【正文】 設(shè)計的區(qū)別為實現(xiàn)這一原則，熱力設(shè)計必須“量身定做”、“合體裁衣”，設(shè)計出適應(yīng)水泥窯工況、針對性強(qiáng)的余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)，而不能簡單地套用普通火力發(fā)電廠的熱力系統(tǒng)。如何最優(yōu)、最合理的設(shè)計選擇不僅直接反映在系統(tǒng)整體效率高低上，系統(tǒng)是否能最大限度地回收熱能并轉(zhuǎn)化為電能，而且還表現(xiàn)在系統(tǒng)是否適應(yīng)水泥窯系統(tǒng)工況波動的影響，是否具備長期穩(wěn)定運(yùn)行的條件。對于余熱電站，決定其是否能夠達(dá)到設(shè)計效果及不影響水泥窯正常運(yùn)行的主要因素為：（1）廢氣參數(shù)是否達(dá)到設(shè)計要求；（2）鍋爐系統(tǒng)是否有嚴(yán)重漏風(fēng)現(xiàn)象；（3）鍋爐旁路擋板是否有關(guān)閉不嚴(yán)現(xiàn)象；（4）鍋爐壓損是否超過設(shè)計值，是否已影響到窯頭窯尾排風(fēng)機(jī)的正常工作；（5）窯頭鍋爐用風(fēng)、窯系統(tǒng)用風(fēng)之間風(fēng)量匹配是否合理，是否有互相搶風(fēng)現(xiàn)象；（6）窯尾鍋爐振打除灰是否正常，窯頭鍋爐管道、受熱面的磨損是否嚴(yán)重。余熱電站是耗水大戶，因此配套余熱電站前須考慮水資源的供應(yīng)能力。盡管如此，余熱電站正常生產(chǎn)運(yùn)行時仍須接受電網(wǎng)的調(diào)度管理。國家大力倡導(dǎo)、支持水泥窯配套建設(shè)純低溫余熱發(fā)電，電力行業(yè)應(yīng)當(dāng)給予支持。主要原則、指導(dǎo)思想：水泥生產(chǎn)企業(yè)中水泥生產(chǎn)是主業(yè)，余熱發(fā)電是輔業(yè)，因此余熱電站熱力系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)以不影響水泥生產(chǎn)為原則；余熱電站應(yīng)能保證運(yùn)行安全、穩(wěn)定、可靠，同時考慮技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的先進(jìn)性；首先滿足水泥生產(chǎn)過程中原燃料烘干對余熱的需求，其次按最大限度的回收余熱并使其有效地轉(zhuǎn)化為電能來確定技術(shù)設(shè)計；不違背國家產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)業(yè)調(diào)整政策，通過最大限度地追求節(jié)能、降耗達(dá)到降低水泥生產(chǎn)成本、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。在運(yùn)行泵出現(xiàn)故障時，備用泵自動投入使用，保證了發(fā)電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。（5）采用熱水閃蒸自除氧結(jié)合化學(xué)除氧的辦法進(jìn)行除氧，不另設(shè)除氧器，減少了工藝設(shè)備，簡化了工藝流程。（3）應(yīng)用熱水閃蒸技術(shù)（高壓熱水進(jìn)入低壓空間瞬間汽化現(xiàn)象），設(shè)置一臺高壓閃蒸器和一臺低壓閃蒸器，一方面將閃蒸出的飽和蒸汽導(dǎo)入汽輪機(jī)做功，進(jìn)一步提高汽輪機(jī)做功功率，另一方面形成鍋爐給水系統(tǒng)循環(huán)，可以有效地控制AQC爐省煤器段出口水溫，保證鍋爐給水工況穩(wěn)定。混汽式是指汽輪機(jī)除主蒸汽外，另有兩路低壓飽和蒸汽導(dǎo)入汽輪機(jī)做功，從而提高汽輪機(jī)相對內(nèi)效率，提高發(fā)電機(jī)輸出功率。（1）采用凝汽式兩點混汽式汽輪機(jī)。1）熱力系統(tǒng)整個熱力系統(tǒng)設(shè)計力求經(jīng)濟(jì)、高效、安全，系統(tǒng)工藝流程是由兩臺高效余熱鍋爐AQC、PH鍋爐、兩臺高低壓閃蒸器和一套汽輪發(fā)電機(jī)組組成，輔之以冷卻水系統(tǒng)、純水制取系統(tǒng)、鍋爐給水系統(tǒng)及鍋爐粉塵輸送系統(tǒng)。水泥廠余熱資源的特點是：流量大，品位較低。做過功后的乏汽經(jīng)過凝汽器冷凝后形成凝結(jié)水重新參與熱力循環(huán)。蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功后，經(jīng)凝汽器冷卻成凝結(jié)水，凝結(jié)水經(jīng)凝結(jié)水泵(150A/B)，與閃蒸器出水匯合,然后通過鍋爐給水泵(230A/B)升壓泵入AQC鍋爐省煤器進(jìn)行加熱,經(jīng)省煤器加熱后的高溫水(223℃)分三路分別送到AQC爐汽包,。