【正文】 AQC 余熱鍋爐進(jìn)行熱交換。蒸汽 Ⅰ 段設(shè)高壓加熱器、高壓蒸發(fā)器，生產(chǎn) ～ 的飽和蒸汽；蒸汽 Ⅱ 段設(shè)低壓加熱器、低壓蒸發(fā)器和低壓過(guò)熱器，生產(chǎn) ℃ 的過(guò)熱蒸汽；通過(guò)調(diào)整蒸汽Ⅱ 段 ℃ 的蒸汽產(chǎn)量使出 SP余熱鍋爐廢氣溫度降至 170～ 210℃ 后供原料烘干。 ⑥ 化學(xué)水處理系統(tǒng) 采用 “ 組合式雙柱鍋爐軟化水 ” 系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用、常年運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)便、整體性強(qiáng)、占地面積小等特點(diǎn)。 對(duì)于熱工參數(shù)及信號(hào)，具有數(shù)據(jù)記錄功能，圖形表示功能和操作功能。 圖 96 5000t/d 新型干法水泥生產(chǎn)線窯頭冷卻機(jī)廢氣余熱分布 圖 純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與選型 高、中、低溫余熱電站的界定 根據(jù)余熱電站利用的廢氣余熱品位及余熱電站是否除利用余熱外 再另補(bǔ)充燃料的情況，余熱電站分為純余熱電站及補(bǔ)燃余熱電站兩種。余熱發(fā)電方案 的選擇首先又是余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)的選擇。究其建設(shè)地理位置而言如前文所述，第一種模式（單壓系統(tǒng)）不受汽輪機(jī)房與冷卻機(jī)相對(duì)位置的影響 ； 第二種模式 （ 復(fù)合閃蒸補(bǔ)汽式 ） 適用于汽輪機(jī)房與冷卻 機(jī)距離較遠(yuǎn)的情況 ； 第三種模式適用于 （ 雙壓補(bǔ)汽式 ） 汽輪機(jī)房與冷卻機(jī)距離較近的情況?？傮w而言復(fù)合式純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的熱力循環(huán)系統(tǒng)、循環(huán)參數(shù)及廢氣取熱方式使我國(guó)純中低溫 余熱發(fā)電 技術(shù)達(dá)到一個(gè)新的水平，從而使我國(guó)水泥窯純中低溫 余熱發(fā)電能力提高 %～ %以上，是我國(guó)水泥窯純中低溫 余熱發(fā)電 技術(shù)及裝備的發(fā)展方向。 2． 管道的設(shè)計(jì) 余熱發(fā)電工程的管道設(shè)計(jì)主要指鍋爐的外部管道，鍋爐的本體管道實(shí)際是鍋爐的一部分，已由制造廠家考慮設(shè)計(jì)制造 。 表 94 流體最大流速 流體 最大流速 （ m/s） 蒸汽 ～ 水 ～ 工藝蒸汽 ～ 泥漿 ～ 管道的設(shè)計(jì)必須按照 ASME鍋爐和壓力容器委員會(huì) 以及 動(dòng)力管道 B31委員會(huì)的規(guī)程和要求設(shè)計(jì)。 表 95 沉降室尺寸計(jì)算表 項(xiàng)目 公式 單位 公式符號(hào)說(shuō)明 沉降室截面積 A=Q247。 4． 熱力系統(tǒng)參數(shù)選擇 熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)是整個(gè)余熱發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵，也是余熱發(fā)電技術(shù)的核心，它包括熱力系統(tǒng)余熱鍋爐的設(shè)置及選型，汽輪機(jī)的選型幾部分。 窯頭余熱鍋爐 AQC爐與窯尾余熱鍋爐 SP爐的蒸汽匯合后進(jìn)汽輪機(jī)主汽口 ，窯頭 經(jīng)閃蒸器產(chǎn)生的蒸汽進(jìn) 汽輪機(jī) 副進(jìn) 汽口 ，由主副進(jìn)氣口蒸汽共同 推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，汽輪機(jī)的乏汽經(jīng)凝氣器凝成凝結(jié)水，凝結(jié)水經(jīng)除氧后由給水泵給窯 頭余熱鍋爐上水，從而形成完整的汽水熱力循環(huán)系統(tǒng)。 