低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計方案

1、低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)設(shè)訃方案低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)設(shè)訃方案1. 需考慮的問題低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的窯尾余熱鍋爐(SP爐)和篦冷機余熱鍋爐(AQC爐)串聯(lián)于熟料生產(chǎn) 線上，兩鍋爐阻力均小于lOOOPao設(shè)計時，必須考慮下列問題：(1) 窯尾主排風(fēng)機和窯頭、窯尾電除塵器及其風(fēng)機的能力是否適應(yīng)增設(shè)窯尾余熱鍋爐和篦 冷機余熱鍋爐的條件：(2) 原料磨的熱風(fēng)系統(tǒng)能否滿足工藝要求；(3) 該兩臺鍋爐系統(tǒng)的安裝是否不破壞原生產(chǎn)廠房。經(jīng)對窯系統(tǒng)設(shè)訃資料認(rèn)貞復(fù)核，確認(rèn)增設(shè)兩臺鍋爐系統(tǒng)后所涉及的上述設(shè)備能力可以滿足要 求，不須作任何改造：兩臺鍋爐系統(tǒng)的布置可以不破壞原生產(chǎn)廠房；出窯尾鍋爐廢氣被送至 生料原系統(tǒng)作為烘干熱源,經(jīng)核

2、算，只要控制出窯尾鍋爐廢氣溫度240°C°C260就可滿足 入磨原料綜合水份5$的烘干要求。雙壓純低溫余熱發(fā)電技術(shù)介紹雙壓余熱發(fā)電技術(shù)就是按照能量梯級利用的原理，在同一臺余熱鍋爐 中設(shè)置2個不同圧力等級的汽水系統(tǒng)，分別進行汽水循環(huán)，產(chǎn)生高壓和低壓兩種 過熱蒸汽；高圧過熱蒸汽作為主蒸汽、低壓過熱蒸汽作為補汽分別進入補汽凝汽 式汽輪機，推動汽輪機做功發(fā)電，雙圧余熱發(fā)電系統(tǒng)使能量得到合理利用，熱回 收效率高。余熱資源參數(shù)不同，余熱鍋爐的低壓受熱面與高壓受熱面有不同的布 置方式。根據(jù)遼源金剛水泥廠窯頭(AQC)和窯尾(SP)的余熱特點和工藝要求，經(jīng) 過余熱利用后，要使AQC余熱鍋爐

3、排煙溫度降到100°C左右。使窯尾SP余熱鍋 爐排煙溫度降低到220°C左右后進入原料磨烘干原料，其設(shè)置的雙壓余熱發(fā)電系 統(tǒng)簡圖如圖loAQC髙壓辻也垓強145低圧辻熱冬料4Vh烏壓辻煉歩汽24t/hN汽無汽&尺倫肉圧辻烘為/Rd尊圧辻幣矽圖仁遼滴金刑水泥廠雙壓余熱發(fā)電系統(tǒng)簡國魏結(jié)水V繼結(jié)水雙壓余熱發(fā)電系統(tǒng)與常規(guī)余熱發(fā)電系統(tǒng)不同之處在于其窯頭(AQC)余 熱鍋爐增設(shè)了低壓汽水系統(tǒng)，其汽輪機組在第四壓力級之后增加了補汽口，并適 當(dāng)增大補汽口以后汽輪機通流部分面積。采用雙壓系統(tǒng)的主要目的是為了提高系統(tǒng)循環(huán)效率。使低品位的熱源 充分利用，獲得最大限度的發(fā)電功率，降低窯頭(

4、AQC)雙壓余熱鍋爐的排氣溫度; 其次是雙壓系統(tǒng)的低壓蒸汽是過熱的，進入汽輪機后能保證汽輪機內(nèi)的蒸汽最大 濕度控制在14%以下，使汽輪機葉片工作在安全范圍內(nèi)，并提高機組的效率； 同時低壓蒸汽還可用于供熱等其它需要熱源的地方，提高運行靈活性。雙壓余熱發(fā)電系統(tǒng)簡單靈活、成本低、熱利用率高。由于在余熱鍋爐 上增設(shè)了低壓省煤器、低壓蒸發(fā)器，并且增設(shè)了低壓過熱器，能夠把更多的低溫 余熱吸收利用，比單壓系統(tǒng)多發(fā)電10%左右，并且必要時能夠解列，維持單壓系 統(tǒng)正常運行。而對于能夠增加發(fā)電量的閃蒸系統(tǒng)來說，需要增加閃蒸器、汽水分 離器等設(shè)備；閃蒸器產(chǎn)生的是飽和蒸汽，在進入汽輪機做功后，易使汽輪機排汽 干度不能