第三節(jié) 純低溫水泥余熱發(fā)電系統(tǒng)工藝流程純低溫水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)是直接利用窯頭窯尾排放的中低溫廢氣進(jìn)行余熱回收發(fā)電，無需消耗燃料，發(fā)電過程不產(chǎn)生任何污染，是一種經(jīng)濟(jì)效益可觀、清潔環(huán)保、符合國家清潔節(jié)能產(chǎn)業(yè)政策的綠色發(fā)電技術(shù)，具有十分廣闊的發(fā)展空間與前景。因此國家對于帶補(bǔ)燃爐的余熱發(fā)電技術(shù)不在產(chǎn)業(yè)政策的鼓勵范疇，推廣應(yīng)用的意義不大。帶補(bǔ)燃爐的水泥中、低溫余熱發(fā)電技術(shù)，是回收利用水泥生產(chǎn)線低溫廢氣余熱的同時，配置一臺標(biāo)準(zhǔn)的循環(huán)流化床鍋爐，燃用發(fā)熱量小于3,000kcal/kg以下的劣質(zhì)煤（煤矸石）進(jìn)行發(fā)電或熱電聯(lián)供，循環(huán)流化床鍋爐所產(chǎn)生的灰渣全部回用于水泥生產(chǎn)，起到了資源綜合利用的效果。補(bǔ)燃鍋爐能燃用劣質(zhì)煤、煤矸石，綜合利用了資源。 帶補(bǔ)燃爐的預(yù)分解窯余熱發(fā)電技術(shù) 帶補(bǔ)燃爐的預(yù)分解窯余熱發(fā)電技術(shù)已發(fā)展了10多年，主要是為解決水泥廠供電緊張而設(shè)置。其水泥窯廢氣溫度為800℃～900℃、熟料熱耗為6700KJ～8400KJ/kg，所配套的高溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電能力為每噸熟料100kW～130kW。但由于理論分析不足，余熱回收的主要設(shè)備——余熱鍋爐存在著嚴(yán)重的漏風(fēng)、堵灰和效率不高等問題。新中國成立后，隨著我國工業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)的逐步提高，國民經(jīng)濟(jì)的全面恢復(fù)和對水泥生產(chǎn)的需求增長，促進(jìn)了帶有余熱發(fā)電的中空窯水泥生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)一步提高。第二節(jié) 水泥余熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展的歷程水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)歷了中空水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)、帶補(bǔ)燃爐的預(yù)分解窯余熱發(fā)電技術(shù)和當(dāng)前的純低溫水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)三個階段，每個階段的發(fā)展都與同時期的水泥發(fā)展技術(shù)、企業(yè)需求、國家產(chǎn)業(yè)政策、環(huán)境要求等因素息息相關(guān)，密不可分。近兩年來，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平持續(xù)高揚(yáng)，電力需求增長迅猛，電能供應(yīng)緊張，國家對工業(yè)企業(yè)節(jié)能提出了更高的要求，尤其是對高耗能產(chǎn)業(yè)，要求最大限度地回收利用余熱，降低能耗，節(jié)約能源，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)在我國經(jīng)歷了一個逐步完善提升的發(fā)展過程。從國家的產(chǎn)業(yè)政策來看，早在1996年國務(wù)院曾以國發(fā)[1996]36號文批轉(zhuǎn)國家經(jīng)貿(mào)委等部門《關(guān)于進(jìn)一步開發(fā)資源綜合利用意見》的通知，《意見》明確指出：“凡利用余熱、余壓、城市垃圾和煤矸石等低熱值燃料及煤層氣生產(chǎn)電力、熱力的企業(yè)，其單機(jī)容量在500kW以上，符合并網(wǎng)條件的，電力部門都應(yīng)允許并網(wǎng)……，（）的綜合利用電廠，不參加電網(wǎng)調(diào)峰……”。從而不僅大大提高了水泥生產(chǎn)過程中能源的利用水平，對于保護(hù)環(huán)境，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，提升產(chǎn)品的市場競爭力，起到了巨大的促進(jìn)作用。