水泥厂窑炉尾气低温余热发电系统

水泥厂窑炉尾气低温余热发电系统

可行性研究报告

目 录

第一章总论 1．1项目的基本信息 1．1．1项目名称及性质 1．1．2项目的有关单位 1．1．3可行性研究报告的编制依据 1．2项目概况 1．2．1概况 1．2．2项目建设基本原则 1．2．3建设目标 1．2．4建设的有利条件 1．2．5项目建设的意义 1．2．6主要技术方案 1．2．7项目实施方案 1．2．8项目建设计划

1．2．9项目投资估算与资金筹措 1．2．10主要设备表 1．2．11主要经济技术指标 1．3问题与建议 第二章项目的背景及意义 2．1项目的提出

2．1．1项目业主单位情况 2．2．2项目承担单位情况 2．2项目的由来

2．3项目建设的意义

2．4水泥余热发电项目良好的市场前景 2．5水泥余热发电已录入CDM项目 第三章厂址条件 3．1地理位置 3．2自然条件 3．2．1气象条件 3．2．2地震强度 3．2．3工程地质条件 3．2．4化学药品等辅料的供应 3．2．5水源要求 3．2．6电源情况 3．2．7场址选择的原则 3．2．8项目厂址选择 第四章项目建设方案 4．1项目建设的总体要求 4．2主要建设指原则 4．2．1总体设计原则 4．2．2各专业设计原则 4．3项目建设内容与技术参数 4．3．1项目建设内容 4．3．2技术参数 4．4项目技术方案研究 4．4．1技术方案概述

4．4．2热力系统方案及装机容量 4．4．3水泥厂工艺系统改造 4．4．5主机设备 4．5车间布置方案 4．5．1主厂房

4．5．2窑尾热管余热锅炉 4．5．3窑头热管余热锅炉 4．6建筑及结构 4．6．1建筑设计 4．6．2结构设计

4．7电站总平面布置及交通运输 4．7．1区域位置和建设场地 4．7．2电站总平面布置

4．7．3竖向设计、道路工程及雨水排除 4．7．4绿化设计

4．7．5电站总平面主要经济技术指标 4．8循环冷却水系统 4．8．1设计依据 4．8．2设计范围

4．8．3电站设备冷却水用量 4．8．4电站设备冷却水系统方案 4．8．5电站系统损失水量与补充水量 4．8．6电站循环冷却水处理

4．8．7电站给水、炉水校正处理及汽水取样

4．9接入系统及电量平衡 4．9．1电站接入系统 4．9．2电量平衡 4．10电气及自动化

4．10．1编制范围以及设计依据 4．10．2电气 4．10．3热工自动化 4．11化学水处理 4．11．1设计依据

4．11．2电站水处理方式的选择用水 4．11．3电站水量的确定 4．11．4电站化学水处理车间布置 4．11．5电站水处理设备选型 4．11．6电站技术指标 4．12电站给排水 4．12．1设计依据 4．12．2设计范围 4．12．3电站给水系统 4．12．4电站排水系统 4．12．5水源 4．13消防 4．13．1设计依据 4．13．2总图及交通运输 4．13．3建筑物与构筑物要求

4．13．4电气设施防火要求 4．13．5消防水 4．14通风及空气调节 4．14．1气象条件 4．14．2通风 4．14．3空气调节 4．15环境保护部分 4．15．1总体要求

4．15．2环境保所设计采用的标准 4．15．3主要艺及污染物 4．15．4控制污染措施 4．15．5环境效益 4．15．6绿化

4．15．7环境管理及监测 4．16劳动安全与卫生 4．16．1基本依据及安全措施 4．16．2防火、防爆 4．16．3防电伤

4．16．4防机械和其它伤害 4．16．5防暑降温 4．16．6防噪声 4．16．7照明设计

4．16．8劳动安全及工业卫生机构与设施 4．17节能节水

4．17．1基本依据就及原则 4．17．2基本措施 4．18项目管理 4．18．1组织管理 4．18．2运行机制 4．18．3保障措施 4．19工程建设进度计划 4．19．1工程建设的艺接口安排 4．20劳动定员 4．20．1劳动定员 4．20．2劳动生产率 4．20．3职工培训 第五章项目投资估算 5．1编制依据 5．2投资估算

5．3项目总投资构成分析 第六章项目资金来源与运用 6．1资金筹措计划 6．2资金的运用 第七章项目财务效益分析 7．1基础数据 7．2财务效益计算 7．3财务效益评价 第八章项目的社会影响评价

8．1社会影响性分析 8．2互适性分析

第九章项目的环境影响评价 9．1环境影响评价的依据 9．2项目环境影响评价 第十章项目风险因素 10．1项目主要风险因素 10．2项目风险程度分析 10．3防范和降低风险的措施 第十一章结论与建议 11．1结论

11．1．1符合国家产业政策 11．1．2技术方案合理可行 11．1．3项目建设条件具备 11．1．4项目财务可行 11．1．5项目环境可行 11．1．5项目社会影响积极 11．1．5项目风险可以控制 11．2建议

第一章

1．1项目的基本信息 1．1．1项目名称及性质 项目名称：

项目性质：配套建设项目 建设地址：

1．1．2项目的有关单位 业主单位： 承担单位：

可行性研究报告编制单位： 1．1．3可行性研究报告的编制依据 ? 业主单位委托书

? 国家关于发展循环经济方面政策法规 ? 节能中长期规划

? 建材行业水泥生产运生情况分析资料 ? 国家关于企业余热利用方面的鼓励政策 ? 国内水泥余热发电相关资料 ? 业主提供的相关技术资料和参数 ? 承担单位的技术解决方案 ? 设备生产厂家有关设备资料 1．2项目概况 1．2．1概况

xx公司是xx水泥行业的龙头企业，现有一条已投产日产品税1200吨熟料（年产水泥40万吨）新型干法生产线，另有在建两条日产业革命

2500吨熟料（年产水泥164万吨，以下简称5000t/d生产线）的新型干法生产线，本项目根据在建5000t/d生产线的技术资料，利用项目承担单位的技术成果，配套建设两座水泥窑尾气纯低温余热电站。

1．2．2项目建设基本原则

? 保证生产主业原则：水泥生产企业中水泥的生产是主业而余热电站是副业，因此余热电站建设以不影响水泥生产为原则。

? 安全、可靠、稳定原则：余热电站的各系统建设始终紧持把运行安全、可靠、稳定放在第一位，其次再兼顾考虑技术、技术指标、经济指标的先进性。

? 最大限度利用原则：按最大限度回收剩余余热并使其有效地转化为电能来确定电站建设方案。通过最大限度地追求节能、降耗达到降低水泥生产成本、提高企业经济效益的目的。

? 优先满足生产用热需求原则 ：首先满足水泥生产生产过程中用热要求及原料、燃料烘干对余热的需求。

? 遵循国家及行业强制性有关规范、规程、规定。 ? 选用设备采用国内可靠成熟的设备。

? 建设规模、方案选定：本期项目工程设计两座完全相同余热电站，单一电站装机规模为23t/h热管余热锅炉和4.5MW汽轮发电机机组。各工艺系统的设计、设备选择及各种设施均不考虑再扩建的因素。

? 汽轮发电机组：单一电站汽轮机型号为：N4.5-1.25；发电机型号为：QF-4.5-2。在确保安全的前提下，有关系统应力求经济、可靠和运行操作简便。

? 供水：水源来源于xx公司现有地下井水，经水处理系统处理后，循坏使用。

? 自动化：采用机、炉、电集中控制方式，采用西门子PCS7过程控制系统及常规操作设备，对汽机及锅炉系统进行集中监视及控制，保护采用微机保护产品。

? 总平面布置：发电机组及循环冷却水系统布置在窑头旁的空地上；热管余热锅炉分别布置在冷却机及窑尾增湿附近。

1．2．3建设目标 ? 发电装机：2×4.5MW ? 发电功率： 2×4MW ? 年运行：7200h（300天） ? 年发电量：5760×104kWh ? 年向水泥厂供电量：5300×104kWh ? 小时吨熟料余热发电量：40kWh/tcl以上 1．2．4建设的有利条件

? 国内几大水泥设计院及有关单位经过近年的技术攻关，在消化吸收日本等先进国家成熟技术的基础上，水泥尾气纯低温余热发电技术已进入产业推广阶段，技术指标以运行情况靠近国际先进水平。

