【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 除氧器除氧后再進(jìn)入下一個(gè)熱力循環(huán)。 水泥廠純低溫余熱發(fā)電 6 3 水泥余熱發(fā)電生產(chǎn)工藝及控制 余熱發(fā)電窯 水泥余熱發(fā)電，隨著熟料生產(chǎn)工藝線的不同，一般有兩種窯型，三種發(fā)電模式。 采用立式余熱鍋爐和補(bǔ)汽式汽輪發(fā)電機(jī)組的二級(jí)余熱發(fā)電系統(tǒng)。立式余熱鍋爐徹底解決了臥式余熱鍋爐漏風(fēng)及爐內(nèi)溫度場(chǎng)實(shí)際分布與鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)所 假想的溫度完全不相同的問(wèn)題，可以大大提高鍋爐蒸汽產(chǎn)量；篦冷機(jī)或立式余熱鍋爐排出的 200℃左右廢氣余熱可以充分回收并用以發(fā)電。這樣可使噸熟料余熱發(fā)電量在熟料熱耗不變的前提下提高到 195 千瓦小時(shí)以上，使水泥窯綜合能耗達(dá)到同規(guī)模預(yù)分解窯的能耗水平。 預(yù)分解窯及預(yù)熱器窯 為了克服帶補(bǔ)燃鍋爐的中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)存在的缺點(diǎn)，采用補(bǔ)汽式汽輪機(jī)組，充分回收 200℃以下的廢氣余熱，同時(shí)補(bǔ)燃鍋爐應(yīng)當(dāng)以煤矸石等劣質(zhì)煤或垃圾為燃料，除節(jié)約優(yōu)質(zhì)煤外，還可為水泥生產(chǎn)提供原料，降低發(fā)電成本，進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益。 發(fā)電模式 ⑴ 中空窯高溫余熱發(fā)電 ⑵ 預(yù)分解窯及帶補(bǔ)燃鍋爐的中低溫余熱發(fā)電 ⑶ 純低溫余熱發(fā)電 中低溫余熱發(fā)電主要是回收利用預(yù)分解窯或懸浮預(yù)熱器窯窯頭冷卻機(jī) 200℃廢氣、窯尾 400℃廢氣，用于發(fā)電或熱電聯(lián)供。 余熱電站一般采用 （不等）汽機(jī)裝機(jī)容量，所涉及到的控制系統(tǒng)主要是 MCS（模擬量控制）和 SCS（順序控制），在控制方案中，邏輯（順 序）控制占多數(shù)，主要是各電器設(shè)備的邏輯啟停；模擬量控制回量以常規(guī) PID 為主，水位控制以減溫水控制回路以串級(jí)控制算法為主。 生產(chǎn)工藝 窯頭篦冷機(jī)和窯尾預(yù)熱器來(lái)的廢氣，通過(guò)鍋爐與鍋爐內(nèi)布置的過(guò)熱器、蒸發(fā)器、省煤器產(chǎn)生熱交換，加熱水產(chǎn)生高壓飽和蒸汽，帶動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)做功，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。一般主機(jī)為兩臺(tái)余熱鍋爐 (窯頭 AQC 鍋爐和窯尾 SP 鍋爐 )和一套汽輪發(fā)電機(jī)組。為減輕廢氣對(duì) AQC 鍋爐的磨損，在鍋爐前設(shè)置了沉降室、 AQC 爐輸灰系統(tǒng)除去煙氣中的粉塵， SP 爐設(shè)機(jī)械振打解決粉塵附著問(wèn)題。 AQC 省煤器出水分兩路：一 路進(jìn)入 AQC 汽包，黃河水院自動(dòng)化工程系畢業(yè)論文 7 另一路進(jìn) SP 鍋爐省煤器。 AQC 鍋爐產(chǎn)生的主蒸氣和 SP 鍋爐產(chǎn)生的主蒸氣混合后進(jìn)汽輪機(jī)進(jìn)汽口。 SP 鍋爐汽包進(jìn)水由 AQC 省煤器供給，當(dāng) AQC 鍋爐未投用時(shí)也可由鍋爐給水泵直接供給而獨(dú)立運(yùn)行。兩臺(tái)鍋爐都設(shè)計(jì)有旁路系統(tǒng)，當(dāng)鍋爐停用時(shí)水泥生產(chǎn)系統(tǒng)可正常運(yùn)行。 控制方案 窯頭余熱爐 主蒸汽溫度、壓力及汽包壓力的檢測(cè)。 