【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 年 3 月至 1999 年 3 月，平均噸熟料發(fā)電量為 （設(shè)計(jì)值為 ）發(fā)電機(jī)組相對(duì)水泥窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到 %。 2021 年 7 月日本向廣西魚(yú)峰水泥有限公司 3200t/d 預(yù)分解窯提供了一套 6000kW 純低溫余熱電站設(shè)備，預(yù)熱器和冷卻機(jī)出口廢氣風(fēng)量和溫度分別為 217200Nm3/h、 390~400℃和245280Nm3/h、 220℃， AQC 爐采用中部抽風(fēng)后 , 出口廢氣風(fēng)量和溫度為 101000Nm3/h、360℃ ,蒸汽壓力 , 溫度為 360℃ ~370℃ ,過(guò)熱蒸汽量 32t,汽輪機(jī)汽耗 , 平均噸熟料發(fā)電量為 38kWh/t。 我國(guó)自行設(shè)計(jì)、制造、安裝的純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)于 1999 年 5 月在江西萬(wàn)年青水泥股份公司 2021t/d 窯上使用，裝機(jī) 3000kW,正常 工況下發(fā)電負(fù)荷 2300kW, 平均噸熟料發(fā)電量 27kWh/t。 上海萬(wàn)安 1350t/d 四級(jí)預(yù)熱器窯 ,于 2021 年 9 月安裝了一套 2500kW 純低溫余熱電站設(shè)備 ,預(yù)熱器和冷卻機(jī)廢氣風(fēng)量和溫度為 95000Nm3/h、 390℃和 94000Nm3/h、 240℃ ,冷卻機(jī)中部抽風(fēng)后廢氣風(fēng)量和溫度為 40000Nm3/h、 350~400℃ ,平均發(fā)電量為 1700kW,噸熟料發(fā)電量為。 2021 年 11 月動(dòng)工， 2021 年 7 月投產(chǎn)的浙江長(zhǎng)興煤山眾盛建材有限公司日產(chǎn) 5000 噸熟料生產(chǎn)線純低溫余熱發(fā)電機(jī)組、裝機(jī) 6000kW，發(fā)電 6400kW，據(jù)報(bào)道噸熟料發(fā)電量為 30 kWh/t。 浙江三獅水泥股份有限公司（長(zhǎng)興）日產(chǎn) 5000t/d 和 2500t/d 熟料生產(chǎn)線純低溫余熱發(fā)電機(jī)組 2021 年 7 月投入運(yùn)行，建有 6000 kW 和 3000kW 二臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組，在 2500t/d 生產(chǎn)線AQC 爐因故不投運(yùn)的情況下，發(fā)電量 9200kW，噸熟料發(fā)電量 kWh/t。 除此之外，在浙江龍游、浙江申河等地都建有純低溫余熱發(fā)電機(jī)組，這些項(xiàng)目的建成和投產(chǎn)標(biāo)志著水泥企業(yè)利用余熱發(fā)電國(guó)產(chǎn)技術(shù)和裝備的成熟。據(jù)報(bào)道，不少省市，不少水泥企業(yè)都已作出 實(shí)施計(jì)劃，有的正在前期工作，有的已開(kāi)工建設(shè)。相信“十一五”的 5 年，是水泥生產(chǎn)線純低溫余熱發(fā)電項(xiàng)目較快發(fā)展的時(shí)期。 余熱條件 熱工標(biāo)定，窯投料量為 365t/h，熟料產(chǎn)量約為 5407t/d，其中窯頭、窯尾風(fēng)量、溫度、含塵量等測(cè)定數(shù)據(jù)如下： 項(xiàng)目 單位 窯頭廢氣 預(yù)熱器出口廢氣 3 氣體靜壓 Pa 450 5151 氣體溫度 ℃ 290 322 氣體流量 Nm3/h 249100 322200 氣體含塵量 g/Nm3 氣體含濕量 ％ / 干氣體成分： O2 ％ 21 CO ppm / 117 CO2 ％ / N2 ％ 79 5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線窯頭﹑窯尾可利用的廢氣參數(shù)如下（核定水泥熟料產(chǎn)量 5500t/d）： 窯頭熟料冷卻機(jī)（中部抽風(fēng)改造后） 廢氣量： 202100Nm3/h 廢氣溫度： 360~380℃ 余熱鍋爐出口溫度： ~120℃ 含塵濃度： 20g/Nm3 窯尾預(yù)熱器出口 廢氣量： 322021Nm3/h 廢氣溫度： 330℃ 余熱鍋爐出口溫度： 200℃ (進(jìn)立磨烘干原料 ) 含塵濃度： 70g/Nm3 設(shè)備及材料來(lái)源 設(shè)備 余熱電站的主機(jī)設(shè)備和輔助設(shè)備國(guó)內(nèi)均有生產(chǎn)廠家，其中汽輪機(jī)以青島汽輪機(jī)廠、杭州汽輪機(jī)廠和南京汽輪機(jī)廠等已有生產(chǎn)和使用業(yè)績(jī)，余熱鍋爐以杭州鍋爐廠、鞍山、無(wú)錫、南通、上海等鍋爐廠有生產(chǎn)和使用業(yè)績(jī)，其技術(shù)和裝備水平都能滿足本工程的要求，因此余熱發(fā)電的主要設(shè)備在國(guó)內(nèi)購(gòu)置。 