在新型干法水泥企業(yè)，由窯頭熟料冷卻機(jī)和窯尾預(yù)熱器排出的350℃以下廢氣，其熱能大約為水泥熟料燒成系統(tǒng)熱耗量的30％，造成了巨大的能源浪費(fèi)，在我國能源日益緊張、環(huán)境負(fù)荷不斷加重的情況下，迫切需要改變這一狀況，切實提高能源的綜合利用效率，開發(fā)利用水泥生產(chǎn)過程中的廢氣余熱資源，實現(xiàn)變廢為寶將受到各方面的高度重視。在能源消耗方面，我國噸水泥的平均綜合煤耗約為159kg（標(biāo)準(zhǔn)煤），而國際先進(jìn)水平約為110kg，僅此一項，我國水泥工業(yè)每年多消耗的煤炭約為5000萬噸。淶水冀東水泥純低溫水泥余熱發(fā)電系統(tǒng)介紹（培訓(xùn)教材）寧國水泥廠余熱發(fā)電處二○○六年元月前 言（略）目 錄第一章 純低溫水泥余熱發(fā)電系統(tǒng)概述 1—1 水泥余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的背景 1—2 水泥余熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展的歷程1—3 純低溫水泥余熱發(fā)電系統(tǒng)工藝流程1—4 純低溫水泥余熱發(fā)電熱力設(shè)計特點1—5 純低溫水泥余熱發(fā)電系統(tǒng)對水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的影響1—6 純低溫水泥余熱發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益和社會效益第二章 純低溫水泥余熱發(fā)電工藝流程主要系統(tǒng)介紹2—1 余熱鍋爐系統(tǒng)2—2 汽輪機(jī)組系統(tǒng)2—3 閃蒸器系統(tǒng)2—4 冷卻水系統(tǒng)2—5 冷凝給水系統(tǒng)2—6 化學(xué)水處理系統(tǒng)第三章 余熱鍋爐概述3—1 余熱鍋爐基礎(chǔ)知識3—2 余熱鍋爐的分類與內(nèi)部結(jié)構(gòu)3—3 余熱鍋爐參數(shù)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)3—4 余熱鍋爐控制與聯(lián)鎖保護(hù)3—5 余熱鍋爐水循環(huán)及汽水分離3—6 余熱鍋爐的水處理3—7 余熱鍋爐常見故障及處理第四章 汽輪機(jī)概述4—1 汽輪機(jī)工作原理與分類4—2 凝汽式汽輪機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)4—3 凝汽式汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)4—4 凝汽式汽輪機(jī)運(yùn)行及常見故障處理第五章 發(fā)電機(jī)概述5—1 發(fā)電機(jī)工作原理5—2 發(fā)電機(jī)基本構(gòu)造5—3 發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)5—4 發(fā)電機(jī)的運(yùn)行、監(jiān)視第六章 發(fā)電機(jī)的并列6—1 水泥余熱發(fā)電的電氣主接線及接入系統(tǒng)6—2 發(fā)電機(jī)并列操作的意義6—3 準(zhǔn)同期并列的基本原理6—4 發(fā)電機(jī)常見故障及處理第七章 余熱發(fā)電的繼電保護(hù)7—1 繼電保護(hù)的基本原理7—2 發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)第八章 余熱發(fā)電高低壓電氣設(shè)備8—1 高壓電氣設(shè)備8—2 高壓電氣設(shè)備的聯(lián)鎖8—3 低壓配電系統(tǒng)8—4 高低壓電氣設(shè)備的常見故障及處理第九章 電氣設(shè)備的試驗9—1 一次設(shè)備試驗的目的和要求9—2 試驗的分類9—3 絕緣介質(zhì)的特性9—4 絕緣電阻的測量9—5 直流高壓試驗9—6 電氣設(shè)備的特性試驗第十章 余熱發(fā)電自動化控制系統(tǒng)10—1 余熱發(fā)電的基本控制思想10—2 余熱發(fā)電的自動化設(shè)備10—3 余熱發(fā)電的自動化設(shè)備常見故障及處理 第一章 純低溫水泥余熱發(fā)電系統(tǒng)概述第一節(jié) 水泥余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的背景我國是世界水泥生產(chǎn)大國，據(jù)中國水泥協(xié)會統(tǒng)計，2004年，約占全球水泥總產(chǎn)量的40%。