合利用政策的资源综合利用电站的发电技术及相应配套的系统，充分回收利用水泥生产线中、低温废气余热，不仅可为企业带来可观的经济效益，同时还具有显著的社会和环境效益，随着我国市场经济的深入发展，国家对资源综合利用工作十分重视，在国家政策的鼓励和引导下，我国资源综合利用取得一定的成绩。
利用低参数余热锅炉和补汽凝汽式汽轮机进行发电，充分利用了水泥生产过程中产生的废气余热，使废气余热转换成电能。本工程一条线装机为9MW，年供电量约5692×104 kWh，按照0.535元/kWh（含税）计算，每年可有2603万元的收入，提高了企业的经济效益。
（2）可以提高设备的安全性，稳定性
由于废气和烟气温度较高，容易使设备表面温度过高，当操作人员在工作时，会引起工作人员的烫伤等安全问题。另外，设备温度的升高会引起设备变形，缩短设备的使用寿命，甚至导致设备不能正常工作。所以一方面需要采取措施，如内设耐火材料或外设保温层，来降低设备及表面温度。另一方面可采取冷却措施使烟气温度降低，如设置余热锅炉把烟气中过多的热量转换成其它形式的能量。
利用纯低温余热发电技术，设置余热锅炉，可充分利用烟气余热，使AQC余热锅炉排烟温度降到100℃左右，减轻了对窑头废气处理系统的热破坏，提高了废气处理系统的安全性、稳定性，减少了人员伤亡事故的发生，降低了设备故障率。窑尾SP余热锅炉排烟温度降低到220℃左右后进入原料磨烘干原料，不需要进入增湿塔进行降温，减少了增湿塔的故障率。
（3）提高能源利用效率，符合国家的能源政策
开展资源综合利用，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。
① 国家发改委《节能中长期专项规划》中把余热余压利用(尤其是水泥工业)作为十项重点发展的技术之一。明确要求水泥行业重点在日产2000吨以上水泥生产线建设中低温余热发电装置,每年建设中低温余热发电装置30套，形成年节约300万吨标准煤能力。
② 十大重点节能工程是《节能中长期专项规划》的重要内容，已纳入国家“十一五”规划《纲要》。为组织实施好十大重点节能工程，2006年7月27日，国家发展改革委会同科技部、财政部、建设部、质检总局、环保总局、国管局和中直管理局组织编制了《“十一五”十大重点节能工程实施意见》，十大重点节能工程即包含“余热余压利用工程”。
③ CDM是《京都议定书》规定的发达国家缔约方和发展中国家缔约方之间的一种合作机制。水泥企业可以利用实施纯低温余热发电减排CO2，实施清洁发展机制（CDM），直接售卖减排量或吸引发达国家的资金进行投资，获取额外的收益。
④ 国家发改委等八部委关于《加快水泥工业结构调整的若干意见》中，结构调整目标之一，要求新型干法水泥采用余热发电生产线达40％。
⑤ 2005年底，国家发布了《促进产业结构调整暂行规定》、《产业结构调整指导目录》：把日产2000吨及以上熟料新型干法水泥生产余热发电新列入政策鼓励类。明确此类投资项目按照国家有关投资管理规定进行备案；各金融机构应按照信贷原则提供信贷支持。其他优惠政策按国家有关规定执行。
（4）可以提高环保水平
利用余热进行发电，不需要消耗燃料，对环境没有污染，一条水泥线余热发电项目按年供电量5692×104kWh，根据火电煤耗383g标准煤/kWh计算，年节约2万多吨标煤，减少了二氧化硫的排放，每年少向大气排放二氧化碳6万多吨，提高了环保水平。
2.2　余热发电的有利条件
（1）由于本发电工程是余热利用技改工程，可以根据实际条件进行合理布置，主厂房及冷却塔可以利用水泥生产线的空地，不再另行征地。
（2）余热发电利用补汽凝汽式汽轮机，不需要燃料及除灰渣系统等设备，发电系统简单、设备投资少、运行操作简单。
（3）水泥生产用电负荷容量较大，一条4500t/d线平均负荷2万多千瓦，余热发电量只有约9000kW左右，可以完全自用。
（4）汽轮发电机主厂房距离厂变电所很近，发电后并网方便。
（5）因本电站为公司的一个车间，工程生产后的机、电、仪表修理设施可以利用原自备电厂生产设施，不再重复建设。一些专职机构如环保,职业安全卫生等，现有人员及装备已能满足要求，也不需要重复建设。