5、滿足汽輪機的要求。1995年8JJ 17 EI國家i卜委、原國家建材局與日木新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)(NEDO)簽訂了基木協(xié) 議書,由中國安徽海螺集團寧國水泥廠與日本川崎重工株式會社實施。該項目1996年1018 0動工,1995年2月8日并網(wǎng)發(fā)電一次成功。水泥廠余熱資源的特點是流址大、品位低。在寧國水泥廠4000t / d生產(chǎn)線上，預(yù)熱器(PH)和冷卻 機(AQC)出口廢氣流雖和溫度分別為258550Nm3/h. 340C和306600Nm3/h、238°C,其中部分預(yù)熱器 廢氣用來烘干燃煤和原料。針對上述特點.熱力系統(tǒng)采用減速式兩點混氣式汽輪機，利用參數(shù)較低的主蒸 汽和閃蒸汽的

6、飽和蒸汽發(fā)電：根據(jù)余熱資源的工藝狀況設(shè)過兩臺余熱鍋爐.保證能夠充分利用余熱資源： 應(yīng)用熱水閃蒸技術(shù).設(shè)宜一臺商壓閃蒸器和一臺低壓閃蒸器，閃蒸出的飽和蒸汽混入汽輪機做功：對現(xiàn)有 AQC進行廢氣二次循環(huán)改造。由于PH出口廢氣還要用于烘干原料因此未設(shè)省煤器.只設(shè)蒸發(fā)器和過熱 辭。加強系統(tǒng)密封。系統(tǒng)采用先進的DCS集散控制系統(tǒng)進行操作控制.具有功能齊全.自動控制.操作簡 便等特點。丄:藝流程圖(見圖汽輪曲TO水泥金僉越發(fā)電L土譏種匸藝流程兩臺商效余熱鍋爐AQC鍋爐和PH鍋爐將水泥生產(chǎn)過程中隨廢氣排放到大氣中的熱能吸收, 產(chǎn)生壓力為25Kg/cm2、溫度為3359-3509.蒸發(fā)雖為31.lt/h的過熱

7、蒸汽及二級低壓飽和蒸汽并進 入汽輪機.進行能量轉(zhuǎn)換，拖動發(fā)電機向電網(wǎng)輸送電力。PH鍋爐為強制循壞.煙氣流向為水平.管程流向 為垂直、管列形式為循排、傳熱管為光管、除灰裝宜為振打系統(tǒng)：AQC鍋爐為自然循環(huán).煙氣自上而下、 管程流向為水平、管列形式為錯排、傳熱管為螺旋翅管、除灰裝宜為吹灰器。運轉(zhuǎn)狀況及效果該項目設(shè)訃抬標(biāo)為發(fā)電機組裝機容S 6480kw.按噸熟料發(fā)電S 33.07KWh/T,發(fā)電 機組相對水泥窯的運轉(zhuǎn)率為90%計算，設(shè)計年發(fā)電§: 4087萬KWh。從1998年3丿J至1999年3月,平 均噸熟料發(fā)電雖為34.24KWh / T （設(shè)il值為33.07KWh / T）發(fā)電機