但我國水泥工業(yè)卻“大而不強(qiáng)”，突出問題是耗能高、污染重。 與此同時，由于節(jié)能技術(shù)、裝備水平的限制和節(jié)能意識影響，在水泥生產(chǎn)過程中，仍有大量的中、低溫廢氣余熱資源未能被充分利用，能源浪費(fèi)現(xiàn)象仍然十分突出。 純低溫余熱發(fā)電技術(shù)，即是在新型干法生產(chǎn)線生產(chǎn)過程中，通過余熱回收裝置——余熱鍋爐將窯頭、窯尾排出大量低品位的廢氣余熱進(jìn)行回收換熱，產(chǎn)生過熱蒸氣推動汽輪機(jī)實現(xiàn)熱能——機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，再帶動發(fā)電機(jī)發(fā)出電能，并供給水泥生產(chǎn)過程中的用電負(fù)荷。 同時該項技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，完全符合我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。《國家發(fā)展改革委辦公廳關(guān)于組織申報節(jié)能、節(jié)水、資源綜合利用重大項目和示范項目以及現(xiàn)役火電廠脫硫設(shè)施設(shè)備選項目的通知》（發(fā)改辦環(huán)資［2004］906號），明確重點支持鋼鐵、有色、石油石化、化工、建材等高耗能行業(yè)節(jié)能技術(shù)改造，水泥中低溫余熱利用就列在其中，可見，利用水泥余熱進(jìn)行發(fā)電，國家在政策和法規(guī)上是扶持和大力提倡的，該技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用完全符合國家的產(chǎn)業(yè)政策。近年來，新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)在應(yīng)用中不斷提升，尤其是海螺集團(tuán)，在工藝系統(tǒng)優(yōu)化、自動控制、投資成本、生產(chǎn)規(guī)模、勞動生產(chǎn)率和環(huán)境保護(hù)等生產(chǎn)技術(shù)和裝備方面，已趕上甚至領(lǐng)先國際先進(jìn)水平，只是在可燃廢料替代率和生產(chǎn)用電自供率方面，與發(fā)達(dá)國家相比，還存在一定的差距。因此，隨著水泥市場競爭的日益激烈與殘酷，充分利用窯系統(tǒng)排放廢氣進(jìn)行余熱發(fā)電，提高工廠生產(chǎn)用電自供率，降低水泥生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的性價比，從而占領(lǐng)和擴(kuò)大水泥市場份額，保持企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，是大型水泥企業(yè)當(dāng)前及今后可供選擇的技術(shù)之一。 中空水泥窯余熱發(fā)電技術(shù) 利用500t/d、700 t/d中空窯余熱發(fā)電的技術(shù)，最早出現(xiàn)在我國上世紀(jì)的二、三十所代，盡管其技術(shù)裝備落后、熱力系統(tǒng)簡單，但在當(dāng)時我國總體工業(yè)極端落后，電力供應(yīng)貧乏的條件下，基本保證了當(dāng)時水泥廠生產(chǎn)運(yùn)行的需要，為我國水泥工業(yè)的發(fā)展和壯大奠定了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。改革開放之后，我國的國民經(jīng)濟(jì)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但同時也出現(xiàn)了電力供應(yīng)嚴(yán)重緊張的局面，使得具有余熱發(fā)電技術(shù)及裝備的中空窯水泥生產(chǎn)線得到了進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用。 中空水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)已有80多年的歷史，我國水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)起源于二十世紀(jì)三十年代東北及華北地區(qū)建設(shè)的若干條中空窯配套的高溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，很長一段時間內(nèi)隨著小水泥在全國范圍的“遍地開花”，中空水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)也隨之“扎根落戶”，得到了較快的發(fā)展。