3　建设条件
3.1　地质条件
电站建设场地坐落在水泥生产线厂区内，不另行征地，详见电站总平面布置图。拟建厂址工程地质条件良好，具备建设条件。
3.2　气象条件
年平均气温：　　　　　15.1℃
极端最高气温：　　　　39.8℃
极端最低气温：　　　　-10.3℃
年平均最大相对湿度：　62％
年平均降水量：　　　　614 mm
年最大降水量：　　　　857.6 mm
年平均风速：　　　　　1.3 m/s
瞬间最大风速：　　　　24 m/s
当地海拔高度：　　　　249～282m
最大冻土层：　　　　　20mm
3.3　地震烈度
项目所在地区地震烈度均为Ⅶ度，根据国家抗震设计规模要求，所有建（构）筑物均按Ⅶ度设防。
3.4　水源
本地区地下水含量非常丰富，采用地下水作为本工程给水水源。
3.5　水泥线电负荷
郑州同力水泥有限责任公司用电负荷为28.5MW左右。
3.6　烟气余热条件
由郑州同力水泥有限责任公司提供的其新型干法4500t/d熟料生产线烟气参数，根据标定情况和国内其它同类型水泥窑余热废气情况，取如下废气参数：
入窑尾SP炉的废气流量：340000 Nm3/h
废气温度：305℃
出废气温度：200±10℃
热量：5750×104 kJ/h
入窑头AQC炉的废气风量：240000 Nm3/h
废气温度：380℃
出废气温度：90℃
热量：9134×104 kJ/h
根据以上废气余热情况，本项目4500 t/d水泥熟料生产线配备9MW汽轮发电机组一套。