? 在业主方建设水泥生产线的同时考虑余热发电建设，可以最大限度的利用场地条件以及设备选择。

? 项目承担单位拥有水泥尾气发电多项国家专利技术，技术成熟，管理先进，完全有能力实施项目。

? 项目投产具有良好的经济效益。

? 项目投产后对CO2的减排具有积极的作用。 1．2．5项目建设的意义

我国水泥行业到2010年，如果40%新型干法生产线采用余热发电技

术，可以预期，新型干法水泥余热年发电量可达84亿度。按电站自用电率8%计算，年供电量约为77亿度。如按供电煤耗每度假380克标煤计算，相当于年节约300万吨标煤、减少粉尘排放约660万吨、减少SO2排放约6万吨、减少NOX排放约4.5万吨，可使吨水泥熟料成本降低约10-15元。

可以看出，水泥企业充分利用余热发电，即可以最大限度满足企业终身的用电需求，减少外购电量，又可以降低水泥制造成本，提高经济效益，是世界水泥工业发展的趋势。我国作为世界最大的水泥生产和消费大国，也是能源紧缺国家，充分利用水泥窑余热发电技术，并纳入设计规范，作为新型干法水泥工厂建设的不可或缺的工程内容。因此，中国有多少条水泥生产线，水泥余热发电市场就有多大。

1．2．6主要技术方案

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，热力系统及装机方案应考虑下述前提条件：

充分利用5000t/d级新型干法水泥生产线窑头熟料冷却机及窑尾预热器废气余热；

本项目实施后电站不向电网返送电；

余热电站的建设及生产运行不影响水泥生产系统的运行； 余热电站系统及设备以成熟可靠、技术先进、节省投资、提高效益为原则，并达到目前国内余热发电设备先进技术水平；

烟气通过热管余热锅炉沉降下来的窑灰回收并用于水泥生产，以达到资源综合利用及环境保护的目的。

1．2．7项目实施方案

项目建设严格按照国家基本建设程序管理，由云xx公司委托xx公司全面负责项目建设，在项目的策划决策、建设准备、工程施工与竣工

验收等采用现代项目管理手段，规范控制项目建设成本、进度、质量，确保目标实现。

1．2．8项目建设计划

结合项目实际，项目配套与水泥生产线同时建设，预计建设期为16个月。

1．2．9项目投资估算与资金筹措

本项目投资估算为7200万元，资金完全自筹。 1．2．10主要设备表

序号 设备名称及型号 数量 主要技术参数、性能、指标 型号： N4.5-1.25型 额定功率： 4.5MW 额定转速： 3000r/min 主汽压力： 1.25MPa 主汽温度： 380℃ 排气压力： 0.008MPa 型号： QF4.5-2型 额定功率： 4.5MW 额定转速： 3000r/min 3入口废气参数：205000Nm/h-340℃ 3入口废气含尘浓度：＜100g/m（标况） 出口废气温度： ≥200℃ 产汽量： 16.65t/h-1.45 MPa饱和蒸气 给水参数： 23t/h-45℃ 过热蒸汽产量： 16.65t/h，P=1.4MPa-320℃ 锅炉总漏风：≤1% 布置方式：露天 3入口废气参数：75000Nm/h-420℃ 3入口废气含尘浓度：＜30g/m（标况） 出口废气温度： 150℃ 锅炉蒸发段产汽量： 6.46t/h-1.35 MPa饱和蒸气 过热蒸汽产量： 6.46t/h-380℃ 给水参数： 105℃ 锅炉省煤器段（热水）： 出水参数：23t/h-210℃ 给水参数；105℃ 锅炉总漏风： ≤1% 布置方式：露天 型号： DG3-50×6 流量： 30t/h 扬程： 300m 3流量： 1000-1380m/h 1 凝汽式汽轮机 2 2 4.5MW发电机 2 3 SP热管余热锅炉 2 4 AQC热管余热锅炉 2 5 6 锅炉给水泵 循环冷却水泵 4 4

7 8 9 10 11 机械通风冷却塔 站用变压器 化学水制水设施 综合净水装置 自动化控制系统 2 2 2 2 1 扬程： 26m 冷却水量： 900t/h 型号： SCB9-560/10 容量： 560kVA 制水能力； 3t/h 制水能力： 120t/h SIEMENS PCS7 DCS系统 1．2．11主要经济技术指标

主要技术经济指标汇总表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9.1 9.2 10 10.1 10.2 11 11.1 11.2 11.3 11.4 12 13 14 14.1 14.2 14.3 14.4 15 15.1 15.2 15.3 15.4 16 16.1 16．2 17 17．1 17．2 18 18．1 技术经济指标 装机容量 平均发电功率 年运转率 年发电量 年供电量 小时吨熟料余热发电量 全站占地面积 全站建筑面积 全站劳动定员 生产工人 管理人员 劳动生产率(产物) 全员 生产工人 投资构成 项目总资金 固定资产投资 无形资产及其他资产 流动资金 平均单位发电成本 平均单位供电成本 主要损益指标 年销售收入(不含增值税) 年销售税金及附加(不含增值税) 年所得税 年税后利润 主要效益指标 投资利润率 投资利税率 成本费用利润率 成本费与收入比 财务内部收益率 所得税前财务内部收益率 所得税后财务内部收益率 投资回收期 所得税前投资回收期（含建设期） 所得税后投资回收期（含建设期） 财务净现值 所得税前财务净现值 单位 MW MW H 410kWh kWh/t 2M 2M 人 人 人 410kWh/人.年 410kWh/人.年 万元 万元 万元 万元 元/ kWh 元/ kWh 万元 万元 万元 万元 % % % % % % 年 万元 指标 2×4.5 2×4.0 7200 5760 5300 40以上 4000 2600 29 26 3 198 221 7200 6120 1000 80 0.137 0.149 2650.00 34.45 601.90 1222.05 25.33 25.81 230.41 29.87 26.34 21．35 6．71 10629.22 备注 达产年 达产年 达产年 达产年 达产年 达产年 达产年 达产年 全投资 全投资 全投资、 Ⅰ=10% 全投资、

18.2 所得税后财务净现值 万元 5795.68 Ⅰ=10% 全投资、 Ⅰ=10% 1.3问题与建议 本项目建设条件具备： 利用水泥生产线建设场地建设；

生产过程中所需的药品、电力、水源供应有保障； 建设资金落实；

xx公司一支建设、生产、经营、管理等诸方面具有经验丰富和现代意识的职工队伍。

项目设计严格遵循“稳定可靠、技术先进、降低能耗、节约投资”的设计原则，吸取了其他同类型、同规莫项目的经验和教训，云南阳光基业能源科技有限公司有一批余热发电方面的专门人才，可向业主提供设计、安装、调试及人员培训等服务，为设备的顺利投产奠定了坚实的基础；

本项目可为持继发展战略做出应有的贡献，回收了水泥生产过程中大量的余热，既节约了用煤，又改善了环境；

本项目在实施中将严格贯彻执行国家和地区对环境、劳动安全、工业卫生、计量及消防等方面的有关规定和标准，做到“三同时”；

本项目技术可行、投资合理、财务效益明显、社会影响积极、环境影响评价可行；

综上所述，本项目做到了资源综合利、改善环境，符合国家产业政策，建设条件基本落实、技术上可行、经济效益较好，具有较好的社会效益与一定的经济效益，符合可持继发展战略思想，建议尽快决策，早日开工。

第二章 项目的背景及意义

2．1项目的提出

2．1．1项目业主单位情况

xx公司位于xx境内地处xx几大经济发展圈的中部。西接省会xx市，北壤xx经济中心xx市，南邻xx市，东达xx市，地理位置优越。现有一条已投产日产1200吨熟料（年产水泥40万吨）新型干法生产线，另有在建两条日产业革命2500吨熟料（年产水泥164万吨，以下简称5000t/d生产线）的新型干法生产线，分二期和三期建设，预计2007年3月底二期投产。xx公司已成为xx市水泥行业的龙头企业，新型干法生产规模2008年预计达到达204万吨水泥。

2．2．2项目承担单位情况

xx公司成立于2004年8月，注册地点为xx是一个定位于治金、化工、建材行业的循环经济和资源综合利用的产品研究、开发、产业化的高科技公司，拥有多项余热、余能转换发电的核心技术和电厂脱梳环保的核心产品，是一个适合应新型工业化要求的高科技企业，拥有多个余热、余能发电和脱硫环保的高级技术人才。

公司现设总工办、企业发展部、市场销售部、工程技术部、财务部、运营管理部和办公室等部门，主要业务是范围主要是xx省的能源、治金、化工和建材行业。现有职工x人，其中大学本科以上的员工x人，有高级职称的x人，中级职称x人。

2．2项目的由来

我国是世界最大的水泥生产和消费大国，也是能源紧缺国家，充分利用水泥窑余热发电已成为水泥工业发展的一个方向。我国水泥余热发电技术的开发研究始于“八五”期间，目前已在不同规模的新型干

