余热发电技术

1、第一节大型干法水泥纯低温余热发电技术概述一、掌握内容1、 复合闪蒸补汽式纯低温余热发电系统工艺流程2、 复合闪蒸补汽式纯低温余热发电废气的取热方法3、 纯低温余热发电技术 是在新型干法生产线生产过程中，通过余热回收装置（余热锅炉）将窑头、窑尾排出大量地品位的废气渔人进行回收换热，产生过热蒸汽推动汽轮机实现热能-机械能的转换，再带动发电机发出电能，并供给水泥生产过程中的用电负荷从而不仅大大提高了水泥生产过程中能源的利用水平，对于保护环境，提 高企业的经济效益，提升产品的市场竞争力，起到了巨大的促进作用。4、 纯低温余热发电技术的特点是在不提高水泥生产过程中能耗指标的前提下，完全利用水泥煅烧过程中

2、产生的余热进行回收，最大限度的提高水泥生产过程中热能的利用效率，另外配制纯低温余热发电系统将对原油水泥工艺系统不产生影响当两个系统接口计合理，将融和成为一个更优的大系统。二、了解内容1、 水泥余热发电应用的历史条件和发展方向2、 国内余热发电已普遍采用的几种热力循环系统、循环参数及废气取热方式的特点和存在的主要问题讲解资料一、发展水泥窑余热发电技术的目的1 1 降低能耗、保护环境水泥熟料锻烧过程中，由窑尾预热器、窑头熟料冷却机等排掉的400以下低温废气余热，其热量约占水泥熟料烧成总耗热量30%以上，造成的能源浪费非常严重。水泥生产，一方面消耗大量的热能（每吨水泥熟料消耗燃料折标准煤为10011

3、5kg）,另一方面还同时消耗大量的电能（每吨水泥约消耗 90115kwh）。如果将排掉的 400c以下低温废气余热转换为电能并回用于水泥生产，可使水泥熟料生产综合电耗降低60%或水泥生产综合电耗降低 30%以上，对于水泥生产企业：可以大幅减少向社会发电厂的购电量或大幅减少水泥生产企业燃烧燃料的自备电厂的发电量以大大降低水泥生产能耗；可避免水泥窑废气余热直接排入大气造成的热岛现象，同时由于减少了社会发电厂或水泥生产企业燃烧燃料的自备电厂的燃料消耗，可减少CO2 等燃烧废物的排放而有利于保护环境。1 2 为 “建设节约型社会、推进资源综合利用”政策的推行提供技术支持能源、 原材料、水、土地等自然资

4、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，资源约束的矛盾日益凸显。1. 3符合清洁发展机制（CDM）项目的要求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。1.4 对于水泥生产企业水泥生产企业建设余热电站，投资小，见效快，可以大幅降低水泥生产能耗既成本，相应地可以大幅提高企业经济效益。1.5 国家技术进步方面支持并促进水泥窑余热发电技术”的研究、开发、推广工作，可以使中国水泥窑余热发电 的总体技术水平达到或接近当前

5、国外先进技术水平。二、国内水泥窑余热发电技术研究、开发、推广工作的简要过程（参照培训资料2页）结合日本KHI公司1995年为中国一条4000t/d水泥窑提供的6480Kw纯低温余热电站的 建设，国内分别于 1997年、2001年在一条2000t/d水泥线、一条1500t/d水泥线上利用中国 国产的设备和技术建设投产了装机容量各为3000Kw、2500Kw的纯低温余热电站。2001年至2005年，中国水泥行业利用中国国产的设备和技术在十数条1200t/d级、2500t/d级、5000t/d级新型干法窑上配套建设了装机容量分别为2.0MW、3.0MW、6.0MW的纯低温余热电站，形成了中国第一代水

6、泥窑纯低温余热发电技术，综合技术指标可以达到吨熟料余热发电量为3140KJ/kg-2833kwh/t。自2003年起，研究、开发出了第二代水泥窑纯低温余热发电技术。至2007年2月，利用第二代水泥窑纯低温余热发电技术在国内的1条1500t/d、1条1800t/d及1条2000t/d、1条3200t/d、4条2500t/d、6条5000t/d共14条新型干法水泥生产线上设 计、建设、投产了 11台装机容量分别为 1台3MW、1台3.3MW、2台7.5MW、3台4.5MW 2台9MW、2台18MW的纯低温余热电站，其吨熟料余热发电量均为 3140KJ/kg-3842kwh/t。2、目前国内已普遍采

7、用的几种热力循环系统、循环参数及废气取热方式的特点及存在的主 要问题目前水泥窑纯低温余热发电技术中热力循环系统的构成、循环参数及熟料冷却机、窑尾 预热器废气取热方式有如下三种（笔者称为普遍型水泥窑纯低温余热发电技术）： 其一：不补汽式纯低温余热发电热力循环系统、循环参数及废气取热方式，见图1。其二：复合闪蒸补汽式纯低温余热发电热力循环系统、循环参数及废气取热方式，见图2。其三：多压补汽式纯低温余热发电热力循环系统、循环参数及废气取热方式，见图3。闻匕不冲汽式腕处阳氽热发电热力叫坏系统,M环看般及废气取热，式fflJ： UftCM看辩滥式纯怅温加由发电玛力MM枭境.跳环欢片过7MHA方式