8、組相對水泥窯的運轉(zhuǎn)率達到90.45%, 實現(xiàn)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、商效運行。截止到1999年3丿J底累汁發(fā)電4800萬KWh.幹項經(jīng)濟抬標(biāo)均達到并 超過了設(shè)計水平，實現(xiàn)產(chǎn)值2160萬元，實現(xiàn)金熱發(fā)電投產(chǎn)當(dāng)年達產(chǎn)達標(biāo)。應(yīng)用和推廣前景新型T法水泥窯配套余熱發(fā)電裝宜在技術(shù)上可行充分利用了水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的 大雖廢氣余熱進行動力回收.余熱回收過程中對水泥生產(chǎn)過程沒有大的影響。隨著我國實施產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整 戰(zhàn)略.在陸續(xù)淘汰眾女的小水泥廠而新建T法水泥生產(chǎn)主線的過程中.水泥余熱發(fā)電設(shè)備具有很好的推廣 前景。在正常設(shè)汁情況下決泄其是否能夠達到設(shè)il效果及不影響水泥窯正常運行的主要因 素為：窯尾余熱鍋爐系統(tǒng)的漏風(fēng)間題

9、.玄譏熟料冷卻機廢氣取熱方式問題，窯頭熟料冷卻機 余熱鍋爐磨損問題，余熱鍋爐受熱而型式及匹配問題，余熱鍋爐設(shè)計時進岀口廢氣參數(shù)（廢 氣量、廢氣溫度）的選取問題（水泥廠應(yīng)提供至少30天的運行記錄報表，以確宦實際的廢氣參數(shù)）。LJ前國內(nèi)已普遍采用的兒種熱力循環(huán)系統(tǒng)、循環(huán)參數(shù)及廢氣取熱方式的特 點及存在的主要問題II前水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)中熱力循環(huán)系統(tǒng)的構(gòu)成、循環(huán)參數(shù)及熟 料冷卻機、窯尾預(yù)熱器廢氣取熱方式有如下三種（筆者稱為普遍型水泥窯純低溫 余熱發(fā)電技術(shù)）：其一：不補汽式純低溫余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)、循環(huán)參數(shù)及廢氣取熱方式，見圖 1。其二：復(fù)合閃蒸補汽式純低溫余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)、循環(huán)參數(shù)及廢氣

10、取熱方式, 見圖2。其三：多壓補汽式純低溫余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)、循環(huán)參數(shù)及廢氣取熱方式，見 圖32. 1上述熱力循環(huán)系統(tǒng)、循環(huán)參數(shù)及廢氣取熱方式的主要特點：（1）僅在水泥窯窯頭熟料冷卻機中部設(shè)一個抽取冷卻機廢氣的抽廢氣口， 根據(jù)水泥窯規(guī)模的不同，抽取的廢氣溫度在250400°C范圉內(nèi)。利用抽取的廢 氣設(shè)置窯頭熟料冷卻機余熱鍋爐（簡稱AQC爐），AQC爐生產(chǎn)0.81. 6Mpa飽 和溫度360°C的蒸汽或同時生產(chǎn)0. 10.5HP&飽和溫度至180°C的低壓低溫 蒸汽、85200°C的熱水。（2）僅利用水泥窯窯尾預(yù)熱器排岀的250400°

11、C廢氣余熱設(shè)置窯尾預(yù)熱 器余熱鍋爐（簡稱SP爐或PH爐），SP爐生產(chǎn)0.81. 6Mpa飽和溫度至360°C 的蒸汽。（3）將AQC爐、SP爐生產(chǎn)的0. 816MPa蒸汽及AQC爐生產(chǎn)的0105Mpa 蒸汽或AQC爐生產(chǎn)的85200°C熱水經(jīng)閃蒸器生產(chǎn)岀的0. 105MP&蒸汽通入汽 輪機再由汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。2.2上述熱力循環(huán)系統(tǒng)、循環(huán)參數(shù)及廢氣取熱方式存在的主要問題窯頭熟料冷卻機自冷卻機入料端（熱端）至岀料端（冷端）,在不影 響水泥窯熟料熱耗及水泥窯生產(chǎn)的條件下，冷卻機可排掉的廢氣溫度是自熱端起 的600°C以線性關(guān)系逐漸下降至冷料端的55

