【正文】 入鍋爐風溫；在鍋爐取風管道上安裝一臺用于摻入冷風的電動蝶閥，在回轉窯工況波動時調節(jié)鍋爐風溫。沉降室中收集的粉 塵通過除灰系統(tǒng)送回熟料生產(chǎn)線。 窯頭 AQC（熟料冷卻機）鍋爐：由于水泥熟料生產(chǎn)線中熟料冷卻機出口的廢氣溫度一般較低，很難進行動力回收，需要對冷卻機進行必要的改造，使進入AQC 爐的廢氣溫度提高。當鍋爐取風管道上的電動百葉閥打開，旁路電動百葉閥 關閉時，高溫廢氣通過 PH 鍋爐；當鍋爐取風管道上的電動百葉閥關閉，旁路電動百葉閥打開時，高溫廢氣從原通道通過。從預熱器出口風管引高溫廢氣至窯尾 PH 余熱鍋爐，經(jīng)過鍋爐熱交換后，從鍋爐出口返回到預熱器出口的熱風管道，鍋爐內運行時沉降下來的生料粉塵通過除灰系統(tǒng)送回熟料生產(chǎn)線。現(xiàn)在常用的化學藥劑是聯(lián)氨 （ N2H4） ，它不僅能除氧 、 提高給水的 pH 值，同時還可在管道內表面形成一層保護膜。 c． 化學除氧 化學除氧是利用容易和氧發(fā)生化學反應的一些藥劑，使之與水中溶解氧化合而達到除氧目的。低參數(shù)的小型電站采用的是大氣式除氧器，工作壓力 ，工作溫度104℃ ，給水含氧量 。 b． 熱力除氧 熱力除氧的工作原理即利用蒸汽對水進行加熱，使水達到一定壓力下的飽和溫度，即沸點。當負荷在 40% ~ 120%范圍內變化時，除氧效果都能達標。一般在 30~60℃ 溫度下進行 ， 可實現(xiàn) 水面低溫狀態(tài)下除氧（ 60℃或常溫），對熱力鍋爐和負荷波動大而熱力除氧效果不佳的蒸汽鍋爐，均可用真空除氧而獲得滿意除氧效果。 ③ 汽輪發(fā)電機組 配置凝汽式汽輪機組一套。 ② AQC 余熱鍋爐 在窯頭設置 AQC余熱鍋爐，利 用篦式冷卻機中部抽取的廢氣（約 350~400℃ ）作為熱源。 （ 3）主要設備及系統(tǒng)配置 ① SP 余熱鍋爐 在窯尾設置 SP 余熱鍋爐，利用預熱器一級筒出口廢氣作熱源。 那么考慮水泥窯廢氣余熱的調配及利用 、余熱鍋爐的設計、電站熱力系統(tǒng)的配置等因素的唯一目的，就是提高主蒸汽品質及產(chǎn)量。窯頭、窯尾鍋爐同時生產(chǎn)一種壓力的過熱蒸汽，混合后進入汽輪機，汽輪機排氣經(jīng)凝汽器凝結成水由凝結水泵輸送到除氧器，除氧后再由給水泵加壓送回窯頭鍋爐的省煤器，從而形成完整的汽水熱力循環(huán)系統(tǒng)。 圖 91 單壓系統(tǒng)熱力流程圖 本熱力系統(tǒng)中，由于窯尾 SP 鍋爐排氣需要提供給水泥 原料 生產(chǎn)系統(tǒng)作為烘干 用 熱源，因此排氣溫度不能太低，故 SP 鍋爐只設蒸發(fā)器和過熱器，蒸發(fā)器給水由窯頭 AQC 鍋爐的省煤器加熱后供給。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機的能力允許范圍之內。原余風管路系統(tǒng)可做為鍋爐的旁通煙道，當鍋爐故障或水泥生產(chǎn)不正常時可關閉去 AQC 鍋爐的閥門，氣流可不經(jīng)鍋爐而由此旁路系統(tǒng)直接排至窯頭收塵器。從冷卻機中部抽風的目的是提高進入 AQC 余熱鍋爐的廢氣溫度，提高整個系統(tǒng)的循環(huán)效率。 在熟料冷卻機與窯頭收塵器之間設一臺 AQC 鍋爐，由廢氣管道連接。當需要提高烘干原料和 燃料 的煙氣溫度時 ，可適當調節(jié)下行煙道調節(jié)閥，讓鍋爐出口的低溫煙氣和 C1 級出口直接下行的高溫煙氣混合，提高進窯尾風機（原料磨）的煙溫，其調節(jié)范圍從 220℃ 或更低直至 C1 級出口溫度（即煙氣一點不通過 SP 鍋爐），而且 SP 爐的進口煙道閥和旁路煙道閥，正常設計在窯控制室操作，窯操 作 可隨時根據(jù)具體情況調整，既滿足了水泥生產(chǎn)的穩(wěn)定運行，又保證了 SP 爐的安全。控制鍋爐的煙氣阻力 ≤1000Pa，使系統(tǒng)的阻力在窯尾高溫風機的能力允許范圍之內。