法生产线上，利用国产设备建设了多套低温余热发电装置。余热发电项目将废气中的热能转化为电能，减少了能源消耗，而废气通过余热锅炉降低了废气排放温度，也减轻了对环境的污染，具有显著的节能环保效果。水泥企业利用余热发电，既可以最大限度满足企业自身的用电需求，减少外购电量，又可以降低水泥制造成本，提高经济效益，这是世界水泥工业发展的趋势。在当前缺电形势下，充分利用水泥生产过程中产生的大量废气余热进行动力回收，在当前缺电形势下，充分利用水泥生产过程中产生的大量废气余热进行动力回收，在新型干法水泥窑的基础上配套余热发电装置也成为云南省水泥企业发展循环经济的重要举措之一。

去年以来，国务院走后发出了《关于建设节约型社会近期重点工作的通知》和《关于加快发展循环经济的若干意见》等重要文件，批准发布了《节能中长期专项规划》。在今年全国人大十届四次会议审议通过的《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》中，确定了将节约资源作为基本国策的方针，提出了要加快建设资源节约型、环境友好型社会，促进经济发展与人口、资源、环境相协调的目标和要求。《纲要》还明确提出建材工业要以节约能源资源、保护生态环境和提高产品质量档次为重点，促进结构调整和产业升级。最近，国家发改委等政府部门又相继印发了《关于加快水泥工业结构调整的若干意见》和《千家企业节能行动实施方案》，进一步明确了建材工业特别是水泥行业“十一五”结构调整目标和节能措施。

随着我国人口的不断增加和经济和快速发展，资源相对不足的矛盾将日益突出，树立科学发展规，建立循环经济运行体系是我国的一项长期的重大技术政策，合理地综合利用现有的宝贵资源将是我国确保经济可持继发展的关键。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将是我国国民经济和社会发展中一项长远的战略方针。社会主义市场经济的建立和不断完善，使我国的经济建设日益蓬勃且快速健康的向前发展。在此带动之下，我国的水泥产量已雄居世界第一，水泥工业的建设规模和技术水平也有了长足的进步，“上大改小、结构调整”战略的实施，更使得我国水泥工业的建设规模由1000t/d、2000t/d快速发展到5000t/d、10000t/d，水泥熟料的热耗也由4000kJ/kg左右降低到2700-3300kJ/kg。但水泥工业是一个传统的高能耗行业，就目前国内最先进的水泥生产工艺，仍然有大量的350℃以下的低温余热不能被完全利用，其浪费的热量约占系统总热量的30%左右。因此，回收水泥生产工艺过程中的低温余热，用来供热或发电，具有非常现实的节能和环保意义，符合循环经济和要持续发展的战略方针。

水泥的生产，需要消耗大量优质的自然矿山资源，还需掺杂一定量的混合物料，在消耗大量煤炭和电力等优质能源的时候，同时也伴有大量被排放而浪费掉的低温余热资源。一段时间以来，受电力供应紧张和电价居高不下的制约，许多地方的水泥生产单位面临运转率不足和经济效益下滑的因难局面。因此，在国家资源综合利用产业政策的鼓励下，同时结合国内几大水泥工业设计研究院成熟的资源综合利用技术及国内成熟的电站设备，多家水泥生产单位建设了能够充争利用水泥生产线排放的低温余热，再加上适当的补燃，燃用热值小于12550kJ/kg的劣质燃料的资源综合利用电站。这类电站的建设投产，可有效的缓解水泥生产用紧张的困难；在大幅度降低水泥生产成本的同时，也为国家节约了优质的能源，保护了环境，其经济效益与社会效益是十分显著的，给高能耗的水泥企业带来了诸多的利益和好处，也为我国的可持继发展的战略作出了贡献。

相对于补燃型的水泥窑余热电站而言，利用水泥窑纯低温余热所建设的余热电站不配置任何的燃烧设备，所以也不增加任何的烟气、粉尘和废渣的排放，因此，具有更好的节能和环保效果。也能够为企业带来丰厚的经济效益。

完全利用水泥生产中产生的废气余热作为热源的纯低温余热发电工程，整个热力系统不燃烧任何一次能源，在回收大量对空排放造成环境热污染的废气余热的同时，所建余热发电工程不对环境造成任何污染，这对于减少二氧化碳的排放量，减少温室效应，保护生态环境起着积极的作用。根据目前我国新型干法水泥生产线的艺流程和废气参数，利用纯低温余热发电工程的实施，还可有效地降低企业的水泥生产成本、提高企业产品的市场竞争力，为企业产生良好的效益。目前，我国电力供应相对紧张，有关专家预测，电力紧张局面至少要3~4年才可缓解。因此，国家鼓励利用工业生产过程中产生的余热、余压建设余热发电项目，以缓解电力供应紧张的局面，减少企业的进一步损失。水泥窑纯低温余热发电项目由于能将废气中的热能转化为电能，可有效的减少水泥生产过程中的能源消耗，具有显著的节能效果。同时，废气通过热管余热锅炉降低了排放的温度，还可有效的减轻水泥生产对环境的热污染，具有显著的环保效果。因此，这种具有良好的经济效益和社会效电量益的项目，必须具有很好的推广价值和应用前景

2．3项目建设的意义

随着新型干法水泥熟料生产工艺技术水平的不断提高，我国水泥工业节能技术水平有了长足的进步，高温余热已在水泥生产过程中被回收利用，水泥熟料热耗已由4600-6700kJ/kg下降至2900-3200kJ/kg。但过去由于受水泥熟料生产技术及国内节能技术装备研发水平的限制，大量

的中、低温余热未能被充分利用，所造成的能源浪费很大。水泥生产过程中由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排放的350℃以下废气，其热量约占水泥熟料烧成系统总耗热量的30%以上。而利用日益成熟的余热利用技术，大量回收和充分利用中、低余热，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子的有效途径之一。

国外对于纯中，低温余热发电技术从六十年代末期即开始研制，七十年代中期进入实用阶段，到八十年代初期此项技术的应用达到高潮，渐趋普及。日本对此项技术的研究开发较早，也较为成熟。上世纪九十年代中期，经原国家计委和国家建材局与日本有关方面协商，由日本新能源产业株式会社提供了一套6480千瓦的纯低温余热电站设备，应用于安微宁国水泥厂4000t/d生产线，于1998年投入运行至今，吨熟料发电量超设计水泥平。2003年，又在广西鱼峰集团柳州水泥厂3200t/d生产线上建成了装机容量为5700千瓦的低温电站，近两年来，平均发电功率为5910千瓦，吨熟料发电量达到35.6度。

我国水泥余热发电技术的开发研究始于“八五”期间，多年来，经研究设计、设备制造及水泥生产企业联手合作，坚持不懈的努力，产学研相结合，在政府部门的大力支持下，目前已在不同规模的新型干法生产线上，利用国产设备建设了多种低温余热发电装置，但应用尚不普遍。截止目前，我国有49条采用余热发电技术的新型干法生产线投入运营，不足我国现有新型干法水泥生产线的10%，其中32条为补燃型，17条为纯低温型（有4条是采用引进的技术和装备）。预计到今年底，还有约25条纯低温余热发电站投入运营。

国务院批准发布的《节能中长期专项规划》明确提出：水泥行业发展新型干法窑外分解技术，提高新型干法水泥熟料比重，积极推广节能

粉磨设备和水泥窑余热发电技术，对现有大中型回转窑、磨机、烘干机进行节能改造。作为十大节能工程之一，余热余压利用工程则明确要求在日产2000吨以上水泥生产线中每年建设低温余热发电装置30套。在近期印发的《关于加快水泥工业结构调整的若干意见》中，要求到2010年，新型干法水泥采用余热发电的生产线达40%。鉴于在水泥窑余热发电技术中，纯低温余热发电技术具有更好的社会效益和经济效益，目前国家将重点支持该项技术的推广应用。

2．4水泥余热发电项目良好的市场前景

作为世界水泥消费和生产大国，十五期间，我国水泥工业取得了长足发展。2005年水泥产量达到10.64亿吨，五年平均增速为12%。这期间，我国水泥工业掀起了新型干法水泥生产线建设高潮。目前，新干法水泥生产能力占我国全部水泥生产能力的比重已提高到了40%。截至2005年末，全国日产700吨以上的新型干法水泥生产线共有622条，其中日产1000吨以上的人580条。不过，我国水泥工业的快速发展也给水泥企业带来了前所未有的压力。由于我国水泥工业存在着总量潜在过剩、结构不合理；资源、能源消耗大，综合利用水平不高；企业数量多、规模小，产业集中度低；落后生产能力比重大；技术法规不够完善等诸多问题和矛盾。2003年开始，我国水泥技术企业利润开始急剧下滑。在这种情况下，为了降低生产成本，提高产品竞争能力，水泥余热电站建设开始浮出水面。