4　发电工艺方案
4.1　电站系统配置特点
余热发电系统的汽水流程为：给水经高压给水泵进入AQC双压锅炉公共省煤器后，被加热成为饱和水后，分成二路，一路进入AQC锅炉高压系统和SP锅炉，另一路低压给水经低压给水泵进入低压省煤器后，进入AQC锅炉低压系统。进入AQC高压系统和SP锅炉的水经过锅炉内部循环被加热成过热蒸汽，两台锅炉的过热蒸汽混合后和低压补汽分别进入汽轮机高压端和低压端做功发电。进入AQC低压锅炉汽包的饱和水被加热成低压补汽
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。
热力系统设有汽、水解列措施，汽轮机组等可退出发电系统。
4.2　装机容量
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双压技术。
装机方案的确定除应满足设计条件、上述前提条件及本工程所确定的原则外，还应考虑下述条件：
窑尾废气余热可生产约21.2t/h，压力1.7MPa，温度285±10℃的过热蒸汽；
窑头熟料冷却机废气余热可生产22.2t/h，压力1.7MPa，温度360±10℃过热蒸汽和5t/h，压力0.45MPa，温度190±10℃的过热蒸汽。
汽轮机组
根据余热锅炉所能产生的主汽品位，本工程选用的汽轮机主蒸汽参数为进汽压力1.6MPa，进汽温度320℃，补汽压力0.35MPa，补汽温度155℃。
余热锅炉产生主蒸汽量总共约43.4t/h，补汽量总共约5t/h。
本工程为利用郑州同力水泥有限责任公司的1条4500t/d熟料生产线窑尾预热器及窑头熟料冷却机废气余热建设纯低温余热电站，AQC余热锅炉采用双压，SP余热锅炉采用单压，汽轮机采用补汽凝汽式汽轮机。
汽轮机装机容量：　9 MW
发电机装机容量：　12MW
平均发电功率：　　8.5 MW
年发电量：　　　　6120×104 kWh
年供电量：　　　　5692×104 kWh
4.3　电站总平面布置及交通运输
本工程包括：9MW汽轮机厂房、冷却塔、化水间、循环水泵房、窑头AQC余热锅炉及沉降室、窑尾SP余热锅炉。建设场地主要集中在水泥生产线附近。
根据水泥熟料生产线的布置及发电工艺流程，窑尾SP余热锅炉布置在熟料生产线窑尾高温风机上；窑头AQC余热锅炉和沉降室布置在熟料生产线窑头厂房的空余场地；汽轮发电机房、冷却塔、化水间靠近熟料生产线布置，集中布置在熟料生产线旁的空余场地上；窑头余热锅炉AQC炉、窑尾余热锅炉SP炉均为露天布置；汽轮发电机组为室内布置。
总平面布置简介：
由于本厂址处在厂区之内，因此主厂房和辅助厂房标高可根据现场位置而定，不一定要在一个平面上，这样就可以减少施工中的土石方量，以节约投资。
余热电站汽机房布置在窑筒体旁的空地上，汽轮发电机房、电站控制室、站用电力室、发电机及站用电高压系统等合建一主厂房，其中：汽轮机采用补汽凝汽式机组，容量为9MW，发电机12MW，工作蒸汽参数为1.6MPa，320℃。发电机采用10.5kV空冷式发电机组；汽机房：24m×21m＝504m2，主要布置1台9MW汽轮机、凝结水泵等。
电站用电设备集中布置在电力室，电站启动时启动电源为电网供电，电站正常运行后，站用电既可由电网供电，也可由发电机直接供电；电站运行方式为并网不上网；电站设独立调度通讯系统，与电站生产有关的各岗位均设直通调度电话，电站与电网调度管理部门间按要求设置调度通信设施。汽机循环冷却水设施采用机械通风冷却塔；电站的控制采用DCS计算机控制系统。
4.4　电站系统概述
本余热电站所配SP余热锅炉为单压，产生1.7MPa主蒸汽；所配AQC余热锅炉为双压，产生1.7MPa主蒸汽与0.45MPa低压蒸汽。汽轮机采用9MW补汽凝汽式汽轮机。
本系统能充分利用余热资源，使窑头烟气排放温度降低到100℃左右。充分利用了余热资源，同时系统比较简单，施工和运行方便。
4.5　余热发电系统
整个余热发电系统由余热锅炉系统、汽轮发电机系统、水泥生产工艺系统改造、循环冷却水系统等组成。
4.5.1　余热锅炉系统
余热锅炉均采用立式锅炉，可以解决余热锅炉漏风、堵灰等问题并减少占地面积，提高余热回收率。
① 窑头AQC双压余热锅炉采用采用双压结构，立式自然循环，带有两个汽包；烟气自上而下通过锅炉，先后经过布置在锅炉内部的高压过热器、高压蒸发器，低压过热器、低压蒸发器和公共省煤器。管箱采用左右对称结构，这些管箱均通过底座型钢将自身重量传递到钢架的横梁上。采用这种管箱式结构，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。
AQC 余热锅炉受热面全部使用异形换热元件—螺旋鳍片管。AQC 锅炉的高压省煤器出水分两部分，一部分供AQC 锅炉使用，另一部分通过管道输送到SP锅炉的省煤器中。低压段给水为独立的系统，低压省煤器出水直接进低压锅筒。
由于烟气中的废气粉尘为熟料颗粒，粘附性不强，除尘方式采用自然沉降；在窑头余热锅炉前设置了沉降室，保证锅炉管束免受烟气颗粒的冲刷、磨损及腐蚀，以防止高速高温含尘气体对对流管束的韧性、强度、耐磨性造成影响，保证锅炉的换热效率，使排烟温度降至100℃左右。