藥品來(lái)源 余熱發(fā)電系統(tǒng)鍋爐水處理系統(tǒng)需要的藥品主要為工業(yè)酸、堿，所需的藥品可在當(dāng)?shù)刭?gòu)置，余熱發(fā)電系統(tǒng)正常運(yùn)行后，日常消耗品為鍋爐水處理系統(tǒng)需要的工業(yè)酸、堿，可以由供貨單位用汽車運(yùn)進(jìn)廠內(nèi)。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 機(jī)電學(xué)院 熱能與動(dòng)力工程 05 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第四章 熱力系統(tǒng) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 機(jī)電學(xué)院 熱能與動(dòng)力工程 05 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 設(shè)計(jì)原則 （ 1） 遵照《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》（ DL50002021）和《小型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB5004994）進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （ 2） 貫徹節(jié)約用水原則，積極采取措施節(jié)約用水 ，減少水量消耗。 （ 3） 銜接好一期與二期的關(guān)系，以節(jié)約為總的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想，盡可能的為二期建設(shè)提供方便。 （ 4） 車間布置，要合理分區(qū)，方便施工、有利于檢修和運(yùn)行操作，提高綜合技術(shù)水平。 （ 5） 設(shè)備選擇與系統(tǒng)確定，要充分結(jié)合水泥余熱發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)，體現(xiàn)技術(shù)成熟可靠，經(jīng)濟(jì)合理。 余熱鍋爐與水泥生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的銜接 SP 爐 現(xiàn)有的窯尾預(yù)熱器 C1 旋風(fēng)筒出口廢氣管道經(jīng)過(guò)改造后，接旁路管道，旁路管道與 SP 爐進(jìn)口相連，出口則與高溫風(fēng)機(jī)進(jìn)口相連， SP 爐的排灰經(jīng)過(guò)輸送設(shè)備被送到增濕塔的回灰系統(tǒng) 中；通過(guò)控制增濕塔的廢氣管道和旁路管道的閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)鍋爐和增濕塔之間投運(yùn)轉(zhuǎn)換 , 當(dāng)余熱鍋爐停用時(shí)水泥生產(chǎn)線可正常生產(chǎn)。 水泥生產(chǎn)線采用旋風(fēng)預(yù)熱器帶分解爐的低熱耗燒成系統(tǒng)，窯尾一級(jí)筒出口廢氣溫度按 330℃設(shè)計(jì)， SP 爐排煙溫度按 200℃設(shè)計(jì) （ 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(diǎn)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(guò)熱器、蒸發(fā)器和省煤器。 臥式爐的缺點(diǎn)是：占地面積大；尤其對(duì)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(diǎn)分散，一般要通過(guò)拉鏈機(jī)集中輸送，由于拉鏈機(jī)的運(yùn)動(dòng)，漏風(fēng)點(diǎn)多，國(guó)產(chǎn)鍋爐很難密封，特別是在窯尾負(fù)壓較大的情況下，漏風(fēng)嚴(yán)重。使得國(guó)產(chǎn)臥式鍋爐熱效率相對(duì)立式爐有所降低。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(diǎn)：鍋爐本體采用鋼護(hù)板結(jié)構(gòu)，鍋爐自上而下布置過(guò)熱器、蒸發(fā)器和省煤器，由于鍋爐投影面積小，粉塵落點(diǎn)集中，回灰采用灰斗式，漏風(fēng)點(diǎn)少、國(guó)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(fēng)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(diǎn)：在相同管束間距的情況下鍋爐易積灰（特別是窯尾廢氣中的粉塵濃度較高）、受熱面耗鋼量相對(duì)較大。