12、6;Co因此，若僅在冷卻機中部抽取廢 氣，則是將熱端的中高溫廢氣與冷端低溫廢氣混合后形成了 250°C400°C廢氣。 山于廢氣溫度的限制，AQC爐僅能生產(chǎn)低圧低溫蒸汽及熱水。這種抽取廢氣的取 熱方式?jīng)]有遵循熱量應(yīng)根據(jù)其溫度進行梯級利用的原理。（2）窯尾預(yù)熱器系統(tǒng)中，在不影響水泥窯熟料熱耗及水泥窯生產(chǎn)的條件 下，可利用的廢氣余熱有兩部分：笫一部分為預(yù)熱器系統(tǒng)最終排出的（即C1級 旋風(fēng)筒岀口）250400°C廢氣；第二部分為C2級旋風(fēng)筒內(nèi)筒至C1級旋風(fēng)筒入口 的450600°C廢氣中水泥生產(chǎn)允許的2025°C溫度降所含有的廢氣熱量。山于 沒有利用

13、第二部分廢氣熱量，加之第一部分預(yù)熱器系統(tǒng)最終排出的廢氣溫度限 制，SP爐同樣只能生產(chǎn)低壓低溫蒸汽。（3）±述兩個因素使前述的水泥窯純中低溫余熱發(fā)電技術(shù)：其一，余熱只 能生產(chǎn)低壓低溫蒸汽；其二，熱力循環(huán)系統(tǒng)只能釆用低圧低溫參數(shù)；其三，水泥 窯生產(chǎn)系統(tǒng)中窯頭熟料冷卻機及窯尾預(yù)熱器可用于發(fā)電的部分400600°C中高 溫廢氣沒有得到有效利用；其四，前述的三個因素，使在不增加水泥熟料熱耗的 條件下，水泥窯廢氣余熱發(fā)電能力未能得到充分發(fā)揮，即余熱發(fā)電量不能達到應(yīng) 該達到的水平。3. 提高型水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)針對水泥窯可用于發(fā)電的廢氣余熱量及廢氣溫度分布，遵循“指導(dǎo)構(gòu)成 水泥窯純

14、中低溫余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)、確定循環(huán)參數(shù)、提高發(fā)電能力的四個基 本原則”（見筆者發(fā)表于水泥雜志2003年第4期的水泥窯純中低溫余熱 發(fā)電存在的問題及第5期的提高水泥窯純低溫余熱發(fā)電能力的途徑），在 同時提高汽輪機進汽壓力和溫度以合理梯級利用水泥窯廢氣溫度的條件下，筆者 于2005年3月提岀了三種提高型水泥窯純中低溫余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)、循環(huán) 參數(shù)及廢氣取熱方式，3. 1上述熱力循環(huán)系統(tǒng)、循環(huán)參數(shù)及廢氣取熱方式的主要特點（1）改變抽取窯頭熟料冷卻機廢氣方式，即在靠冷卻機進料端（熱端）設(shè)置 一抽取400600°C廢氣的抽廢氣口，同時在冷卻機中部設(shè)置抽取250400°C廢 氣的抽

15、廢氣口。根據(jù)廢氣溫度利用AQC爐生產(chǎn)1. 6382Mpa次中壓或中壓飽和 溫度至450°C的過熱蒸汽也可同時生產(chǎn)0. 10. 5Mpa飽和溫度至180°C的低壓低 溫蒸汽、83200°C熱水。（2）在利用窯尾預(yù)熱器系統(tǒng)最終（C1級旋風(fēng)筒出口）排出的250400°C廢 氣的同時，利用C2級旋風(fēng)筒內(nèi)筒至C1級旋風(fēng)筒入口的450600°C廢氣水泥生 產(chǎn)所允許的2025°C溫度降所含有的廢氣熱量，通過SP爐生產(chǎn)1.63. 82Mpa 次中壓或中壓飽和溫度至450°C的過熱蒸汽。3. 2上述提高型水泥窯純中低溫余熱發(fā)電技術(shù)能夠取得的效

16、果：前述兩個特點使筆者提出的提高型水泥窯純中低溫余熱發(fā)電熱力循環(huán)系 統(tǒng)及廢氣取熱方式：在不影響水泥熟料熱耗及水泥窯生產(chǎn)的條件下：其一，余熱 可以同時生產(chǎn)次中壓或中壓飽和溫度至450°C的過熱蒸汽、0. 105Mpa飽和溫 度至18（TC的低壓低溫蒸汽、85200°C熱水；其二，熱力循環(huán)系統(tǒng)可以釆用次 中壓中溫或中壓中溫參數(shù)，提高了熱力循環(huán)系統(tǒng)效率；其三，充分利用了水泥窯 不同廢氣溫度的余熱，并按廢氣余熱溫度分布實現(xiàn)了熱量應(yīng)根據(jù)其溫度進行梯級 利用的原理；其四，前述的三個因素，提高型水泥窯純中低溫余熱發(fā)電熱力循環(huán) 系統(tǒng)、循環(huán)參數(shù)及廢氣取熱方式使水泥窯廢氣余熱按其質(zhì)量最大限度地