8、3;1 in 3 LMl图3:多压补汽式纯低温余热发电热力循环系统及微气取现方式2.1 上述热力循环系统、循环参数及废气取热方式的主要特点：(1)在水泥窑窑头熟料冷却机中部设一个抽取冷却机废气的抽废气口，根据水泥窑规模的不同，抽取的废气温度在250400c范围内。利用抽取的废气设置窑头熟料冷却机余热锅炉(简称AQC炉)，AQC炉生产0.81.6Mpa 一饱和温度360c的蒸汽或同时生产 0.1 0.5Mpa 一饱和温度至180 C的低压低温蒸汽、85200 C的热水。(2)利用水泥窑窑尾预热器排出的250400c废气余热设置窑尾预热器余热锅炉(简称SP炉或PH炉)，SP炉生产0.81.6Mpa

9、一饱和温度至360c的蒸汽。(3)将AQC炉、SP炉生产的0.81.6MPa蒸汽及 AQC炉生产的0.10.5Mpa蒸汽或 AQC炉生产的85200c热水经闪蒸器生产出的0.10.5MPa蒸汽通入汽轮机再由汽轮机带动发电机发电。2.2 上述热力循环系统、循环参数及废气取热方式存在的主要问题(1)窑头熟料冷却机自冷却机入料端(热端)至出料端(冷端)，在不影响水泥窑熟料热耗及水泥窑生产的条件下，冷却机可排掉的废气温度是自热端起的600 C以线性关系逐渐下降至冷料端的55 Co因此，若仅在冷却机中部抽取废气，则是将热端的中高温废气与冷端 低温废气混合后形成了 250 c400 c废气。由于废气温度的

10、限制，AQC炉仅能生产低压低 温蒸汽及热水。这种抽取废气的取热方式没有遵循热量应根据其温度进行梯级利用的原理。(2)窑尾预热器系统中，在不影响水泥窑熟料热耗及水泥窑生产的条件下，可利用的废气余热有两部分：第一部分为预热器系统最终排出的(即C1级旋风筒出口)250400c废气;第二部分为C2级旋风筒内筒至 C1级旋风筒入口的450600c废气中水泥生产允许的 20- 25c温度降所含有的废气热量。由于没有利用第二部分废气热量，加之第一部分预热器系统最终排出的废气温度限制，SP炉同样只能生产低压低温蒸汽。(3)上两个因素：其一，余热只能生产低压低温蒸汽；其二，热力循环系统只能采用低压低温参数；其三

11、，水泥窑生产系统中窑头熟料冷却机及窑尾预热器可用于发电的部分400c600c中高温废气没有得到有效利用；其四，在不增加水泥熟料热耗的条件下，余热发电能 力未能得到充分发挥，即余热发电量不能达到应该达到的水平。3.提高型水泥窑纯低温余热发电技术图4提高型不补汽式纯中低温余热发电热力循环系统.循环参数及废气余兼取熬方式用提珞fM台的蕤冲汽式纯中处湖余然独电热力而环茹推.解坏分融及废气余热般热方式Z5f"*ocrcIH6：提嘉鹏善氏*卜汽式摊中保温氽热爱山热力而阵系统,航阵船数及拨9余热取热方式三种提高型水泥窑纯中低温余热发电热力循环系统、循环参数及废气取热方式，分别见图4、图5、图6。3

12、.1 上述热力循环系统、循环参数及废气取热方式的主要特点(1)改变抽取窑头熟料冷却机废气方式，即在靠冷却机进料端(热端)设置一抽取 400600c废气的抽废气口，同时在冷却机中部设置抽取250400c废气的抽废气口。根据废气温度利用AQC炉生产1.63.82Mpa次中压或中压I&和温度至450c的过热蒸汽也可同时生产0.10.5Mpa饱和温度至180c的低压低温蒸汽、85200c热水。(2)利用窑尾预热器系统最终(C1级旋风筒出口)排出的250400c废气的同时，利用C2级旋风筒内筒至 C1级旋风筒入口的450600c废气水泥生产所允许的2025c温度降含有的废气热量，通过SP炉生产1

13、.63.82Mpa次中压或中压饱和温度至450c的过热蒸汽。图7.目前在工程中采用的接高型多压补汽式纯中低温余热发电技术3.2 提高型水泥窑纯中低温余热发电技术能够取得的效果：在不影响水泥熟料热耗及水泥窑生产的条件下：其一，余热可以同时生产次中压或中压饱和温度至450c的过热蒸汽、0.10.5Mpa饱和温度至180c的低压低温蒸汽、85200c热水；其二，热力循环系统可以采用 次中压中温或中压中温参数，提高了热力循环系统效率；其三，充分利用了水泥窑不同废气温度的余热，并按废气余热温度分布实现了热量应根据其温度进行梯级利用的原理；其四，前述的三个因素，提高型水泥窑纯中低温余热发电热力循环系统、循