对于目前出现的水泥余热电站建设井喷形势，原因有三：其一，十五期间，我国新型干水泥生产能力达到水泥总生产能力的40%，上水泥余热发电生产线有了基础；其二，随着经济发展，电力、煤炭出现紧张，价格也持继上涨，对水泥企业的影响很大，因为电价、煤价要占到水泥

生产成本的60%以上，远远超过了其原材料的成本，从节电、节煤角度考虑，企业需要利用余热，降低生产成本；其三，十五期末，国家号召节能，发布的《节能中长期专项规划》中明确提出，要积极推广水泥窑余热发电技术，并要求在日产2000吨以上水泥生产线中每年建设低温余热发电装置30套，这为水泥余热电站的建设提供了政策支持。

到2010年，如果40％的新干法生产线采用余热发电技术，可以预期，新型干法水泥余热年发电量可达84亿度。按电站自用电率8％计算，年供电量约为77亿度。如按供电煤耗每度380克标煤计算，相当于年节约300万吨标煤、减少粉尘排放约4万吨、减少ＣＯ2排放约660万吨、减少ＳＯ2排放约6万吨、减少ＮＯＸ排放约4.5万吨，可使吨水泥熟料成本降低约10－15元。

可以看出，水泥企业充分利用余热发电，既可以最大限度满足企业终身的用电需求，减少外购电量，又可以降低水泥制造成本，提高经济效益，是世界水泥工业发展的趋势。我国作为世界最大的水泥生产和消费大国，也是能源紧缺国家，充分利用水泥窑余热发电势在必行。以后我国新建新型干法水泥生产线都应考虑采用纯低温余热发电技术，并纳入设计规范，作为新型干法水泥工厂建设的不可或缺的工程内容。因此，中国有多少条水泥生产线，水泥余热发电市场就有多大。

我国水泥余热发电经历了高温余热发电、带补燃炉的中低温余热发电和目前的纯低温余热发电三个阶段，其中纯低温余热发电由于是不用燃料的余热利用，所以更符合节能环保的要求，也是政府重点鼓励的对象。

2.5水泥余热发电已录入ＣＤＭ项目

中国清洁发展机制（ＣＤＭ）能力建设项目是由国家发展和改革委

员会负责实施，由联合国开发计划署（ＵＮＤＰ），联合国基金（ＵＮＦ）、挪威政府和意大利政府资助的项目，是《京都议定书》所规定的附件Ⅰ缔约方在境外实现部分减排承诺的一种履约机制。其目的是协助末列入附件Ⅰ的缔约方实现可持续发展以及《气候变化框架公约》的最终目标，并协助附件Ⅰ所列入缔约方遵守《京都议定书》第三条规定的限制和减少排放的定量承诺。ＣＤＭ的核心是允许发达国家和发展中国家进行基于投资项目的“经证明的减排量（ＣＥＲ）”的转让与获得。我国政府对在提高能效和优化能源结构领域发展ＣＤＭ项目方面持积极态度，而对我国企业来讲，对ＣＤＭ的希望一是获得正常商业渠道无法获得的技术，二是增加其获得国际融资的可能性。

水泥余热发电ＣＤＭ项目一是有利于降低水泥生产成本，减缓企业电源容量不足；二是有利于环境保护和资源综合利用；三是有利于循环经济发展战略。余热发电不产生任何污染，相当于减少了发电厂同样发电量条件下的有害物的排放。ＣＤＭ技术指标共27项，水泥余热发电工程涉及的二氧化碳、二氧化硫及灰分的指标预计均达到ＣＤＭ的标准要求。

第三章 厂址条件

3.1地理位置

xx公司位于昆石公路石林北40km处，距x县城7公里，距x市约60公里，距x140公里，处于x公路，x国道主干线边沿，铁路、公路运输十分方便。

拟建余热电站具体位置祥见附图ＳＷ01－“总平面布置图”。 3.2自然条件 3.2.1气象条件

当地的气象资料：

? 年平均温度： 14.9℃ ? 最高极限温度： 30.4℃ ? 最低极限温度： -7.8℃ ? 最热月最低湿度温度： 59％℃ ? 年平均≤5℃的天数： 180d ? 年平均湿度： 72％ ? 年最大湿度： 87％ ? 年平均降水量： 101㎜ ? 年最大降水量： 204㎜ ? 年平均蒸发量： ㎜ ? 年最大蒸发量： ㎜ ? 年连续降雨天数： d ? 年平均风速： 2.1m/s ? 年最大风速： 2.9m/s ? 当地海拔高度： 2089m ? 年平均大气压力： 81kPa ? 冬季平均大气压力： 81kPa ? 夏季平均大气压力： 80kPa 3.2.2地震强度

xx公司5000t/d水泥新型干法线所在地区无地质断层通过，无不良地质现象，扬地处于区域相对稳定地段，场地稳定．根据中国地震烈度区划图，拟建场地地震烈度为Ⅶ度，因此厂区建（构）筑物按Ⅶ度抗震设防。

3.2.3工程地质条件

拟建场地xxx以南，地势超伏较大，经人工平整后，平坦，场地属丘陵地带的缓坡地貌单元，厂区内除东部有新生界松散地层覆盖外，大部分地段碳酸盐地层祼露，属岩溶残丘地形，南盘江从区内穿过，形成侵蚀河谷，切割深度20－30米。地质构造简单，走向ＮＥ25－30，、倾斜ＮＷ，倾角一般5度左右，岩层完整，节理裂隙不发育。

3.2.4化学药品等辅料的供应

电站主要消耗药品有磷酸三钠，碱式氯化铝等，均由当地市场采购，汽车运输。

3.2.5水源要求

供水工程用水源为南盘江水和地下水，水量丰富，供水可靠，在南盘江边设取水泵站，原水经输水管路供至厂区沉淀池处理后供生产线和电站使用。

公司现取水能力为11016m3/d，本工程新增用水量为85.72m3/h（2057.82m3/d），建议远东水泥有限责任公司在满足5000t/d生产线用水需求的同时，再增加2500m3/d的水量，以满足电站用水的需求．

3.2.6电源情况

公司现有5000t/d熟料生产线。厂区内建35kv总降压变电站，内设35/10.5kv，12500kvＡ主变压器一台．总降10kv母线接线方式。

目前，该总降压变电站及全厂各配电室气设备均正常建设安装。 3.2.7场址选择的原则

节约用地、少占耕地：建设用地要因地制宜，优先考虑利用荒地、劣地、山地和空地，尽可能不占或少占耕地，力求节约用地。

社会影响积极，少拆迁移民：建设选址应少拆迁、少移民，尽可能

不靠近，不穿越人口密集的城镇或居民区。

有利于设备合理布置和安全运行：场址的选择应满足生产工艺要求，布局要紧凑合理，有利于安全生产运行。

保护环境和生态：远离保护风景区和文物古迹。 交通运输要便利：有利于原材料、辅助物料的运关。 3.2.8 项目厂址选择

根据项目业主单位的两条日产2500吨水泥主生产工艺线情况，以充分利用能量为根本，合理布置余热发电设备。

第四章 项目建设方案

4.1项目建设的总体要求

项目建设严格执行国家基本建设有关的法律法规、建设项目环境保护有关的法律法规、各级政府有关建筑管理法规条例以及安全生产、节能降耗等管理办法，确保项目建设的合法性。

根据xx公司实际，结合专业特点，积极采用成熟、先进、经济、适用的新技术、新材料、新设备，体现项目的技术水平。

以持继发展、协调发展为指针，在满足使用功能的同时做到安全、卫生、经济、适用，与工厂相协调。

4.2主要建设指导原则 4.2.1总体设计原则

保证生产主业原则：水泥生产企业中水泥的生产是主业而余热电站是副业，因此余热电站技术方案的确定应以不影响水泥生产为原则。

安全、可靠、稳定原则：余热电站的各系统技术方案应把运行安全、可靠、稳定放在第一位，其次再兼顾考虑技术、技术指标、经济指标的先进性。

优先满足生产用热需求原则：首先满足水泥生产过程中用热要求及原料、燃料烘干对余热的需求。

最大限度利用原则：按最大限度回收剩余余热并使其有效地转化为电能来确定电站方案。通过最大限度地追求节能、降耗达到降低水泥生产成本、提高企业经济效益的目的。

遵循国家及行业强制性有关规范、规程、规定。 选用设备采用国内可靠成熟的设备。

发电机组年运行小时按7200h计。 4.2.2各专业设计原则

建设规模、方案选定：本期项目工程设计两座完全相同的余热电站，单一电站装机规模为23t/h热管余热锅炉和4.5ＭＷ汽轮发电机机组。各工艺系统的设计、设备选择及各种设施均不考虑再扩建的因素。

