【文章內(nèi)容簡介】 要充分結合水泥余熱發(fā)電系統(tǒng)的特點，體現(xiàn)技術成熟可靠，經(jīng)濟合理。 余熱鍋爐與水泥生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的銜接 ⑴ SP爐 現(xiàn)有的窯尾預熱器旋風筒出口廢氣管道經(jīng)過改造后，接旁路管道，旁路管道與 SP 爐進口相連，出口則與高溫風機進口相連， SP 爐的排灰經(jīng)過輸送設備被送到增濕塔的回灰系統(tǒng)中；通過控制增濕塔的廢氣管道和旁路管道的閥門，實現(xiàn)鍋爐和增濕塔之間投運轉換，當余熱鍋爐停用時水泥生 產(chǎn)線可正常生產(chǎn)。水泥生產(chǎn)線采用旋風預熱器帶分解爐的低熱耗燒成系統(tǒng)，6000t/d 水泥生產(chǎn)線窯尾一級筒出口廢氣溫度 320℃設計， SP爐排煙溫度按200℃設計。 ① SP爐形式的確定 SP爐有兩種布置形式：一種為臥式，另一種為立式。 臥式爐主要特點是：由于換熱管采用懸掛式布置，不易積灰，清灰容易，換熱效果穩(wěn)定，鍋爐內(nèi)部按順序前后布置過熱器、蒸發(fā)器和省煤器。 臥式爐的缺點是：占地面積大；尤其對已有的生產(chǎn)線加余熱鍋爐系統(tǒng)不方便，布置困難。鍋爐投影面積大，造成粉塵落點分散，一般要通過拉 16 鏈機集中輸送，由于拉鏈機的運動，漏 風點多，國產(chǎn)鍋爐很難密封，特別是在窯尾負壓較大的情況下，漏風嚴重。使得國產(chǎn)臥式鍋爐熱效率相對立式有所降低。而日本在鍋爐密封方面處理的效果好，而大部分采用臥式鍋爐。 立式鍋爐主要優(yōu)點：鍋爐本體采用鋼護板結構，鍋爐自上而下布置過熱器、蒸發(fā)器和省煤器，由于鍋爐投影面積小，粉塵落點集中，回灰采用灰斗式，漏風點少、國產(chǎn)立式鍋爐較臥式鍋爐熱效率高；由于鍋爐的換熱面增加是向上發(fā)展，因此占地面積較小，比較容易布置（可順著窯尾風管平行布置）。特別適合于已有生產(chǎn)線增加余熱發(fā)電系統(tǒng)。 立式鍋爐主要缺點：在相同管束情況下鍋爐易積灰 （特別是窯尾廢氣中的粉塵濃度較高）、受熱面耗鋼量相對較大。清 潔 時粉塵要經(jīng)過過熱器、蒸發(fā)器和省煤器，清灰效果差。 鍋爐的積灰主要與粉塵濃度和粉塵性質(zhì)及受熱面的布置水平有關，中空窯進鍋爐的溫度為 850℃左右，此時的粉塵為熔融狀態(tài)，容易附積在換熱面和爐墻上，通過振打吹掃等清灰手段不易清除，從而影響鍋爐的熱效率。但經(jīng)過預熱器的煙氣其溫度為 320390℃，此時的粉塵主要為生料粉，較為松散，通過聲波喇叭松動裝置或機械振打裝置，就可以清除。 通過以上比較和采取的措施，推薦 SP 爐采用立式鍋爐。 ② SP爐的布置 一臺 SP立 式鍋爐設置在窯尾預熱器與窯尾高溫風之間，通過煙氣管道與余熱鍋爐連接， SP爐的煙氣進出口順著預熱器出口管道上進下出。 SP 鍋爐煙氣側阻力≤ 80mmH2O，通過對高溫風機操作參數(shù)的調(diào)整，可使系統(tǒng)完全正常工作。 為保證余熱鍋爐的啟停不影響水泥生產(chǎn)及電站的穩(wěn)定運行，在 SP余熱鍋爐煙氣連接管道設有旁通煙道可使 SP爐在出現(xiàn)故障時或水泥生產(chǎn)不正常時解列 SP 爐，即滿足了水泥生產(chǎn)的穩(wěn)定運行又保證了 SP 爐的安全。通過旁通管道的調(diào)節(jié)作用還可使水泥生產(chǎn)及余熱鍋爐的運行達到理想的運行工 17 況。 ⑵ AQC爐 因熟料冷卻機的廢氣中含有對鍋爐換 熱面磨蝕性較強的熟料微粒，濃度約為 20g/Nm3，為保證 AQC鍋爐的使用壽命，提高余熱利用率，方案中將在進 AQC 鍋爐之前的管路上設置預收塵裝置，根據(jù)其粒徑級配，選用重力沉降室，進 AQC鍋爐的濃度＜ 8g/Nm3，收集的粉塵通過輸送設備，直接送往熟料鏈斗機。 為提高 AQC鍋爐的產(chǎn)汽量，把進 AQC鍋爐廢氣管道的抽氣口往熟料冷卻機高溫段移動，即中部抽風，以獲取較高的廢氣溫度，更好地、有效地利 用余熱中的熱量； AQC鍋爐出口重新接至窯頭電收塵進口，現(xiàn)有冷卻機排風口保留，通過鍋爐管道閥門和冷卻機尾部排風管道閥門的調(diào)節(jié)，保 證 AQC鍋爐的產(chǎn)汽量，為了確保 AQC 爐出現(xiàn)事故時不影響水泥生產(chǎn)，必要時可以解列 AQC爐，同時考慮了 AQC爐在出現(xiàn)故障是不通水而干燒的特殊情況。 預收塵裝置和 AQC 爐煙氣側阻力損失≤ 100mmH2O，漏風系數(shù)≤ 3%，6000t/d水泥生產(chǎn)線 AQC 爐排煙溫度 120℃。 ⑶余熱鍋爐受熱面型式及清灰裝置的確定 窯尾余熱鍋爐的換熱面將根據(jù)煙氣含量塵濃度較高的特點，采用光管受熱面管束，以減少煙塵附著在換熱面上；窯頭余熱鍋爐主要考慮減少水泥熟料顆粒對換熱管束的直接沖刷磨損和增加換熱面積，因此采用鰭片式管束。 附著在換熱面 上的粉塵不僅能降低鍋爐的熱效率，而且使煙氣的通過面積減少、氣流速度增大，對鍋爐的沖刷磨損加大，從而降低鍋爐的壽命。因此余熱鍋爐的清灰在余熱利用系統(tǒng)是相當重要的。窯尾余熱鍋爐的清灰采用機械振打的措施來清除附著在換熱面上的煙塵，通過機械振打，使粉塵進入灰斗最后排除；另外在余熱鍋爐設計時，換熱管束之間間距可以布置的相對大一些，從而減少鍋爐內(nèi)部的積灰；窯頭余熱鍋爐因采用了預除塵措施，進鍋爐的粉塵濃度＜ 8g/Nm3，所以附著在換熱面上的粉塵較少，粘 18 結性小，基本能隨氣流帶走，所以不設清灰裝置。 熱力系統(tǒng)的確定 ⑴方 案一 (單壓鍋爐系統(tǒng) ) 根據(jù)熱工標定的窯頭、窯尾廢氣量和廢氣溫度， 6000t/h水泥生產(chǎn)線窯頭余熱鍋爐由二級省煤器、蒸發(fā)器和過熱器組成。窯尾余熱鍋爐由省煤器、五級蒸發(fā)器和過熱器組成，給水經(jīng)窯頭 AQC 爐高溫省煤器、汽包、蒸發(fā)器、過熱器，另一路則進入窯尾 SP鍋爐高溫省煤器、汽包、蒸發(fā)器、過熱器。然后通過汽輪機進汽管，進入汽輪機做功發(fā)電；由于蒸發(fā)器受熱面布置不同， 6000t/h水泥生產(chǎn)線窯頭蒸汽量大約為 ，而窯尾蒸汽量大約為。 該系統(tǒng)設計主要特點： ①最大限度地利用了窯頭低熱資源， AQC 爐 省煤器不僅向 AQC 爐供熱水，同時也向 SP 爐供應熱水。 ② 6000t/h水泥生產(chǎn)線窯頭過熱蒸汽溫度設計 355℃，壓力 ，而窯尾過熱蒸汽溫度設計為 295℃，壓力 ；它們在分汽缸混合后溫度 334℃，壓力 ，保證最經(jīng)濟熱利用。 ③單壓系統(tǒng)鍋爐結構簡單，自然循環(huán)。 ④汽輪機為單壓進汽，設備制造簡單，可靠性高，投資費用少。 ⑵方案二（閃蒸型） 本方案汽輪機為補汽式，利用熱水閃蒸技術，設置一臺閃蒸器和 補汽裝置 ，閃蒸器出的飽和蒸汽混入汽輪機做功。 窯頭 AQC 余熱鍋爐由省煤器、蒸發(fā)器和過熱 器組成，而窯尾余熱鍋爐由省煤器、蒸發(fā)器和過熱器組成。給水分為二路：一路經(jīng)電動調(diào)節(jié)閥直接進入窯頭 AQC爐省煤器，另一路經(jīng)電動閥調(diào)節(jié)后進入窯尾 SP爐省煤器。兩臺省煤器出來的熱水分別進入各自的汽包和公用的閃蒸器。 