清灰時(shí)粉塵要經(jīng)過(guò)過(guò)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(guān)，中空窯進(jìn)鍋爐的溫度為 850℃左右，此時(shí)的粉塵為熔融狀態(tài)，容易附積在換熱面和爐墻上，通過(guò)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(guò)預(yù)熱器的煙氣其溫度為 320～ 330℃，此時(shí)的粉塵主要為生料粉，較為松散，通過(guò)聲波喇叭松動(dòng)裝置或機(jī)械振打裝置，就可以清除。 通過(guò)以上比較和采取的措施，我們推薦 SP 爐采用立式鍋爐。 （ 2） SP 爐的布置 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 機(jī)電學(xué)院 熱能與動(dòng)力工程 05 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 一臺(tái) SP 立式鍋爐設(shè)置在窯尾預(yù)熱器與窯尾高溫風(fēng)機(jī)之間，通過(guò)煙氣管道與余熱鍋爐連接， SP 爐的煙氣進(jìn)出口順著預(yù)熱器出口管道上進(jìn)下出。 SP鍋爐煙氣側(cè)阻力≤ 100mmH2O，通過(guò)對(duì)高溫風(fēng)機(jī)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(yùn)行，在 SP 余熱鍋爐煙氣連接管道設(shè)有旁通煙道可使 SP 爐在出現(xiàn)故障時(shí)或水泥生產(chǎn)不正常 時(shí)解列 SP 爐，即滿足了水泥生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行又保證了 SP 爐的安全。通過(guò)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(yùn)行達(dá)到理想的運(yùn)行工況。 AQC 爐 因熟料冷卻機(jī)的廢氣中含有對(duì)鍋爐換熱面磨蝕性較強(qiáng)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(jìn) AQC 鍋爐之前的管路上設(shè)置預(yù)收塵裝置，根據(jù)其粒徑級(jí)配，選用重力沉降室，進(jìn) AQC 鍋爐的濃度 8g/Nm3,收集的粉塵通過(guò)輸送設(shè)備 ,直接送往熟料鏈斗機(jī)。 為提高 AQC鍋爐的產(chǎn)汽量，把進(jìn) AQC 鍋爐廢氣管道的抽氣口往熟料冷卻 機(jī)高溫段移動(dòng)，即中部抽風(fēng) ,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(jìn)口 ,現(xiàn)有冷卻機(jī)排風(fēng)口保留 ,通過(guò)鍋爐管道閥門(mén)和冷卻機(jī)尾部排風(fēng)管道閥門(mén)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(shí)不影響水泥生產(chǎn)，必要時(shí)可以解列 AQC爐 ,同時(shí)考慮了 AQC爐在出現(xiàn)故障時(shí)不通水而干燒的特殊情況。 預(yù)收塵裝置和 AQC 爐煙氣側(cè)阻力損失≤ 120mmH2O，漏風(fēng)系數(shù)≤ 3%， AQC 爐排煙溫度120℃。 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 塵濃度較高的特點(diǎn)，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(duì)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(guò)面積減少、氣流速度增大、對(duì)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)中是相當(dāng)重要的。窯尾余熱鍋爐的清灰采用機(jī)械振打的措施來(lái)清除附著在換熱面上的煙塵，通過(guò)機(jī)械振打，使粉塵進(jìn)入灰斗最后排除；另外在余熱鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，換熱管束之間間距可以布置的相對(duì)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(yù)除塵措施，進(jìn)鍋爐的粉塵濃度 8g/Nm3，所以附著在換熱面上的粉塵較少，粘結(jié)性小，基本能隨氣流帶走，所以不設(shè)清灰裝置。 熱力系統(tǒng)的確定 單壓鍋爐系統(tǒng) 根據(jù)熱工標(biāo)定的窯頭、窯尾廢氣量和廢氣溫度，窯頭余熱鍋爐由二級(jí)省煤器、蒸發(fā)器和過(guò)熱器組成。窯尾余熱鍋爐由省煤器、五級(jí)蒸發(fā)器和過(guò)熱器組成，給水經(jīng)窯頭 AQC 爐低溫省煤器加熱后分為兩路，經(jīng)過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，一路進(jìn)入窯頭 AQC 爐高溫省煤器、汽包、蒸發(fā)器、過(guò)熱器，另一路則進(jìn)入窯尾 SP 鍋爐高溫省煤器、汽包、蒸發(fā)器、過(guò)熱器。