【正文】 更高，因此水泥工廠對電站技術(shù)管理人員及生產(chǎn)運(yùn)行人員的配置、培訓(xùn)應(yīng)給予足夠的重視。純低溫水泥余熱發(fā)電技術(shù)熱力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是項(xiàng)目起步的第一步，也是非常關(guān)鍵的一步。一、熱力設(shè)計(jì)的主要原則選擇設(shè)計(jì)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)的主要原則：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(shí)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。余熱發(fā)電與火力發(fā)電兩者之間因?yàn)闊崃Y源的不同、熱力資源利用程度的不同、汽輪機(jī)運(yùn)行控制方式的不同等，控制思想也不盡相同：火力發(fā)電要求蒸汽參數(shù)高、自主控制性強(qiáng)，而余熱發(fā)電則因?yàn)闊嵩吹南拗?，蒸汽參?shù)較低，但要求適應(yīng)水泥煅燒波動(dòng)性強(qiáng)。三、三種針對性強(qiáng)、具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的熱力系統(tǒng)的比較目前針對性強(qiáng)、具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的熱力系統(tǒng)有三種：單壓不補(bǔ)汽熱力系統(tǒng)、雙壓單級補(bǔ)汽熱力系統(tǒng)、應(yīng)用閃蒸技術(shù)補(bǔ)汽式熱力設(shè)計(jì)。窯頭窯尾鍋爐產(chǎn)生蒸汽合并為主蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)。能力分析及存在不足：采用單壓不補(bǔ)汽熱力系統(tǒng)，系統(tǒng)整體效率在三者中為最低，發(fā)電能力也最低。實(shí)驗(yàn)證明：無補(bǔ)汽，～%，發(fā)電功率下降300kW～400kW（以寧國川崎混汽式汽輪機(jī)為例），國產(chǎn)汽輪機(jī)則可能會更明顯；（2）相比于帶閃蒸系統(tǒng)的AQC鍋爐，其出口廢氣溫度要高，是因?yàn)闊o閃蒸系統(tǒng)，省煤器段的給水流量明顯減少，從而無法更多的吸收廢氣余熱，造成出口廢氣溫度高，使AQC爐的熱效率下降，AQC爐出力不足。這種設(shè)計(jì)類似于閃蒸應(yīng)用技術(shù)，均能一方面產(chǎn)生飽和蒸汽用于補(bǔ)汽，另一方面使AQC爐的余熱利用達(dá)到最大限度，AQC爐熱利用效率高，出力提高應(yīng)用實(shí)例：上海萬安水泥廠余熱電站。是因?yàn)椋海?）同樣有補(bǔ)汽系統(tǒng)；（2）同樣AQC爐熱利用效率高。因窯頭廢氣的溫度變化范圍較大，一般為設(shè)計(jì)溫度上下波動(dòng)40℃～80℃，這種運(yùn)行工況將使補(bǔ)汽用的飽和蒸汽的參數(shù)難以穩(wěn)定，導(dǎo)致補(bǔ)汽系統(tǒng)可能會頻繁的退出、投入，造成操作繁瑣，運(yùn)行難以穩(wěn)定與正常；（2）窯頭廢氣的工況波動(dòng)還會造成鍋爐“汽塞”故障發(fā)生。這種工藝故障會由于窯系統(tǒng)的不穩(wěn)定運(yùn)行而可能會經(jīng)常性的發(fā)生。應(yīng)用閃蒸技術(shù)補(bǔ)汽式熱力系統(tǒng)同雙壓系統(tǒng)不同的是，閃蒸系統(tǒng)不是另設(shè)一個(gè)低壓部分，而是利用閃蒸原理（即高溫高壓水在壓力突然降低時(shí)，部分瞬間汽化為飽和蒸汽的現(xiàn)象）實(shí)現(xiàn)了補(bǔ)汽。同時(shí)閃蒸出飽和蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功。應(yīng)用實(shí)例：安徽海螺寧國水泥廠余熱電站。應(yīng)用閃蒸技術(shù)，一是充分回收利用了鍋爐低位熱能，提高了鍋爐熱效率，采用調(diào)整給水量的方式，提高了對水泥窯余熱參數(shù)波動(dòng)的適應(yīng)性能，進(jìn)而保證余熱發(fā)電系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高了相對窯運(yùn)轉(zhuǎn)率；二是通過給水的閃蒸，生產(chǎn)出飽和蒸汽，導(dǎo)入汽輪機(jī)輔助做功，提高了汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率，從而提高了發(fā)電系統(tǒng)循環(huán)效率。