進入窯頭 AQC爐和窯尾 SP 爐汽包的欠飽和水經(jīng)各自蒸發(fā)器、過熱器加熱成過熱蒸汽后一同進入汽輪機做功發(fā)電。 19 進入閃蒸系統(tǒng)的熱水先進閃蒸器，閃蒸產(chǎn)生的飽和蒸汽通過補汽裝置進入汽輪機發(fā)電。閃蒸器的出水又重新泵入窯頭窯尾鍋爐省煤器作為給水。 該系統(tǒng)設計特點： ①用閃蒸技術，熱利用效率較高（和單壓系統(tǒng)相比，大約提高 35%）； ②系統(tǒng)運行穩(wěn)定； ③系統(tǒng)較復雜，除正常設置外，另加設閃蒸器；汽輪機增加補汽調(diào)節(jié)裝置； ④由于閃蒸汽有一定的濕度，對汽機的轉子要求較高，目前國內(nèi)生產(chǎn)此類汽輪機較少，須重新設計補汽式汽輪機，汽機制造周期長，價格高 。 ⑶方案三（雙壓鍋爐型） 該方案最顯著的特點是余熱鍋爐采用高、低壓兩種蒸汽參數(shù)向汽機供汽。 窯頭 、窯尾 余熱鍋爐 均 由省煤器、低壓蒸發(fā)器、低壓汽包和高壓汽包、低壓汽包和高壓汽包、高壓蒸發(fā)器、高壓過熱器組成。給水分為兩路，一路經(jīng)省煤器進入窯頭、窯尾低壓汽包，經(jīng)低溫蒸發(fā)器加熱成飽和蒸汽進入汽輪機 發(fā)電。一路經(jīng)省煤器進入窯頭、窯尾高壓汽包，經(jīng)窯頭和窯尾高壓蒸發(fā)器、高壓過熱器加熱成過熱蒸汽進入汽輪機發(fā)電。 該系統(tǒng)設計特點： ①利用效率較高（和單壓系統(tǒng)相比，余熱利用提高大約 35%）； ② 窯 頭和窯尾余熱鍋爐熱力系統(tǒng)設計較為復雜，運行維修都不方便； ③收低溫煙氣余熱，余熱鍋爐造價大為提高； ④由于是雙壓系統(tǒng)，同樣對汽輪機要求較高，目前國內(nèi)生產(chǎn)此類汽輪機較少，須重新設計補汽式汽輪機，汽機制造周期長，價格高； ⑤系統(tǒng)運行要求高。 綜上所述，單壓系統(tǒng)由于其系統(tǒng)簡單，設備運行可靠，投資省，而得到方泛采用，其國內(nèi)使用 業(yè)績表明，技術成熟可靠。而雙壓或閃蒸系統(tǒng)由于受到國產(chǎn)汽輪產(chǎn)品的限制，最終發(fā)電效果并不明顯高于單壓系統(tǒng)，其關 20 鍵原因是，大部分汽輪機制造廠并沒有根據(jù)水泥行業(yè)余熱發(fā)電的具體情況，開發(fā)設計 新 供水泥行業(yè)純低溫余熱發(fā)電用的汽輪機，造成雙壓補汽式汽輪機內(nèi)效率略低于單壓式汽輪機。因此，本項目推薦的熱力系統(tǒng)為單壓系統(tǒng)。 余熱煙氣性質(zhì)以及熱力計算 ⑴ 煙氣中的成分（設計值） 煙氣中含 O2： % 煙氣中含 CO2： 25% 煙氣中含 N2： 66% 煙氣中含 H2O： % 煙氣中含灰分： % ⑵ 熱力計算 設計工況 水泥 產(chǎn)量 :6000t/d AQC SP 煙（風）流量（ Nm3/h） 280000 426000 煙（風）溫度（℃） 380 320 過熱蒸汽溫度（℃） 355 295 過熱蒸汽流量（ t/h） 過熱蒸汽壓力（ Mpa） 混合蒸汽流量（ t/h） 混合蒸汽溫度（℃） 混合蒸汽壓力（ Mpa） 汽輪機進汽溫度（℃） 334 汽輪機進汽壓力（ Mpa） 汽輪發(fā)電機汽耗（ kg/kWh） （ ） * 汽輪發(fā)電機功率（ KW） 7730（ 8020） * 注：帶 *的（）內(nèi)值為汽輪機實際運行的最低汽耗和最大輸出功率。 