經(jīng) 過(guò) AQC 爐和 SP 爐過(guò)熱器的過(guò)熱蒸汽分別進(jìn)入各自的出口集箱，至分汽缸匯合，然后中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 機(jī)電學(xué)院 熱能與動(dòng)力工程 05 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 通過(guò)過(guò)熱蒸汽母管，進(jìn)入汽輪機(jī)做功發(fā)電；由于蒸發(fā)器受熱面布置不同，窯頭蒸汽量大約為 ，而窯尾蒸汽量大約為 t/h。 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要特點(diǎn)： （ 1）最大限度地利用了窯頭低熱資源， AQC 爐一級(jí)省煤器熱水不僅向 AQC 爐供熱水 ,同時(shí)也向 SP 爐供應(yīng)熱水。 （ 2）窯頭過(guò)熱蒸汽溫度設(shè)計(jì)為 355℃，壓力 ，而窯尾過(guò)熱蒸汽溫度設(shè)計(jì)為 295℃，壓力 ，在分汽缸混合后溫度 320℃，壓力 ，保證最經(jīng)濟(jì)熱利 用。 （ 3）單壓系統(tǒng)鍋爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自然循環(huán)。 （ 4）汽輪機(jī)為單壓進(jìn)汽，設(shè)備制造簡(jiǎn)單，可靠性高，投資費(fèi)用少。 方案二（閃蒸型） 本方案汽輪機(jī)為補(bǔ)汽式 ,利用熱水閃蒸技術(shù)，設(shè)置一臺(tái)閃蒸器，閃蒸器出的飽和蒸汽混入汽輪機(jī)做功。 窯頭 AQC 余熱鍋爐由省煤器、蒸發(fā)器和過(guò)熱器組成，而窯尾余熱鍋爐由省煤器、蒸發(fā)器和過(guò)熱器組成。給水分為二路：一路經(jīng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥直接進(jìn)入窯頭 AQC 爐省煤器，另一路經(jīng)電動(dòng)閥調(diào)節(jié)后進(jìn)入窯尾 SP 爐省煤器。兩臺(tái)省煤器出來(lái)的熱水分別進(jìn)入各自的汽包和公用的閃蒸器。 進(jìn)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(guò)熱器加熱成過(guò)熱蒸汽后一同進(jìn)入汽輪機(jī)做功發(fā)電。 進(jìn)入閃蒸系統(tǒng)的熱水先進(jìn)閃蒸器，閃蒸產(chǎn)生的飽和蒸汽通過(guò)補(bǔ)汽裝置進(jìn)入汽輪機(jī)發(fā)電。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 機(jī)電學(xué)院 熱能與動(dòng)力工程 05 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 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(shè)計(jì)特點(diǎn)： （ 1）用閃蒸技術(shù)，熱利用效率較高（和單壓系統(tǒng)相比，大約提高 3~5％）； （ 2）系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定； （ 3）系統(tǒng)較復(fù)雜，除正常設(shè)置外，另加設(shè)閃蒸器；汽輪機(jī)增加補(bǔ)汽器和補(bǔ)汽調(diào)節(jié)裝置； （ 4）由于閃蒸汽有一定的濕度，對(duì)汽機(jī)的轉(zhuǎn)子要求較高，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)此類汽輪機(jī)較少，須重新設(shè)計(jì)補(bǔ)汽式汽輪機(jī)，汽機(jī)制 造周期長(zhǎng)，價(jià)格高。 方案三（雙壓鍋爐型） 該方案最顯著的特點(diǎn)是余熱鍋爐采用高、低壓兩種蒸汽參數(shù)向汽機(jī)供汽。 窯頭余熱鍋爐由省煤器、低壓蒸發(fā)器、低壓汽包和高壓汽包、高壓蒸發(fā)器、高壓過(guò)熱器組成，而窯尾余熱鍋爐也由省煤器、低壓蒸發(fā)器、低壓汽包和高壓汽包、高壓蒸發(fā)器、高壓過(guò)熱器組成。給水分為兩路，一路經(jīng)省煤器進(jìn)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(jìn)入汽輪機(jī)發(fā)電。一路經(jīng)省煤器進(jìn)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(guò)熱器加熱成過(guò)熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)發(fā)電。 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)： 利用效 率較高（和單壓系統(tǒng)相比，余熱利用提高大約 3~5