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苏州金猫水泥有限公司第三厂2750t/d熟料带余热发电工程
2010-12-8
概况和指标
    苏州金猫水泥有限公司第三厂2750t/d熟料带余热发电工程项目由中材国际南京水泥工业设计研究院(简称NCDRI)承担完成工程设计与服务工作,是当时我国水泥行业第一条由国际大型水泥公司投资并以设计单位为主体完成的交钥匙总承包工程,并具有中低温余热发电特色。
    本项目的总承包合同签订于2002年2月,项目内容包括: 建设一条2750t/d水泥熟料生产线和带补燃锅炉的15MW中低温余热发电生产线;同时改扩建部分项目,主要有扩建原有港池,新增2套石灰石破碎系统,对原有总降进行改造,利用原有页岩、铁粉储库并进行改造;改造原有余热发电系统汽、水管路,改造原有中央化验室;对原有生活污水进行改造处理。
    本项目于2002年4月开始进行施工图设计,工程于2002年6月份破土动工建设,经14个月的建设于2003年8月22日一次点火成功,2003年8月26日第一次投料生产出合格熟料,用约20天左右时间实现72小时达产。目前,系统熟料产量稳定于3000t/d以上,发电量稳定在15MW以上,操作稳定,各主要技术经济指标优于设计性能保证指标。
技术经济指标设计值和考核验收值
熟料生产线
技术经济指标
设计值
考核验收值
熟料生产能力(t/d)
≥2750
3050
熟料烧成热耗(kJ/kg)
≤3135
3115
熟料综合电耗(kWh/t)
≤60
58
熟料28天抗压强度(MPa)
≥58
60
粉尘排放浓度(mg/Nm3
≤50
43
余热发电生产线
技术经济指标
设计值
考核验收值
主蒸汽量(t/h)
≥90
91
有功功率(MW)
≥15
15.2
熟料生产线总体工程水平与主要技术特点
    本项目工程设计充分考虑带余热发电的特殊性积极采用新技术、新装备,始终贯彻先进、可靠、节能、环保及降低投资等原则,在设备的选用及工艺的总体布置上,力求以最少的投资取得最佳的经济效益。
   (1)总平面布置,充分利用厂区现有布局,因地制宜大致设置成了“原料均化储存区”﹑“熟料煅烧区”﹑“发电区”及“燃料破碎均化及储存”等功能区,生产管理方便,工程的总体布置合理,生产工艺流程简洁顺畅。总图布局减少不必要的生产环节,避免了物料往返运输,最大限度地缩短了生产过程中的物料运距,节省了的物料倒运输送能耗。大大降低了设备和土建投资。
   (2)设备选型中充分体现了国产化,作为新型干法水泥生产的核心,熟料烧成系统等关键主机设备均采用了NCDRI最新开发设计的技术装备——NC型五级旋风预热器+NST型在线喷旋管道分解炉系统+?4.2m×60m回转窑+NC-III型新型高效控制流推动篦式冷却机+NC型四通道煤粉燃烧器等。其中,①根据本项目带低温余热发电系统的特定条件,开发优化了更为适配的新型低压损五级旋风预热器,既提高了系统的生产能力,又降低了系统的阻力,减小了高温风机的功率,降低了系统电耗;②NC-III型新型高效控制流推动篦式冷却机(即LBT32225型),冷却能力大、恶劣工况适应性强、热回收效率高、节能降耗,而且与第二代国产篦冷机相比,设备重量轻10%、废气排放量减少约20%;③NC型四通道煤粉燃烧器,性能优良、操作可靠。
   (3)本项目充分考虑了环保之要求,在窑尾废气处理、锅炉系统废气处理采用了国际先进的高效脉冲袋式除尘器,出口含尘浓度(标况)£20mg/m3;全厂各排放点的出口含尘浓度(标况)全部控制在50mg/m3以下。
   (4)高自动化水平的生产过程控制。本项目主要工艺流程(从预均化堆场到熟料库和余热发电系统)采用集散型计算机控制系统进行控制。根据生产工艺流程及生产特点,采用了两套先进的DCS控制系统进行自动控制与监视;熟料生产线DCS系统的四个现场控制站分别设置在四个电气室内。余热低温发电机组DCS系统的现场控制站设置在发电机组电气室内。
   (5)石灰石破碎系统不设在矿区而改放在厂区码头附近,不仅避免了将来因矿山搬迁而造成损失,而且也简化了生产流程、大大降低了破碎系统投资、便于生产管理。优化采用二套小规格石灰石破碎系统流程,虽流程略为复杂一些,但避免了一套破碎机能力虽大而受制于卸船能力低(因只有一套卸船设备,其卸船能力低)的矛盾。而且也便于将来新矿山来料粒度的变化,生产更灵活,可靠性高。
   (6)充分考虑并结合本项目的石灰石特性和当地的气候条件以及厂区建筑物位置等众多因素,通过采取改进堆料机结构型式、加设喷射水雾降尘装置、取料机改为倾斜布置等措施,使得石灰石预均化堆场采用长形露天化布置成为可能,从而可降低其加棚盖的土建费用上千万元。此外,大大减少了总降及电厂等的拆建费用和停产损失。
   (7)因本项目采用石灰石、砂岩、铁粉及粉煤灰四组分配料,原料试验粉磨功耗为6.7 kW.h/t,对辊式磨的适应性良好。因此原料粉磨采用了适应性强、节能低耗、流程简捷、操作方便的辊式磨系统。与球磨系统相比,单位产品可节电~7kW.h/t,每年节电可达800万kWh以上,效果显著,综合经济效益的可比性好。