主機型式及其主要設計規(guī)范 21 ⑴余熱鍋爐 余熱鍋爐形式：立式（塔式）、自然循環(huán)、單壓、無補燃、室外露天布置 最大工況 窯產(chǎn)量 :6300t/d AQC SP參數(shù) 煙（風）流量（ Nm3/h） 250000 357000 煙（風）溫度（℃） 380 320 過熱蒸汽溫度（℃） 360 295 過熱蒸汽流量（ t/h） 過熱蒸汽壓力（ Mpa） 混合蒸汽流量（ t/h） 混合蒸汽溫度（℃） 混合蒸汽壓力（ Mpa） 汽輪機進汽溫度（℃） 330 汽輪機進汽壓力（ Mpa） 汽輪發(fā)電機汽耗（ kg/kWh） （ ） * 汽輪發(fā)電機功率（ KW） 9018（ 9350） * 余熱鍋爐各工況下性能參數(shù)（每臺） 序號 內(nèi)容 單位 額定工況性能 SP爐 AQC爐 1 主蒸氣壓力 Mpa 2 主蒸氣溫度 ℃ 295 355 3 最大連續(xù)蒸發(fā)量 T/h 4 給水溫度 ℃ 150 40 5 余熱鍋爐進煙量 Nm3/h 322021 202100 6 余熱鍋爐進煙溫度 ℃ 320 380 7 余熱鍋爐排煙溫度 ℃ 206 122 22 ⑵ 汽輪發(fā)電機組 ① 汽輪機 序號 內(nèi)容 1汽輪機 1 型號 2 銘牌功率（ KW） 9000 3 型式 低壓、單缸、單軸、沖動、凝汽式汽輪機 4 額定轉數(shù)（ r/min） 3000 5 旋轉方向 順汽流方向為順時針 6 汽輪機回熱級數(shù) 無 7 制造廠家 國內(nèi)汽輪機制造廠 ② 汽輪機各工況下的性能參數(shù)（每臺）： 序號 內(nèi)容 單位 額定工況性能 汽輪機 1 發(fā)電機功率 MW 9 2 汽輪機主汽門前壓力 Mpa 177。 3 汽輪機主汽門前溫度 ℃ 334177。 5 4 汽輪機排汽壓力 KPa 6 5 汽輪機汽耗率 kg/KWH ③ 發(fā)電機 序號 內(nèi)容 單位 額定工況性能 發(fā)電機 1 型號 QF92 2 額定功率 MW 9 3 額定電壓 KV 4 功率因數(shù) 5 額定轉數(shù) r/min 3000 6 額定頻率 HZ 50 7 效率 97% 8 冷卻方式 空冷 熱力系統(tǒng)設計特點及說明 ⑴ 熱力系統(tǒng)概述 水泥余熱發(fā)電的熱力系統(tǒng)主要由余熱鍋爐和汽輪機汽水系統(tǒng)組成，鍋 23 爐本體的熱力系統(tǒng)隨設備整體采購。 ⑵ 汽水循環(huán)系統(tǒng) 1)汽水循環(huán)系統(tǒng)概述 汽水循環(huán)系統(tǒng)主要由余熱鍋爐（汽水系統(tǒng)）和汽輪機以及輔助設備和管道組成。 鍋爐主蒸汽進入汽缸，然后由汽缸進入汽輪機。因考慮余熱鍋爐煙氣利用汽輪機不設置回熱系統(tǒng)，采用真空除氧器。汽輪機配一臺射水抽氣器式真空除氧器。 2)主蒸汽和旁路系統(tǒng) 主蒸汽管道為母管制，由余熱鍋爐的過熱器出口聯(lián)箱引出，經(jīng)鍋爐主汽電動門、流量測量孔板、主蒸汽隔離門后進 入主廠房汽缸，由汽缸接至汽輪機的隔離門、流量測量孔板、電動主汽門、自動主汽門、調(diào)節(jié)汽門，進入汽輪機作功后，排至凝汽器， 蒸 汽在凝汽器中凝結成水，匯入熱水井。供汽輪機前后軸封新蒸汽的管道接至主汽門前。 3)疏水系統(tǒng) 在汽輪機啟動、停機或低負荷運行時，要把主蒸汽管道及其分支管道、閥門等部件中集聚的凝結水迅速地排走，否則進入汽輪機通流部分，將會引起水擊，另外會引起其它用汽設備和管道發(fā)生故障。 ①汽機電動主汽門前疏水、自動主汽閥后疏水、汽缸疏水接至疏水膨脹箱，通過熱疏水母管至疏水箱； ②前后汽封疏水直接排地溝； ③自 動主汽閥桿疏水直接排地溝； ④汽輪機汽動油泵供汽管、軸封供汽管疏水，引至疏水膨脹箱，通過熱疏水母管至疏水箱； ⑤鍋爐主蒸汽隔離汽門前疏水通過熱疏水母管至疏水箱； ⑥鍋爐本體疏水全部排地