由于閃蒸蒸汽為飽和蒸汽，做功后即帶水，因此汽輪機(jī)后幾級葉片的蒸汽含水量較高，這對汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)和葉片材質(zhì)的要求進(jìn)一步提高。（2）由于閃蒸器的出水帶走一部分熱焓，所以閃蒸系統(tǒng)并沒有完全利用低位熱能。第五節(jié) 純低溫水泥余熱發(fā)電系統(tǒng)對水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的影響冷卻機(jī)必要的改造由于冷卻機(jī)出口的廢氣溫度多在200℃左右，這種溫度下的熱量品位很低，很難進(jìn)行動(dòng)力回收，因此需要對冷卻機(jī)進(jìn)行必要的改造，使進(jìn)入AQC爐的熱源品位提高。原有抽氣口則抽取冷卻機(jī)后部低溫廢氣，壓力的平衡用擋板實(shí)現(xiàn)，兩抽氣口之間用擋墻相隔，避免互相搶風(fēng)及風(fēng)溫出現(xiàn)偏差。窯頭電收塵的影響冷卻機(jī)改造和窯頭余熱鍋爐的投入會對窯頭電收塵的收塵效果產(chǎn)生一定的影響。窯頭余熱鍋爐的投入，使電收塵的入口廢氣溫度由220℃左右降至125℃左右，粉塵比電阻會產(chǎn)生一定的變化，從而影響收塵效果，粉塵比電阻過高，不利于收塵器運(yùn)行。窯頭排風(fēng)機(jī)的影響由于在冷卻機(jī)前設(shè)置了余熱鍋爐及冷卻機(jī)改造，需要排風(fēng)機(jī)提供更大的抽力。寧國一線窯頭風(fēng)機(jī)能力較大，電機(jī)額定電流為84A，投入AQC爐后，電機(jī)電流由59A升至72A左右，能滿足AQC爐在120%負(fù)荷下運(yùn)行。原料磨的影響寧國一線原料磨為球磨機(jī)，對入磨熱風(fēng)溫度有較高要求，增設(shè)PH鍋爐后，窯尾排風(fēng)機(jī)入口溫度將由350℃左右降至250℃，入磨風(fēng)溫的下降，使原料磨的烘干能力受到一定的不利影響，從而影響到原料磨的生產(chǎn)能力，雨季時(shí)入磨水份較高，則需考慮PH爐的旁路放風(fēng)，提高入磨風(fēng)溫，保證水泥生產(chǎn)。增濕塔的影響寧國一線在PH爐投入前增濕塔噴水量約24t/h，PH爐投入后，煙溫降至250℃，且煙氣含塵量降低，故增濕塔噴水量大為減少，已能保證窯尾電收塵的工作效率。 綜上所述，余熱鍋爐的投入，會產(chǎn)生廢氣溫度的變化及壓損的增加，對原料磨、增濕塔、窯頭電收塵及排風(fēng)機(jī)等設(shè)備運(yùn)行工況產(chǎn)生一定的影響，但一般影響較小，通過工藝參數(shù)、設(shè)備工況調(diào)整即可解決，除對冷卻機(jī)做較大的改造外，增設(shè)余熱鍋爐在技術(shù)上是沒有問題的。系統(tǒng)運(yùn)行六年來實(shí)現(xiàn)了安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。余熱發(fā)電項(xiàng)目將成為海螺集團(tuán)穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)及清潔化生產(chǎn)的亮點(diǎn)。（2）社會效益：從能源利用率的角度來講，水泥生產(chǎn)過程中消耗的能源有效利用率僅為60%，其余40%的能量隨廢氣排放到大氣中，余熱發(fā)電建成后，可將排放掉的38%的廢氣余熱進(jìn)行回收，使工廠的能源利用率提高到95%以上，為工廠的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。眾所周知火力發(fā)電是燃煤發(fā)電，在電力生產(chǎn)過程中要產(chǎn)生大量的二氧化碳，而余熱發(fā)電整個(gè)生產(chǎn)過程不燒1克煤，共減少二氧化碳的排放量總計(jì)為284900噸，這對減少溫室效應(yīng)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境起著積極的促進(jìn)作用。鍋爐前設(shè)置一預(yù)除塵器（沉降室），降低入爐粉塵。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。G，額定蒸汽壓力26kgf/cm178。/h，設(shè)計(jì)入口廢氣溫度360℃，設(shè)計(jì)出口廢氣溫度:91℃。蒸發(fā)器作用：通過與煙氣的熱交換，產(chǎn)生飽和蒸汽。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。PH 鍋爐的設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下: 鍋爐型式為臥式,鍋爐由四組蒸發(fā)器、一組過熱器、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。