② SP 余热锅炉采用单锅筒自然循环方式、露天立式布置，结构紧凑、占地小。烟气从上向下分别横向冲刷过热器、蒸发器、省煤器，气流方向与粉尘沉降方向一致。烟气在管外流动，受热面为蛇形光管，保证锅炉管束免受烟气颗粒的冲刷、磨损及腐蚀，以防止高速高温含尘气体对对流管束的韧性、强度、耐磨性造成影响。由于烟气中含有大量的低粘度灰份，本锅炉特设置了振打除灰装置，每一层管组都设置了4组振打装置，在受热面下面用连杆将所有管子连到一起。每组均由1 台电动机带动，共28 组，布置于锅炉的两侧。
AQC锅炉和SP锅炉将水泥生产过程中的废气余热吸收，产生的过热蒸汽及低压补汽进入汽轮机，进行能量转换，拖动发电机向电网输送电力。
2台锅炉产生的过热蒸汽进入汽轮机作功后排入凝汽器，凝结水经凝结水泵送入轴封加热器，再由给水泵升压进入锅炉公共加热器，形成闭式循环。
4.5.2　汽轮发电机系统
补汽式凝汽汽轮机是为了适应废气余热发电而设计开发的新型汽轮机，其独特的补汽结构，可以使低压蒸汽甚至是饱和蒸汽补入汽轮机增加做功，从而提高汽轮机的发电量，热量利用率可提高8％左右。纯低温余热发电补汽式汽轮机组有以下优点:
① 主蒸汽参数和补汽参数的优化
水泥窑余热发电系统主蒸汽参数和补汽参数的优化实现了两个主要目标：一是尽可能多的利用水泥窑余热，可使窑头废气排出温度降到90～100℃。二是在相同的废气热量条件下发电功率最大。
② 进汽参数低、过热度小、参数变化范围大
补汽式汽轮机适应变工况能力强，进汽压力、温度适用参数变化范围宽，特别能适应干法水泥窑窑头、窑尾的废气温度低，废气参数波动较大的工况。
③ 独特的补汽点的选取和补汽缸结构的设计
汽轮机的补汽和抽汽不同，对于补汽式汽轮机，在主蒸汽及补汽参数确定后，补汽点的选取和补汽结构的设计是关键。补汽点位置选取不当会造成蒸汽补不进去或补汽损失太大，因此必须经过详细的汽轮机通流部分计算，兼顾额定工况、最大工况和变工况以及汽轮机的实际结构才能确定补汽点。本汽轮机的补汽点为第四压力级后。补汽缸的结构必须保证蒸汽补进去后与主蒸汽均匀混合。补汽式汽轮机设计了渐缩蜗壳式补汽缸，很好地解决了这个问题，并申请了专利。
4.5.3　水泥生产工艺系统改造
（1）窑尾预热器SP
由于5000t/d水泥线工艺布置较紧凑，现场空地不多，而窑尾SP锅炉又采用立式锅炉，综合以上因素考虑，拟将窑尾SP炉布置在窑尾预热器后的高温风机之上。在每条线最上一级（C1级）预热器至增湿塔的下行管道上引出废气管道与SP锅炉相连，锅炉排出的积灰由输送机送回生料库。锅炉出口烟气温度在220℃左右，送到窑尾高温风机进风口的管道上，以满足下道工序烘干原料的需要。烘干原料后的废气由原废气处理系统的收尘器净化后排入大气。控制锅炉的烟气阻力≤1000Pa，使系统的阻力在窑尾高温风机的能力允许范围之内。引出管道与原下行管道以及锅炉出口管道上均增设电动百叶阀门，对气流进行控制和切换，原下行管道可做为锅炉的旁通烟道。当SP锅炉出现故障或水泥生产不正常时，气流可不通过锅炉而流向旁通烟道，使锅炉解列，既满足了水泥生产的稳定运行，又保证了SP炉的安全。通过旁通烟道的调节作用还可使水泥生产及余热锅炉的运行均达到理想的运行工况。
②　窑头冷却机AQC
在窑头熟料冷却机与窑头收尘器之间设一台AQC余热锅炉，由废气管道连接。为保证锅炉正常产汽量，需对冷却机进行改造，可从冷却机中部（原煤磨抽风处）引出管道，抽出380℃左右的废气送至沉降室，滤去大颗粒粉尘后再由管道分别引向AQC锅炉和煤磨。
每条线出AQC锅炉的废气进入原有的窑头收尘器收尘后，由原有窑头排风机排放，冷却机剩余的低温余风仍由原管路进窑头收尘器。原余风管路系统可做为锅炉的旁通烟道，当锅炉故障或水泥生产不正常时可关闭去AQC锅炉的阀门，气流可不经锅炉而由此旁路系统直接排至窑头收尘器。在冷却机原余风管路上、新设的去锅炉管路上和出锅炉管路上均增设电动百叶阀门，以实现对气流的控制和切换。由于原有的去煤磨的管路上已有阀门，所以不再新增去煤磨的阀门。锅炉和沉降室的烟气总阻力控制小于1000Pa，使改造后的气体流量和压力在窑头排风机的能力允许范围之内。
4.5.4　废灰处理
SP余热锅炉的积灰清下后通过螺旋输送机送到原料库，AQC余热锅炉的积灰清下后通过拉链机送到熟料库；做到了资源综合利用。
4.5.5　循环冷却水系统
根据该公司的建设场地条件，循环冷却水泵站建设在玻璃钢冷却塔附近，循环水泵直接从冷却塔水池吸水。根据余热电站冷却水用量及水压要求，在循环冷却水泵站内设两台循环冷却水泵；同时为保持水质的稳定，在泵站内设置了加药装置。
循环冷却水系统包括循环冷却水泵、水池、冷却塔、加药装置等，水源水进入循环水池，经水泵加压，至各用水点后，回流到冷却塔进行冷却，循环使用，其中防止管道结垢和水质降低，采用加药改善水质，以达到工艺水质要求。
循环水系统根据工艺要求，余热发电循环冷却水的主要用水点为凝汽器、冷油器、空气冷却器。
系统加药采用两套自动加药装置，分别投加HEDP和ClO2。HEDP除去水中的Ca2+，Mg2+等金属离子，降低水的硬度，防止设备、管道结垢；ClO2防止水中滋生藻类，同时可以杀菌作用。
根据计算，本工程冷却循环水系统需要补充水80 t/h左右。
本期工程拟建设一台补汽凝汽式汽轮发电机组。凝汽器的平均凝汽量为48.4 t/h，其冷却倍率采用75倍，考虑到用水安全，在设计时取总循环水量为4000 m3/h。
循环水量的计算见下表。
循环水量计算表
　项目