二十世紀(jì)八十年代后期，由于新型干法水泥技術(shù)的迅猛發(fā)展，中空窯等落后生產(chǎn)工藝的高能耗、低產(chǎn)量等劣勢凸顯，已逐步被淘汰，其中空水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)同樣也少有發(fā)展的空間與意義。利用窯頭窯尾廢氣余熱生產(chǎn)出低壓蒸汽或高溫水，再經(jīng)補(bǔ)燃鍋爐加溫加壓，提高蒸汽品質(zhì)，可發(fā)出更多的電能，以滿足水泥生產(chǎn)用電需要。但增設(shè)補(bǔ)燃鍋爐而多發(fā)出的電能部分，與大容量的高溫高壓蒸汽發(fā)電（火電廠）相比，其單位電能煤耗要高40%以上，是不經(jīng)濟(jì)的，環(huán)境污染也較明顯，環(huán)保措施難以跟上，同時由于國家產(chǎn)業(yè)政策調(diào)整、環(huán)保要求及煤資源供應(yīng)日趨緊張，故帶補(bǔ)燃爐的預(yù)分解窯余熱發(fā)電技術(shù)受到很大局限，未能大范圍的推廣與應(yīng)用。但是企業(yè)往往一味地追求經(jīng)濟(jì)效益，水泥余熱回收效率得不到應(yīng)有的重視，實際運(yùn)行的情況類似于小火電。純低溫水泥窯余熱發(fā)電技術(shù) 純低溫水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)是直接利用窯頭窯尾排放的中低溫廢氣進(jìn)行余熱回收發(fā)電，無需消耗燃料，發(fā)電過程不產(chǎn)生任何污染，是一種經(jīng)濟(jì)效益可觀、清潔環(huán)保、符合國家清潔節(jié)能產(chǎn)業(yè)政策的綠色發(fā)電技術(shù)，具有十分廣闊的發(fā)展空間與前景。工藝流程（見附圖）: 余熱電站的熱力循環(huán)是基本的蒸汽動力循環(huán)，即汽、水之間的往復(fù)循環(huán)過程。進(jìn)入兩爐汽包內(nèi)的水在鍋爐內(nèi)循環(huán)受熱,。生產(chǎn)過程中消耗掉的水由純水裝置制取出的純水經(jīng)補(bǔ)給水泵(511)打入熱水井(凝汽器140)。以寧國水泥廠4000t/d生產(chǎn)線為例，PH（預(yù)熱器）和AQC（冷卻機(jī)）出口廢氣流量和溫度分別為258550Nm3/h、350℃和306600Nm3/h、238℃，余熱發(fā)電便是充分利用這兩部分余熱資源進(jìn)行熱能回收。余熱鍋爐內(nèi)進(jìn)行熱交換產(chǎn)生壓力為25kg/cm溫度為335℃～350℃、進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，拖動發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸送電力。凝汽式是指做過功的蒸汽充分冷凝成凝結(jié)水，重新進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán)，減少系統(tǒng)補(bǔ)充水量。（2）設(shè)置具有專利技術(shù)、高熱效率的余熱PH鍋爐，采用特殊設(shè)計的機(jī)械振打裝置進(jìn)行受熱面除灰，保證鍋爐很高的傳熱效率。（4）由于PH出口廢氣還要用于原料烘干，所以PH鍋爐無省煤器，只設(shè)蒸發(fā)器和過熱器，控制出爐煙溫在250℃，仍可滿足水泥生產(chǎn)線工藝需求。（6）熱力泵均采用一用一備雙系列。第四節(jié) 純低溫水泥余熱發(fā)電熱力設(shè)計特點選擇設(shè)計出針對新型干法預(yù)分解窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的熱力系統(tǒng)的基本原則：力求簡單合理、穩(wěn)定安全、經(jīng)濟(jì)高效，盡最大限度回收熱能并轉(zhuǎn)化為電能，且盡可能實現(xiàn)窯、發(fā)電系統(tǒng)“互補(bǔ)互利”，發(fā)電系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行的控制思想。須考慮的幾個問題：國家的產(chǎn)業(yè)政策及電網(wǎng)管理、電力調(diào)度部門間的利益。余熱電站運(yùn)行方式采取“并網(wǎng)不上網(wǎng)”的方式，即余熱電站與電網(wǎng)并網(wǎng)，但所發(fā)電量不外送，僅供水泥工廠自用電。因此，水泥工廠應(yīng)與電網(wǎng)管理、調(diào)度部門簽訂兩份協(xié)議：《余熱電站并網(wǎng)協(xié)議》、《余熱電站調(diào)度、管理協(xié)議》。余熱電站的生產(chǎn)運(yùn)行方式與水泥生產(chǎn)有很大的不同，且電站對安全、穩(wěn)定運(yùn)行的要求