汽轮发电机组：单一电站汽轮机型号为：Ｎ4.5－1.25；发电机型号为：ＱＦ－4.5－2。在确保安全的前题下，有关系统应力求经济、可靠和运行操作简便。

供水：水源来源于云南远东水泥有限责任公司现有地下井水，经水处理系统处理后，循环使用。

自动化：采用机、炉、电集中控制方式，采用西门子PCS7过程控制系统及常规操作设备，对汽机及锅炉系统进行集中监视及控制，保护采用美国SEL微机保护产品。

总平面布置：发电机组及循环冷却水系统布置在窑头旁的空地上；热管余热锅炉分别布置在冷却机及窑尾增湿塔附近。

4．3项目建设内容与技术参数 4．3．1项目建设内容 本项目由以下系统构成：

余热锅炉系统——包括SP炉、ACQ炉、过热器、软水加热器、除尘器、烟箱构件、清灰装置、除灰装置以及烟气工艺管道等系统

发系统——包括汽轮机、发电机等系统

电气系统——包括高压接入、低压配电、自动化控制及仪表等系统 厂房等建筑物与构筑物——包括汽轮发电机房、余热锅炉基础、化学水处理站、循环冷却水池及泵房、原水处理站等

供排水系统——包括供水、排水系统

水处理系统——包括循环冷却水、化学处理水等系统 通讯系统 消防系统 4．3．2技术参数

发电装机： 2×4.5MW 发电功率： 2×4MW

年运行： 7200h（300天） 年发电量： 5760×104kWh 年向水泥厂供电： 5300×104kWh 小时吨熟料余热发电量： 40kWh/tcl以上 4．4项目技术方案研究 4．4．1技术方案概述

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，热力系统及装机方案应考虑下述前提条件：

充分利用5000t/d级新型干法水泥生产线窑头熟料冷却机及窑尾预热器废气余热；本项目实施后电站不向电网返送电；余热电站的建设及生产运行不影响水泥生产系统的进行；余热电站系统及设备以成熟可靠、技术先进、节省投资、提高效益为原则，并达到目前国内余热发电设备先进技术水平；烟气通过热管余热锅炉沉降下来的窑灰回收并用于水泥生产，以达到资源综合利用及环境保护的目的。

4.4.2热力系统方案及装机容量

水泥生产过程中由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排掉的360℃以下废气，其热量越占水泥熟料烧成系统热耗量的35%以上，利用两条2500t/d

新型干法水泥窑废气，建设余热发电工程，为水泥生立配套供电，同明也可以降低生产成本，改善水泥窑废气对周围环境的污染。本项目热生产线窑头冷却机及窑尾预热器废气余热。为充分利用窑头冷却机废气余热，提高窑头热管余热锅炉的烟气温度，使之产生与窑尾热管余热锅炉相同参数的过热蒸气，因此对窑头冷却机进行出口风管改造，取用其中段余热。根据水泥公司提供的数据水泥生产线废气可利用的预热量为：

经过技术改造后实际单条水泥生产线窑头冷却机中部废气余热为：75000Nm3/h--400℃，排烟温度为150℃，具有约2512.5×104kJ/h的热量。

本项目实施后电站不应向电网返送电；

余热电站的建设及生产运行不影响水泥生产系统的生产运行； 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；

回收烟气通过热管余热锅炉沉降下来的窑灰并用于水泥生产以达到资源综合利用及环境保护的目的。

装机条件：

装机方案的确定除应满足设计条件、上述前提条件及本项目所确定的原则外，还应考虑下述条件：

单条2500t/d水泥生产线：

窑尾气余热可生产约16.65t/h—1.45Mpa--310℃过热蒸气 窑头熟料冷却机废气余热可生产6.46t/h—1.35Mpa--310℃过热蒸汽；

装在窑头冷却机出口风管内的过热器将23t/h—1.3Mpa--400℃过热蒸汽。

汽轮机组：

根据热管余热锅炉所能产生的主汽品位，本项目选用的汽轮机主蒸汽参数为1.25Mpa--380℃。两台热管余热锅炉产主蒸汽量总共约2×23t/h。

综上所述，本项目确定装机方案如下：

2台4.5MW凝汽式轮机组+4台热管余热锅炉，其中二级过热器换热面装在冷却机出口风管内。

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；

在窑尾预热器的废气出口管道上设置SP热管余热锅炉，SP热管余热锅炉内设置一级蒸汽过热器受热面、蒸发受热面和省煤受热面，产生的过热蒸汽与窑头AQC热管余热锅炉的一级过热段蒸汽混合，经过二级过热器过热后关入汽轮机作功。

在窑头冷却机中部废气出口设置窑头热管余热锅炉。ACQ炉分三段设置，其中Ⅰ段为过热段，Ⅱ段为蒸发段，Ⅲ段为省煤器段。

在窑头冷却机出口风管内的中温段设置二级过热器，在二级过热器的进口设置喷水减温器，以恒定气温。

AQC炉Ⅰ段产生的1.35Mpa--320℃的过热蒸汽，与SP炉产生的1.45Mpa--320℃的过热蒸汽混合，进入设在冷却机出口风管内的2级过热器，过热为1.3Mpa--400℃的过热蒸汽，作为主蒸汽进入汽轮机做功，汽轮机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中间水箱，再经过给水泵为SP热管余热锅炉省煤器段提供45℃给水，省煤器将给水加热到105℃送入ACQ炉Ⅲ段产生的210℃热水提供给ACQ炉Ⅱ段及SP锅炉的蒸发段，形成完整的热力循环系统。

上述方案的配置，可以使电站运行方式灵活、可靠、很好地与水泥生产配合，并且最大限度的利用水泥生产废气余热。

上述方案的特点为：

换热设备中，受热面设计为两级。一级为固定受热面，二级为可调受热面，当热负荷增加或减少时，可随水泥生产过程参数波动而自动增减相应的受热面。本系统设计可调指标为：±20%，这样就确保水泥生产在最佳参数下运行，同时也保证了余热发电系统最大限度回收热量。

本系统余热锅炉及过热器均采用热管作为换热元件，做到烟气与换热介质水和蒸汽完全隔离。即便热管换热端生产泄漏，换热器中的水和蒸汽也不能进入烟气系统，确保了水泥生产的安全运行。

本系统余热锅炉及过热器均采用热管作为换热元件，由于热管换系数大，因此，热管设备体积小、总量轻、站地面积小，便于热管随机灵活布置。

熟料冷却机热管余热锅炉采用三段受热面，最大限度地利用窑头熟料冷却机废气余热。锅炉排出的废气均回到原生产线废气处理系统，经收尘器及烟囱排放。窑尾预热器热管余热锅炉采用两段受热面，保证了电站运行安全并充分保证水泥生产线烘干用废气充分保证水泥生产线烘干用废气。

为了保证电站事故不影响水泥窑生产，热管余热锅炉均设有旁通废气管道，一旦热管余热锅炉或电站发生事故时，可以将热管余热锅炉从水泥生产系统中解列，不影响水泥生产的正常进行。

热管余热锅炉均采用立式锅炉，解决热管余热锅炉清灰，并减少占地面积，提高余热回收率。

除氧器采用真空除氧方式，有效的保证了除氧效果。

由于窑头废气粉尘对锅炉受热面磨损较大，在窑头热管余热锅炉废气入口设置重力式除尘器，以减轻熟料颗粒对窑头热管余热锅炉的冲刷磨损。

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。

4.4.3 水泥厂工艺系统改造

由于热管余热锅炉设置于水泥生产最主要的管道上，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热管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。

窑头热管余热锅炉

窑头热管余热锅炉废气入口采用降尘器降尘处理，以减轻熟料颗粒对锅炉的冲刷磨损，即使如此，为了避免影响正常的水泥生产，对窑头热管余热锅炉也采取了如下措施 ：

措施1：设旁通废气管道，一旦锅炉发生事故，自动启用旁通废气管道，将热管余热锅炉从系统中切除。

措施2：在发电系统汽水系统的过热蒸汽母管上设有自动放散消音器 ，当汽轮机发生事故时及时将热管余热锅炉从系统中切除。

窑尾热管余热锅炉

措施1：设旁通废气管道，一旦锅炉发生事故，自动启用旁通废气管道，将热管余热锅炉从系统中切除。

措施2：在发电系统汽水系统的过热蒸汽母管上设有自动放散消音器，当汽轮机发生事故时及时将热管余热锅炉从系统中切除。

4.4.4 水泥生产工艺系统与余热电站的关系

水泥生产工艺与余热电站有着十分密切的关系，水泥生产系统的运行直接影响到余热电站的生产。水泥生产系统的正常运行是保证余热电站安全、稳定生产的前提。余热电站的建设能使现有水泥生产系统的运行更加 完善、更加节能、更有利于环境保护。余热电站属于公司的一个车间，除余热电站必备的设备，车间及人员外不需另设辅助设施，如机修、环保等机构。