机组类型
凝汽量
（t/h）
凝汽量冷却用水（m3/h）
辅机用水量（m3/h）
总循环水量（m3/h）
冷却倍率m=75
9MW
48.4
48.4×75
180
3810
4.5.6　化学水处理系统
本工程余热电站中的余热锅炉的蒸汽压力均为低压蒸汽锅炉。为满足锅炉及机组的正常运行，锅炉给水指标应满足《工业锅炉水质》（GB1576-2001）低压锅炉水质标准要求。
为了保证锅炉给水水质，提高供水安全可靠性考虑，该工程新建一条一级反渗透+一级混床除盐的除盐水系统。
考虑采用一级反渗透+混床水处理系统的原因为：
（1）用一级反渗透+混床制除盐水，与用软化水相比较：
a.可降低锅炉排污率，从而降低热量的损失，提高了余热的利用效率。用一级反渗透+混床制除盐水的排污率为0.4％，用软化水的排污率为7.5％。
b.大大提高了补给水水质，解决了中低压锅炉中常用软化水作补给水而引起的硅酸盐结垢的问题。有利于锅炉的长期稳定运行，延长了锅炉的使用寿命。
c.由于纯低温余热发电利用废烟气，温差波动较大，造成锅炉负荷变化大，因此蒸汽中携带的盐分较多，在过热器及汽轮机中造成盐类的积聚，引起过热器堵塞及汽轮机故障，选用纯度较高的除盐水，能在负荷不稳的情况下保证蒸汽的品质，提高系统运行的可靠性。
（2）用一级反渗透+混床制除盐水与用一级除盐水相比较，
a.可降低酸碱耗量，一级反渗透+混床的再生酸碱耗量为一级除盐水的5％，从而减少了酸碱废水的排放量，有利于环境保护。
b.减少了系统的频繁再生操作，使系统的运行操作更简单，
系统的出水水质更易得到保证，且大大提高了出水水质。
采用一级反渗透+混床水处理系统符合系统及现场的条件，有利于系统的稳定运行。
①化学水量的确定
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，因此要进行锅炉排污，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，电站汽水系统补水量约为2.7m3/h。电站水处理设备的出力，按全部正常汽水损失与机组启动或事故增加的汽水损失之和确定，最大约5.2 m3/h。考虑到用水安全，本余热电站化学水处理设备制水能力为1×8m3/h。
②化学水处理工艺
根据本公司提供的水源情况，并为了满足电站锅炉的用水水质标准，本工程化学水处理方式拟采用“反渗透+一级混床除盐”系统（见化学水处理系统流程图）。处理流程为：自水泥线生活、消防给水管网送来的自来水进入车间，根据其水压而定是否用水泵加压，后加酸调节PH值至5.5，经机械过滤器和活性碳过滤器，再经精密过滤器过滤后，由高压泵将水送至反渗透装置，除去大部分阳、阴离子后进入除二氧化碳气，除去大部分的二氧化碳后进入中间水箱,再由中间增压泵将水送至混合离子交换器，出水为除盐水，进入除盐水箱，再通过除盐水泵供给汽轮发电机房。处理后水质达到：电导率小于5μS/cm，二氧化硅小于0.1mg/l。
为控制锅炉给水的含氧量，减少溶解氧对热力系统设备的腐蚀，采用加联氨处理，经化学除氧后：含氧量≤0.05mg/L。为满足锅炉给水PH值的要求，采用加吗啉处理。
锅炉汽包水质调整，采用药液直接投放的方式由专设加药泵向锅炉汽包内投加Na3PO4溶液。
4.6　车间布置
4.6.1　汽轮发电机车间
汽轮发电机车间由汽轮发电机房及高低压配电室、值班室等几部分组成。
汽轮发电机房双层布置，±0.000平面为辅机平面，布置有给水泵、汽轮机凝汽器、冷凝水泵、冷油器、疏水泵、疏水箱等，7.000m平面为运转层，汽轮机及发电机布置在此平面。局部三层平面即12.00m平面，主要布置除氧设备等。
配电室±0.000平面布置高、低压配电柜等。机、炉、电集中控制室布置在7.000m平面，
4.6.2　窑尾SP余热锅炉
窑尾余热锅炉均布置在窑尾高温风机之上，采用露天布置。排污扩容器、汽水取样器等布置在±0.000平面。
4.6.3　窑头AQC余热锅炉
窑头余热锅炉布置在水泥生产线窑头篦冷机旁，采用露天布置。排污扩容器、汽水取样器等布置在±0.000平面。
4.6.4　化学水处理车间
化学水处理车间单层布置，包括水处理间、化验室、值班室。水箱保温后布置于车间一侧。
4.7　主要设备选型
主要设备选型一览表
名称
型号规格
技术条件
数量
备注
AQC双压余热锅炉
QC240/380-22.2(5)-1.6(0.35)/360(190)

