江西水泥：6#窑4500t/d熟料生产线余热发电工程项目申请报告2011-05-18
检索号：2009-9HZ121K
江西万年青水泥股份有限公司 6#窑 4500t/d
熟料生产线余热发电工程
项目申请报告
东南大学建筑设计研究院
热电工程设计研究所
咨询证书 工咨甲 21120070003
2009 年 10 月 南京
江西万年青水泥股份有限公司 6#窑 4500t/d
熟料生产线余热发电工程
分管院长： 许红胜
分管总工： 高 亮
所 长: 许红胜（兼）
副 所 长: 马永贵
刘国培
项目经理: 高 亮
编写人员: 高 亮 刘国培 马永贵
宋纪元 吴秀生 杨宏宜
屠正瑞 侯宾才 吴军夫
高爱国 刘 津 倪 健
孙少鹏 林宣伟 顾桂华
张歌昌 陈 欣 李 帧
王 安 刘木堂 潘亚林
批 准： 许红胜
目 录
1 申报单位及项目概况 .........................................1
1.1 企业概况 ...............................................1
1.2 项目概况 ................................................1
2 发展规划、产业政策和行业准入分析 ...........................8
2.1 符合发展规划和产业政策 .................................8
2.2 符合清洁发展机制 ......................................10
2.3 符合行业发展需求 ......................................12
2.4 市场预测 ...............................................13
3.资源开发及综合利用分析 ....................................13
4 技术方案 ..................................................14
4.1 水泥工业余热发电的技术发展 .............................14
4.2 工程设计原则 .........................................17
4.3 废热资源条件 ...........................................17
4.4 生产工艺 ..............................................19
4.5 电气...................................................37
4.6 热工控制 ..............................................43
4.7 给排水 ................................................46
4.8 建筑、结构 ............................................52
4.9 采暖、通风、空调 .....................................54
5 节能方案分析 ..............................................55
5.1 用能标准和节能规范 ....................................55
5.2 能源供应情况及分析 ....................................55
5.3 能耗状况和能耗指标分析.................................56
5.4 节能措施和节能效果分析.................................56
6 建设用地、总图运输 ........................................58
6.1 区域概况 ...............................................58
6.2 建设场地 ..............................................58
6.3 总平面布置 .............................................59
6.4 交通运输 ..............................................59
6.5 竖向、排洪、雨水排除、绿化.............................59
7 环境和生态环境影响分析 ....................................59
7.1 设计中采用的依据和标准.................................59
7.2 污染源及环保措施 ......................................59
8 劳动安全及职业卫生 ........................................61
8.1 概述 .................................................61
8.2 设计依据 .............................................62
8.3 存在的危险有害因素 ...................................62
8.4 职业卫生措施 ..........................................63
8.5 劳动安全措施 ..........................................64
9 消防......................................................66
9.1 采用的规范和标准 ......................................66
9.2 总图设计 ..............................................66
9.3 建构筑物要求 ..........................................66
9.4 电气设施防火要求 ......................................66
9.5 消防水量 ..............................................67
9.6 火灾报警系统 ..........................................67
10 组织机构、劳动定员及职工培训 ............................67
10.1 组织机构 .............................................67
10.2 劳动定员 .............................................68
10.3 人员培训 .............................................68
11 项目实施进度设想 .........................................69
12 投资估算 .................................................69
12.1 工程概述 .............................................69
12.2 投资估算范围 .........................................70
12.3 编制依据 .............................................70
12.4 投资估算表 ...........................................70
13 经济影响分析 .............................................72
13.1 项目财务评价依据 ......................................72
13.2 项目财务评价 ..........................................72
附图
原则性热力系统图 余热电站平面布置图
主厂房布置图 AQC 锅炉工艺流程图
SP 锅炉工艺流程图 一次主接线图
DCS 系统配置图 水量平衡图
江西万年青水泥股份有限公司 6#窑 4500t/d 熟料生产线余热发电工程（9MW） 项目申请报告
1 申报单位及项目概况
1.1 企业概况
江西万年青水泥股份有限公司始建于 1958 年，是 1997 年 9 月 2
日由江西水泥厂作为独家发起人创立的江西省建材行业首家上市公司。
生产的“万年青”牌系列硅酸盐水泥广泛用于机场、高楼、桥梁、隧道、
高等级公路等国家大型重点工程建设中。“万年青”品牌在岁月的考验和
市场的洗礼下， 历久而弥新： 2001 年列入国家首批质量免检产品名录，
2007 年被授予“中国驰名商标”。
公司积极响应江西省委省政府推进产业经济“十百千亿工程”，以做
优水泥产业为己任，加强与中央优势企业合作，积极融入中国建材集团
“大建材”战略，参股南方水泥有限公司，并合资成立江西南方万年青
水泥有限公司。“十一五”期间，公司将通过新建、联合、并购等途径，
提高行业集中度，完善产业结构，实现业态升级和企业规模扩张，使年
水泥生产能力达到 3000 万吨左右，在江西省内形成区域控制力和市场
话语权，同时辐射湖南、福建、广东三省，带动盈利能力的快速提升，
确保公司做大做强做优。
1.2 项目概况
1.2.1 项目提出的背景和必要性
随着中国经济的不断发展，能源问题日益突出，特别是 2004 年开始
中国的煤炭、电力价格不断上涨，水泥制造业作为高能耗产业，成本上
涨的压力越来越大，为了节能降耗，提高公司产品的竞争能力，公司拟
进一步抓住发展良机，建设实施与新型干法水泥生产线配套的低温余热
发电工程，一方面可以综合利用水泥生产线排放的废热资源，回收高温
烟气的热量变废为宝，降低水泥生产成本和提高企业的经济效益，部分
1
江西万年青水泥股份有限公司 6#窑 4500t/d 熟料生产线余热发电工程（9MW） 项目申请报告
缓解生产用电紧张的形势，提高企业的竞争能力，另一方面可降低排烟
温度和排尘浓度，节约能源，减少对环境的空气污染和温室效应。
（1）项目的建设是开展资源综合利用、节约能源、环境保护和可持
续发展的需求。
走进 21 世纪的中国，随着 GDP 的快速增长，能源供应紧张的状态日
趋明显。水泥制造业是一个高能耗产业，不仅每年要消耗大量的煤炭等
一次能源，而且还要消耗大量的二次能源——电力，虽然随着水泥煅烧
技术的发展，系统热效率得到了较大地提高，1300t/d、2500t/d、4500t/d
新型干法水泥生产线的熟料热耗已经分别达到 3475kJ/kg（830 kcal/kg）、
3140kJ/kg（750 kcal/kg）、2970kJ/kg（710kcal/kg），但仍有大量的中、
低温废气余热未能被充分利用，造成大量的能源浪费，并产生大量的废
气，其中 CO2 的排放量占到了我国 CO2 总排放量的 20％。
树立科学发展观，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续发
展的关键。在窑外分解新型干法水泥生产工艺中，窑尾预热器和窑头熟
料冷却机的废气除了部分用于烘干原料、煤以外仍然排掉了大量的低温
废气余热，其热量约占水泥熟料烧成系统总热耗量的 30%左右，进一步充
分利用这些中、低品位的余热是节约能源、减少温室气体排放的关键。
纯低温余热发电项目的实施，一方面可以综合利用水泥生产线排放的废
热资源，回收高温烟气的热量变废为宝，降低水泥生产成本和提高企业
的经济效益，部分缓解水泥制造厂生产用电的紧张形势；另一方面可降
低排烟温度和排尘浓度，减轻热污染和环境污染。
以一个 4500t/d 规模的新型干法水泥生产线的一般情况为例，可在
不影响水泥生产线正常生产的前提下，投资约 5860 万元人民币，配套建
设 9MW 装机容量的纯低温余热发电系统，平均发电功率按 8256kW 计算，
年发电量达到 5944.32×104kWh，扣除自用电后年供电量达到 5468.77×
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104kWh，经济效益方面分析，3～4 年便可回收全部投资；环境效益方面
分析，按 2006 年全国火电机组的平均供电煤耗为 350g/kWh 标准煤计算，
年节约标准煤 19140.7t，每年减少 CO2 排放量 47851.8t。
（2）项目的建设是企业节能降耗、降本增效、增强企业竞争力的需
要。
江西万年青水泥股份有限公司建设中的 6#窑 4500t/d 水泥熟料生产
线，虽然其烧成系统采用了窑外分解系统，与其它方式的水泥烧成系统
在热耗电耗方面有较大幅度的降低，但仍有大量的中、低温废气余热未
能被充分利用，造成大量的能源浪费，并产生大量的废气，对这部分中、
低温废气余热，国内外大多数的水泥企业普遍采用的回收方法就是余热
发电，并已取得了相当成功的经验和较好的经济效益。经基本测算，建
设配套的低温余热发电系统，年发电量可达到 5944.32 万 kwh，可节省电
费开支达 3062 多万元，可以为企业创造较大的经济效益，降低产品成本，
提高产品的竞争能力。
综上所述，江西万年青水泥股份有限公司利用窑尾废气进行余热发
电，将熟料生产线所排出的中、低温废气采用纯低温余热发电技术加以
回收利用，不仅可为公司节减大量的电力费用，从而大大降低产品成本，
而且还可缓解因供电不足影响生产的矛盾，也为国家节省大量的能源，
符合国家关于节能和资源综合利用政策。
1.2.2 项目名称、建设地点
项目名称: 江西万年青水泥股份有限公司 6#窑 4500t/d 熟料生产线余热
发电工程（首次申报）
企业名称：江西万年青水泥股份有限公司
项目建设地点：江西省万年县，江西万年青水泥股份有限公司现有厂区
内。
1.2.3 建设规模
3
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本工程为熟料干法生产线配套纯低温余热发电系统，年运转率
7200h，年发电量：5944.32×104kWh，吨熟料发电量:≥36 kWh。
1.2.4 编制原则和指导思想
尽可能做到余热电站在正常运行时不影响水泥熟料生产线的正常生
产，余热电站建设时减少对水泥生产线正常生产的影响，在此前提下余
热电站设计遵循“技术先进、生产可靠、节约投资”的原则，具体指导
思想如下：
（1） 在不影响水泥生产的前提下最大限度地利用余热；
（2） 在技术方案上统一考虑回收利用水泥生产线窑头熟料冷却机