由于热管余热锅炉的设置，对水泥生产中窑头、窑尾的废气系统各增 加了部分阻力，经计算，分别为800Pa和400Pa。对风机阻力和漏风的增加，经过对窑头风机127经过对窑头风机和窑尾高温风机的校核计算，结果均在允许的工作范围内原系统的风机能够满足热管余热锅炉后的系统要求，可以不对风机进行改造。

由于热管余热锅炉设置于水泥生产最主要的管道上，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，热管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。

AQC 炉：AQC 炉废气入口采用沉降室降尘处理，以减轻输料颗粒对锅炉的冲刷磨损，即使如此，为了避免影响正常的水泥生产，对AQC炉也采取了如下措施 ：

措施1：设旁通废气管道，一旦锅炉发生事故，自动启用旁通废气管道，将热管余热锅炉从系统中切除。

措施 2： 在发电系统汽水系统的过热蒸汽母管上设有自动放散消音器，当汽轮机发生事故时及时将热管余热锅炉从系统中切除。

AQC 炉沉降后的窑灰，就近用输送设备送入灰斗中 。

SP 炉：措施1：设旁通废气管道 ，一旦锅炉发生事故 ， 自动启用

旁通废气管道，将热管余热锅炉从系统中切除。

措施2：在发电系统汽水系统的过热蒸汽母管上设有自动放散消音器，当汽轮机发生事故时及时将热管余热锅炉从系统中切除。

SP 炉沉降后的窑灰，就近用输送设备送入灰斗中。 4.4.5 主机设备

根据热力系统选择及国内热管余热锅炉和低参数汽轮机的生产和使用情况，确定电站主、辅机设备如下 ：

序号 设备名称及型号 数量 主要技术参数、性能、指标 型号： N4.5—1.25型 额定功率： 4.5MW 额定转速： 3000r/min 主汽压力： 1.25MPa 主汽温度： 380℃ 排气压力： 0.008MPa 型号： QF4.5—2 额定功率： 4.5MW 额定转速： 3000r/min 出线电压： 10500v 入口废气参数： 205000Nm3/h—340℃ 入口废气含尘浓度： ＜100g/m3（标况） 出口废气温度： ≥200℃ 产汽量： 16.65t/h—1.45MPa 饱和蒸汽 给水参数： 23t/h—45℃ 过热蒸汽产量： 16.65t/h，P=1.4MPa-320℃ 锅炉总漏风： ≤1% 布置方式： 露天 入口废气参数： 75000Nm3/h－420℃ 入口废气含尘浓度： ＜30g/m3（标况） 出口废气温度： 150℃ 锅炉蒸发段产汽量： 6.46t/h－1.35MPa饱和蒸汽 过热蒸汽产量： 6.46t/h－380℃ 给水参数： 105℃ 锅炉省煤器段（热水） 出水参数： 23t/h－210℃ 给水参数： 105℃ 锅炉总漏风： ≤1% 布置方式： 露天 1 凝汽式汽轮机 2 2 4.5MW发电机 2 3 SP热管余热锅炉 2 4 AQC 热管余热锅炉 2

5 锅炉给水泵 4 型号： DG3－50×6 流量： 30t/h 扬程： 300m 流量： 1000~1380m3/h 扬程： 26m 冷却水量： 9000t/h 型号： SCB9—560/10 6 7 8 9 10 11 循环冷却水泵 机械通风冷却塔 站用变压器 化学水制水设施 综合净水装置 自动化控制系统 4 2 2 容量： 560kvA 2 2 1 制水能力： 3t/h 制水能力： 120t/h SIEMNS PCS7 DCS系统 4.5 车间布置方案 4.5.1主厂房

主厂房汽轮发电机房及电站控制室、高低压配电，布置在厂区 5000t/d生产线附近的空地上，占地 18 × 36m。

汽轮发电机房岛式布置，± 0.000平面为辅机平面，布置有给水泵、汽轮机凝汽器等，6.500m平面为运转层，汽轮机及发电机布置在次平面。

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 18 ×15m，分别在±0.000 及6.500m平面。

4.5.2窑尾热管余热锅炉

两台SP 炉布置于5000t/d 水泥生产线窑尾预热器， 高温风机上方，每台SP炉占地约为11×20=220m2，采用露天布置，运行平面为13.00m的平台，平台上布置有窑尾热管余热锅炉、汽水取样器 。

4 .5.3 窑头热管余热锅炉

两台AQC窑头热管余热锅炉布置于5000t/d 水泥生产线窑头厂房旁，每台占地均为15×13=195m2，采用露天布置，运行平面均匀为6.500m，平台上布置有窑头热管余热锅炉、降尘器、汽水取样器。

4.6建筑及结构 4.6.1建筑设计划内 1 、基本原则

本项目为余热发电工程，新建生产车间的结构形式，应尽量与附近原有厂房的建筑形式相协调。

建筑设计中严格执行现行的国家设计规范、规定及“ 环境保护、火力发电厂设计规范、规定”等行业标准， 注意做好防火、防水、防潮、通风、散热、隔热、劳动安全、工业卫生等技术措施。

充分利用水泥产设施，本项目不考虑增建行政、生活福利性建筑。 2 、建筑构造

屋面：生产建筑采用无组织排水。钢筋混凝土屋面采用冷施工防水材料 SBS 卷材防水，局部采用刚性防水。需要隔热的屋面采用水泥聚苯板保温层或架空隔热层。钢结构棚顶采用彩色压型钢板。

墙体：框架填充墙采用当地轻质砌块，混合结构的承重墙视当地政 府有关规定使用的承重砌块 。

地、楼面：生产建筑及辅助生产建筑采用水泥砂浆面层或混凝土地面，水泥砂浆面层楼面。洁净度要求较高的建筑可采用地砖地、楼面。

门、窗：生产建筑一般采用钢门、窗。辅助生产建筑根据需要可采用铝合金或塑钢门、窗。有隔声或防火要求的房间采用隔声或防火门、窗。

楼梯、栏杆：生产建筑和辅助生产建筑，根据其不同的使用要求采用钢筋混凝土楼梯或钢梯。各部位的防护栏杆均采用钢管栏杆。

地坑防水：一般均为浅地坑，可按防潮处理。

内、外墙面粉刷：建筑物外墙面均做外粉刷。内墙面根据不同的使

用要求做粉刷或喷大白浆。

4.6.2结构设计 1 、工程地质

根据钻孔揭露表面，地表大部分素填土，其下为红粘土，基底为石炭系马平组地层，按从上至下顺序分别描述如下 ：

①素填土：暗红色，由粘性土、少量灰研碎块组成。松散 ~ 中密结构，全区分布，层厚0.40~4.00 米，平均厚度 1.34 米。

②红粘土：砖红色 ， 可塑 ~ 硬塑状，湿润。属中偏高压缩性土，少数钻孔遇灰岩孤石，全场地大部分有分布，局部缺失。顶板埋深 0.40~4.00 米，层厚 0.00~6.70 米，平均厚度 1.92 米。

③红粘土夹碎石：褐黄色、灰黄色软塑状，碎石成分为灰岩。直径30~50mm，含量 5~25%，局部分布，少数孔内有分布。顶板埋深 3.40~7.70 米，层厚 0.40~16.10 米。

④中风化灰岩：灰色、浅灰色，厚块状构造，晶粒结构，主要矿物成分为碳酸钙，少见方解石晶体，岩石坚硬程度属较硬岩，岩体完整程度属较完整，RQD 值在10~70% 之间，岩体基本质量等级为III级。场地内灰岩中，多处见溶洞分布，空高0.20~8.90米，溶洞内有黄色软可塑状粘土充填，局部夹少量灰岩碎块。灰岩起伏较大，地表到处可见呈石牙状分布的灰岩露头，其顶板埋深0.40~20.80，控制层厚4.70~15.70米。

2 、结构选型

多层厂房：如汽轮发电机房、热管余热锅炉房等均采用钢筋混凝土框架结构。

单层厂房：如水泵房等，采用钢筋混凝土结构或砖混结构。 发电机基础、锅炉基础、风机基础及其他大型设备基础，采用大块

式或墙式钢筋混凝土结构。

一般荷载小的建（构）筑物采用天然地基或复合地基；沉降敏感的、荷载较大的建（构）筑物采用天然地基或桩基。

4.7 电站总平面布置及交通运输 4.7.1 区域位置和建设场地

云南远东水泥有限责任公司在建 5000t/d 级新型干法水泥生产线。本项目利用该生产线窑头、窑尾余热，建设 2×4.5MW余热电站，即符合国家综合利用的政策，又因自发自用降低了生产成本，可取得客观的经济利益。