汽包水位的三沖量控制：以汽包水位作為主調(diào)，以主蒸汽流量和給水量為參考的三沖量液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在三參數(shù)液位調(diào)節(jié)時(shí)，如果產(chǎn)汽量或給水量發(fā)生變化，在液位未變化前就調(diào)整給水量，以保 證汽包液位穩(wěn)定，特別是能克服產(chǎn)氣量突然增加造成汽包假液位現(xiàn)象。 窯頭余熱鍋爐輸灰系統(tǒng)： AQC1 爐星型下料器、 AQC 爐 2鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、 AQC 爐 1鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)間的順序起停（由后向前開(kāi)，由前向后關(guān)），以及故障保護(hù)（當(dāng)后面的電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，前面的電機(jī)必須停）汽包水位報(bào)警。 窯尾余熱爐 主蒸汽溫度、壓力及汽包壓力的檢測(cè)。 汽包水位的三沖量控制：以汽包水位作為主調(diào)，以主蒸汽流量和給水量為參考的三沖量液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在三參數(shù)液位調(diào)節(jié)時(shí)，如果產(chǎn)汽量或給水量發(fā)生變化，在液位未變化前就調(diào)整給水量，以保證汽包液位穩(wěn)定， 特別是能克服產(chǎn)氣量突然增加造成汽包假液位現(xiàn)象 ,汽包水位報(bào)警。 汽機(jī)汽水 凝結(jié)水泵、給水泵、循環(huán)水泵各兩臺(tái)，分別是一用一備的關(guān)系，當(dāng)聯(lián)鎖投上 ,工作泵出現(xiàn)故障跳閘時(shí)，備用泵自動(dòng)啟動(dòng)。 熱井水位控制（單回路 PID）。 主氣門開(kāi)關(guān)報(bào)警。 汽機(jī)軸向位移報(bào)警、汽機(jī)轉(zhuǎn)速報(bào)警、汽機(jī)潤(rùn)滑油壓報(bào)警、汽機(jī)前后軸承溫度報(bào)警。 汽機(jī)、發(fā)電機(jī)前后軸承回油溫度檢測(cè)。 凝汽器壓力報(bào)警。 發(fā)電機(jī)進(jìn)風(fēng)溫度、出風(fēng)溫度報(bào)警。 電動(dòng)油泵與主油泵出口油壓間的聯(lián)鎖 。 水泥廠純低溫余熱發(fā)電 8 4 主機(jī)設(shè)備工作原理 主要設(shè)備配置 ⑴ 窯頭采用余熱鍋爐（或熱交換器），簡(jiǎn)稱為 AQC 爐，國(guó)內(nèi)都為立式；國(guó)外也是。 ⑵ 窯尾采用余熱鍋爐（或熱交換器），國(guó)內(nèi)大多采用的是立式，簡(jiǎn)稱 SP 鍋爐，安徽海螺川崎工程有限公司采用的是臥式，簡(jiǎn)稱 PH 鍋爐；國(guó)外為臥式。臥式鍋爐和立式鍋爐的性能比較見(jiàn)下表： 表 PH鍋爐 SP鍋爐 工質(zhì)循環(huán)方式 強(qiáng)制循環(huán) 自然循環(huán) 體積 小，現(xiàn)場(chǎng)布置方便 大，現(xiàn)場(chǎng)布置不方便 重量 輕 重 積灰 廢氣流動(dòng)的方 向和換熱管垂直，不易積灰，清灰效果好 廢氣流動(dòng)的方向和換熱管水 平，易積灰，清灰難度大 維護(hù)量 少 多 換熱端差 小 大 蒸發(fā)量 比立式高 15%~30% 比臥式低 15%~30% 換熱效率 比立式高 8%~10% 比臥式低 8%~10% 上表中的換熱端差是指鍋爐入口廢氣溫度與過(guò)熱器出口蒸汽溫度之間的差值，其值越小，表明鍋爐過(guò)熱器換熱充分，傳熱效率高，蒸汽熱焓高，熱能利用率高。 PH 鍋爐換熱端差約為 10℃，而 SP 鍋爐的換熱端差接近 30℃。 ⑶ 汽輪機(jī) ，國(guó)內(nèi)采用補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)；國(guó)外為混壓式汽輪機(jī)。 ⑷ 發(fā)電機(jī)，國(guó)內(nèi)采用空冷式發(fā)電機(jī)；國(guó)外也是。 ⑸ 水處理設(shè)備。 ⑹ 循環(huán)冷卻設(shè)備。 