及窑尾预热器的废气余热，冷却机采用中部抽风，合理设计中部抽风口，
最大限度利用余热；
（3） 在生产可靠的前提下，提倡技术先进。要尽可能采用先进的
工艺（热力系统）技术方案，以降低操作成本和改造基建的投入；
（4） 以生产可靠为前提，采用成熟、可靠的工艺和装备，克服同
类型、同规模项目中暴露出的问题；
（5） 余热电站设备原则上采用国产设备；
（6） 余热电站主、辅机的过程控制采用集散型计算机控制系统；
（7） 贯彻执行国家和地方对环保、劳动、安全、计量、消防等方
面的有关规定和标准，做到“三同时”。
1.2.5 编制依据和建设范围
(1) 编制依据
江西万年青水泥股份有限公司的委托和提供的项目申请所需的基础
资料及要求。
(2) 建设范围
① 本项目建设范围如下：
4
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电站总平面布置；
窑头冷却机废气余热锅炉（AQC炉）；
窑尾预热器废气余热锅炉（SP炉）；
锅炉给水处理系统；
汽轮机及发电机系统；
电站循环冷却水系统；
站用电系统；
电站自动控制系统；
电站室外汽水系统；
电站室外给、排水管网及相关配套的土建、通讯、给排水、照明、
环保、劳动安全与卫生、消防、节能等辅助系统。
② 本项目申请报告涉及专业包括：总图、锅炉、汽机、电气、自动化、
给排水、暖动、建筑、结构、设备、工程经济、技术经济等。
1.2.6 建设条件
1.2.6.1 燃料
本项目余热锅炉利用水泥熟料生产线窑头篦冷机和窑尾预热器废
气，无需任何燃料。
1.2.6.2 建设场地
本余热发电项目建设地点位江西省万年县江西万年青水泥股份有限
公司万年水泥厂厂区内，利用厂区内空余场地，可满足布置余热锅炉、
纯低温余热发电站及辅助设施要求，不需要重新征地，交通利用水泥厂
厂区内道路和厂外交通。
1.2.6.3 供电
余热发电系统的启动电源由水泥厂降压站通过 6.3kV 线路倒送至余
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热发电系统提供。
1.2.6.4 供水
公司有自备水厂，水质水量能满足本工程用水需求。
余热电站用水主要包括锅炉补充水、循环水补充水、生活用水、消
防用水等。
1.2.6.5 气象条件
工厂所在地区气象资料如下：
本地区年平均气温17.5℃，最热月平均气温29.3℃，极端最高气温
37.9℃，最冷月平均气温5.1℃，极端最低气温-4.5℃。气平均湿度80%。
年主导风向：北风，年平均风速1.9m/s。年平均降雨量1882.7mm。
1.2.6.6 地震
根据中国地震区划图江西万年青水泥股份有限公司所处江西省万年
县的地震烈度为 6 度。
1.2.7 资金筹措
项目资金由自有资金（资本金）、银行贷款解决。
（1） 自有资金
项目总投资中自有资金2431万元，占总投资的40%，自有资金不计利
息。
（2） 银行贷款
银行贷款3433.21万元，年贷款利率暂计5.94%，建设期利息105.17
万元。
1.2.8 主要技术经济指标
序号 指 标 名 称 单 位 数 量 备 注
6
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序号 指 标 名 称 单 位 数 量 备 注
一 熟料生产规模
熟料产量 t/d 1×4500t/d
二 生产工艺方式 新型干法
三 余热发电建设规模
装机容量 kW 9000kW
四 余热发电工艺 纯低温余热发电
五 主要生产设备
1 AQC 炉 台 1
2 SP 炉 台 1
3 9000kW汽轮发电机组 套 1
按照1×5500t/d
六 发电系统指标
设计计算
1 额定功率 kW 9000
2 计算平均发电功率 kW 8256
3 年运行时间 h 7200
10 kW h/a
4
4 年发电量 5944.32
5 余热发电自用电率 % 8
10 kW h/a
4
6 年供电量 5468.77
7 熟料产量 t/ h 229.17
8 计算吨熟料发电量 kW h/ t 36.03
七 劳动定员 人 18
八 投资总额 万元 5969.38
1 建设投资 （静态） 万元 5864.21
2 建设期利息 万元 105.17
3 流动资金 万元 0.00
九 财务评价指标
1 全投资财务内部收益率 % 27.31
2 静态投资回收期 a 4.61 含 1 年建设期
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序号 指 标 名 称 单 位 数 量 备 注
3 投资利润率 % 29.82%
4 投资利税率 % 37.04%
5 全部贷款偿还期 a 3.78 含 1 年建设期
1.2.9 结论和建议
1.2.9.1 结论
(1)本低温余热发电工程的建设，充分利用窑外分解新型干法水泥熟料生
产工艺中窑尾预热器、窑头熟料冷却机排掉的废气，开发利用中低品位
的余热进行发电，发电用于熟料生产需要。在能源供应越来越紧张的现
实情况下，节能效果和经济效益好，符合国家关于节能和资源综合利用
的政策。
（2）本项目为水泥纯低温余热利用项目，属于水泥厂节能降耗工程，作
为本项目生产的产品——电能全部用于水泥厂用电，本项目建成后可降
低水泥生产成本，提高企业竞争力。
(3) 本项目建成后，经济效益好，全投资财务内部收益率达27.31%，全
部贷款偿还期仅3.78年（含1年建设期）。
1.2.9.2 建议
(1) 根据本报告业主落实好资金、水资源等项目建设的基本条件；
(2) 业主和当地供电部门落实好接入系统，做好余热电站并网的准备；
(3) 业主在项目申报、建设的同时申报 CDM。
2 发展规划、产业政策和行业准入分析
2.1 符合发展规划和产业政策
能源、原材料、水、土地等自然资源是人类赖以生存和发展的基础，
是经济社会可持续发展的重要的物质保证。而随着经济的发展，资源约
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束的矛盾日益凸显。国务院总理温家宝在第十届全国人民代表大会第三
次会议上所作《政府工作报告》中对能源资源节约和合理利用就提出了
“注重能源资源节约何合理利用。缓解我国能源资源与经济社会发展的
矛盾，必须立足国内，显著提高能源资源利用效率。一要坚决实行开发
和节约并举、把节约放在首位的方针。鼓励开发和应用节能降耗的新技
术，对高能耗、高物耗设备和产品实行强制淘汰制度。二要抓紧制定专
项规划，明确各行业节能降耗的标准、目标和政策措施。抓好重点行业
的节能节水节材工作。鼓励发展节能环保型汽车、节能省地型住宅和公
共建筑。三要大力发展循环经济。从资源开采、生产消耗、废弃物利用
和社会消费等环节，加快推进资源综合利用和循环利用。积极开发新能
源和可再生能源。四要加强矿产资源开发管理。整顿和规范矿产资源开
发秩序。完善资源开发利用补偿机制和生态环境恢复补偿机制。五要大
力倡导节约能源资源的生产方式和消费方式，在全社会形成节约意识和
风气，加快建设节约型社会。”
2005 年 7 月，国家发改委与科技部为贯彻实施《节能中长期专项规
划》，进一步加强节能工作，引导节能技术进步，共同组织起草了《中国
节能技术政策大纲》（2005 年修订稿）。该大纲明确支持“大型新型干法
水泥窑纯低温余热发电”项目。
2006 年 4 月，国家发改委等八部门联合下发《关于加快水泥工业结
构调整的若干意见》的通知，《意见》提出了水泥工业结构调整的指导思
想和调整目标，到 2010 年水泥预期产量 12.5 亿吨，其中：新型干法水
泥比重提高到 70%，水泥散装率达到 60％；累计淘汰落后生产能力 2.5
亿吨。企业平均生产规模由 2005 年的 20 万吨提高到 40 万吨左右，企业
户数减少到 3500 家左右。水泥产量前 10 位企业的生产规模达到 3000 万
吨以上，生产集中度提高到 30%；前 50 位企业生产集中度提高到 50%以
上。新型干法水泥吨熟料热耗由 130kg 下降到 110kg 标准煤，采用余热
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发电生产线达 40%，水泥单位产品综合能耗下降 25％。粉尘排放量大幅
度减少，工业废渣（含粉煤灰、高炉矿渣等）年利用量 2.5 亿吨以上。
石灰石资源利用率由 60%提高到 80%。
采用纯低温余热发电技术，将排放的废气余热回收并转换为电能再
用于水泥生产，将废气温度大幅降低后排入大气，这对降低水泥生产的
综合能耗、减排CO2、削减热污染将是非常有效途径。
综上所述，以水泥生产线窑头、窑尾废气余热建设纯低温余热发电
项目，符合当前的国家产业政策。
2.2 符合清洁发展机制
清洁发展机制是《京都议定书》第十二条确定的一个基于市场的灵
活机制，其核心内容是允许附件一缔约方(即发达国家)与非附件一国家
(即发展中国家)合作，在发展中国家实施温室气体减排项目。
清洁发展机制的设立具有双重目的：促进发展中国家的可持续发展
和为实现公约的最终目标做出贡献；协助发达国家缔约方实现其在《京
都议定书》第三条之下量化的温室气体减限排承诺。通过参与清洁发展
机制项目，发达国家的政府可以获得项目产生的全部或者部分经核证的
减排量，并用于履行其在《京都议定书》下的温室气体减限排义务。对
于发达国家的企业而言，获得的 CERs 可以用于履行其在国内的温室气体
减限排义务，也可以在相关的市场上出售获得经济收益。由于获得 CERs
的成本远低于其采取国内减排行动的成本，发达国家政府和企业通过参
加清洁发展机制项目可以大幅度降低其实现减排义务的经济成本。
对于发展中国家而言，通过参加清洁发展机制项目合作可以获得额
外的资金和（或）先进的环境友好技术，从而可以促进本国的可持续发
展。因此，清洁发展机制是一种“双赢”的机制。清洁发展机制合作也
可以降低全球实现温室气体减排的总体经济成本。
2005 年 10 月 12 日国家发展改革委、科技部、外交部、财政部联合
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发布《清洁发展机制项目运行管理办法》，《办法》自 2005 年 10 月 12 日
起施行。文件中明确，温室气体减排量资源归中国政府所有，而由具体
清洁发展机制项目产生的温室气体减排量归开发企业所有，因此，清洁
发展机制项目因转让温室气体减排量所获得的收益归中国政府和实施项
目的企业所有。
水泥行业实施低温余热发电属清洁发展机制项目（CDM），国家已发
布有关的管理办法。现实施 CDM 项目的各方面条件已经成熟。实施 CDM
项目是利国、利民又利企业的多赢项目。为推动水泥行业 CDM 项目的有
效实施。中国水泥协会于 2006 年 4 月 27 日在北京召开水泥清洁发展机
制项目研讨会。规划实施低温余热发电项目的水泥企业，应积极进入“清
洁发展机制项目”。
我国中央政府对 CDM 项目意义的认识是比较前瞻的，在国际上一直
认真履行《气候变化框架公约》，并积极促进《京都议定书》的生效。自
2000 年以来，我国经济的迅猛发展，使我国成为温室气体减排潜力最大
的发展中国家之一。加之具有良好的国际投资环境，开展 CDM 项目的市
场前景广阔，为许多发达国家所看好，买方很感兴趣。我国应该抓住这
个 CDM 的机遇，充分利用好，使其成为我国吸引技术含量高、结构更合
理的外商直接投资的新渠道，在实现我国温室气体的大幅度减排过程中，
促进我国的可持续发展。
为了协调和领导全球气候变化问题的国家立场和政策，1998 年我国
就成立了国家气候变化对策协调小组，由当时的国家计委牵头，中央政
府的 15 个部委院局共同组成，建制了专门办公室。2003 年 10 月经国务
院批准，新一届国家气候变化对策协调小组正式成立。国家发改委主任
马凯担任组长；国家 CDM 办公室设在发改委地区经济司，仍由 15 个中央
部委院局共同组成，负责研究、制定、协调和指导全国开展 CDM 方面的
各项工作。
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关于把握 CDM 的时机，我们必须意识到，2012 年以后我国很可能也
要承担一定的温室气体减排义务。那时国家政策或有相应地调整，可供
出售的减排额度可能会减少。另外随着其他发展中国家以及我国许多企
业逐渐熟悉 CDM 项目的运行操作，万一出现争相抛售的情况，势必引起
国际行情波动。从卖方市场转变成买方市场。各种正负因素的综合作用，
届时国际碳价将有诸多不确定性，最终经济效益难以预料。所以说 CDM
项目或碳交易的收益是有一定时期局限的，对我国则更是这样，一定要
尽早抓住这个机遇。
“十五”期间我国水泥工业取得长足的发展，2008 年全国规模以上
水泥企业总产量 13.99 亿吨，其中 PC 窑水泥占 61%。预计“十一五”期
间，到 2010 年水泥总产量约为 15 亿吨，我国水泥工业的结构将趋于可
持续发展状态。我国水泥工业结构调整将取得决定性胜利的时期
（2006-2010 年）正好与《公约》附件一所列的 39 个工业发达国家的第
一承诺期（2008-2012 年）相重合，恰是 CDM 项目国际碳排交易市场上买
家需求最多的时期。随着我国大量新建 PC 窑的陆续投产，新型干法水泥
生产线纯低温余热发电 CDM 项目的范围明确，技术成熟，建设期短，项
目概念文件编制较简单，基准线研究和减排量预测交易，监测计量核实
准确，项目谈判容易达成协议，因而项目可以较快获得审定批准，正式
启动快，实际收益回收也较快；这对交易双方，中介机构以及 CDM 执行
理事会等各方面都非常有利。与其他的发展中国家或其他的重化工行业
相比，我国水泥工业独具这种优势，应充分利用之。粗略估算，到 2010
年我国水泥工业有一半的 4000t/d 以上的 PC 窑采用纯低温余热发电的
话，则届时可供 CDM 国际销售的 CO2 减排额度将达每年 1000 万吨之多。
这的确是一个引进先进技术和资金的良好途径。
2.3 符合行业发展需求
目前中国境内建成并已投入运行的新型干法水泥生产线约 700 条左
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右，预计到 2010 年新型干法水泥生产线的数量将达到 900 条左右。根据
国家现行产业政策和“八部委”文件要求，截止 2010 年国内新型干法水
泥生产线配套建设纯低温余热电站的比例将达到 40％，即到 2010 年底以
前还将有约 240 座纯低温余热电站建成并投入运行。
2.4 市场预测
本项目为水泥纯低温余热利用项目，属于水泥厂节能降耗工程，作
为本项目生产的产品——电能全部用于水泥厂用电，本项目建成后可降
低水泥生产成本，提高企业竞争力，由于本项目发电全部供水泥厂自用，
故本项目不存在销售问题，本项目的生存年限与水泥厂相同。
3.资源开发及综合利用分析
节约能源是我国发展国民经济的长期基本国策，作为单位产品能源
消耗较大的水泥制造业，不仅每年要消耗大量的煤炭等一次能源，而且