4.7.2电站总平面布置

本电站工程包括 ：2×4.5MW电站的汽轮发电机房、化学水处理、电站循环水泵及电站循环水冷却塔、窑头热管余热锅炉、窑尾热管余热锅炉等 生产车间。

根据水泥生产线的布置及发电工艺流程，发电站的汽轮发电机房布置水泥生产线窑头至窑尾方向，现有公路的右侧。化学水处理车间及循环冷却塔布置在公路左侧，窑头余热锅炉分别布置在窑头冷却机二期生产线的左侧，三期生产线的右侧。窑尾余热锅炉分别布置在高温风机的上方 。

4.7.3 竖向设计、道路工程及雨水排除

在竖向设计时，根据工厂的现有建筑物及场地标高，合理确定电站车间的标高。

工厂内现有纵横成网、互相贯通的道路，本项目车间主厂房和循环冷却塔周围设置环形道路，道路宽为6m ，同时设置通向主要生产车间的次要道路，以便检修、消防使用，道路宽度为4m，为市郊型道路，水泥

混凝土路面。

发电站场地内的雨水汇入工厂已有的雨水排除系统。 4.7.4绿化设计

结合厂区原有绿化设计，本项目因地制宜地进行绿化设计。与老厂环境保持一致，在电站车间（特别是汽轮发电机房及化学水处理车间）周围 空地尽量种植草皮及四季花卉，充分美化环境，改善作业条件。

4.7.5 电站总平面主要经济技术指标

序号 1 2 3 4 5 指标名称 电站区域占地面积 建、构筑物占地面积 建筑系数 绿化系数 绿化面积 单位 m2 m2 % % m2 2×4.5MW电站 4000 2600 65 15 600 4.8 循环冷却水系统

本项目是利用公司现有 5000t/d 水泥生产线的窑头、窑尾余热建设一套装机容量为 2×4.5MW的纯低温余热电站。

4.8.1设计依据

《小型火力发电厂设计规范》 GB50049-94 《建筑给水排水设计规范》 GB50015-2003 《工业循环水冷却设计规范》 GB/T50102-2003 4.8.2 设计范围

电站生产设备冷却水系统 ， 冷却水系统中的建、构筑物设计。 4.8.3 电站设备冷却用水量

凝汽器冷却水量 ： 2×1610m3/h 冷油机冷却水量 ： 2×57.4m3/h 空冷器冷却水量 ： 2×46m3/h

锅炉给水泵轴封冷却水量 ： 2×lm3/h 本工程设备冷循环却水量 ： 2×1714.4m3/h 4.8.4电站设备冷却水系统方案

本项目设备冷却用水拟采用循环系统。循环冷却水系统包括循环冷却水泵、冷却构筑物、循环水池及循环水管网。该系统运行时，循环冷却水送至各生产车间供生产设备冷却用水，经过冷却设备的水（循环用水)，利用循环水泵的余压送至冷却构筑物，冷却后的水流至循环使用。为确保该系统良好、稳定的运行，系统中设置了旁滤和加药装置。

根据电站运行的具体情况，同时考虑到主机设备冷却水量因室外气象条件的变化而变化。因此，为便于循环水量的分配及循环水泵组运行的经济性和可靠性，循环冷却水泵拟采用2 流量为1610m3/h 、扬程为 26m 的双吸离心水泵，一开一备，泵房建在冷却构筑物附近。

根据本项目所在地区气象条件和本项目的冷却用水量、建设场地的特点 ， 循环冷却水构筑物拟采用 2 台冷却水量为 900t/h 的逆流式机械通风冷却塔。

4.8.5 电站系统损失水量与补充水量

逆流式机械通风冷却塔的蒸发、风吹、渗漏等损失水量为 2×42.86m3/h 循环冷却水系统排污量为 2×25.72m3/h，系统总损失水量为 2×68.58m3/h，循环利用率为 96% 左右，即循环水系统日需补充新鲜水量为2×1645.92m3/d 。

4.8.6 电站循环冷却水处理

本项目循环水采用冷却塔方案。云南远东水泥有限责任公司生产水是抽取地表水，该水有天然结垢倾向，需加阻垢剂。采用复合配方阻垢剂 ，可稳定的极限碳酸盐硬度约为10mmol/L，设计控制浓缩倍率为 1.8，

计算可得：排污率为1.5%，排污水量为 25.72t/h。

本着节约用水的原则，本期工程推荐加阻垢剂方案，设备布置于冷却塔附近。

4.8.7电站给水、炉水校正处理及汽水取样 1、炉水校正处理

采用加磷酸盐处理，设小单元加药装置，加药点在汽包上。设备布置于锅炉运转层平台。

2 、汽水取样

机组在 AQC 炉、SP炉各设一套汽水取样分析装置，采用人工取样分析，不设置在线监测仪表。设备布置于锅炉运转层平台，并设置相应的化验间。

4.9 接入系统及电量平衡 4.9.1 电站接入系统

根据拟建的余热发电站（装机容量为 2×4.5MW）的具体情况，为确保新建余热电站生产运行及管理的合理和顺畅，拟在新建的余热电站汽轮发电机房一侧新建余热电站站用高低压配电室。

拟建 2×4.5MW余热电站的发电机机端电压为 10.5KV，电站 l00KV 母线性为单母线接线方式。余热电站 10 KV 母线以单回电缆线路与水泥生产线的35kV总降l0kV 母线母线相连，从而实现余热电站与系统并网运行，同期并网操作设在电站侧，并且在发电机出口断路器处设置同期并网点。电站与电力系统并网运行，运行方式为并网电量不上网。

由于总降压变电站 l0 KV 母线均带有 l0KV 高压负荷，在不改变总降原有供电、运行方式及水泥生产线全部正常的前提下，发电机发出的电能将全部用于全厂供电负荷。因此本接入系统方案，从现行的条件和

技术要求来讲，对本电站工程是可行的。

4.9.2电量平衡

云南远东水泥有限责任公司在建2000t/d 水泥生产线。总计算负荷为25968kw,全厂年用电量约17711×104kwh。当余热电站建成后，电站年总供电量约为5300×104kwh。通过电站运行调整公司用电系统功率因数并使现有供配电系统损耗减少，公司再向电网减少购电量约100×104kwh。公司每年向电网少购的总电量约为5400×104kwh。因此在公司各生产线及电站正常运行情况下，全厂供电自给率可达30%，从而减少了公司购电成本。

14.10 电气及自动化

14.10.1编制范围以及设计依据 1 、编制范围包括以下几个主要方面： 电站的电气主结线，电站接入系统 ； 站用电配电，站用辅机控制 ； 热工自动化及计算机控制系统 ； 电站室外动力及照明配电线路 ； 车间照明、防雷及接地设计。 2、设计依据

《民用建筑电气设计规范》 JGJ/T16—920 《低压配电设计规范》 GB50054—95 《建筑物防雷设计规范》 BG50057—94 《建筑设计防火规范》 GBJ16—870 《民用建筑照明设计标准》 BGJ—133—90 《城市工程管线综合规划规范》 GB50289—98

14.10.2电气 1 、站用电配电 电压等级 ：

发电机出线电压 ： 10.5kv 站用高压配电电压 ： 10.5kv 站用低压配电电压 ： 0.4kv 站用辅机电压 ： 0.38kv 站用照明电压 ： 380v/220v 操作电压 ： 交流或直流 ： 220v 检修照明电压 ： 36v/12v 站用电负荷及站用电率 ：

站用电总装机容量 ： 2×560kw 站用电计算负荷 ： 2×420kw 电站年发电量 ： 2×2880×104kwh 电站年自用电量 ： 2×230×104kwh 电站年供电量 ： 2×2650×104kwh 站用电率 ： 8% 站用变压器选择 ：

根据站用电负荷计算结果，同时考虑电站运行的经济、可靠性和分批实施性，纯低温余热电站站用变压器选择三台 SCB9—560/10 10Kv/0.4kV 560KVA 变压器。两用一备配设。正常工作时, 每台变压器的负荷率为41.25% 。当 一台变压器因故障或检修退出运行时， 备用变压器的负荷率为82.5%。 2、直流系统

根据计算 ，直流系统的负荷 ( 包括正常工作负荷和事故负荷），考虑投资、维护以及管理等费用，为了安全可靠 ，设计选用两套 120AH铅酸免维护直流蓄电池成套装置。 3 、主要电气设备选型

l0KV 高压配电设备选用金属铠装全封闭中置式高压开关柜 ; 400V 站用低压配电设备选用传统低压配电屏 ; 继电保护屏选用 PK—10 标准屏，微机保护装置 ;