余熱鍋爐 余熱鍋爐 :AQC 爐和 PH 爐 AQC 鍋爐的設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下 :鍋爐型式為立式 ,鍋爐由省煤器、蒸發(fā)器、過(guò)熱器、汽包及熱力管道等構(gòu)成。鍋爐前設(shè)置一預(yù)除塵器（沉降室），降低入爐粉塵。廢氣流動(dòng)方向黃河水院自動(dòng)化工程系畢業(yè)論文 9 為自上 而下 ,換熱管采用螺旋翅片管 ,以增大換熱面積、減少粉塵磨損的作用。鍋爐內(nèi)不易積灰，由煙氣帶走，故未設(shè)置除灰裝置，工質(zhì)循環(huán)方式為自然循環(huán)方式。過(guò)熱器作用：將飽和蒸汽變成過(guò)熱蒸汽的加熱設(shè)備，通過(guò)對(duì)蒸汽的再加熱，提高其過(guò)熱度（溫度之差），提高其單位工質(zhì)的做功能力。蒸發(fā)器作用：通過(guò)與煙氣的熱交換，產(chǎn)生飽和蒸汽。 省煤器作用：設(shè)置這樣一組受熱面，對(duì)鍋爐給水進(jìn)行預(yù)熱，提高給水溫度，避免給水進(jìn)入汽包，冷熱溫差過(guò)大，產(chǎn)生過(guò)大熱應(yīng)力對(duì)汽包安全形成威脅，同時(shí)也避免汽包水位波動(dòng)過(guò)大，造成自動(dòng)控制困難。一方面最大限度地利用余熱，降低 排煙溫度，另一方面，給水預(yù)熱后形成高溫高壓水，作為閃蒸器產(chǎn)生飽和蒸汽的熱源。 沉降室作用：利用重力除塵的原理將煙氣中的大顆粒熟料粉塵收集，避免粉塵對(duì)鍋爐受熱面的沖刷、磨損。 PH 鍋爐的設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下 :鍋爐型式為臥式 ,鍋爐由蒸發(fā)器、過(guò)熱器、汽包及熱力管道構(gòu)成，廢氣流動(dòng)方向?yàn)樗搅鲃?dòng) ,換熱管采用蛇形光管 ,以防止積灰。因生料具有粘附性，故鍋爐設(shè)置振打裝置進(jìn)行除灰 ,工質(zhì)循環(huán)為采用循環(huán)泵進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)方式。 汽輪機(jī) 汽輪機(jī)是用具有一定溫度和壓力的蒸汽來(lái)做功的回轉(zhuǎn)式原動(dòng)機(jī)。依其做功原理的不同，可分為沖動(dòng)式汽輪機(jī)和反 動(dòng)式汽輪機(jī)兩種類型。兩種型式汽輪機(jī)各具特點(diǎn)，各有其發(fā)展的空間。 ⑴ 沖動(dòng)式汽輪機(jī)：蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能的過(guò)程，僅在噴嘴中發(fā)生，而工作葉片只是把蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的汽輪機(jī)。即蒸汽僅在噴嘴中產(chǎn)生壓力降，而在葉片中不產(chǎn)生壓力降。 ⑵ 反動(dòng)式汽輪機(jī)：蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能的過(guò)程，不僅在噴嘴中發(fā)生，而且在葉片中也同樣發(fā)生的汽輪機(jī)。即蒸汽不僅在噴嘴中進(jìn)行膨脹，產(chǎn)生壓力降，而且在葉片中也進(jìn)行膨脹，產(chǎn)生壓力 降。 沖動(dòng)式與反動(dòng)式在構(gòu)造上的主要區(qū)別在于： ⑴ 沖動(dòng)式：動(dòng)葉片出、入口側(cè)的橫截面相對(duì)比較勻稱，汽流通道從入口到出口其面積基本不變。 ⑵ 反動(dòng)式：動(dòng)葉片出、入口側(cè)的橫截面不對(duì)稱，葉型入口較肥大，而出口側(cè)較薄，汽流通道從入口到出口呈漸縮狀。 最簡(jiǎn)單的汽輪機(jī)單級(jí)汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)，工作原理為：具有一定壓力和溫度的蒸汽通入噴嘴膨脹加速，此時(shí)蒸汽壓力、溫度降低，速度增加，蒸汽熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，然后，具有較高速度 的蒸汽由噴嘴流出，進(jìn)入動(dòng)葉片流道，在彎曲的動(dòng)葉片流道內(nèi)，改變汽流方向，水泥廠純低溫余熱發(fā)電 10 給動(dòng)葉片以沖動(dòng)力，產(chǎn)生了使葉輪旋轉(zhuǎn)的力矩，帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，輸出機(jī)械功，完成動(dòng)能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。 