还要消耗大量的二次能源——电力，虽然随着水泥煅烧技术的发展，系
统热效率得到了较大地提高，1300t/d、2500t/d、4500t/d 新型干法水泥
生产线的熟料热耗已经分别达到 3475kJ/kg（830 kcal/kg）、3140kJ/kg
（750 kcal/kg）、2970kJ/kg（710kcal/kg），但仍有大量的中、低温废
气余热未能被充分利用，造成大量的能源浪费，并产生大量的废气，其
中 CO2 的排放量占到了我国 CO2 总排放量的 20％。进一步充分利用这些
中、低品位的余热是节约能源、减少温室气体排放的关键。
树立科学发展观，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续发
展的关键。在窑外分解新型干法水泥生产工艺中，窑尾预热器和窑头熟
料冷却机的废气除了部分用于烘干原料、煤以外仍然排掉了大量的低温
废气余热，其热量约占水泥熟料烧成系统总热耗量的 30%左右，进一步充
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分利用这些中、低品位的余热是节约能源、减少温室气体排放的关键。
纯低温余热发电项目的实施，一方面可以综合利用水泥生产线排放的废
热资源，回收高温烟气的热量变废为宝，降低水泥生产成本和提高企业
的经济效益，部分缓解水泥制造厂生产用电的紧张形势；另一方面可降
低排烟温度和排尘浓度，减轻热污染和环境污染。
本工程为利用公司 4500t/d熟料生产线窑头、窑尾废气余热建设的一
座 9000kW纯低温余热发电站，就工程本身而言，不消耗能源，是一个具
有利废（充分利用废气余热）、环保（大量减排CO2）、节能（进一步降低
水泥生产电耗）三重效果的项目。
4500t/d熟料线废气余热条件为：
（1） 在窑头设置AQC余热锅炉回收窑头冷却机 200000Nm3/h(标况)，
380℃废气余热，过热器生产 1.15MPa-360℃过热蒸汽 42.03t/h，
低压过热器生产 0.28MPa-180℃过热蒸汽 4.2t/h经过锅炉后的废
气温度降至 85℃。可以利用的废热资源有 8079.4X104kJ/h。
（2） 窑尾设置SP余热锅炉回收窑尾预热器 330000Nm3/h(标况)废气余
热，生产 1.25MPa-295℃过热蒸汽 23.19t/h，废气温度由 320℃
降至 204℃。可以利用的废热资源有 6240.63X104kJ/h。
以上回收热量经发电系统转换的平均电量为 8256kW。
4 技术方案
4.1 水泥工业余热发电的技术发展
4.1.1 水泥工业余热发电技术的发展历程
我国水泥窑余热发电大致经历了中空窑高温余热发电、预热器及预
分解窑带补燃炉中低温余热发电、预热器及预分解窑纯低温余热发电三
个发展阶段。
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第一阶段：在 20 世纪 20～30 年代由于电力紧张，我国建设了一批
干法中空窑余热发电水泥厂，其中水泥窑废气温度温度为 800℃～900℃、
熟料热耗为 6700kJ～8400kJ/kg，所配套的高温余热发电系统的发电能力
为每吨熟料 100kWh～130kWh，尽管该技术落后，但满足了当时水泥生产
用电的需要。20 世纪 50～70 年代由于我国国民经济对水泥需求量的增加
和电力供应紧张，为我国水泥窑余热发电的发展创造了条件，使我国水
泥窑余热发电技术经历了第一个发展时期，70 年代末 80 年代初完成了对
日伪时期建设的余热发电窑的技术改造，并新建了若干条余热发电窑。
在解决了余热锅炉所存在的许多重大技术问题和难题后，吨熟料余热发
电量大于 170kWh，标志着我国中空窑余热发电技术达到了一个新的水平。
第二阶段：20 世纪 90 年代，我国水泥工业以发展新型干法工艺为主，
随着新型干法水泥熟料煅烧技术的发展，水泥生产过程中的废气余热温
度已降至 450℃以下，同时由于电力供应紧张局面一时难于缓解，余热发
电窑仍然有生存及发展的条件，使我国水泥窑余热发电技术经历了第二
个发展时期。该阶段余热发电的主要技术特征是利用 150℃至 450℃的废
气余热建设带补燃锅炉的中低温余热发电技术，同时将以煤粉为燃料的
补燃锅炉升级为以煤矸石等劣质燃料为燃料的流化床补燃锅炉，燃用发
热量小于 3000kcal/kg 以下的劣质煤（煤矸石） 进行发电或热电联供，
流化床补燃锅炉所产生灰渣全部回用于水泥生产，使我国水泥窑余热利
用上了一个新水平。
第三阶段：随着人们节能和环保意识的提高，在新型干法水泥生产
过 程 中 的 废 气 余 热 温 度 已 降 至 350 ℃ 以 下 、 熟 料 热 耗 为 2900kJ ～
3300kJ/Kg 的条件下，不需要增加补燃锅炉从而不增加粉尘、废渣、烟气
及二氧化硫的排放的单纯以余热利用为目的的纯低温余热发电技术有了
较大发展。该技术从上世纪 60 年代末开始研制，70 年代中期进入实用阶
段，80 年代初期达到高潮，尤其是日本应用最为广泛。
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1995 年 8 月 17 日国家计委、原国家建材局与日本新能源产业技术综
合开发机构（NEDO） 签订了基本协议书，由中国安徽海螺集团宁国水泥
厂与日本川崎重工株式会社建设实施了一套 6480kW 的纯中、低温余热发
电系统，该项目 1996 年 10 月 18 日动工， 1998 年 2 月 8 日并网发电一
次成功，是我国水泥行业纯低温余热发电实际应用的开始。
4.1.2 我国水泥工业纯低温余热发电技术的现状
纯低温余热发电技术的特点主要包括：
（1） 完全利用余热发电；
（2） 废气余热的品位比较低，废气温度一般在 200～350℃；
（3） 废气余热源在一个以上；
（4） 余热发电配置的热力系统较为复杂；
（5） 蒸汽参数较低，对发电设备要求较高；
（6） 单位发电设备体积和重量相对较大。
纯低温余热发电技术的关键问题，一是面对中、低品位的热源如何
提高发电效率；二是余热锅炉如何适应低温的、含尘浓度高的废气，因
为废气温度低就要增加换热面积，废气的含尘浓度高会带来传热性能降
低，并加快设备磨损，尤其是窑头余热锅炉的磨损，甚至恶性堵灰事故
造成的系统可靠性降低。
近年来，原来受行业分割的中国国内水泥行业科研设计公司、发电
设备制造公司、电力行业科研设计公司等通过联合研究攻关，成功开发、
设计、制造、应用了国内低参数、单压或补汽式汽轮机，解决了中、低
品位的混压进汽问题，填补了国内汽轮机制造业的空白，技术上与进口
的混压进汽式汽轮机相当；同时适合低温、含尘特点的余热锅炉也成功
开发、制造和应用，为纯低温余热发电在我国水泥工业的推广应用奠定
了基础。近几年，国内已有百余条水泥熟料生产线配套余热发电项目相
继投入运行，标志着中国国产化的纯低温余热发电技术已进入成熟应用
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阶段。
4.2 工程设计原则
（1）本工程为一条 4500t/d 熟料生产线配套余热发电工程，装机容
量为 9000KW，设备原则上采用国产设备；
（2）锅炉岛按照一条熟料生产线考虑，布置一台 AQC 炉和一台 SP
炉，汽轮发电机岛按照一台机考虑；
（3）蓖冷机设置一个抽风口，窑头余热锅炉底部设沉降装置；
（4）配置一台真空除氧器，除氧工艺采用真空除氧器除氧；
（5）锅炉补给水根据原水水质采用除盐水，反渗透+混床工艺；
（7）设备冷却水采用循环水，循环水采用机力通风冷却塔进行冷却；
（8）转动设备冷却水、循环水补水采用工业水，与厂区内原有工业
水系统连接；
（9）余热电站发电机并网运行，以并网不上网为原则，所发电量全
部回用于熟料生产线的生产，厂用电部分仅考虑本余热发电新增负荷；
（10）热工控制部分采用 DCS 分散控制系统；
（11）继电保护装置采用微机型，本工程设立独立的直流电源，容
量只考虑本工程直流容量。
4.3 废热资源条件
根据江西万年青水泥股份有限公司 4500t/d 熟料生产线运行参数，废热
资源如下：
4500t/d 生产线烟气参数条件
序号 项 目 窑尾废气指标 窑头废气指标
1 熟料产量 4500 t/d 4500 t/d
2 废气量（湿基） 330000Nm3/h 200000Nm3/h
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序号 项 目 窑尾废气指标 窑头废气指标
锅炉进口废气温度
——平均值 320℃ 380℃（中部抽风）
——变化值 -30℃、+20℃ -50℃、+40℃
3 ——最大值 340℃ 420℃
（异常瞬时 15min） （异常瞬时 15min）
——最小值
280℃ 330℃
4 锅炉出口废气温度
≥200℃ 不限定
——平均值
3 3
5 废气含尘量 50～60 g/Nm 15～22 g/Nm
Max. 80 g/Nm3 Max.30 g/Nm3
6 锅炉和风管的设计压力 -7500Pa -1600Pa
7 允许锅炉的通风压损
～800Pa ～800Pa
根据废气参数，经过优化设计，热力参数汇总如下：
热力参数汇总
设 计 参 数 熟料产量 5500 t/d
AQC 参数 SP 参数
烟(风)流量(Nm3/h) 200000 330000
进口烟(风)温度(℃) 380 320
出口烟(风)温度(℃) 85 204
LSH 过热蒸汽温度(℃) 340 295
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设 计 参 数 熟料产量 5500 t/d
AQC 参数 SP 参数
LSH 过热蒸汽流量(t/h) 18.84 23.19
LSH 过热蒸汽压力(MPa) 1.2 1.25
GSH 过热蒸汽压力(MPa) 1.15
GSH 过热蒸汽温度(℃) 360
GSH 过热蒸汽流量(t/h) 42.03
低压过热蒸汽压力(MPa) 0.28
低压过热蒸汽温度(℃) 180
低压过热蒸汽流量(t/h) 4.2
汽机主汽流量(t/h) 42.03
汽机主汽温度(℃) 350
汽机主汽压力(MPa) 1.05
汽机补汽流量(t/h) 4.2
汽机补汽温度(℃) 165
汽机补汽压力(MPa) 0.2
汽轮机排汽压力（MPa） 0.008
计算发电机输出功率(kW) 8256
考虑到熟料生产线熟料产量、废气量的波动情况，装机容量选择
9000kW。
4.4 生产工艺
4.4.1 余热发电系统方案
本余热发电方案是在窑尾一级旋风筒出口同高温风机之间装一旁路
余热锅炉（SP 炉），窑尾废气经余热锅炉吸热降温至 204℃左右，由高温
风机送至原系统的生料磨烘干生料和窑尾除尘器。若发电系统停用，则
废气经原系统废气风管进入高温风机，如此可确保水泥生产线稳定运行。
AQC 锅炉布置在窑头篦冷机和余风风机之间，为立式结构。AQC 锅炉
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通常有如下几种取风方式，其设备布置如下图所示。
A 余风直接利用
B 中部抽气
C 中部抽气带余风再循环
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LSH
GSH
D 窑头冷却机设前部及中部两个抽风口
在 AQC 锅炉底部布置有飞灰分离器，要求将余风中的固体颗粒含量
降低 70%左右，以减轻对 AQC 锅炉的磨损。
采用 B、C 两种抽风方式，将原余风抽风口改为两个抽风口，一只靠
前，一只在后。靠前的高温抽风口热风送 AQC 锅炉，后面的低温抽风与
AQC 锅炉出风混合后经除尘器和余风风机排入大气，实际运行时通过各抽
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 AQC 锅炉余风温度提高，AQC 锅炉参数提高、
受热面减少。本系统采用 B 种抽风方式。
4.4.2 单压和双压、闪蒸方案的选择
对于废气余热发电，为了提高热力循环系统效率，一般应尽量提高
主蒸汽参数；为了更有效地利用烟气热量，一般应尽量采用双压或闪蒸
系统。单压和双压系统、闪蒸系统的选择比较如下：
（1） 在锅炉热平衡计算及锅炉结构计算过程当中，当设计选择的
锅炉能完全吸收烟气放出的热量，同时能达到能量的梯级利用，采用单
压设计更为合理，且投资费用较少；当部分热量不能完全利用，只有利
用低压系统再次吸收部分热量回送到汽轮机补汽部分，此时才采用双压、
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闪蒸设计布置。双压、闪蒸布置系统较为复杂，运行、维护相对困难，
投资费用相对较大。
（2） 对于单一热源而言，双压系统较单压系统可以提高系统热效
率 3-5%左右。对于水泥余热的两个甚至多个热源而言，采用双压、闪蒸
还是单压系统要进行热力系统优化设计、具体分析。
（3） 双压系统配置双压余热锅炉及补汽凝汽式汽轮机。根据本项
目废气参数，经优化计算，本项目采用双压系统能够提高余热利用率，
提高发电能力。
（4） 闪蒸系统：采用补汽式汽轮机，AQC 锅炉产生主蒸汽的同时
产生高温热水，高温热水再降压蒸发出二次蒸气，二次蒸汽补入汽轮机，
但是由于闪蒸器出来的热水未能转换为电能，进入窑头锅炉省煤器的水
温较高，降低了系统的发电能力，发电能力介与单压和双压之间。
利用热水闪蒸技术，设置一台闪蒸器，闪蒸器出的饱和蒸汽混入汽
轮机做功。且闪蒸出来的饱和蒸汽湿度较大，缩短汽轮机的使用寿命。
闪蒸热力系统为：窑头 AQC 余热锅炉由省煤器、蒸发器和过热器组
成，而窑尾余热锅炉由省煤器、蒸发器和过热器组成。给水经电动调节
阀直接进入窑头 AQC 炉省煤器，给水经窑头余热锅炉低温省煤器加热后
分为二路，分别进入窑头高温省煤器、窑尾余热锅炉省煤器。经过 AQC
高温省煤器后的欠饱和水分两路到汽包和闪蒸器，闪蒸产生的饱和蒸汽
通过补汽装置进入汽轮机发电。闪蒸器的出水又重新泵入窑头窑尾锅炉
省煤器作为给水。
进入窑头 AQC 炉和窑尾 SP 炉汽包的欠饱和水经各自蒸发器、过热器
加热成过热蒸汽后一同进入汽轮机做功发电。
系统设计特点：
a．用闪蒸技术，热利用效率稍高（对于每种热源和单压系统相比，大约
提高 1～3％）；
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b．系统较复杂，除正常设置外，另加设闪蒸器；汽轮机增加补汽口和补
汽调节装置；
c．由于闪蒸汽有一定的湿度，对汽机的转子、叶片要求较高；
双压和闪蒸都可以降低窑头锅炉的排烟温度，且都能适应窑头工况
的波动。闪蒸系统在主厂房设置闪蒸器，利用窑头锅炉省煤器出水温度
的变化，调节进入闪蒸器的热水流量，从而降低窑头锅炉的排烟温度、
适应窑头工况的变化。双压是在窑头锅炉低温段设置低压汽包、低压过
热器，当窑头工况波动的时候，根据低压蒸汽压力调节进入汽轮机的补
汽流量，从而降低窑头锅炉的排烟温度、适应窑头工况的变化。闪蒸系
统产生含有一定的湿度的饱和蒸汽进入汽轮机做功发电，双压系统产生