控制屏选用仪、电一体化 MCC 柜，操作台为 DCS 系统配套的计算机操作站工作台：

可控硅励磁装置随发电机配套。 4 、过电压保护和电力装置的接地

根据云南远东水泥有限责任公司所在地区的气象资料，对高于 15m的建筑物 ( 如汽轮机房等 ) 按三类防雷建筑物保护设计 ; 发电机母线及发电机中性点均设有电站专用避雷针 ; 电力装置的接地。

高压系统为接地保护 ，低压系统为接零保护，接地系统为 TN—S 系统 ，在汽轮发电机房、化学水处理、发电机出线小间、高低压配电室及电站中央控制室等场所均设置接地装置。并通过电缆沟及电缆桥架上的接地干线，将各处的接地装置连接起来，形成电站的接地网络。 5 、站用设备的控制

根据纯低温余热电站的运行特点，将采用机电炉集中的控制方式，但化学水处理部分辅机采用就地单独控制。 6、电气照明

本项目将按设计规范设置正常照明、事故照明及安全照明。。

7 、通讯系统

为了使电站内部及站内与站外的行政调度通讯畅通，本站设一套 20 门

程控小型调度交换机。 14.10.3热工自动化 1 、控制系统

现在电站自控系统普遍采用分散控制系统 (DCS ），SIEMENS 公司的SIMATIC PCS7 作为一种优秀的过程控制系统，广泛地用在钢铁、化工、电站行业。云南远东水泥有限责任公司 2500t/d 生产线水泥窑尾气自备电厂机组是由 23t/h 热管锅炉、 4. 5MW 汽轮发电机组一套、循环水泵、冷却塔、化水处理等组成 ，主要是供厂内水泥生产线用电。本项目采用SIEMENS 公司 SIMATIC PCS7 集散控制系统，最终实现对整个自备电站的仪、电、 DCS 控制系统的完整统一和安全经济运行。 2、PCS7 系统的主要特点

PCS7 是一种模块化的基于现场总线的新一代过程控制系统 ，结合了传统 DCS 和 PLC 控制系统的优点，将两者的功能有机的结合在一起。系统的所有硬件都基于统一的硬件平台 ； 所有软件也都全部集成在 SIMATIC程序管理器下，有同样统一的软件平台。系统大量采用了新技术，在网络配置上，使用标准工业以太网和 PROFIBUS 网络。由于 PCS7 消除了 DCS 和 PLC系统间的界限，真正实现了仪控和电控的一体化，充分体现了全集成自动化的特点 ，使得系统应用范围变广 ，是一种适用于现在、面向未来的开放型过程控制系统。 3 、控制系统及构成

设置于电站的计算机系统 (DCS) 由现场级和中央控制级组成。控制

系

统配置祥见 SW06 —控制系统配置图。 现场级 ：

根据电站的特点，在位于汽轮机房运转层的电站中央控制室内设置 I/O模件机柜，采集所有来自现场的开关量和模拟量信号并输出驱动信号。 现场级完成电动机顺序逻辑控制、工艺过程参数的检测与监控， 以及PID 串级、多变量复杂控制等。 中央监控级 :

中央监控级设 1 个工程师工作站和 2 个监控操作站，分别由监控管理 计算机、液晶显示器和打印机等组成。 硬件 ：

采用七个过程控制机柜：lAPL—7APL。lAPL 为电源柜，2APL—6APL为MCC柜 ，7APL为 DCS 柜。 7APL柜内安装 一套冗余过程控制器 AS4142DP 及主I/O 机架，处理汽轮发电机组和热管锅炉部分的测点和调节回路。使用5—12 个 ET200M 远程控制机架安装各种 I/O 模块。总信号表如下：

信号类型 PROFIBUS DP/PA AI：4—20mA AI：RTD AI：T/C AO：4—20mA DI：25VDC DO：24VDC 实际使用点数 80接点 150 80 58 64 300 150 模块配置 通讯I/O 19×8AI 20×4RTD 8×8T/C 16×4AO 19×16DI 10×16DO 过程状态监控管理设备为 2 台 OS 站 ( 操作员站），1 台 ES 站

( 工程师 站），出于项目成本考虑， 均采用 SIEMENS 公司推荐的 Dell 公司高性能商用计算机。配置为：PIV1.7G，80G 硬盘，512M 内存 ，带 64M 显存的集成显卡，21' 高分辨率 SVGA 彩色显示器。 系统打印机为 1 台：EPSON MJ—1500K+ 彩色喷墨打印机。选用该种打印机是基于以下因素 ： 噪音低 ;

使用彩色进行不同级别和种类的报警和信息记录 ；

能使用宽行连续打印纸，这是普通喷墨打印机不具备的功能。 网络 ：

分为下层控制网、上层管理网。下层控制网采用同轴屏敝电缆，适合 欧洲 Profibus 标准，通过每个ET200M 上的 IM153—1 通讯卡、带 ProfibusDP/PA接口的过程仪表、变频器与 AS4142DP 控制器互相连接，满足现场信号的采集、处理和控制器的通讯，为 Profibus一DP 现场通讯网。

上层管理网分为二类。一类为采用同轴电缆，适合欧洲 Profibus 标准。通过 OS 站、 ES 站和控制器上的 CP443—5 通讯卡相连接，满足操作员站、工程师站对现场设备的监视、控制和管理，实现数据共享。另一类为采用同轴细缆，符合TCP/IP协议的管理以太网，通过OS站、ES站上的D—LINK网卡连接，主要实现工程师和操作员站之间文件管理、拷贝。 软件 ：

操作员站 OS和工程师站 ES 均采用微软中文版 Windows XP 作为操作系统。 PCS7 DCS 采用西门子最新 V6.1 中文版。

在操作员站所加载软件的基础上，工程师站还加装了SIMATIC

STEP7 BASIS V4.0 、CFC V4.0 、S7—SCL V4.0 、 SFC V4.X 等组态功能软件。除用于系统软、硬件组态外，ES 站具有与 OS 站完全相同的功能，可以兼做 OS站，起到了降低用户成本的作用。 4 、系统功能

系统是对热管锅炉、汽轮机、发电机、化学水、除尘器进行重要参数的 显示， 对以下回路进行自动调节。

工艺流程画面主要有下面几幅 ，并可随意切换 ： 具有动态参数的热力系统及工艺流程图显示 ； 电动机开 / 停操作和运行状态显示 ； 棒形图显示 ； 历史趋势曲线的显示 ； 调节回路的详细显示延时修正 ； 报警状态的显示 ；

报警状态及运行报告的打印等。 锅炉烟风子系统图； 锅炉汽水子系统图； 锅炉热力子系统图 除氧给水子系统图 汽机热力子系统图 发电机油子系统图 发电机保护子系统图 化学水子系统图

应用色彩和闪烁变化表示各种报警信息。报警信息可按报警产生顺序在 Alarm log 中查阅、打印。

5、 PCS7 系统控制策略组态

对于被控对象而言，由于没有太多的顺控功能，基本上只用到梯形图和 CFC 程序组态，这样也方便用户有限的技术人员尽快掌握。 CFC 程序组态是一种图形式的组态，方便、直观，操作简便。PCS7 将许多逻辑、运算功能形成了功能块，在进行程序组态时，如需用到某种逻辑、运算功能，就可在 PCS7 的功能块库中找到与之相应的功能块，将其直接拖放至 CFC 组态画面即可。用户还可利用 PCS7 提供的一种类似 PASICAL 语言的 SCL 程序结构化控制语言自定义特殊功能块，并存在功能块库中， 随意调用。

DCS 中使用的所有模块 ( 包括 PID 块、数据块、 I/O 模块等) 都只是在 PCS7的组态画面中出现，并不能在 WINCC人机界面上出现。此时，若需要某个摸块在WINCC 人机界面上出现，则只需要给该模块添加WINCC属性。

在工程师站上完成所有程序组态，编译无误后，将程序下载至过程控制器，这样，过程控制器中就有了经过编译后的用户程序；再将有用户程序的用户项目传送到操作站，用户程序就传给了 WINCC人机界面，在程序 组态时，己被定义具有了 WINCC 属性的各模块的标签值就能在 WINCC中被 找到，再通过 WINCC 画面组态，就可完成人机对话、参数的画面显示等，从而 完成 PCS7 和 WINCC( 内核与显示）的结合。 WINCC 功能十分强大，而使用起来又非常方便，在编制各种画面、报警归档等功能时，都可应用其 标准的功能来完成。

硬件组态也是一种图形化的组态方式，十分方便。对某一过程站而言，实际带有若干ET200 远程 I/O，组态画面中，就在该过程站后的 PROFIBUS—DP网络线上拖放几个IM153 模块形成几个 ET200 远程

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