窯尾在最上一級（ C1 級）預熱器至窯尾高溫風機的下行管道上引出廢氣管道與 SP 鍋爐相連 ， 鍋爐出口煙氣溫度控制在 220℃ 左右，送到窯尾高溫風機進風口的管道上，以滿足下道工序烘干原料和 燃料 的需要。由于生產(chǎn)需要，生產(chǎn)線的廢氣余熱還將作為生料粉磨系統(tǒng)、煤粉制備系統(tǒng)的烘干熱源。自此，水泥余熱發(fā)電進入了蓬勃發(fā)展階段。 第四階段為 2020 年以后。截止 2020 年底，利用 “ 帶補燃鍋爐的水泥窯中低溫余熱發(fā)電技術 ” 的水泥廠 ，國內有 23 個 36 條 1000～4000t/d 預分解 窯生產(chǎn)線上安裝了 28 臺帶補燃鍋爐的中溫余熱發(fā)電機組，總裝機為 。 第三階段為 1997 年 ~2020 年。該課題在 1996 年完成了攻關工作，形成了 “ 帶補燃鍋爐的水泥窯中低溫余熱發(fā)電技術 ” ；其二是 “ 水泥窯純低溫余熱發(fā)電工藝及裝備技術的 研究開發(fā) ” ；其三是 “ 純低溫余熱發(fā)電技術裝備 —— 螺桿式膨脹機研究開發(fā) ” 。 第二階段為 1990 年 ~1996 年。形成了不同主蒸汽參數(shù)、余熱鍋爐形式、裝機容量的高溫余熱發(fā)電窯系統(tǒng)。這 30 多年主要參照上世紀三十年代日本引進德國技術在我國東北、華北地區(qū)建設的中空窯高溫余熱發(fā)電技術裝備，對老廠進行改造，同時在老廠擴建中得到應用。 我國水泥窯余熱發(fā)電技術的發(fā)展從第一個五年計劃開始起步，經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，水泥窯余熱發(fā)電技術的研究、開發(fā)、推廣、應用工作經(jīng)歷了 4 個階段。早在二十世紀初，德、日等國即開始中空回轉窯余熱發(fā)電技術的研究及應用 ， 到七十年代中期，無論是熱力系統(tǒng)還是裝備都已進入實用階段，八十年代初期，此項技術的應用達到了高潮，尤其是日本，技術較為成熟 。 水泥回轉窯純低溫余熱發(fā)電是一項將水泥窯窯頭、窯尾排放的中低溫廢氣余熱轉化為電能的節(jié)能技術 ， 該技術可有效 提高水泥生產(chǎn)過程中的能源利用效率 ，使水泥企業(yè)能源利用率提高到 95％以上， 降低能源消耗，減輕環(huán)境熱污染，從而實現(xiàn)水泥工業(yè)的節(jié)能減排，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，增強企業(yè)的市場競爭力。第 9 章 純低溫余熱發(fā)電技術 概述 隨著新型干法水泥煅燒技術的發(fā)展，我國的水泥生產(chǎn)技術、 裝 備、管理日漸成熟 ， 目前國內已建成 并 運行了大量 2020t/d 以上熟料生產(chǎn)線 。 新型干法生產(chǎn)線與其他窯型相比在熱耗方面顯著降低，但是受煅燒工藝的限制，生產(chǎn)過程中仍有大量的中、低溫廢氣余熱資源未被充分利用，其中由窯頭熟料冷卻機和窯尾預熱器排出的廢氣，溫度約在 350℃ 左右，帶走的熱能大約為水泥熟料燒成系統(tǒng)熱耗量的 35％。 純低溫余熱發(fā)電發(fā)展歷程 水泥回轉窯余熱發(fā)電技術是隨著水泥回轉窯煅燒技術發(fā)展起來的。 我國第一臺水泥窯余熱電站始建于大連水泥廠，日本小野田水 泥公司在1922~1923 年期間，擴建該廠第二條 φ 360m 干法中空窯生產(chǎn)線時，利用日本余熱電站技術裝備，配套建設了高溫余熱發(fā)電機組，裝機容量為 3MW，稱為 “ 水泥干法中空余熱發(fā)電窯 ” 。 第一階段為 1950 年 ~1989 年?？傆嬐?運了約 290 條中空窯余熱發(fā)電系統(tǒng)。為我國開展水泥窯中低溫余熱發(fā)電技術及裝備的研究開發(fā)奠定了堅實基礎。 “ 八五 ” 期間，國家安排了水泥行業(yè)科技攻關課題，其一是： “ 帶補燃鍋爐的中低溫余熱發(fā)電技術及裝備的研究開發(fā) ” ，主要內容為采用國產(chǎn)標準系列汽輪發(fā)電機組，回收 400℃ 以下廢氣余熱進行發(fā)電。根據(jù)帶補燃鍋爐的水泥窯中低溫余熱發(fā)電技術應用的經(jīng)驗，以日本 KHI 公司為寧國水泥廠4000t/d 水泥窯提供的 6480kW 純低溫余熱電站的建設為契機，基本形成了我國水泥窯純低溫余熱發(fā)電工藝技術裝備體系。推廣、改進 “ 帶補燃鍋爐的水泥窯中低溫余熱發(fā)電技術 ” 和 “ 水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術 ” 。與此同時， 我國水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術的研發(fā)也取得了突破性的進展， 利用國產(chǎn)設備和技術先后在 13 條新型干法窯上，配套建設了裝機容量分別為 、 、 、 的純低溫余熱電站。由于水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術和裝備已 日臻 成熟，國家產(chǎn)業(yè)政策明確規(guī)定不允許上帶補燃爐的余熱發(fā)電系統(tǒng)，而純低溫余熱發(fā)電的概念是相對于帶補燃爐余熱發(fā)電技術而命名的，隨著帶補燃爐余熱發(fā)電技術被取締，純低溫余熱發(fā)電技術被 更名為水泥窯低溫余熱發(fā)電技術。 純低溫余熱發(fā)電技術 1． 單壓式純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng) （ 1）單壓系統(tǒng)工藝流程 新型干法水泥生產(chǎn)線上，一般中低溫純余熱發(fā)電系統(tǒng)的余熱回收分為兩部分：一是窯尾預熱器一級筒出口排出的 300～ 350℃ 的廢氣余熱；二是窯頭熟料篦式冷卻機尾部排出 400℃ 以下的廢氣余熱。 為了同時滿足發(fā)電與原 、 燃料烘干的需要，窯尾 SP 鍋爐一般均采用立式鍋爐，布置在窯尾預熱器后的高溫風機之 上。烘干原料和 燃料 后的廢氣由原廢氣處理系統(tǒng)的收塵器凈化后排入大氣。在原預熱器出口至高溫風機的煙道引出管道、原下行管道以及鍋爐出口管道上均增設電動百葉閥門，對氣流進行控制和切換，原下行管道可做為鍋爐的旁通煙道。通過旁通煙道的調節(jié)作用還可使水泥生產(chǎn)及余熱鍋爐的運行均達到理想的運行工況。為保證鍋爐正常產(chǎn)汽量，需對冷卻機進行改造，從 冷卻機中部（原煤磨抽風處）引出管道，抽出 350℃ 左右的廢氣送至沉降室，濾去大顆粒粉塵后再由管道引向 AQC鍋爐。 出 AQC 鍋爐的廢氣進入原有的窯頭收塵器收塵后，由原有窯頭排風機排放，冷卻機剩余的低溫余風仍由原路進窯頭收塵器。在冷卻機原余風管路上、新設的去鍋爐管路上和出鍋爐管路上均增設電動百葉閥 門，以實現(xiàn)對氣流的控制和切換。 （ 2）熱力系統(tǒng)方案 目前普遍采用的單壓系統(tǒng)熱力流程如圖 91 所示。窯頭 AQC 鍋爐排氣溫度要保證在系統(tǒng)中不結露和節(jié)點溫差合理的前提下盡可能低 ，故窯頭鍋爐由省煤器、蒸發(fā)器、過熱器組成，省煤器加熱后的熱水同時作為窯尾和窯頭蒸發(fā)器的給水。 單壓熱力系統(tǒng)的特點是汽輪機只設置一個進汽口，窯頭余熱鍋爐和窯尾余熱鍋爐只生產(chǎn)參數(shù)相同或相近的主蒸汽。主蒸汽品質及產(chǎn)量在外 部條件確定的情況下，完全決定了 余熱發(fā)電 系統(tǒng)的發(fā)電功率。鍋爐僅設置蒸汽段，生產(chǎn) ~， 310~340℃ 的過熱蒸汽，與窯頭 AQC 余熱鍋爐生產(chǎn)的過熱蒸汽混臺后送入汽輪發(fā)電機，出 SP 余熱鍋爐的廢氣溫度降到 190~220℃ ，供生料粉磨或煤粉制備烘干使用。