低压过热蒸汽进入汽轮机做功发电。
双压和闪蒸系统有以下比较：
双压系统 闪蒸系统
适应窑头工况波动 可以适应 可以适应
工程投资 大 稍小
发电效果（和单压系统比
提高 3-5% 提高 1-3%
较）
稍大（加大给水泵电
厂用电 小
耗）
闪蒸器 无 有
管道系统 少。系统散热少 多。系统散热多
汽轮机安全运行、使 长，一定过热度蒸 稍短 含有一定
用寿命 汽进入汽轮机，且蒸 湿度、盐份的饱和蒸汽
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汽品质好 进入汽轮机。
运行调整方便。只 运行调整不方便。
需自动控制锅炉低压 除了控制闪蒸器水位、
运行使用
汽包水位、汽轮机补 闪蒸器进水流量，还有
汽阀。 控制系统给水压力等。
多。且双压系统、 少。设计成闪蒸系
国内使用情况 补汽式汽轮机都能投 统，多方面的原因投入
入使用 运行的少
综合上述比较和热力系统优化设计比较，结合国内外现有已建成水
泥余热发电工程的经验，对于本项目 9000kW 装机系统，我们采用双压系
统。
4.4.3 立式与卧式布置优缺点
大型余热锅炉的布置主要有立式和卧式两种方式。
卧式与立式锅炉的比较
比较内容 卧式锅炉 立式锅炉
废气气流水平流动，热气流向上，
在同一个断面上废气温度上高下 废气气流自上而下垂直于受热面
低，温度场实际分布与设计相差 流动，在同一个断面上废气温度
很大，换热不好，受热面利用效 分布均匀，温度场实际分布与设
传热特性 果不好。当废气条件变化时，锅 计相符，换热好，受热面利用效
炉产汽量下降严重相应的锅炉出 率高。当废气条件变化时，锅炉
口废气温度大幅升高。或者正常 蒸汽参数的变化与废气条件的变
废气条件下，蒸汽产量达不到应 化相一致。
达到的产量。
为解决上述问题，只有提高废气 由于温度分布均匀，废气流速可
废气阻力 流速（一般为 11～13m/s），提高 大大降低（一般为 6～7m/s），废
废气流速的结果是增大了锅炉废 气流速的降低，使锅炉废气阻力
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气阻力（锅炉设计一般为 800～ 减小（锅炉设计一般为 800 ～
1000Pa ， 实 际 运 行 一 般 要 达 到 900Pa，实际运行一般为 600～
1000～1100Pa），也即增加窑尾系 800Pa），即减小窑尾系统阻力。
统阻力。
由于锅炉断面面积很小，灰斗相
应的也很小，与炉墙结合面很短，
锅炉灰斗一般为下部通长灰斗，
同时只有一个排灰点且很小，这
与炉墙结合面太长，同时排灰点
样，在设计尤其是在安装过程中
太多或太长，这样，在设计尤其
密封容易。因为灰斗处于锅炉废
是在安装过程中密封困难且随着
气出口废气温度较低且结合面较
漏风 锅炉运行时间的延长及启停炉次
小，虽然锅炉运行时间不断延长
数的增加，由于炉墙、灰斗、炉
及启停炉次数的增加，但炉墙、
墙与灰斗结合面、排灰口与灰斗
灰斗、炉墙与灰斗结合面、排灰
结合面的变形，锅炉漏风会随锅
口与灰斗结合面几乎不会变形，
炉运行时间的延长而增加。
锅炉漏风不会随锅炉运行时间的
延长而增加。
由于锅炉高度不满足汽水自然循
环要求，因此必须采用强制循环，
由于锅炉高度可以满足汽水自然
这样：一、由于增加强制循环泵，
循环要求，因此立式锅炉采用自
使锅炉本体增加耗电量；二、由
然循环，使锅炉故障点减少，同
汽水循环 于强制循环泵是在相对高压高温
时可以减少耗电量，也因此可以
状态下运行，强制循环泵易损件
减少维修量并保证锅炉可以与窑
较多，维护比较困难；三、如果
达到同步运转率。
强制循环泵不能及时维修，对锅
炉的安全将产生影响。
在与立式锅炉同等废气流速的条
在与卧式锅炉同等废气流速的条
件下，由于换热不好，相同废气
件下，由于换热好，相同废气及
钢耗 及蒸汽参数条件时的钢耗将大于
蒸汽参数条件时的钢耗将小于卧
立式锅炉。提高废气流速后，其
式锅炉。
钢耗将小于立式锅炉。
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因为废气的流向与锅炉受热面管
道自上而下垂直，使上一层管道
沉积的灰被清除下来后会沉积在
锅炉受热面管道是单根垂直布
下一层，从表面上看是不利于清
置，管壁附着的粉尘下落方向与
灰的。但实际上是与卧式锅炉一
受热面管道不产生交叉，这样表
样的,采用连续清灰方式也可以
面上看容易保证清灰效果，但实
很好地解决这个问题。水泥窑立
清灰 际上：由于锅炉废气流速高，锅
式余热锅炉自 1991 年从高温余
炉前部清下来的灰容易被废气带
热锅炉开始研究由卧式改为立
入后部，锅炉结构不合理时，后
式，其主要目的是为了解决传热
部容易堵灰。采用连续清灰方式
问题（即解决蒸汽产量、锅炉出
时,可以解决这个问题。
口废气温度偏高、废气参数变化
影响蒸汽参数、降低废气流速也
即降低锅炉废气阻力）。
占地面积小，对于已投产的水泥
厂往往不容易布置锅炉，立式锅
占地面积大，对于已投产的水泥
炉通过占用空间而少占用面积的
厂往往不容易布置锅炉或者锅炉
占地 方式非常有效解决了这一问题，
进出口废气管道很长而进一步增
同时也可以大大的缩短废气管道
加窑尾系统阻力。
长度使阻力减少即进一步减少窑
尾系统阻力。
故在本项目中使用的余热锅炉全部采用立式布置
4.4.4 自然循环与强制循环优缺点
依靠工质的重度差而产生的循环流动称为自然循环。借助水泵压头
使工质产生的循环流动称为强制循环。
自然循环形成：汽包、下降管、下联箱和倾斜式的受热面组成一个
循环回路。由于上升管中的水在炉内受热产生了蒸汽，汽水混合物的比
重/密度小，而下降管在炉外不受热，管中是水，其比重/密度大，两者
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比重/密度差就产生压力差，压力差形成水流推动力，水沿下降管向下流
动，而汽水混合物则沿上升管向上流动，这样就形成水的自然循环流动。
强制循环锅炉的结构与自然循环基本相同，所不同的在下降管中增
加了循环泵，作为增强汽水循环的推动力。
强制循环锅炉的优点: ①工质在受热面中是强制流动，因而受热面
的布置方式灵活；②汽水流速高，换热效率高；③起、停炉快；④循环
倍率 8～20（自然循环的循环倍率一般为 5～10）或更高，蒸发受热面可
使用小管径，相对汽包容积减小，节省钢材。缺点：①加装热水循环泵，
操作、检修相对复杂，系统可靠性降低；②循环泵系统投资增加；③运
行费用高。
自然循环的优点：①系统可靠性高；②系统水容积增大，（在波动热
源情况下）稳定性好；③运行费用低。缺点：①锅炉钢材消耗较强制循
环系统而言有所增加（由于锅炉设计水平的提高，受热面布置难度提高
的问题已经解决）；②锅炉启、停慢。
在中低温余热发电领域，燃气轮机余热发电的锅炉及其热力系统的
技术相当成熟，许多设计思想可以应用到水泥余热发电领域。自从 20 世
纪 90 年代 CMI 发明的自然引致循环的专利技术后，首台立式余热锅炉脱
离循环泵成功运行，由此中低温余热锅炉以立式自然循环为潮流。比喻
日本三菱就有 61 台中低温立式自然循环余热锅炉在投入运行。
综合所述，在本项目中推荐使用的余热锅炉全部采用自然循环锅
炉。
为了提高传热效率，合理布局锅炉受热面，本方案 4500t/d 生产线
窑头窑尾余热锅炉共用一个省煤器(低温省煤器)，并放在窑头以将窑头
风温降至尽可能低。窑头、窑尾余热锅炉均由省煤器、蒸发器和过热器
组成。给水经窑头余热锅炉低温省煤器加热后分为三路，分别进入窑头
余热锅炉低压汽包、高温省煤器和窑尾余热锅炉省煤器。工质在汽包和
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蒸发器中进行自然循环加热。产生的饱和蒸汽进入各自的过热器。窑头、
窑尾主蒸汽集箱出口的过热蒸汽在分汽缸进行混合，然后通过过热蒸汽
管进入汽轮机作功发电。窑头余热锅炉产生的低压过热蒸汽补入汽轮机
低压通流部分。
设计主要特点：
余热锅炉双压系统，汽轮机补汽机组，最大限度经济利用热能；
窑头、窑尾锅炉均采用立式自然循环；
熟料生产线所配两台余热锅炉共用一段省煤器，AQC 锅炉采用中部
抽风，保证最经济热利用。
SP 锅炉采用机械振打清灰，烟气上进下出，烟气侧面流出出口烟
箱，出口烟箱设置灰斗和输灰装置；
AQC 锅炉采用自然通风清灰，烟气下进上出，锅炉低部设沉降装置。
4.4.5 主机设备主要技术参数
（1） SP 余热锅炉：1 台
锅炉型号：330/320-23.19-1.25/295
过热蒸汽压力：1.25MPa
过热蒸汽温度：295℃
过热蒸汽量：23.19t/h
锅炉给水温度：187℃
烟气流量：330，000 Nm3/h
入口烟气温度：320℃（锅炉入口）
出口烟气温度：204℃（锅炉出口）
锅炉压损：＜80mmH2O
（2） AQC 余热锅炉：1 台
锅炉型号：200/380-42.03-1.15/360
主蒸汽压力：1.15MPa
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主蒸汽温度：360℃
主蒸汽流量：42.03t/h
低压过热蒸汽压力： 0.28MPa
低压过热蒸汽温度： 180℃
低压过热蒸汽流量： 4.2t/h
省煤器热水量：46.25t/h
省煤器出口温度：130℃
省煤器入口温度：42℃
烟气流量：200，000 Nm3/h
入口烟气温度：380℃（锅炉入口）
出口烟气温度 85℃（锅炉出口）
锅炉压损：＜80mmH2O
（3）纯凝式汽轮机：1 台
型号：BN9-1.05/0.2
型式：单缸、冲动、补汽、纯凝式汽轮机组
额定输出功率： 9000 kW
设计计算输出功率： 8256 kW
汽轮机转速： 3000 r/min，
主汽压力： 1.05 MPa
主汽温度： 350℃
设计工况主汽流量： 42.03 t/h
补汽压力： 0.2 MPa
补汽流量： 4.2t/h
补汽温度： 165℃
冷凝器排汽压力： 0.008 Mpa
（4）发电机：1 台
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型号：QF-9-2
额定功率：9000 kW
额定电压：6300V
功率因素：0.8
发电机转速：3000 r/min
励磁方式：静止可控硅励磁
4.4.6 主要设备配制
（1） 主机设备配置见下表
主机设备配置表
序 设备 数
型号 主要技术参数
号 名称 量
AQC 余
200/380-42.03-1.15/360 过热蒸汽：1.15MPa，360℃，42.03t/h
1 热锅 1
过热蒸汽：0.28MPa，180℃，4.2t/h
炉
SP 余
2 热锅 330/320-23.19-1.25/295 1 过热蒸汽：1.25MPa，295℃，23.19t/h
炉
主汽流量： 42.03 t/h
汽轮
3 BN9-1.05/0.2 1 补汽流量： 4.2 t/h
机
额定功率： 9MW
额定功率： 9000kW
发电 出线电压： 6.3kV
4 QF-9-2 1
机 频率： 50Hz
转速： 3000r/min
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（2） 主要辅机设备配置见下表
主要辅机设备配置表
序号 设备名称 型号 数量 主要技术参数
出力： 50 t/h
进水压力： 0.2MPa
1 除氧器 ZCY50-H 1
出水含氧量：≤0.05mg/L
水箱容积： 20m3
流量： 55 m3/h
2 锅炉给水泵 DG46-50×7 2 扬程： 322mH2O
电机功率： 90kW
流量： 60m3/h
3 凝结水泵 4N6 2 扬程： 57mH2O
电机功率： 22kW
流量：1620~2020~2340m3/h
4 循环水泵 500S22 3 扬程：24~22~19mH2O
电机功率：185kW
流量： 2000m3/h
5 冷却塔 GNZF-2000 2
电机功率： 90kW
4.4.7 余热锅炉
（1） 窑头余热锅炉（AQC 炉、1 台）
本锅炉采用立式结构，自然循环，双压设计，烟气下进上出，底部
设置飞灰分离装置（结构形式如下图所示）。锅炉本体由省煤器、蒸发器、
过热器和汽包组成。过热器部分采用光管形式，其他采用螺旋鳍片管作
为受热面，传热效果好。受热面均采用逆流错列的布置结构形式。管束
采用梳形板支撑定位结构，管束与工质荷重通过梳形板条，由设置在烟
箱内的横梁承受。
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本余热锅炉有以下特点：
1) 余热锅炉与飞灰分离装置一体化，取消外置式沉降室，简化了
烟气管道，减少了占地面积，节省了投资；
2) 减少了设备、烟风管道的散热，提高了余热利用效率，约提高
1-2％左右；
3) 目前投产的余热发电，由于布置了外置式沉降室，系统阻力比
以前增加了 1200Pa 左右，部分窑头引风机和电机进行了改造或
更换。锅炉取消外置式沉降室，减少了烟气管道，减少了系统
阻力，系统阻力只有 800Pa 左右，基本上不需要改造风机、电
机。
4) 由于窑头阻力减少，对于窑头风机的运行、厂用电耗有益；
5) 烟气从下往上走，对余热锅炉的防磨有极大好处；从烟气熟料
磨损机理来说，锅炉受热面磨损程度远远低于烟气从上往下行
走。
6) 锅炉进口温度波动较大，根据熟料在中温下的化学特性，容易
产生结块附在受热面上，为了减少高温段的积灰，AQC 过热器受
热面部分采用光管形式；
7) 为了防止前几排受热面冲刷、磨损，窑头锅炉布置了 2-4 排假
管。
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AQC 炉及沉降室烟气侧阻力损失≤80mmH2O，漏风系数≤1%，AQC 炉
排烟温度 85℃。
（2） 窑尾余热锅炉（SP 炉、1 台）
本锅炉采用立式结构，自然循环，单压设计，烟气上进下出。锅炉
本体由省煤器、蒸发器和过热器组成。受热面受到自上而下的烟气横向
冲刷。受热面管束均采用锅炉钢管，由水平前后方向弯制成的上下蛇形
管束组成，采用逆流顺列布置形式。为了防止烟气颗粒磨损，烟气入口
截面上管束与弯头等受气流冲刷严重的位置均设置防磨罩。
SP 炉烟气侧阻力损失≤80mmH2O，漏风系数≤2%，SP 炉排烟温度
204℃。
（3） 锅炉清灰方式
锅炉清灰方式包括振打清灰、声波清灰、蒸汽吹灰和激波吹灰。振
打清灰虽对锅炉设备本身有一定影响，但效果比较明显，国内国外厂家
均广泛使用。
本设计SP锅炉采用机械振打清灰方式，AQC锅炉采用自然通风清灰。
4.4.8 汽轮发电机组
4.4.8.1 系统概述
余热锅炉过热器产生的过热蒸汽，经隔离阀、主汽阀、调节阀进入
汽轮机膨胀做功后，排至凝汽器。乏汽在凝汽器中凝结成水后，汇入热
水井，然后由凝结水泵送往真空除氧器，再经给水泵泵入余热锅炉循环
使用。循环冷却水泵将水池中冷却水打入凝汽器后，再排往冷却塔进行
冷却，经过冷却的水最后回到水池循环利用。发电机冷却介质为空气，