   (8)鉴于粉煤灰磨蚀性较大,而且粉煤灰的细度已满足生料要求,90μm以下的细粉占90%以上,故粉煤灰经计量后直接掺入到出磨生料中,避免了粉煤灰对立磨选粉机叶片及细粉分离器的磨损;并避免了粉煤灰在配料过程中的扬尘问题。
   (9)兼顾到本项目带低温余热发电系统,要求废气温度高,所以生料入库与入预热器的输送均采用斗式提升机的输送方式,运行可靠,与气力输送方案相比,流程与控制简洁、节电、减少了气源设施与厂房费用,所以总体效益相比优越。
   (10)由于原煤虽主要采用徐州烟煤,但来源较多,其煤质差异较大,预计成份波动周期较长,因而设置了长形原煤预均化堆场,以便确保煤质的稳定,并充分利用了原一分厂已有一个储量达10000多吨的煤库。
   (11)充分利用窑尾高温废气余热用于发电和烘干原料,既省去了热风炉,简化了工艺流程,降低了投资;又节约了能源,还减少了废气的排放量。
   (12)在合理满足均化要求及连续生产的前提下,将生料均化库的储量和储期合理减少,并且将生料计量部分的设施布置在窑尾塔架下层,因而在库的直径和高度基本不变的条件下,增加了库储量,而且取消了生料计量部分的厂房,既简化了流程、减少了占地,又降低了项目投资。
余热发电生产线主要技术
锅炉水处理
    锅炉水处理的设备主要有无顶压逆流阳离子交换器、无顶压逆流阴离子交换器、除二氧化碳器等装置。其中化学水处理方式采用“一级复床除盐”系统。处理流程为:自给水管网送来的水进入清水箱,由清水泵送到无顶压逆流阳离子交换器,除去水中的钙、镁等阳离子、然后经过除二氧化碳器进入中间水箱,通过中间水泵送至无顶压逆流阴离子交换器,出水为除盐水,由盐水泵送至热力除氧器,除去水中的溶解氧。通过锅炉给水泵进入SP炉。锅炉水处理车间外设酸碱中和池,车间内反洗排水经中和池排出。
SP炉
    SP炉为立式热水炉,露天布置,设在窑尾塔架附近。来自窑尾预热器的高温废气进余热锅炉,经过热交换,出炉220℃左右的废气作为原料烘干的热源进入原料磨,最后通过袋式除尘器净化后达标排放;符合锅炉需要的用水通过锅炉给水泵进入SP炉,在炉内进行热交换,加热至165℃左右,通过系统压力进入补燃锅炉。
SP炉换热面为光管。SP炉设排污扩容器。SP炉的清灰采用声波喇叭和机械振打相结合。SP炉的排灰与窑尾袋式除尘器收下的窑灰一起,用输送装置送到生料均化库。
补燃锅炉
    补燃锅炉为90t/h、3.82MPa、450℃的循环流化床锅炉。温度约160℃的进水在炉内经省煤器、蒸发器、过热器后得到90t/h、3.82MPa、450℃的过热蒸汽。
过热蒸汽由分汽缸送入15000kW和一厂2×12000kW汽轮机,经过汽轮机作功、发电后,汽轮机的乏汽进入凝汽器冷凝成冷凝水,并经各自的凝结水泵送至除氧器,再由锅炉给水泵送入SP炉;系统补水由盐水泵加入除氧器。
废气处理及炉灰处理
    出补燃锅炉烟气(烟气温度约150℃)进入袋式除尘器(其滤料可承受最高温度为260℃)处理后排放,烟尘排放浓度(标况)≤50mg/m3;袋式除尘器收下的炉灰通过链式输送机和螺旋泵送入粉煤灰库。
    锅炉炉渣用滚筒式冷渣器冷却,通过链式输送机和提升机到炉渣库,并由汽车运至水泥磨的配料点,炉渣库顶设单机袋式除尘器,达标后排放
汽轮发电机
    汽轮发电机为15MW抽汽式汽轮机,抽汽量16~20t/h,抽汽的压力0.981Pa,温度308.5℃;汽轮机的纯冷凝额定工况进汽量67t/h,抽汽工况进汽量75t/h;排水温度纯冷凝额定工况104℃;冷却水量均为3000t/h。
补燃锅炉燃料
    补燃锅炉的燃料均为外购的烟煤和煤矸石,进炉燃料的热值为5000×4.187kJ/kg。煤、煤矸石搭配后采用皮带输送到环锤细碎机,破碎到0~8mm细煤,细煤和脱硫石灰石用皮带运到补燃锅炉的两个细煤仓,供补燃锅炉用,每个仓的储量可供锅炉使用12h左右。
    立式露天布置的SP炉设置在窑尾预热器与窑尾高温风机之间,出C1筒的废气通过烟气管道进入余热锅炉,SP炉的烟气进出口顺着预热器出口管道上进下出。在高温风机的能力允许范围内,通过对高温风机操作参数的调整,可使系统完全正常工作。
为保证余热锅炉的启停不影响水泥生产及发电系统的稳定运行,在SP余热锅炉烟气连接管道设有旁通烟道可使SP炉在出现故障时或水泥生产不正常时解离SP炉,既满足了水泥生产的稳定运行又保证了SP炉的安全。
运行
    本项目于2003年8月22日一次点火成功,2003年8月26日第一次投料生产出合格熟料,并快速实现了72h达产。目前,系统熟料产量稳定于3000t/d以上,操作稳定,各项主要技术经济指标优于设计性能保证指标。截止到2003年11月底,已累计生产熟料22.52万t,窑运转率91%。
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