AQC余熱鍋爐設(shè)置蒸汽 Ⅰ 段、蒸汽 Ⅱ 段和熱水段運(yùn)行：鍋爐蒸汽 Ⅰ 段生產(chǎn)的 ～ ASH 余熱過(guò)熱器過(guò)熱； AQC爐蒸汽 Ⅱ 段生產(chǎn)的 ℃ 的過(guò)熱蒸汽，一部分去除氧器用于熱力除氧，另一部分用于汽輪機(jī)補(bǔ)汽； AQC爐熱 水段生產(chǎn)的 110℃ 熱水通至除氧器除氧后，經(jīng)鍋爐給水泵作為 SP、 AQC余熱鍋爐蒸汽 Ⅰ 段的給水，出AQC鍋爐廢氣溫度降至 80～ 100℃ 后再由原來(lái)的窯頭收塵系統(tǒng)排入大氣。根據(jù)汽輪機(jī)組的性能參數(shù)，確定余熱鍋爐生產(chǎn) ℃ 的過(guò)熱蒸汽、窯頭 AQC余熱鍋爐同時(shí)生 產(chǎn) － 160℃ 過(guò)熱蒸汽做為汽輪機(jī)的補(bǔ)汽。 為了降低土建造價(jià)及加快汽輪機(jī)安裝速度，除除氧器布置在化學(xué)水處理廠房的上方平面外，汽輪發(fā)電機(jī)房一般為單層廠房。 其他：極數(shù)通常為 4P，功率因數(shù)一般 80%，勵(lì)磁方式一般為旋轉(zhuǎn)整流器式無(wú)刷勵(lì)磁方式，絕緣等級(jí) F級(jí)。根據(jù)汽輪機(jī)組的性能參數(shù)，確定余熱鍋爐生產(chǎn) ℃ 的過(guò)熱蒸汽、窯頭 AQC余熱鍋爐同時(shí)生產(chǎn)的熱水做為窯尾 SP 余熱鍋爐及窯頭 AQC余熱鍋爐蒸汽段的給水。 （ 4） 窯頭余熱鍋爐 — AQC余熱鍋爐 窯頭余熱鍋爐國(guó)內(nèi)都為立式 ， 國(guó)外也是。 復(fù)合閃蒸補(bǔ)氣式 熱力循環(huán)系統(tǒng)利用冷卻機(jī)中部抽取 的廢氣（中溫端： 300～400℃ ），在窯頭設(shè)置 AQC余熱鍋爐 及閃蒸器各一臺(tái)。 （ 4）沉降室由于除塵效率低，斷面風(fēng)速最好小于 。 自窯尾預(yù)熱器、蓖冷機(jī)中部抽出的廢氣應(yīng)直接進(jìn)入沉降室凈化，為提高沉降室除塵效率，其斷面風(fēng)速不應(yīng)大于 。 2g確定 ， 式中 f— 達(dá)西摩擦系數(shù)； L— 管道長(zhǎng)度； D— 管道直徑； V—平均流速 。 1． 取氣位置的選擇 基于水泥廠的可利用余熱分布的特點(diǎn)， 余熱發(fā)電取氣及抽風(fēng)口位置不論采用哪 種余熱發(fā)電方案，其取氣位置 都 比較統(tǒng)一，窯尾 SP余熱鍋爐取氣位置設(shè)于預(yù)熱器一級(jí)旋風(fēng)筒廢氣出口之后；窯頭 AQC余熱鍋爐的取氣位置， 單壓、閃蒸、雙壓系統(tǒng) 純低溫余熱發(fā)電技術(shù)取氣口從發(fā)電量上應(yīng)向熱端靠近比較有利，通常布置在煤磨抽風(fēng)口的位置或靠近煤磨抽風(fēng)口的位置 ；復(fù)合系統(tǒng) 純低溫余熱發(fā)電技術(shù)由于增加過(guò)熱器，其取氣位置分為兩部分，一在篦冷機(jī)高溫段抽取 500℃ 左右的高 溫 廢氣，二在在篦冷機(jī)中部抽取 280～ 380℃ 的廢氣入 AQC余 熱鍋爐 ； 常規(guī)的冷端抽風(fēng)口只作為余熱發(fā)電系統(tǒng)篦冷機(jī)的排風(fēng)口或余熱發(fā)電系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)的排氣通道。 復(fù)合式純低溫余熱發(fā)電 系統(tǒng) 也還同時(shí)具有如下兩個(gè)或兩個(gè)以上的特征： ① 冷卻機(jī)采用多級(jí)取廢氣方式，為電站采用相對(duì)高溫高壓主蒸汽參數(shù)及實(shí)現(xiàn)按廢氣溫度將廢氣熱量進(jìn)行梯級(jí)利用的原理創(chuàng)造條件； ② 設(shè)置獨(dú)立的熟料冷卻機(jī)廢氣余熱蒸汽過(guò)熱器，為調(diào)整控制蒸汽參數(shù)（溫度、壓力）創(chuàng)造條件； ③ 電站熱力系統(tǒng)采用 ～ — 340～ 435℃相對(duì)高溫高壓主蒸汽參數(shù)，為提高余熱發(fā)電能力提供保證； ④ 