冷却方式为闭式循环通风冷却。
4.4.8.2 汽轮机热力系统
本汽轮机热力系统主要由主蒸汽系统、轴封系统、疏水系统、凝结
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水系统、真空系统和循环水系统等组成。
（1） 主蒸汽系统
来自余热锅炉的新蒸汽经隔离阀至主汽门，再经调节阀进入汽轮机
作功，做完工后的乏汽进入凝汽器凝结为水，经凝结水泵、除氧器、给
水泵送回锅炉。
均压箱所需新蒸汽的管道，连接在主蒸汽电动阀前。
（2）补汽系统
低压过热蒸汽通过汽轮机补汽口补入汽轮机低压通流部分，当不需
要补汽时经凝汽器喉部上消能器后进入凝汽器中。
（3） 轴封系统
为了减少汽轮机汽缸两端轴封处的漏气损失，在轴伸出气缸的部位
均装有轴封，分别由前汽封、后汽封和隔板汽封，汽封均采用高低齿型
迷宫式。
（4） 疏水系统
在汽轮机启动、停机或低负荷运行时，要把主蒸汽管道及其分支管
道、阀门等部件中集聚的凝结水迅速地排走，否则进入汽轮机通流部分，
将会引起水击，另外会引起其它用汽设备和管道发生故障。
汽轮机本体疏水设计有：
自动主汽阀前疏水（接疏水扩容器）；
前后汽封疏水（直接排地沟）；
自动主汽阀杆疏水（直接排地沟）；
自动主汽阀后疏水、汽轮机前后汽缸、轴封供汽管疏水，引至疏
水膨胀箱；
补汽系统疏水。
（5） 凝结水系统
凝汽器热井中的凝结水，由凝结水泵经汽封加热器送至除氧器。
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汽轮机启动和低负荷运行时，为了保证有足够的凝结水量通过汽封加
热器中的冷却器，并维持热井水位，在汽封加热器后的主凝结水管道上
装设了一根再循环管，使一部分凝结水可以在凝汽器及轴封冷却器之间
循环，再循环水量的多少由再循环管道上的阀门来控制。
汽轮机启动时，凝汽器内无水，这时应由专设的除盐水管向凝汽器注
水。
（6） 真空系统
汽轮机运行需要维持一定的真空，必须抽出凝汽器、凝结水泵等中的
空气，它们之间均用管道相互联通，然后与射水抽气器连在一起，组成
一个真空抽气系统。
（7） 循环水系统
凝汽器、冷油器以及发电机的空气冷却器必须不断地通过冷却水，以
保证机组的正常工作，冷却水管道、循环水泵、补充用的工业水管道及
冷却循环水的冷却设备总称为循环水系统。
4.4.9 主要技术经济指标
（1） 装机容量： 9000kW
（2） 平均发电功率： 8256kW
（3） 年运行时间（h） ： 7200
（4） 年发电量（104 kW h） ： 5944.32
（5） 自用电率（%） ： 8
（6） 年供电量（104 kW h） ： 5468.77
（7） 小时熟料产量（t）： 229.17
（8） 计算吨熟料发电量（kW h/ t 熟料）： 36.026
4.4.10 系统流程
在熟料生产线窑尾一级旋风筒出口同高温风机之间装一旁路余热锅
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炉（SP 炉），窑尾废气经余热锅炉吸热降温至 204℃左右，由高温风机送
至原系统的生料磨烘干生料和窑尾除尘器。若发电系统停用，则废气经
原系统增湿塔进入高温风机。
AQC 锅炉布置在窑头篦冷机和余风风机之间，篦冷机采用中部抽风。
中部抽风口高温热风送 AQC 锅炉，原余风口低温风与 AQC 锅炉出风混合
后经除尘器和余风风机排入大气，实际运行时通过各抽风口调节风门来
调节。
余热锅炉的给水由两部分组成，一部分是由汽轮机冷凝泵送来的冷
凝水，冷凝水进入真空除氧器除氧；另一部分是由化学水处理系统输送
来的除盐水作为补充水直接进入真空除氧器。给水由给水泵送至窑头公
用省煤器，由公用省煤器加热后的水经电动调节阀分别送至窑头锅炉低
压汽包、窑头锅炉省煤器和窑尾省煤器。工质在各自的汽包和蒸发器中
进行自然循环加热。产生的饱和蒸汽进入各自的过热器，其中窑头锅炉
产生 1.15MPa、360℃高温过热蒸汽 42.03t/h，同时产生 0.28MPa、180℃
低压过热蒸汽 4.2t/h，窑尾锅炉产生 1.25MPa、295℃过热蒸汽 23.19t/h，
两台余热锅炉产生的高温过热蒸汽在母管进行汇合，然后经隔离阀、主
汽阀、调节阀进入汽轮机膨胀作功，乏汽排至凝汽器。窑头余热锅炉产
生的低压过热蒸汽通过汽轮机补汽口补入汽轮机低压通流部分膨胀作功
后，同样排至凝汽器。乏汽在凝汽器中凝结成水，汇入热水井，然后由
凝结水泵送往真空除氧器，再经给水泵泵入余热锅炉循环使用。循环冷
却水泵将水池中冷却水打入凝汽器后，再排往冷却塔进行冷却，经过冷
却的水最后回到水池循环利用。发电机冷却介质为空气，冷却方式为闭
式循环通风冷却。
4.4.11 车间布置
(1) 主厂房
主厂房采用钢筋混凝土结构。总长度 24m，汽机房跨度为 18m，电控
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楼跨度 8m，主厂房运转层标高为 7.00m，汽机房中间层标高为 3.4m ，电
缆夹层标高为 4.2m。
±0.000m 层布置有凝结水泵、冷油器、油泵、分汽缸、疏水箱、疏
水泵、备用油箱、射水箱、射水泵、给水泵等。
3.4000m 层为中间层（局部），该层布置有主油箱、疏水膨胀箱、均
压箱、轴封加热器等设备。
7.000m 层为运行大平台，布置有开机盘、检修起吊孔、检修平台等。
12m 层布置真空除氧器。
(2) 窑尾 SP 余热锅炉
窑尾余热锅炉布置在 4500t/d 熟料生产线窑尾预热器 C1 筒出口同高
温风机之间，采用露天布置。排污扩容器、汽水取样器等布置在±0.000m
平面。
(3) 窑头 AQC 余热锅炉
窑头 AQC 余热锅炉布置在 4500t/d 熟料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±0.000m 平面。
(4) 化水间、循环水泵房和冷却塔
化水间单独布置，内有一级反渗透装置、除盐水泵等设备，清水箱、
除盐水箱等布置在室外；循环水泵房暂拟采用半地下式布置方式，内有
循环水泵等设备，布置在主厂房附近。
4.5 电气
4.5.1 熟料生产线供用电情况
（1） 电源
工厂 4500t/d 熟料水泥生产线，设有总降压站，总降室内设有主变。
（2） 电压等级
中压配电电压： 6.3kV
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低压配电电压： 0.4/0.23kV
高压电机电压： 6.3kV
低压电机电压： 380V
照明电压： 220V
控制电压： 220V
直流操作电压： DC-220V
直流电压： DC-220V
4.5.2 电站接入系统及电量平衡
4.5.2.1 电站接入系统
根据装机容量为 9MW 余热电站的拟建情况，为确保新建电站的生产
运行及管理的合理与顺畅，在新建余热电站汽轮发电机房一侧拟建余热
电站站用高低压配电室。
拟建电站的发电机机端电压为 6.3kV，电站 6.3kV 母线为单母线接
线方式。电站 6.3kV 母线与水泥线总降压变电站的 6.3kV 母线采用单回
电缆线路进行联络。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。
由于总降压变电站 6.3kV 母线带有熟料生产线 6.3kV 高压负荷，在
不改变总降原有供电、运行方式及熟料生产线正常运行的前提下，发电
机发出的电量将全部用于全厂负荷。
本项目接入系统最终方案应以当地电力部门出具的“接入系统报告”
中接入系统方案为准。电站运行以并网不上网，自发自用为原则。
4.5.2.1 电负荷分析
(一) 拟建 9MW 纯低温余热电站电负荷情况
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装机容量：9000kW
平均发电量：8256kW
自用电率：8%
年发电量：5944.32×104kWh
年供电量：5468.77×104kWh
4.5.3 余热发电系统电气配置
（1） 余热系统电压等级
发电机母线电压 6.3kV
高压配电电压 6.3kV
低压配电电压 0.4kV
辅机电压 0.38kV
照明电压 380V/220V
操作电压 直流或交流 220V
检修照明电压 36V/12V
（2） 主接线方式
本工程选用发电机出口电压 6.3kV，通过真空开关柜直接与余热利用
电厂 6.3kV 发电机母线相连，发电机采用静止可控硅励磁系统。
本工程采用准同期并列方式并入水泥厂内 6.3kV 系统运行，水泥厂内
6.3kV 系统设计计算时应充分考虑本工程的负荷和短路电流，本工程设同
期点两个，一点为发电机与本工程 6.3kV 相连的发电机出口断路器，一
点为本工程 6.3kV 系统与水泥厂原输电 6.3kV 系统相连的联络断路器。
（3） 变压器选择
根据计算负荷，同时考虑余热发电运行的经济、可靠性，余热电站
选择工作变压器一台，备用变压器一台，接于发电机母线段。正常工作
时，工作变压器供厂用锅炉和汽轮机辅机用电，当工作变压器维修或故
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障时，其低压负荷切换至备用变压器供电。正常运行时工作变压器的负
荷率为 80%。
4.5.4 直流系统
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
和管理费用，余热发电系统设独立的直流系统，供控制、保护用，设充
电装置一套，直流分流屏一套。
4.5.5 启动电源
9000kW 余热发电系统启动功率大约为 800kW，由水泥厂降压站通过余
热电站 6.3kV 母线倒送至发电机母线，通过厂用变压器降压提供。
4.5.6 主要电器设备选型
（1） 6.3kV 高压配电设备选用 KYN28A-12 高压开关柜；
（2） 400V 低压配电选用 MNS 抽屉式低压配电屏；
（3） 控制台选用 KGT 控制盘；
（4） 励磁控制柜由发电机厂家成套供货。
4.5.7 二次线、继电保护、自动装置
根据余热发电的特点，将采用机、电、炉集中的一体化控制方式，
为保证系统的安全可靠性，设置电气后备盘，盘上保留重要报警信号及
二次仪表，6.3kV 母线设备、汽轮发电机、余热锅炉及其他电站用辅机将
在中央控制室进行集中控制。
测量仪表按《电气装置测量仪表设计技术规程》的规定设计。
保护配电及厂用电自动装置按《电力装置的继电保护和自动装置设
计规范》装设，6.3kV 开关柜继电保护均采用微机型综合保护测控装置，
通过通讯网络连接，采用后台机集中监控系统对余热电厂电力系统进行
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监视和控制，实现遥测、遥信、遥控、遥调等功能。
发电机的继电保护系统及控制：
（1） 发电机继电保护
发电机纵联差动保护；
发电机复合电压启动过流及过负荷保护；
发电机定子接地保护；
发电机转子一点、两点接地保护。
（2） 发电机控制
发电机控制集中在中央控制室；
发电机励磁系统采用可控硅励磁装置，具有电压自动调节功
能；
发电机同期系统采用自动，对发电机运行设有工作、警告、事
故的信号；
汽轮机事故停机时，通过连锁装置使发电机主断路器自动跳
闸；
发电机运行故障时，通过联锁装置给汽轮机热控进行处理；
监控发电机系统的运行参数，设发电机电压、电流、功率回路
监视，中央信号报警等。
本期工程配置带同期闭锁的微机型自动同期装置，同期点为发电机
出口开关和 6.3kV 联络开关。
4.5.8 过电压保护及接地
4.5.8.1 过电压保护
（1）雷电过电压保护
根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T620-1997 的有
关要求及电厂的实际情况，主厂房为钢筋混凝土结构，屋顶为钢制结构，
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锅炉为钢制结构，可利用主厂房钢制屋顶、余热锅炉的钢柱、屋顶避雷
带作为接闪器，利用建筑物基础内钢筋作接地体来防止直击雷。当基础
接地极不能满足要求时另外增加人工接地极。
（2）侵入雷电波保护
采用电缆进线的保护层一端直接接地，另一端采用保护间隙接地，
同时采用在发电机出口装设阀型避雷器、在发电机 6.3kV 母线装设阀型
避雷器和静电电容器来限制侵入雷电波、母线振荡、感应所产生的过电
压。
（3）内过电压保护
采用在配电装置装设过电压吸收装置作为内部过电压保护，同时采
用避雷器作为内部过电压的后备保护。
采用电容器增大对地电容以消除谐振过电压的生成。
4.5.8.2 接地
本工程 6.3kV 高压系统为小电流接地系统，0.4kV 低压系统中性点直
接接地，采用高压和低压设备共用接地装置，根据规范接地电阻要求 R
≤120/I≤10，其中 I 为流经接地装置的入地短路电流。
本工程电力部分共用一个电力接地网，电力接地网由水平接地体和
垂直接地极组成。垂直接地极采用ф 50 镀锌钢管，长度为 2.5m；接地体
应防止腐蚀，满足接地系统 30 年的运行寿命。
4.5.9 照明和检修
汽机房、控制室、高、低压室照明系统设正常照明和事故照明网络；
正常照明网络由低压室 MCC 供电。事故照明网络正常时由 380/220V 动力
中心供电，事故时交流电消失，将自动切换到 220V 直流蓄电池供电。同
时在主要通道及出入口将设应急指示灯。
辅助车间正常时由低压室 MCC 供电，事故时采用应急灯作为事故照
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明。主厂房的检修网络由低压室 MCC 供电，其它辅助车间则就近引接。
汽机房照明采用气体放电灯和白炽灯照明相结合的方式，锅炉本体
采用防水白炽灯具，控制室、高低压室均采用荧光灯。
4.5.10 其他控制
4.5.10.1 辅助车间控制
辅助车间电气设备的控制一般采用就地硬接线控制方式。
4.5.10.2 火灾探测报警控制系统
火灾探测报警控制系统对电厂火灾进行监测，对消防及灭火设施的
运行情况进行监控，向值班人员发出报警。
4.5.11 通 讯
本设计范围负责厂内通信，系统通信由电力局负责。在主控制室安
装 1 部市电信局电话，作为与电力局调度室电力调度使用。
4.6 热工控制
4.6.1 基本原则
为确保水泥厂纯低温余热发电系统的安全、可靠、稳产，机组采用
分散控制系统监控运行，系统的保护和联锁均采用分散控制系统完成。
整个纯低温余热发电系统热控可分为余热交换系统和汽机系统两个
部分，采用计算机对其自动测量、控制和报警，并对重要参数辅以仪表
控制和手动操作。控制采用 LCD 屏幕显示以分散微机控制器为主并配置
少量必要的常规监视仪表。
对工艺生产过程的参数实时控制及信号采集等控制功能，全部由分
散控制系统完成。工程师站作为工程师和程序员编程用。重要参数的控
制采用调节器和电动执行器两种调节方式。