熱能→動(dòng)能→機(jī)械能，這樣一個(gè)能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程，便構(gòu)成了汽輪機(jī)做功的基本單元，通常稱這個(gè)做功單元為汽輪機(jī)的級(jí)，它是由一列噴嘴葉柵和其后緊鄰的一列動(dòng)葉柵所構(gòu)成。 由于單級(jí)汽輪機(jī)的功率較小，且損失大，故使汽輪機(jī)發(fā)出更大功率，需要將許多級(jí)串聯(lián)起來(lái)，制成多級(jí)汽輪機(jī)。 汽輪機(jī)分類按熱力過(guò)程可分為： ⑴ 凝汽式汽輪機(jī)：進(jìn)入汽輪機(jī)做功的蒸汽，除少量漏汽外，全部或大部分排入凝汽器，形成凝結(jié)水。 ⑵ 背壓式汽輪機(jī)：蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)做功后，以高于大氣壓力被排入排汽室，以供熱用戶采暖和工業(yè)用汽。 ⑶ 調(diào)整抽汽式汽輪機(jī)：將部分做過(guò)功的蒸汽以某種壓力下抽出，供工業(yè)用或采暖用。 ⑷ 中間再熱式汽輪機(jī)：將在汽輪機(jī)高壓缸做完功的蒸汽，再送回鍋爐過(guò)熱器加熱到新 蒸汽溫度，回中、低壓缸繼續(xù)做功。 按蒸汽初蒸汽分類： ① 低壓汽輪機(jī)：新汽壓力為 ～ ； ② 中壓汽輪機(jī)：新汽壓力為 ～ ； ③ 次高壓汽輪機(jī)：新汽壓力為 ～ ； ④ 高壓汽輪機(jī)：新汽壓力為 ～ ；還有超高壓、亞臨界壓力、超臨 界壓力汽輪機(jī)等等。 發(fā)電機(jī) 余熱發(fā)電所用汽輪發(fā)電機(jī)為三相交流同步發(fā)電機(jī)，型式為臥式，無(wú)刷勵(lì)磁全封閉式。通風(fēng)冷卻 ,全封閉水冷熱交換器型 ,通過(guò)安裝在轉(zhuǎn)子的冷卻風(fēng)機(jī) ,采用空氣冷卻方式。發(fā)電機(jī)額定參數(shù) :額定輸出容量 :8100KVA，額定電壓 :6300V，額定電流 :742A，額定頻率 :50HZ，極數(shù) 4P，功率因數(shù) :80%滯后，勵(lì)磁方式 :旋轉(zhuǎn)整流器式無(wú)刷勵(lì)磁方式，絕緣等級(jí) :F 級(jí)，潤(rùn)滑方式 :強(qiáng)制潤(rùn)滑。 閃蒸器 所謂閃蒸，是指高溫高壓水經(jīng)節(jié)流突然進(jìn)入一個(gè)壓力較低的空間，由于該壓力低于該熱水溫度相對(duì)應(yīng)的飽和壓 力，部分熱水迅速汽化，因?yàn)槠磻?yīng)幾乎是在瞬間完成，形象地稱之為“閃蒸”。閃蒸器就是這樣一個(gè)完成閃蒸功能的設(shè)備。為了充分利用余熱熱能 ,本廠裝備兩臺(tái)閃蒸器 ,它的作用是使鍋爐給水保持一定溫度 ,并回收熱水所附帶的熱量產(chǎn)生蒸汽做功；其次 ,它還起到閃蒸除氧作用。 黃河水院自動(dòng)化工程系畢業(yè)論文 11 冷卻水系統(tǒng) 冷卻水系統(tǒng)的作用主要是為凝汽器及其他冷卻設(shè)備提供冷卻循環(huán)用水。包括兩臺(tái)冷卻水泵和一套強(qiáng)制通風(fēng)冷卻塔及相應(yīng)的冷卻水管道等。兩臺(tái)冷卻水泵日常一臺(tái)備用，采用強(qiáng)制通風(fēng)冷卻塔在場(chǎng)地受到限制的情況下可以大大減少占地面積，另外還可以減少初期投資；但因采 用風(fēng)扇強(qiáng)制通風(fēng)，故廠用電量增加，同時(shí)增加了日常維護(hù)工作量。 組成主要有冷卻水泵、冷卻風(fēng)扇、集水槽、散水嘴、散水管、填料、分離器和相應(yīng)的連接管道等。 冷卻風(fēng)扇：對(duì)冷卻塔內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)，對(duì)冷卻水進(jìn)行強(qiáng)制換熱。散水嘴與散水管：將循環(huán)冷卻水呈水滴狀均勻地灑