汽輪機(jī)采用多級(jí)混壓進(jìn)汽 (即補(bǔ)汽式 )汽輪機(jī)， AQC 余熱鍋爐采用 ～ 相對(duì)高壓蒸汽段、 ～ 低壓蒸汽段、 100～ 120℃熱水段布置受熱面，為將 190℃以下廢氣余熱生產(chǎn)的 ～ 低壓低溫蒸汽熱水轉(zhuǎn)換為電能及 145℃以下廢氣余熱生產(chǎn)的 100～ 120℃熱水用于鍋爐給水除氧提供手段； ⑤ 窯頭 AQC 余熱鍋爐、窯尾 SP 余熱鍋爐給水系統(tǒng)各自獨(dú)立，為兩臺(tái)鍋爐的運(yùn)行互不影響創(chuàng)造條件； ⑥ 鍋爐給水除氧系統(tǒng)采用 145℃以下低溫廢氣余熱，不再額外消耗化學(xué)藥品或電能； ⑦ 窯尾余熱鍋爐設(shè)置鍋爐出口廢氣溫度可調(diào)整裝置，為滿足水泥生產(chǎn)所需原燃材料烘干所需溫度的變化使余熱最大限度地轉(zhuǎn)化為電能提供手段。 ， 余熱發(fā)電系統(tǒng)汽輪機(jī) 發(fā)電主蒸汽參數(shù)均采用 ～～ 340℃ ，是傳統(tǒng)意義上的 純低溫余熱發(fā)電 . 它們的不同與 區(qū)別僅在于： ～ ～ 340℃ 低壓低溫蒸汽的同時(shí)或同時(shí)再生產(chǎn) ～ ～ 160℃ 低壓低溫蒸汽、或同時(shí)再生產(chǎn) 105～180℃ 的熱水； ； ， 如果以第一種模式 純低溫 余熱發(fā)電 系統(tǒng) 發(fā)電能力為 100%， 則第二種模式大約為 ～ 102%，而第三種模式大 約為 102～ 103%； （ 單壓 不補(bǔ)汽式 ） 不受汽輪機(jī)房與冷卻機(jī)相對(duì)位置的影響，第二種模式 （ 復(fù)合閃蒸補(bǔ)汽式 ） 適用于汽輪機(jī)房與冷卻機(jī)距離較遠(yuǎn)的情況，第三種模式適用于 （ 雙壓補(bǔ)汽式 ） 汽輪機(jī)房與冷卻機(jī)距離較近的情況。 根據(jù)現(xiàn)階段 國(guó)家 余熱發(fā)電技術(shù)支持及發(fā)展，水泥廠 水泥窯純低溫余熱發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容包括 如下幾部分 ：窯頭熟料冷卻機(jī)廢氣余熱鍋爐、 窯尾預(yù)熱器廢氣余熱鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、電站循環(huán)水系統(tǒng)、電站自動(dòng)控制系統(tǒng)、電站用電系統(tǒng)、電站室外汽水系統(tǒng)、電站相配套的通訊以及給排水等系統(tǒng)。表 91為新型干法水泥生產(chǎn)線可利用廢氣余熱及溫度的統(tǒng)計(jì)，可 供 設(shè)計(jì)初期參考： 表 91 新型干法水泥生產(chǎn)線排放 廢氣工藝估算指標(biāo) 序號(hào) 項(xiàng)目名稱 單位 估算指標(biāo) 計(jì)算依據(jù) 備注 一 預(yù)熱器 出口 廢氣量 Nm3/ ～ 預(yù)熱器 出口 廢氣溫度 ℃ 320～ 350 320～350 可利用低 溫余熱 二 生料烘干用風(fēng)量 Nm3/ ～ 生料烘干用溫度 ℃ 170～ 220 210 三 篦冷機(jī) 1 篦冷機(jī)廢氣量 Nm3/ ～ （三代） ～ （ 四 代） 篦冷機(jī)廢氣溫度 ℃ 20～ 50 50 2 入窯二次風(fēng)量 Nm3/ ～ 入窯二次風(fēng)溫度 ℃ 1000～ 1100 1050 3 入爐三次風(fēng)量 Nm3/ ～ 入爐三次風(fēng)溫度 ℃ 800～ 920 850 4 煤磨烘干用風(fēng)量 Nm3/kg. cl ～ 煤磨烘干用溫度 ℃ 210～ 300 250 5 余風(fēng)廢氣量 Nm3/ ～ 扣除后計(jì) 算 余風(fēng)廢氣溫度 ℃ 220～ 260 可利用低溫余 熱 表 92為不同規(guī)模水泥廠風(fēng)量及溫度的統(tǒng)計(jì)參考（本表數(shù)據(jù)由實(shí)際測(cè)量取得） 。設(shè)備運(yùn)行時(shí)的控制、監(jiān)視及保護(hù)、調(diào) 節(jié)均由設(shè)在汽輪發(fā)電機(jī)房的主控室集中監(jiān)控。