14、环参数及废气取热方式使水泥窑废气余热按其质量最大限度地转换为了电能，从而使余热发电能力比目前普遍采用的普通型水泥窑纯中低温余热发电技术得以大幅提高。三、宁国水泥一线纯低温水泥余热发电系统工艺流程（培训教材4 页第三节）1、水泥余热发电的工艺流程（见培训教材4 页图）2、 锅炉水的工艺流程余热电站的热力循环是基本的整齐动力循环，急汽、 水之间的往复循环过程蒸汽进入汽轮机做工后-凝汽器冷却成凝结水 凝结水泵-闪蒸汽出水集箱与闪蒸汽出水混合锅炉给水泵 AQC 锅炉省煤器进行加热223分三路分别送到AQC 气包、 PH 气包和 NO1 闪蒸汽 进入两炉内的水在锅炉内循环受热，最终产生一定压力下的过热蒸

15、汽送入汽轮机内做功。闪蒸汽内的高温水通过闪蒸原理产生一定压力下的饱和蒸汽送入汽轮机后级起辅助做功作用而闪蒸汽的出水作为2级闪蒸汽NO2 的闪蒸饱和蒸汽的热源 2 级闪蒸汽闪蒸出的饱和蒸汽同样送入汽轮机后级辅助做功。做功后的乏汽经过凝汽器冷凝后形成凝结水重新参与热力循环。生产过程中消耗掉的水由纯水装置制取出的纯水经补给水泵打入热水井这样锅炉水经历了一个水蒸汽水的工艺过程3、蒸汽的工艺流程进入 AQC 锅炉的汽包的水由气包底部的管道引入锅炉的蒸发器，蒸发出的饱和水汽混合物再进入锅炉的气包经过汽水分离后送入锅炉的过热器成为350过如蒸汽进入蒸汽主管道；进入 PH 锅炉的汽包水，由气包底部的管道引入锅

16、炉循环泵通过强制循环将气包内的水送入蒸发器，蒸发出来的饱和蒸汽再进入锅炉的气包经过汽水分离后送入锅炉的过热器，成为330过热蒸汽进入蒸汽主管道。AQC 锅炉的350与PH 锅炉330过热蒸汽并汽后成为压力为2.6Mpa 温度为335的蒸汽进入蒸汽总管，进入气机做功；N01闪蒸汽将AQC 锅炉的省煤器来水223，闪蒸成0.7Mpa 的饱和蒸汽进入汽轮机的第一混汽门， N02 闪蒸汽将N01 闪蒸汽送来的热水闪蒸成0.026Mpa 的饱和蒸汽进入汽轮机的第二混汽门；主蒸汽、两股混汽进入汽轮机做功后，乏汽进入凝汽器冷凝成水并进入汽轮机的热水井； 水蒸汽水的工艺过程中， 将损失一部分水，根据汽轮机热水

17、井的水位由纯水泵将纯水箱中的纯水打入热水井进行补充。四、宁国水泥一线纯低温余热发电热力系统1、 采用两点混汽凝汽式汽轮机凝汽式指把作过功的排气充分凝结成凝结水重新进入系统循环， 减少补充水量；混汽式指汽轮机除主蒸汽外另有两路抵押饱和蒸汽导入汽轮机做功从而提高汽轮机相对内效率，提高发电机输出功率。2、专利高效的PH 锅炉，采用机械振打装置进行受热面除灰，保证锅炉很高的传热效率。3、应用热水闪蒸技术一方面提高汽轮机功率还可以形成锅炉给水循环有效控制AQC 锅炉省煤器段出口水温，保证锅炉给水工况稳定4、由于PH 出口废气还有用于原料烘干，所以PH 锅炉无省煤器，只设蒸发器和过热器，控制出炉烟温在25

18、0仍可满足水泥生产线的工艺需求。5、采用热水闪蒸自除氧结合化学除氧的办法进行除氧，不另设除氧器，减少了工艺设备，简化了工艺流程。6、热力水泵均采用一用一备双系列。在运行泵出现故障时，备用水泵自动投入使用，保证了发电系统全稳定运行。五、纯低温余热发电经济效益和社会效益（培训教材13 页第 5 节）第二节 第三节 第四节 第五节络q姑 弟八下第七节第八节 第九节 第十节第十一节第十二节第十三节第十四节第十五节第十六节 第十七节第十八节第十九节第二十节第二十一节第二十二节第二十三节 第二十四节第二十五节第二十六节第二十七节余热炉的汽水循环系统及设备主要参数主机设备配置:厅P主机名称型号、规格、性能数量（套）厅p主机名称型号、规格、性能数量（套）1PH锅炉型号：KAWASAKI BLW强制循环锅炉汽包数量：1个传热面单兀：一单兀最大工作压力（汽包）：