17、轉(zhuǎn)換為了 電能，從而使余熱發(fā)電能力比L1前普遍采用的普通型水泥窯純中低溫余熱發(fā)電技 術(shù)得以大幅提高。7 / 7熱電站生產(chǎn)運行及管理的合理與順暢，需在新建的余熱電站新建高低壓配電室。發(fā)電機組以電纜線路由余熱電站10 (6) kV母線與總降10 (6) kV母線連接，從而實 現(xiàn)余熱電站與系統(tǒng)并網(wǎng)。3、水源提供能力要求電站工程生產(chǎn)年平均日用水雖約為500m3/d,要求水源供應(yīng)能力為700m3/do4、技術(shù)實施方案(1) 窯頭余熱鍋爐AQC爐在窯頭冷卻機中部廢氣岀口設(shè)萱窯頭余熱鍋爐AQC爐。該鍋爐可分2段設(shè)置，其中I段 為蒸汽段，I I為熱水段。AQC爐段生產(chǎn)135°C飽和水提供給I段及SP

18、鍋爐，AQ C爐I段生產(chǎn)1.6MPa-300°C的過熱蒸汽作為主蒸汽與窯尾余熱鍋爐SP爐生產(chǎn)的 同參數(shù)過熱蒸汽合并后，一并進入汽輪機作功。汽輪機凝結(jié)水進入余熱鍋爐AQC 爐段，加熱后分別作為鍋爐給水進入余熱鍋爐SP爐和余熱鍋爐AQC爐的I段。(2) 窯尾余熱鍋爐SP爐在窯尾預(yù)熱器廢氣岀口管道上設(shè)萱SP余熱鍋爐，SP余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽與窯頭AQC余 熱鍋爐I段產(chǎn)生的蒸汽合并后送入汽輪機作功。(3) 凝汽式汽輪機汽輪機為國產(chǎn)凝汽式汽輪機，額定功率為2000kW2500kW,主汽參數(shù)：1.25MPa300°C。(4) 發(fā)電機發(fā)電機為2000kW2500kW的10 (6) kV的普通

19、交流發(fā)電機，通過公司現(xiàn)有總降壓 變電站的10 (6) kV母線與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)并網(wǎng)運行。(5) 循壞冷卻水系統(tǒng)。滿足電站生產(chǎn)設(shè)備冷卻用水的需要。(6) 水處理系統(tǒng)?！斑^濾器+二級鈉串聯(lián)”的化學(xué)水處理系統(tǒng)，滿足電站鍋爐 生產(chǎn)用水的需要。(7) 控制系統(tǒng)。DCS計算機控制系統(tǒng)，滿足電站監(jiān)控運行的需要。5、主要設(shè)備配置及參數(shù)窯尾 SP 爐:QC95/390-9-1.6/300蒸發(fā)雖：9. 3t/h蒸汽出口壓力1.6MPa 溫度300°C廢氣進口溫度340"C廢氣出口溫度230°CAQC 爐:QC50/350-3 (1) -1.6 (0. 25) /300 (150)I段蒸發(fā)量3t/h蒸汽岀口壓力1.6MPa 溫度300°CII段蒸發(fā)s1t/h蒸汽出口壓力0. 25MPa溫度1509廢氣進口溫度350°C廢氣岀口溫度100°C汽輪機：雙壓補汽凝汽式2OOOkW2500kW 進汽1.25MPa 300°C發(fā)電機：交流 2000kW2500kW 10 （6） kV 3000r/min6、主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)裝機容雖:：2.5MW發(fā)電功率：18002100kW年發(fā)電呈:：1200萬kWh年耗水量：15萬m3噸小時熟