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（1） 余热回收换系统
可分为分离汽包水位控制、烟风档板调节、主蒸汽温度控制及系统
操作等四个部分。可以自动监测和控制分离汽包水位、压力，主蒸汽的
温度和压力，同时可手动操作风门、排空阀、紧急放水阀和主汽阀等设
备。
（2） 汽机系统
分为汽机负荷调节、热井水位控制、汽机保护及系统监测等四个部
分。可以根据锅炉产汽量调节汽机负荷，控制热井水位；在凝汽真空低、
润滑油压低、汽机超速、轴瓦温度超温及发电机跳闸等情况下自动关闭
主汽门，保护汽轮机；并可以检测汽机转速、凝汽真空度、主蒸汽流量、
凝结水流量、轴瓦温度、发电功率和发电量等参数。
4.6.2 设备配置
（1） 集散控制系统
整个余热发电系统采用集散控制系统自动监测、控制。本工程设置
DCS 机柜两台来完成锅炉和汽机系统的操作、控制和监视。
DCS 根据当前的发展选择性能价格比最优的配置，并为今后构成全
厂管理系统预留接口。DCS 主干线采用 100M 工业以太环网，介质采用冗
余光缆，主干网通过网络交换机与机柜 DPU 联接。新系统预留在扩建接
口，实现与水泥生产线 DCS 联网通讯功能。
DCS 的主要功能：检测生产过程工艺参数和机电设备状态，实现余
热发电系统中的工艺设备参数检测、调节、起停和故障连锁停机。主要
包括数据采集和处理系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系
统（SCS）、保护和报警系统等
（2） 控制室配置
控制室配计算机操作员站两台。
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为保证准确性和安全性，对各变送器和计算机采集板用高性能电源
逐台配送 24VDC。
（3） 现场设备
现场就地安装的温度、压力变送器采用 4～20mA 信号，自动化仪表
与检测装置选用性能稳定、故障率低的产品，提高现场仪表的可靠性，
引入控制室电缆配以可靠屏蔽电缆，并以专用桥架与电力电缆隔开布置。
4.6.3 主要控制系统
锅炉及相关系统部分：
锅炉水位控制
锅炉给水压力低报警、启备用泵
锅炉出口蒸汽压力高报警
锅炉出口蒸汽压力低报警
锅炉出口蒸汽温度高、低报警
锅炉汽包水位保护：水位高（低）一值报警，水位高二值开紧急放
水门，高（低）三值停炉，恢复至低一值关紧急放水门
汽机部分：
热井水位控制
除氧器水位控制
除氧器设高低水位报警。
疏水箱设高水位启泵、低水位停泵及高、低水位报警。
主蒸汽压力高、低限报警
主蒸汽温度低降负荷、报警
凝汽器真空低降负荷、报警、停机
润滑油压低报警
润滑油压低报警、停机及润滑油泵自启
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主油泵出口油压低报警及电动主油泵自投
轴承温度高报警、停机
凝汽器进汽温度高报警
汽机转速高报警、停机
凝汽器水位高启备用泵、报警
凝汽器水位低报警
故障停机：转速>3360rpm 汽机危急遮断器不动作；主油泵故障；调
节系统异常；油箱液位突然降低至最低液位以下；润滑油压<0.015MPa 盘
车电机停止。
4.7 给排水
4.7.1 水源
公司有自备水厂，自备水厂供水能力 1200m3/h，目前水消耗量
900m3/h，富裕能力约 300m3/h，水质水量能满足本工程用水需求。
余热电站用水主要包括锅炉补充水、循环水补充水、生活用水等，
新增水量约为 109.78m3/h，如计入不可预见用水量，电站建设需水源的
供水能力为：109.78m3/h×1.1=120.758m3/h。
循环水补充水取自水泥厂工业水管网，最大小时耗水量 96t，考虑不
可预见水量，要求水源的供水能力为 96×1.1=105.6t/h，水压不小于
0.2MPa。
生活用水、锅炉补充水取自水泥厂生活水管网，最大小时耗水量
13.78t，其中锅炉补充水 11.78t，生活用水 2.0t，百万千瓦年平均耗水
量为 17347t，考虑不可预见水量，要求水源的供水能力为 13.78×
1.1=15.158t/h，水压不小于 0.2MPa。
4.7.2 给水
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4.7.2.1 设备冷却水系统
（1）凝汽器冷却水量： 3674t/h
冷油器冷却水量： 100t/h
空冷器冷却水量： 120t/h
锅炉给水泵轴承冷却水量： 2t/h
本项目设备冷却水量为： 3896t/h（取 4000t/h）
（2） 设备冷却水系统方案
本项目设备冷却用水采用循环系统。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
水泵自循环水池抽水送至各生产设备冷却用水，换热后的冷却水（循环
回水）用循环水泵的余压送至冷却构筑物，冷却后的水流至循环水池，
供循环水泵继续循环使用。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。
（3） 循环水系统流程
补充水 水池 水泵 冷凝器 冷却塔
（4） 循环水系统配置情况
● 冷却塔
循环冷却水用量大约为 4000t/h，根据本工程的循环冷却水量及当
地气象条件，本电站工程采用钢混结构逆流式机力通风冷却塔，其单塔
冷却水量 2000m3/h。
● 循环水泵
循环水泵房内设置循环水泵 3 台，流量 2020m3/h，扬程 22mH2O，两
用一备。
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● 循环水旁滤装置
本工程设计西班牙进口盘式过滤器一套，处理水量 150t/h，出水悬
浮物颗粒＜130um。
● 循环水加药系统
由于补充水中的硬度和碱度较高，为了提高循环水的循环倍率，设
置循环水加药系统一套，可以根据水质情况，对循环水系统加阻垢剂、
缓蚀剂、杀菌剂等。
（5） 循环水补充量
循环水系统在运行时,有管道泄漏、阀门泄漏、冷却塔蒸发损失和风
吹损失、排污等，其补充水量按 96t/h 计（浓缩倍率为 3）。
4.7.2.2 化水系统
（1） 锅炉补给水
本项目余热锅炉补给水源为地下水，按一般地下水水质设计。
原水水质资料
序号 监测项目 计量单位 监测结果 备注
1 钙 mg/L
2 铁 mg/L
3 铜 mg/L
4 锌 mg/L
5 镉 mg/L
6 锰 mg/L
7 砷 mg/L
8 铅 mg/L
9 硫酸盐 mg/L
10 硝酸盐 mg/L
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序号 监测项目 计量单位 监测结果 备注
11 氯化物 mg/L
12 氟化物 mg/L
溶解性总固
13 体 mg/L
以 CaCO3
14 总硬度 mg/L 计
15 PH 值 无量纲
16 电导率 μ S/cm
② 水汽损失
电厂的各项水汽损失如下表：
序号 水汽损失类别及所需水处理容量 损失量（t/h）
1 厂内水汽循环损失 1.39
2 锅炉排污损失 0.46
3 其他 2.31
4 正常损失 4.16
5 事故或启动而增加的水处理设备出力 4.62
所需水量（正常） 4.16
6
所需水量（最大） 8.78
③ 水处理方式选择
根据国家颁布的《火力发电厂水汽化学监督导则》中锅炉给水质量
标准，锅炉给水必须对原水进行处理，以防止锅炉受热面、汽水管道的
结垢、结盐和腐蚀，确保蒸汽品质。本设计暂拟采用除盐水，除盐水采
用反渗透 + 混床工艺。工艺流程如下：
管网供水→清水箱→清水泵→多介质过滤器→保安过滤器→高压泵
→反渗透装置→中间水箱→中间水泵→混合离子交换器→除盐水箱→除
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盐水泵→热力系统
此工艺采用反渗透作为预除盐单元，去除大部分离子，然后再由混
床去除水中的残留离子以及硬度并调整 PH 值 。
反渗透作为工艺中的主除盐单元，它能去除原水中 98%的盐。由于是
一种纯物理的的分离装置，加上纳米级以上的过滤功能，除了去除无机
离子外，对微颗粒去除能力相当突出。反渗透方法可用于去除水中的浊
度、色度、硬度、镭、铀等放射元素和三氯甲烷、石棉等致癌物质及各
种无机离子，目前被广泛应用于水处理工艺中。
混床是将阴、阳离子交换树脂按一定比例混合，放在同一个交换器
内的装置。水通过此交换器时，水中阴、阳离子同时与阴、阳树脂发生
反应，达到补给水除盐的目的。混床具有出水纯度高、水质稳定、冲洗
时间短等特点。
特点：设备较先进，初期投资比软化水系统稍大，出口水质质量好，
运行管理投入小；延长了设备大修周期、保证了系统效率。
④ 系统出力
根据上述水汽损失情况和工艺流程，水处理系统设计出力按 9t/h 设
计。
⑤ 锅炉补给水处理主要设备
锅炉补给水处理系统主要设备列于下表：
序号 设备名称 规格和型号 单位 数量
1 清水箱 V=30m3 台 2
Q=12m3/h ，
2 清水泵 台 2
P=38mH2O
3 多介质过滤器 Q=12t/h 台 1
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序号 设备名称 规格和型号 单位 数量
Q=22m3/h ，
4 反冲洗水泵 台 1
P=28mH2O
5 RO 装置 9m3/h 套 1
5μ m 保安过滤器 12 m3/h 台 1
高压泵 12m3/h，1.3MPa 台 2
反渗透组件 9m3/h 套 1
化学清洗系统 套 1
加药系统 套 1
6 中间水箱 V=3m3 台 1
Q=12m3/h ，
7 中间水泵 台 2
P=40mH2O
8 混床 套 2
混合离子交换器 9m3/h 台 2
酸计量箱 V= 1 m3 台 1
碱计量箱 V= 1m3/h 台 1
酸喷射器 台 1
碱喷射器 台 1
再生水泵 台 1
9 除盐水箱 V=75m3 台 2
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序号 设备名称 规格和型号 单位 数量
Q=12m3/h ，
10 除盐水泵 台 2
P=44.6mH2O
（2） 化学加药系统
为控制给水和炉水的水质，最大限度地减少热力系统的结垢和腐
蚀，设置炉水加磷酸盐系统。余热电站设磷酸盐加药装置一套。
4.7.3 排水
电站生产及生活排水量为 20.98t/h，生产污水主要来自锅炉及冷却
塔排污，合计为 19.48t/h，排污仅温度及含盐浓度有所升高，满足国家
标准《污水综合排放标准》一级标准，可直接排放。生活污水排水为 1.5
t/h，经化粪池处理后，排入工厂现有排水系统，生活污水汇总后接入全
厂生活污水处理系统。
4.8 建筑、结构
4.8.1 建筑
4.8.1.1 设计原则
建筑设计中将严格遵照国家现行的建筑设计规范、标准，尽量采用
新技术、新材料和先进可靠的建筑构造。在建筑形象上充分考虑工业建
筑的特性及建筑的地方性，力求布局合理，造型美观，色彩协调，努力
创造既有时代感又有地方特色的工业建筑群的新形象。
4.8.1.2 建筑构造及做法
（1） 屋面
主厂房屋顶采用钢筋混凝土结构，屋面排水为有组织排水。主厂房
屋面防水等级按二级，循环水泵房、化水间防水等级按三级考虑。
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（2） 楼地面
汽轮机房、变压器室、电缆夹层、3.4m 层为混凝土地面，汽轮发电
机运行层、集控室、高低压电气室、化水室等贴地砖。主厂房室内外高
差为 300mm。
（3） 墙体及粉刷
一般承重墙采用 240 厚节能砌块砖墙，钢筋混凝土框架结构填充墙
采用 192.7 厚节能砌块砖砌块。需围护的输送廊及轻钢厂房采用压型钢
板。
一般车间及辅助建筑外墙均刷外墙涂料，车间内墙面喷（刷） 石灰
浆。办公室、值班室、配电室、控制室等内墙做水泥砂浆粉刷，面刷涂
料，有特殊要求或标准较高的建筑物可考虑采用贴面砖。
一般车间顶棚为喷白，辅助建筑顶棚水泥砂浆粉刷，面刷涂料或做吊
顶。
（4） 门窗
与汽机房连通的门窗采用塑钢或铝合金双层隔音门窗，集控室到汽
机间采用双道门噪声，发电机电气小室、配电室汽轮机设备间与其它室
之间的连通门等采用防火门，其他一般采用塑钢或铝合金门窗，洞口较
大的外门采用钢制门。
（5） 楼梯、栏杆
主厂房设两组钢筋混凝土楼梯，至少一组通向屋顶，一般生产车间
内设置钢楼梯。平台扶梯为钢制。
（6） 地沟
地沟一般为混凝土地沟，抗渗等级 S6，当沟宽和深大于 1000mm 或有
防水荷重等要求时，选用钢筋混凝土地沟。
4.8.2 结构
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4.8.2.1 设计原则
遵循国家和行业现行的规范、规程，按照工程所在地的自然条件，
在满足生产功能需求的前提下精心设计，确保工程安全可靠、经济合理。
工程地质及水文地质
4.8.2.2 工程地质条件
据公司熟料生产线地质勘探分析，场地内地层稳定，地下水对混凝
土结构和钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。
4.8.2.3 地震烈度
根据中国地震区划图江西万年青水泥股份有限公司所处江西省万年
县的地震烈度为 6 度。
4.8.2.4 基础方案
设计中进行多种方案的技术经济比较，进行合理的设计优化，最大
限度地节省土建基础投资，确保安全﹑经济﹑合理。
4.9.2.4 抗震设计
土建设计按 7 度设防。
主厂房采用框架结构，汽轮发电机岛采用框排架结构，主厂房内框
排架及楼层采用钢筋混凝土结构。循环水泵房采用砖混结构。
4.9 采暖、通风、空调
4.9.1 气象资料
工厂所在地区气象资料如下：
本地区年平均气温 17.5℃，最热月平均气温 29.3℃，极端最高气温
37.9℃，最冷月平均气温 5.1℃，极端最低气温-4.5℃。气平均湿度 80%。
年主导风向：北风，年平均风速 1.9m/s。年平均降雨量 1882.7mm。
4.9.2 通风
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⑴ 主厂房和电站循环泵房的通风采用通过建筑物的自然通风来排除
车间内的余热。
⑵ 电气室采取机械通风方式来排出各室内的余热或进行事故排风。
4.9.3 空气调节
中央控制室等，由于设备和操作条件对周围环境的温、湿度的要求，
设计中将根据具体情况设置分散式空调。
4.9.4 采暖
本项目不设置集中采暖。
5 节能方案分析
5.1 用能标准和节能规范
节约能源是我国国民经济发展的长期基本国策。作为单位产品能源
消耗较大的水泥制造业，对合理利用能源与节省消耗的意义将显得更为
重要。为此本项目设计本着成熟可靠、先进合理的原则，积极采取各种
措施、并采用节能与节电的生产工艺技术和高效低耗的装备，以期获得
较好的节能效果。
本项目设计基本原则是在不影响水泥熟料生产线的前提下，最大限
度地利用熟料生产线的余热，利用现有的废热资源最大限度地转换为电
能。引用的相关设计规范如下：