該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，循環(huán)冷卻水泵自循 環(huán)水池抽水送至各生產(chǎn)設(shè)備冷卻用水，換熱后的冷卻水（循環(huán)回水）用循環(huán)水泵的余壓送至 逆流式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔 ，冷卻后的水流至循環(huán)水池，供循環(huán)水泵繼續(xù)循環(huán)使用。 （ 3）熱力系統(tǒng) 汽輪機(jī)凝結(jié)水經(jīng)凝結(jié)水泵送入疏水箱，經(jīng)疏水泵為窯頭 AQC 余熱鍋爐熱水段、 AQC 蒸汽 Ⅱ 段、 SP 蒸汽 Ⅱ 段供水， AQC 余熱鍋爐熱水段生產(chǎn)的 100～ 105℃熱水通至除氧器除氧后，經(jīng)鍋爐給水泵作為 AQC、 SP 余熱鍋爐蒸汽 Ⅰ 段的 給水；AQC、 SP 蒸汽 Ⅱ 段生產(chǎn)的 ℃ 過(guò)熱蒸汽，一部分去除氧器用于熱力除氧，另一部分進(jìn)入汽輪機(jī)補(bǔ)汽口，輔助做功； AQC 蒸汽 Ⅰ 段生產(chǎn)的 ℃飽和蒸汽與 SP蒸汽 Ⅰ 段生產(chǎn)的 ℃ 蒸汽混合后進(jìn)入 AQCSH余熱過(guò)熱器過(guò)熱到 ～ — 340～ 435℃ 的過(guò)熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)的主進(jìn)汽口；汽輪機(jī)做功后的乏汽通過(guò)冷凝器冷凝成水，經(jīng)凝結(jié)水泵送入疏水箱，從而形成完整的熱力循環(huán)系統(tǒng)。篦冷機(jī)采用多級(jí)取廢氣方式，根據(jù) 熟料 篦冷機(jī) 廢氣溫度從頭部的約 650℃ 到尾部的約 90℃ 逐步降低的工況，為充分利用窯頭熟料冷卻機(jī)的廢氣余熱，在不影響入窯二、三次風(fēng)的風(fēng)溫、風(fēng)量條件下，調(diào)整篦冷機(jī)的開口位置，按其溫度分布進(jìn)行梯級(jí)利用并考慮電站對(duì)水泥窯生產(chǎn)波動(dòng)的適應(yīng)及簡(jiǎn)化電站操作，將取熱方式分為高溫段和中溫段。 （ 2）工藝流程 窯尾余熱鍋爐（ SP 鍋爐）設(shè)在窯尾預(yù)熱器與高溫風(fēng)機(jī)入口之間，采用立式結(jié)構(gòu)，安裝在高溫風(fēng)機(jī)上部。 b． 控制水平 為使機(jī)組的控 制水平適應(yīng)自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，本工程機(jī)組的自動(dòng)化水平將按下列原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。 在反滲透處理工序，水經(jīng)保安過(guò)濾器進(jìn)一步去除雜質(zhì)，再用高壓泵升壓后送至兩級(jí)反滲透裝置，除去大約 96%鹽后得到一級(jí)脫鹽水進(jìn)入離子交換（混床）處理工序。 大大提高了補(bǔ)給水水質(zhì)，解決了中低壓鍋爐中常用軟化水作補(bǔ)給水而引起的硅酸鹽結(jié)垢的問(wèn)題。 根據(jù)工程水源水質(zhì) 和 循環(huán)水量，為達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理和充分節(jié)水的目的，循環(huán)水處理系統(tǒng)采用加阻垢劑處理。 雙壓余熱發(fā)電技術(shù)按照能量梯級(jí)利用的原理，在同一臺(tái)余熱鍋爐中設(shè)置 兩 個(gè)不同壓力等級(jí)的汽水系統(tǒng)，使溫 度相對(duì)較高的介質(zhì)產(chǎn)生較高參數(shù)的蒸汽，溫度相對(duì)較低的介質(zhì)產(chǎn)生較低參數(shù)的蒸汽，分別進(jìn)行汽水循環(huán)，產(chǎn)生高壓和低壓兩種過(guò)熱蒸汽。 