余熱鍋爐分為蒸汽段和熱水段運行，蒸汽段生產(chǎn)的 ~，310~340℃ 過熱蒸汽，與窯尾 SP 余熱鍋爐生產(chǎn)的過熱蒸汽混合后送入汽輪發(fā)電機組，熱水段生產(chǎn)的 85~200℃ 熱水作為 AQC 余熱鍋爐蒸汽段及 SP 余熱鍋爐的給水，出 AQC 鍋爐廢氣溫度降至 100℃ 左右。 ④ 除氧系統(tǒng)方案 a． 真空除氧 真空除氧器是一種使水在真空下低溫沸騰，脫除水中的氧氣、氮氣、二氧化碳等氣體的設備。 真空除氧能利用低品位余熱，可用射氣抽汽器加熱軟化水，又能分級及低位安裝，除氧可靠，運行穩(wěn)定，操作簡單，適應性強。對于低壓蒸汽鍋爐，其給水含氧量 ≤可符 合 要求 。這時除氧器的空間充滿著水蒸氣，而氧氣的分壓力逐漸降低為零，溶解于水中的氧氣將全部逸出，以保證給水含氧量合格，同時還能去除其他的氣體。通過對熱力系統(tǒng)的合理設計，在余熱電站中使用熱力除氧器的同時，可以使 AQC 鍋爐出口的廢氣溫度 ≤100℃ ，余熱利用效率還有所提高?；瘜W除氧能夠徹底除去水中溶解氧，但不能除去其他氣體。 2． 閃蒸式純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng) （ 1）閃蒸系統(tǒng)工藝流程 閃蒸純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)窯尾余熱鍋爐（ PH 爐）一般均采用框架結構，其型式為臥式強制循環(huán)。 高溫廢氣是否經(jīng)過余熱鍋爐可以由預熱器出口分別到窯尾高溫風機熱風管道和鍋爐取風管道上的兩臺電動百葉閥來控制。當原料的水分偏高時，還可以部分打開旁路電動百葉閥，以提高進入原料磨的熱風溫度，滿足原料烘干的要求。改造方法是在冷卻機中部新開抽氣口，并增設出口廢氣管道，利用這部分 溫度為 360℃ 左右的廢氣，通過沉降室引入 AQC 余熱鍋爐進行回收。 AQC 鍋爐系統(tǒng)一般共設五臺閥門。 （ 2）熱力系統(tǒng)介紹 整個熱力系統(tǒng)工藝流程是一個完整的水汽循環(huán)利用過程。做過功后的蒸汽經(jīng)凝汽器冷凝成凝結水，經(jīng)凝結水泵與閃蒸器出水匯合，通過鍋爐給水泵增壓進入 AQC 鍋爐省煤器進行加熱，經(jīng)省煤器加熱后的高溫水分三路分別送到 AQC 爐汽包、 PH 爐汽包和閃蒸器內。進入閃蒸器的高溫水根據(jù)閃蒸汽化原理（高溫高壓水進入低壓空間后 會部分瞬間汽化）產(chǎn)生一定壓力的飽和蒸汽進入汽輪機后級輔助做功 ， 做功后的蒸汽經(jīng)過凝汽器冷凝后形成凝結水重新參與系統(tǒng)循環(huán) ，循環(huán)過程中消耗掉的水由純水裝置制取出的純水補充到系統(tǒng)中。該技術主要以 200℃ ～ 500℃ 的低溫廢氣作為熱源，通過余熱鍋爐生產(chǎn)出過熱蒸汽和一定量的飽和水，將常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)無法利用的部分低品位低溫熱能，通過閃蒸系統(tǒng)生產(chǎn)出飽和蒸汽，與過熱蒸汽一起進入多參數(shù)汽輪機做功發(fā)電，從而增加 余熱發(fā)電 功率。 圖 92 閃蒸系統(tǒng)熱力流程圖 （ 3）主要設備及系統(tǒng)配置 ① 余熱鍋爐子系統(tǒng) 窯尾 PH 鍋爐形式為臥式，鍋爐由過熱器、蒸發(fā)器、汽包及熱力管道構成，廢氣流動方向為水平流動，換熱管采用蛇形光管，以防止積灰。 窯頭 AQC 鍋爐形式為立式，鍋爐由省煤器、蒸發(fā)器、過熱器、汽包及熱力管道等構成。鍋爐內的廢氣流動方向為自上而下，換熱管采用螺旋翅片管，以增大換熱面積、減少粉塵磨損。 ② 汽輪發(fā)電機組子系統(tǒng) 針對水泥窯余熱資源品位低、流量大的特點，為充分利用余熱熱能，汽輪機采用多級補汽凝汽式汽輪機，利用壓力參數(shù)較低的主蒸汽和來自閃蒸器的飽和蒸汽導入汽輪機做功。另外，在末兩級葉片前部覆蓋一層特殊合金，以減輕水擊產(chǎn)