国家能耗标准（ZBQ01002—90）
《火电厂节能与指标管理手册》
5.2 能源供应情况及分析
本工程为利用公司 4500t/d熟料生产线窑头、窑尾废气余热建设的一
座 9000kW纯低温余热发电站，就工程本身而言，不消耗能源，是一个具
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有利废（充分利用废气余热）、环保（大量减排CO2）、节能（进一步降低
水泥生产电耗）三重效果的项目。
4500t/d熟料线废气余热条件为：
（1）在窑头设置AQC余热锅炉回收窑头冷却机 200000Nm3/h(标况)，
380℃废气余热，过热器生产 1.15MPa-360℃过热蒸汽 42.03t/h，低压
过热器生产 0.28MPa-180℃过热蒸汽 4.2t/h经过锅炉后的废气温度降
至 85℃。可以利用的废热资源有 8079.4X104kJ/h。
（2）窑尾设置SP余热锅炉回收窑尾预热器 330000Nm3/h(标况)废气余
热，生产 1.25MPa-295℃过热蒸汽 23.19t/h，废气温度由 320℃降至
204℃。可以利用的废热资源有 6240.63X104kJ/h。
以上回收热量经发电系统转换的平均电量为 8256kW。
5.3 能耗状况和能耗指标分析
本项目配套建设 9000kW 装机容量的纯低温余热发电系统，平均发电
功率按 8256kW 计算，年发电量达到 5944.32×104 kWh，扣除自用电后年
供电量达到 5468.77×104 kWh，按 2008 年全国火电机组的平均供电煤耗
为 350g/kWh 标准煤计算，年节约标准煤 19140.71t，每年减少 CO2 排放量
47851.8t，按目前市场上 CDM 交易价格 5～9 欧元/吨，则每年还可创造
24～43 万欧元的收益，由于余热发电项目的建成，可大大减少增湿塔系
统的喷水量，按 10t/h 计算，则每年可节约用水 74400t。
5.4 节能措施和节能效果分析
5.4.1 热能的节约及最有效利用
5.4.1.1 系统优化设计
窑头余热锅炉采用中部抽风，提高窑头废气的热能利用。对窑头工
艺进行改造，经过改造后的窑头余热锅炉进口温度可达 360～380℃，大
大提高了废气的热能利用。
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5.4.1.2 三大主机设备采用成熟、可靠、节能的设备
（1）余热锅炉
窑头余热锅炉双压，窑头窑尾余热锅炉公用一个省煤器，并放在窑
头以保证余热最佳利用，充分降低窑头锅炉尾气排烟温度。
余热锅炉采用立式布置、双层密封板设计，锅炉本体的漏风基本等
于 0；锅炉本体的保温经过采用硅酸铝/岩棉保温，锅炉本体的散热损失
非常少；锅炉补给水采用除盐水，锅炉的排污损失非常少；锅炉本体阀
门采用优质阀门，也大大减少了汽水损失。
（2）汽轮机
汽轮机的通流部分采用先进的三维流、四维流设计计算，对汽轮机
内部的动、静叶片进行优化设计，减少汽轮机级内损失；汽轮机的高、
低压轴封采用迷宫式轴封，降低汽轮机的漏汽损失；汽轮机本体喷嘴采
用全圆周或部分进汽，减少汽轮机的节流损失。
采用先进的设计计算手段、先进的制造加工工艺，目前我国低品位
汽轮机缸效率可以达到 85％以上，汽轮机末级叶片的材质采用优质钢材
和表面电镀合金钢，使得汽轮机尾部几级叶片的强度和硬度得到了很大
提高，通过提高凝汽器泛汽含湿率，进一步提高了汽轮机的效率。汽轮
机的热效率可以达到 20.5％以上。
凝汽器配套采用凝汽器胶球清洗装置，使得凝汽器铜管的内表面清
洁，提高了凝汽器的换热效率，提高了凝汽器的真空，降低了排汽温度，
提高了发电效率。
采用汽轮机前压调节技术来适应由于水泥窑生产工艺参数的变化
引起余热锅炉负荷的变化需求，尽量实现多产汽多发电，获得最大的
节能效果。
（3）发电机
9000kW 发电机采用密闭式空气循环冷却，效率可以达到 96.7％以上。
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5.4.1.3 减少热工设备及管道的表面散热损失
通过工程设计优化，在不额外增加投资、经济性又更好的前提下，
采用高效、优质的内保温与外保温材料，使热工设备及管道的表面温度
明显降低，从而大大减小了其表面散热损失，同时也提高了废气余热的
综合利用率。
5.4.2 电能的节约
功率较大的电机采用变频调节，尽量降低发电系统的自用电，自用
电率只有 6-8％，提高了整过余热电站的效率。
5.4.3 节水措施
余热电站采用循环水系统，工业水进行循环利用。通过对工业补充
水、循环水的加药处理，提高循环水系统的浓缩倍率，减少循环水的排
污损失，很大节约了水资源。
5.4.4 总体设计
在总图布置过程中，考虑到节热、节电、节水。尽量减少热源管道、
水管道的有效长度。减少热损失和用电负荷。
6 建设用地、总图运输
6.1 区域概况
江西万年青水泥股份有限公司位于江西省万年县，交通条件十分便
利。
6.2 建设场地
本余热发电项目建设地点位于江西万年青水泥股份有限公司厂区
内，利用厂区内空余场地，可满足布置余热锅炉、纯低温余热发电站及
辅助设施要求，不需要重新征地，交通利用水泥厂厂区内道路和厂外交
通。
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6.3 总平面布置
主厂房布置在 4500t/d 熟料生产线生料窑头尾部的空地上。
窑尾 SP 余热锅炉布置在 4500t/d 熟料生产线窑尾预热器侧，增湿塔
旁。
窑头 AQC 余热锅炉布置在 4500t/d 熟料生产线窑头篦冷机侧。
化水间布置在主厂房附近。循环水泵房及冷却塔布置主厂房侧。
6.4 交通运输
本工程建设在公司水泥厂场地内，不需建设新道路，利用厂区道路
即可满足建设、生产、检修需要。
6.5 竖向、排洪、雨水排除、绿化
本工程建设在公司水泥厂场地内，排洪、雨水排放、绿化等均利用
水泥厂相关设施。
7 环境和生态环境影响分析
7.1 设计中采用的依据和标准
（1） 《环境空气质量标准》 （GB3095—1996）
（2） 《水泥工业大气污染物排放标准》（GB4915—2004）
（3） 《锅炉大气污染物排放标准》 （GB13271—2001）
（4） 《工业企业厂界噪声标准》 （GB12348—1990）
（5） 《城市区域环境噪声标准》 （GB3096—1993）
（6） 《污水综合排放标准》 （GB8978—1996）
（7） 《地表水环境质量标准》 （GB3838—2002）
7.2 污染源及环保措施
7.2.1 废气污染
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本项目本身属于环境和资源综合利用项目，水泥生产线原有污染源
是窑尾、窑头排放的废气对周围大气造成影响的粉尘、NO2、SO2、CO2 等
污染物。本项目的实施，可降低进入水泥生产线窑尾、窑头原有收尘设备
的烟气温度和烟气含尘浓度，从而提高原有收尘设施的收尘效果，并且降
低了减轻热污染。
本项目配套建设 9000kW 装机容量的纯低温余热发电系统，平均发电
功率按 8256kW 计算，年发电量达到 5944.32×104 kWh，扣除自用电后年
供电量达到 5468.77×104 kWh，按 2008 年全国火电机组的平均供电煤耗
为 350g/kWh 标准煤计算，年节约标准煤 19140.7t，每年减少 CO2 排放量
47851.8t。
7.2.2 废水污染
本项目排放的废水主要是设备冷却水，另外还有少量的生活污水。
本项目的废水治理将执行GB8978—1996《污水综合排放标准》中的一
级标准（见下表） ：
污染物 实用范围 一级标准 计量单位
pH 一切排污单位 6～9
色度（稀释倍数） 一切排污单位 50
石油类 一切排污单位 5.0 mg/l
SS 其它排污单位 70 mg/l
BOD5 其它排污单位 20 mg/l
CODcr 其它排污单位 100 mg/l
本项目生产用水循环使用，只有少量的废水排出，且主要是设备冷
却水，生产废水经处理合格后对外排放，生活污水进行生化处理达标后
排放。
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7.2.3 噪声治理
本项目的噪声治理将执行GB12348—1990《工业企业厂界噪声标准》
中III类区标准（见下表） ：
类别 适用范围 昼间dB（A） 夜间dB（A）
III 工业区 65 55
同时，本项目还将按照GBJ87—85《工业企业噪声控制设计规范》中
的有关标准，设计考虑生产车间及作业场所（工人每天连续接触噪声8h）
的噪声限制值为65dB（A）。
7.2.4 绿化
绿化在防止污染、调温调湿、改善小气候、净化空气、减弱噪声方
面起着特殊的作用。在本工程的设计中将加强厂区和周围的绿化。
7.2.5 环境管理
本生产线投产后，厂内设专门人员负责全厂的环保设备和劳动安全
管理，并在生产车间设若干兼职环保设备管理人员协助专职环保员工作。
8 劳动安全及职业卫生
8.1 概述
根据《中华人民共和国宪法》和国家有关改善劳动条件，加强劳动
保护的规定，使本工程符合卫生安全要求，在本工程中，将依据“安全
第一、预防为主”的方针及劳动安全和职业卫生设计标准，积极采用切
合实际、经济合理、行之有效的先进技术，为工厂创造安全、文明生产
的必要条件。
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8.2 设计依据
《中华人民共和国安全法》（2001年11月1日起实施）
《工业企业设计卫生标准》（GBZ1－2002）
《生产设备安全卫生设计总则》（GB5038－1999）
《生产过程安全卫生要求》（GB12801－1991）
《工业企业总平面设计规范》（GB50187－93）
《电气设备安全设计导则》（GB4064－83）
《机械设备防护罩安全要求》（GB8196－87）
《小型火力发电厂设计规范》（GB50049－94）
《建筑设计防火规范》（GBJ16-2006）
《火力发电厂与变电所设计防火规范》（GB 50229-2006）
《水泥工业劳动安全卫生设计规定》（JCJ10－97）
《工业企业噪声控制设计规定》（GBJ87－1985）
《高压配电装置设计规范》（GB50060－92）
《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19－2003）
8.3 存在的危险有害因素
8.3.1 火灾爆炸
生产中使用润滑油、绝缘油、透平油等油料，遇高温、明火、雷电
可能引起火灾事故。
锅炉、电气设备、各类压力容器设备，若控制不当，可引发爆炸事
故。
由于制造缺陷，汽轮机、发电机等在高速运转情况下，会引发重大
设备炸裂事故。
8.3.2 电气伤害
发电机、配电室等各种电气设备、电缆等，因故障、误操作、短路、
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雷击等原因均可引发人身触电伤害、设备损坏、仪表失灵、系统破坏等
危险。
8.3.3 机械伤害
生产过程中，各种高速旋转的电机、泵、风机、移动机械以及往复
运动部件的外露部分，因防护不良或无防护罩、防护屏，致使直接与人
体接触时，会使人遭受机械伤害。
8.3.4 坠落与物体打击
有一些设备外形高大，操作岗位、巡检通道等场所的活动空间有限，
容易发生滑倒跌落、坠落事故。
小型机械零部件、各类工具，因不慎坠落，容易造成物体打击人体
事故。
8.3.5 烫伤
锅炉、热力系统设备、蒸汽管道、安全阀排出的高热汽流，均是高
热源。人员在操作工程中，有被高温部件、高热汽流烫伤的危险。
8.3.4 噪声
汽轮发电机工作时产生噪声，其声压等级一般95-110dB(A)之间。锅
炉排汽噪声高达100 dB(A)以上，风机噪声在90～100 dB(A)。
综上所述，本工程中存在着机械伤害、火灾爆炸、电气伤害、坠落
及物体打击、烫伤、噪声、高温伤害等危险有害因素。
8.4 职业卫生措施
8.4.1 防噪声
在满足工艺生产要求的前提下尽量选用低噪声设备，并采取一些措
施从声源传播上来控制噪声；办公室、控制室将尽量远离高噪声车间，
使得值班室、控制室、办公室的噪声强度低于国家标准；另外在工艺流
程和生产控制上提高其自动化程度，从而减少工人接触噪声的时间。
8.4.2 通风降温
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一般的厂房将以自然通风为主排除余热，对于高低压电气室等则采
用机械通风来排除设备发出的热量及进行事故排风。一些因设备的性能
与操作环境有关的将设置空调。
8.4.1 辅助设施
公司已有较多生活设施，如食堂、浴室、倒班宿舍等公共设施，以
利职工健康。
8.5 劳动安全措施
8.5.1 工艺安全
①设备选型和设备布置均符合劳动保护有关规定，厂房内设置安全
通道，设备布置、物料放置确保安全距离，确保人流物流安全通畅；
②尽可能提高系统自动化程度，采用自动控制技术，自动控制工艺
操作程序和工艺过程的物料配比等工艺参数；
③在设备发生故障失控、人员误操作形成危险状态时，通过自动报
警、自动切换备用设备、启动连锁保护装置、危险物质安全排放、安全
顺序停机等一系列的自动操作，保证系统的安全性；
④设备应选用性能优质可靠、技术先进、低噪声设备，以确保工艺
上运行安全可靠；
⑤设备及工作台布置均留有足够的检修空间。
8.5.2 防机伤
生产厂房内的机械设备的传动部分均设置防护罩或防护栏杆；为了
保证重型设备检修时的安全将设置起重设备；凡集中控制的电力传动设
备，均设置强制性声光开车信号，只有在发出开车信号方能启动遥控的
电器设备；凡集中控制的电机均在机旁设单机开停按钮及可以解除遥控
的钥匙按钮，以免误操作而引起的人身及设备事故。
8.5.3 防摔伤
车间内的工作平台四周临空部分按低于10米和高于等于10米，将设
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置1.05米和1.2米的防护栏杆；车间内吊物孔设置活动盖板或活动栏杆；
因场地有限而设置的爬梯、楼梯均设置扶手；房顶若有检修的设备，房
顶四周将设不低于1.2米的栏杆，以防不慎造成人员伤亡。
8.5.4 安全用电
所有正常不带电的电气设备金属外壳采用接地或接零保护，10.5kV
高压线则采用接地保护；380/220V低压系统采用接零保护、工作接地、
车间重复接地及建筑物的防雷接地共有一个厂区接地网，即所有接地装
置通过电缆沟内的扁钢接地干线、穿线钢管、直埋接地钢线连成一个整
体，其接地电阻应小于4个欧姆。
8.5.5 防雷
本次设计中高于15米的建筑物和构筑物均将设避雷针或避雷带以防
直击雷
接地引下线尽量利用混凝土柱中钢筋，其接地装置充分利用建筑钢
筋混凝土基础。
8.5.6 防火及消防
根据《建筑设计防火规范》及《火力发电厂与变电所设计防火规范》
的规定，按丙、丁、戊类进行防火及消防设计。
8.5.7 防爆