由篦冷機(jī)中部抽取的 360℃ 左右的廢氣通過(guò)廢氣管道送至沉降室，濾去大顆粒粉塵后，再由管道引向 窯頭雙壓余熱鍋爐，經(jīng)過(guò) AQC 鍋爐充分換熱后，廢氣溫度降至 80~100℃ 左右，然后通過(guò)排氣管路送入窯頭收塵器，凈化后的廢氣通過(guò)窯頭排風(fēng)機(jī)經(jīng)煙囪排入大氣。通過(guò)旁通煙道的調(diào)節(jié)作用還可使水泥生產(chǎn)及余熱鍋爐的運(yùn)行均達(dá)到理想的運(yùn)行工況。 在余熱電站未運(yùn)行之前，先通過(guò)總降中壓開關(guān)柜將總降的電能輸送至余熱電站，以啟動(dòng)電站設(shè)備。 ⑦ 汽輪機(jī) DEH 控制系統(tǒng) a． 基本工作原理 DEH 控制系統(tǒng)的主要目的是控制汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速和功率，從而滿足供電的要求。 現(xiàn)場(chǎng)控制 層的作用是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的 I/O 信號(hào)進(jìn)行采集、運(yùn)算和邏輯順控處理，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制層網(wǎng)絡(luò)將相關(guān)數(shù)據(jù)送入控制處理機(jī) ， 實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制和順序、邏輯控制。 蒸汽冷凝時(shí)放出大量熱，必須要有大流量的冷卻水帶走，為解決冷卻水本身的溫度升高問(wèn)題，設(shè)置機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)立式冷卻塔對(duì)其進(jìn)行冷卻，水系統(tǒng)為循環(huán)運(yùn)行，為保證循環(huán)水質(zhì)，系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)投加相應(yīng)的除垢劑和防腐劑。工質(zhì)循環(huán)方式為自然循環(huán)。 閃蒸發(fā)電技術(shù)是一種能最大限度地利用中、低溫余熱的純余熱利用發(fā)電技術(shù)。沉降室中收集的粉 塵通過(guò)除灰系統(tǒng)送回熟料生產(chǎn)線?，F(xiàn)在常用的化學(xué)藥劑是聯(lián)氨 （ N2H4） ，它不僅能除氧 、 提高給水的 pH 值，同時(shí)還可在管道內(nèi)表面形成一層保護(hù)膜。當(dāng)負(fù)荷在 40% ~ 120%范圍內(nèi)變化時(shí)，除氧效果都能達(dá)標(biāo)。 （ 3）主要設(shè)備及系統(tǒng)配置 ① SP 余熱鍋爐 在窯尾設(shè)置 SP 余熱鍋爐，利用預(yù)熱器一級(jí)筒出口廢氣作熱源。鍋爐和沉降室的煙氣總阻力控制小于 1000Pa，使改造后的氣體流量和壓力在窯頭排風(fēng)機(jī)的能力允許范圍之內(nèi)。當(dāng)需要提高烘干原料和 燃料 的煙氣溫度時(shí) ，可適當(dāng)調(diào)節(jié)下行煙道調(diào)節(jié)閥，讓鍋爐出口的低溫?zé)煔夂?C1 級(jí)出口直接下行的高溫?zé)煔饣旌希岣哌M(jìn)窯尾風(fēng)機(jī)（原料磨）的煙溫，其調(diào)節(jié)范圍從 220℃ 或更低直至 C1 級(jí)出口溫度（即煙氣一點(diǎn)不通過(guò) SP 鍋爐），而且 SP 爐的進(jìn)口煙道閥和旁路煙道閥，正常設(shè)計(jì)在窯控制室操作，窯操 作 可隨時(shí)根據(jù)具體情況調(diào)整，既滿足了水泥生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行，又保證了 SP 爐的安全。自此，水泥余熱發(fā)電進(jìn)入了蓬勃發(fā)展階段。該課題在 1996 年完成了攻關(guān)工作，形成了 “ 帶補(bǔ)燃鍋爐的水泥窯中低溫余熱發(fā)電技術(shù) ” ；其二是 “ 水泥窯純低