入口废气量：240,000Nm3/h
入口废气温度：380℃
入口废气含尘浓度：<30g/Nm3
出口废气温度：99℃
高压蒸汽量： 22.2 t/h
高压蒸汽压力：1.6 MPa(g)
高压蒸汽温度：360±10℃
低压蒸汽量：5 t/h
低压蒸汽压力：0.35 MPa(g)
低压蒸汽温度：190℃
给水温度：45℃
锅炉总漏风：≤2％
布置方式：立式
1台

SP窑尾余热锅炉
QC340/305-21.2-1.6/285

入口废气量：340,000Nm3/h
入口废气温度：305℃
入口废气含尘浓度：<80g/Nm3
出口废气温度：200℃
高压蒸汽量：21.2t/h
高压蒸汽压力：1.6 Mpa(g)
高压蒸汽温度：285℃
给水温度：45℃
锅炉总漏风：≤2％
布置方式：立式
1台

补汽凝汽式汽轮机
BN9--1.6/0.35
额定功率：9 MW
额定转速：3000 r/min
进汽压力：1.6 MPa(a)
进汽温度：320℃
进汽量：43.4t/h
补汽压力：0.35MPa(a)
补汽温度：155℃
补汽量：5t/h。
排气压力：0.007MPa(a)
1台

汽轮发电机
QF-K9-2
额定功率：9 MW
额定电压：10500 V
额定转速：3000 r/min
可控硅励磁
1台

锅炉电动给水泵
DG46-50×7
流量：30-55 m3/h
扬程：388.5-322 m
功率：90 kW
2台

低压锅炉电动给水泵
DG12-25×4
流量：7.5-15 m3/h
扬程：112.8-92 m
功率：11 kW
2台

循环水泵
350－440（I）
流量：2582 m3/h
扬程：29m
电机功率：280 kW
2台

玻璃钢机力冷却塔
GFNS2-2500
冷却水量：2500 m3/h
功率：132/45/25 kW
2台

计算机控制系统

计算机控制系统
1套

磷酸盐加药装置
1DB-0.06/4.0
药箱容积：1500 ml
药箱数量：2个
3套

空气冷却器
LRW-360
冷却能力：N=360kW
1台

冷油器
YL-20
冷却面积20 m2
油流量：85 l/min
冷却水量：60 t/h
水阻：4.36 MPa
油阻：28 kPa
2台

油箱

V=3.3 m3
1台

电动离心油泵
80Y100A

流量：45 m3/h
扬程：85m
功率：30 kW
转速：2950 r/min
1台

交流润滑油泵
65Y60B
流量：0.0067 m3/s
压力：34 m
功率：5.5 kW
转速：2950 r/min
1台

直流润滑油泵
65Y60B
流量：0.0067 m3/s
压力：34 m
电机：Z2-41
功率：5.5 kW
转速：2950 r/min
1台

凝结水泵
4N6A
流量：30-50m3/h
扬程：40-37.7 m
功率：11kW
电压：380 V
2台

射水泵
SLW200-400B
流量：140 m3/h
扬程：38 m
功率：30 kW
转速：1450 r/min
2台

轴封抽风机
AZY10-700-3
功率：3kW
1台

汽封加热器

加热面积 20m2
1台

通风泵
FD503.50.01
流量：25 kg/h
扬程：49-98 Pa
转速：2960 r/min
电机功率：0.22 kW
1台

均压箱
FD503.83.03

1台

桥式起重机
起