对于压力容器的设计和操作，严格执行国家和地方的标准和规定。
8.5.8 安全色和安全标志
根据《安全色》和《安全标志》的规定，充分利用红（禁止、危险）、
黄（警告、注意）、蓝（指令、遵守）、绿（通行、安全）四种传递安全
信息的安全色，使人员能够迅速发现或分辨安全标志、及时受到提醒，
以防事故、危害的发生。
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9 消防
9.1 采用的规范和标准
① 《建筑设计防火规范》(GBJ16-2006)
② 《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-98）
③《自动喷水灭火系统设计规范》（GBJ84-85）
④《小型火力发电厂设计规范》(GB50049-94)
⑤《建筑电气设计技术规程》(JGJ16-83)
⑥《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB5058-92）
⑦《建筑给水排水设计规范》(JGJ15-88)
⑧《火力发电厂与变电所设计防火规范》（GB 50229-2006）
9.2 总图设计
主厂房周围设有消防车道，环形布置；各建筑物、构筑物之间距离
应满足防火间距的要求；对建筑物无法满足防火间距要求的，在相应建
筑中设置防火墙等规范要求的防火设施。
9.3 建构筑物要求
主厂房的火灾危险性为丁类，耐火等级不低于二级，主厂房主体结
构及围护结构采用阻燃材料，主厂房楼梯为独立的封闭结构，通至各层
平面门采用防火门，主厂房内各个控制室采用阻燃材料，耐火极限不小
于 1 小时。辅助及附属生产建筑物除其本身满足消防要求外，在建筑物
室外设通至屋面的消防钢梯。建筑物内设置建筑灭火器材。
9.4 电气设施防火要求
电气设备按电气防火规范要求进行设计。如高压开关柜、低压配电
屏及控制保护屏等底部的电缆孔洞，在电缆敷设完毕后，采用防火堵料
将孔洞进行封堵。在穿越室内外的电缆沟设置防火隔墙。在易发生火灾
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事故的场所，电缆选型可以考虑采用阻燃型电缆。
在电缆施工安装时，为减小火灾范围，电缆桥架或电缆穿越楼板、
墙壁的孔洞应在电缆敷设完毕后，采用防火堵料进行封堵。
9.5 消防水量
根据本项目建、构筑物、设备及防火等级，电站按同一时间内发生
一次火灾、灭火历时两小时计，室内、外消防流量为 25L/s，即 180m3/
次。由于本项目电站设在水泥生产线内，水泥线的消防用水量为 360m3/
次，水泥线建、构筑物、设备高度均远高于该项目建、构筑物、设备高
度，故用水量及扬程能够满足本项目消防用水的要求。
9.6 火灾报警系统
1) 火灾报警
余热电站只在电缆密集的区域敷设定温电缆，当电缆温度超过一定
值时自动报警。
2) 事故照明及疏散指示标志的设置
在电站汽轮发电机房、中控室、高低压配电室等主要场所设置有火
灾事故照明。
在电站主厂房内的楼梯间及太平门等疏散走道上均设置疏散指示标
志（安全标志灯）。
10 组织机构、劳动定员及职工培训
10.1 组织机构
本项目为配套建设纯低温余热发电系统，项目的实施不改变公司组
织机构，仅是在人员配置上予以增加。
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10.2 劳动定员
（1）工作制度
余热发电系统与新型干法水泥生产线的的工作制度相同，主要生产
和管理部门采用三班制连续周。
（2）职工人数
新增职工人数暂定为 18 人，其中：管理 2 人，操作 16 人（三班四
运转）
定员明细表
工作地点 每 班 人 数 合计 备注
及工作名称 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
1．电站办公室 2
站长兼机务工程师 1 1
电气仪表工程师 1 1
2．电站岗位工 16
汽机 1 1 1 1 4
化水 1 1 1 1 4
锅炉 1 1 1 1 4
电气 1 1 1 1 4
合 计 18
（3）劳动生产率
本项目全员劳动生产率为年发电 330.24×104kwh/人年，年供电
303.82×104kWh/人年。
10.3 人员培训
纯低温余热发电工艺要求管理人员和生产人员具有较高的管理水平
和较全面的技术水平，需对职工进行严格的技术、管理培训，考核上岗。
在项目开始建设后，应选派人员在国内同类型工厂进行技术培训，
培训时间一般为六个月左右，特别是要保证主要操作人员的培训，使其
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达到完全独立和熟练操作设备的要求。同时还需聘请有经验的技术骨干
来厂指导，确保项目正常投产。
11 项目实施进度设想
首先是建设前期，主要进行项目立项申请、环境评价、初步设计及
施工准备等，同时开展建设场地的工程地质勘察等施工前的工作，接着
进入施工图设计及施工建设，交叉进行土建施工及设备安装，然后进行
调试和联合试运转，最后进行试生产。
供电、供水等外部工程，应比主体工程提前施工、提前竣工，以确
保项目顺利投产。
项目实施进度表
12 投资估算
12.1 工程概述
本项目为江西万年青水泥股份有限公司 4500t/d 熟料新型干法水泥
生产线配套余热发电工程，建设装机容量 9MW 的余热发电系统。建设期
为 1 年，工程静态投资合计为 5864.21 万元，年发电量 5944.32×104kwh，
自用电为 8%，年供电量为 5468.77×104 kwh，供电单价按照 0.56 元/kWh
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（含税）计算,年可节省电费 3062.51 万元。
12.2 投资估算范围
投资估算范围包括：AQC 锅炉、SP 锅炉、汽轮机、发电机、电气自
控设备、锅炉水处理、冷却塔及循环水泵房、废气管道等低温余热发电
系统设施。
12.3 编制依据
12.3.1 建筑工程
参照中国电力企业联合会发布的《电力建设工程预算定额》自编的
电站工程指标，并调整到江西省目前价格水平。
12.3.2 设备购置
设备价格参照《工程建设全国机电设备价格汇编》，并根据近期类
似工程实际订货价格进行调整，同时考虑了设备运杂费和备品备件费。
12.3.3 安装工程
参照中国电力企业联合会发布的《电力建设工程预算定额》自编的
电站工程指标，并调整到江西省目前价格水平。
12.3.4 其他工程和费用
依据《电力工业基本建设预算管理制度及规定》及本工程的实际情
况计取。
12.3.5 基本预备费：按第一、二、三部分国内费用合计的 5.86%计。
12.4 投资估算表
单位：万元人民币
序 工 程 项 目 或 建筑 安装
价值 设备费 其他费用
号 费 用 名 称 工程费 工程费
静态投资 5864.21 606.61 3722.75 886.85 648.00
% 100.00 10.16 62.33 16.16 11.35
第一部分：工程费用 5216.21 606.61 3722.75 886.85
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一.厂区工程 5216.21 606.61 3697.79 886.85
(一).主要生产工程 3717.66 473.59 2801.20 392.87
1 窑尾 SP 余热锅炉 1025.02 60.73 834.56 129.72
2 窑头 AQC 余热锅炉 983.66.66 56.13 804.36 123.18
3 主厂房热机工程 1658.98 356.73 1162.27 139.98
(二).电气.通讯及动力工程 962.63 582.44 380.19
1 电气工程 670.45 370.95 299.50
2 自动化工程 292.18 211.49 80.69
(三).给排水工程 588.97 133.02 314.15 141.80
1 锅炉水处理 178.63 31.29 141.83 5.52
2 电站循环泵房 295.73 75.58 172.33 47.82
3 室外汽水管线 114.60 26.15 88.46
二.工器具、备品备件及进口设备
24.96 24.96
相关费用
1 工器具及生产家具购置费 10.49 10.49
2 国内设备备品备件费 14.47 14.47
第二部分:其它工程和费用 80.00 80.00
设计及技术服务费 80.00 80.00
第一.二部分费用合计 5344.21 606.61 3722.75 914.85 100.00
第三部分： 548.00 548.00
1 场地清理费 12.00 12.00
2 建设单位管理费 30.00 30.00
3 临时设施费（含办公设施等） 8.00 8.00
4 生产职工培训费 15.00 15.00
5 工程监理费 30.00 30.00
6 调试费用 35.00 35.00
7 政府部门核准费 25.00 25.00
8 消防验收费用 20.00 20.00
9 安全预评价、验收费用 18.00 18.00
10 环境预评价、验收费用 15.00 15.00
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11 基本预备费 340.00 340.00
注：编制原则及依据是同期同规模企业的招标价及同期市场价，材料价格按上饶市《建设工
程造价信息》（2010 年第三季度）价格取其差价
13 经济影响分析
13.1 项目财务评价依据
本项目为利用公司 4500t/d 水泥熟料生产线，配套建设余热发电系
统，以缓解电力紧张的矛盾，降低产品成本，提高公司的竞争能力。
本经济评价依据国家计委、建设部二〇〇六年七月颁布的《建设项
目经济评价方法和参数》(第三版)、原国家建材局一九九四年十一月发
布的《建材工业项目经济评价实施细则》以及本项目设计方案、投资估
算及业主提供的经济资料进行。
根据计投资[1999]1340 号文《国家计委关于加强对基本建设大中型
项目概算中“价差预备费”管理有关问题的通知》中投资价格指数按零
计算的精神，按现行价格进行财务评价。
13.2 项目财务评价
13.2.1 项目总投资
项目总投资包括建设投资（静态）、建设期借款利息和流动资金。
（1）项目建设投资（静态）5864.21万元，详见投资概算部分。
（2）建设期利息为105.17万元。
（3）流动资金为0.00万元。
以上三项合计为项目总投资5969.38万元。
13.2.2 资金筹措
项目资金由自有资金（资本金）、银行贷款解决。
（1） 自有资金
项目总投资中自有资金2431万元，占总投资的40%，自有资金不计利
息。
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（2） 银行贷款
银行贷款3433.21万元，年贷款利率暂计5.94%，建设期利息105.17
万元。
13.2.3 成本计算
（1）供电经营成本（无税）
供电总成本 单位供电成本
单
序号 项目 单价(元) 年消耗 年总金
位 单耗 金 额
量 额
1 消耗材料 218094 0.000611407 0.00395
1.1 润滑油 t 4500 6 30000 1.11455E-07 0.000557
1.2 化学水 t 3 34698 104094 0.000610924 0.001833
1.3 Na3PO4 t 3000 12 36000 2.22911E-07 0.000669
循环水药
1.4 t 6000 8 48000 1.48607E-07 0.000892
物
2 水 t 1 709824 709824 0.012962695 0.012963
3 工资福利 人 20000 18 360000 3.34366E-07 0.006687
4 维修费用 900000 0.016718
总经营成
5 2187918 0.013574436 0.040319
本
(2)余热发电系统供电成本
生产期20年内产品平均成本：0.137元/kWh（包含产品平均经营成
本，建筑及设备折旧等）
生产期20年内产品平均经营成本：0.080元/kWh（包含系统备用容量
费）
13.2.4 财务经济评价
（1）主要技术经济指标
（2）获利能力指标
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全投资财务内部收益率：27.31%
全投资静态投资回收期：4.61年（含建设期1年）
自有资金财务内部收益率：34.26%
自有资金静态投资回收期：4.93年（含建设期1年）
(3) 贷款偿还
全部贷款偿还期3.78年（投产后2.78年）。
13.2.5 不确定性分析
本项目评价所采用的部分数据来自预测和估算，有一定程度的不确
性。为了分析不确定性因素对经济评价指标的影响，需进行不确定性分
析，以估计项目可能承担的风险，确定项目在经济上的可靠性。
序 号 项 目 单 位 指 标
1 年均销售额(无税) 万元/年 0.00
2 年均销售成本(无税) 万元/年 -1852.05
3 年销售税金 万元/年 399.00
4 年销售税金附加 万元/年 39.90
5 年资源税 万元/年 0.00
6 年销售利润总额 万元/年 1812.15
7 年所得税 万元/年 453.05
8 年营业外净收入 万元/年 0.00
9 年税后利润 万元/年 1359.10
10 投资利润率 ％ 29.82%
11 投资利税率 ％ 37.04%
(1) 盈亏平衡分析
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盈亏平衡分析是通过盈亏平衡点(BEP)分析项目成本与收益平衡关
系的一种方法。盈亏平衡点越低，表明项目适应市场变化的能力越大，
抗风险能力越强。
投产后第2年盈亏平衡点为：36.40%
投产后第11年盈亏平衡点为：7.01%
整个生产期的平均盈亏平衡点为：19.52%
(2) 敏感性分析
敏感性分析是通过分析、预测项目主要因素(如发电量*电价、项目
投资)发生变化时对项目经济评价指标的影响，从中找出敏感因素，并确
定其影响程度。详见下表：
因素波动对全投资财务内部收益率的影响 (%)
波动因素 -20% -10% 0 +10% +20%
发电量*电价 22.19 24.77 27.31 29.80 32.27
建设投资 34.03 30.32 27.31 24.81 22.70
计算结果表明，发电量*电价因素对财务内部收益率指标的影响程度
最大，其次是建设投资。当各种因素分别向不利方面波动20%时，项目经
济效益仍较好，抗风险能力较强。
13.2.6 评价结论
项目投产后，可以取得好的经济效益，全投资财务内部收益率
27.31%，全部贷款偿还期仅为投产后2.78年，项目经济效益显著。
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