主要工藝參數(shù)為: 最高使用壓力:31kgf/cm178。G，額定蒸汽溫度:330℃，額定蒸發(fā)量:，設(shè)計(jì)廢氣流量:258550Nm179。在大型干法水泥生產(chǎn)線（2000t/d以上）上，通過設(shè)置在窯頭的AQC鍋爐和窯尾的PH鍋爐來回收篦冷機(jī)與預(yù)熱器出口廢氣的余熱進(jìn)行發(fā)電是水泥純低溫余熱發(fā)電的主要方式。一、 鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)項(xiàng) 目單 位鍋爐PHAQC廢氣入口溫度℃350360廢氣出口溫度℃25091廢氣流量Nm3/h258550165300廢氣管道直徑：入口出口旁路mm330032003400370023002240蒸發(fā)量t/h蒸汽壓力kg/cm22626蒸汽溫度℃330350給水溫度℃22357二、鍋爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)㈠PH鍋爐該爐結(jié)構(gòu)型式為臥式強(qiáng)制循環(huán)汽包爐，2臺強(qiáng)制循環(huán)泵（1臺備用）。鍋爐受熱面包括：一組過熱器和四組蒸發(fā)器，全部為蛇形懸吊光管。在受熱面中，蒸發(fā)器換熱面積5702m2,傳熱管共1044根， ；過熱器換熱面積1314m2，傳熱管共80根， 。為減少受熱面的積灰，保證受熱面的換熱效果，在受熱面?zhèn)鳠峁芟露撕附佑姓翊驐U，通過振打裝置（410A、B）錘頭連續(xù)地振打，使粘附在傳熱管表面的生料粉塵在振打力的作用下落入下部灰斗，灰斗中的粉塵通過鍋爐底部的粉塵輸送裝置（包括：411拉鏈機(jī)、412回轉(zhuǎn)閥、4141415拉鏈機(jī)）送入窯喂料斗提0417。為滿足水泥熟料系統(tǒng)中原料磨烘干的需要，該爐出口廢氣溫度設(shè)計(jì)在250℃，故而沒有省煤器，當(dāng)雨季原料中水分較大時(shí)，還可以通過調(diào)節(jié)491擋板的開度來提高入磨風(fēng)溫，以保證原料磨的產(chǎn)能。其中，過熱器出、入口各一個(gè)聯(lián)箱，換熱面積2539m2,傳熱管共80根；蒸發(fā)器出、入口各六個(gè)聯(lián)箱，換熱面積6524m2,傳熱管上下九層，共298根；省煤器出、入口各一個(gè)聯(lián)箱，換熱面積20252m2,傳熱管共80根。因該爐利用的廢氣中所含粉塵為熟料顆粒，不具有粘附性，而熟料顆粒硬度較大，為減少入爐粉塵含量，降低熟料顆粒對鍋爐受熱面?zhèn)鳠峁艿哪p，在鍋爐入口前段風(fēng)管設(shè)有沉降室，沉降后的熟料顆粒經(jīng)311回轉(zhuǎn)閥、312拉鏈機(jī)送入0701裙板機(jī)。在鍋爐沉降室前的入口廢氣管道上設(shè)有入口擋板390，廢氣管道上設(shè)有旁路擋板391，出口廢氣管道上未設(shè)擋板。鑒于該爐入爐風(fēng)溫時(shí)常超溫的實(shí)際運(yùn)行情況，2000年在沉降室上增設(shè)一冷風(fēng)擋板，較好地起到了調(diào)節(jié)入爐風(fēng)溫的作用。由于其具有熱效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、輸出功率大、事故率低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于拖動(dòng)發(fā)電機(jī)、大型風(fēng)機(jī)水泵及船舶的動(dòng)力設(shè)備。兩種類型各具特點(diǎn)，各有其發(fā)展的空間。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。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。反動(dòng)式：動(dòng)葉片出、入口側(cè)的橫截面不對稱，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。熱能→動(dòng)能→機(jī)械能，這樣一個(gè)能量轉(zhuǎn)換的過程，便構(gòu)成了汽輪機(jī)做功的基本單部分元，通常稱這個(gè)做功單元為汽輪機(jī)的級。多級汽輪機(jī)的第一級又稱為調(diào)節(jié)級，該級在機(jī)組負(fù)荷變化時(shí)，是通過改變部分進(jìn)汽量來調(diào)節(jié)汽輪機(jī)負(fù)荷，而其它級任何工況下都為全周進(jìn)汽，稱為非調(diào)節(jié)級。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。中間再熱式汽輪機(jī)：將在汽輪機(jī)高壓缸做完功的蒸汽，再送回鍋爐過熱器加熱到新蒸汽溫度，回中、低壓缸繼續(xù)做功。汽輪機(jī)型號表達(dá)方式：我國采用漢字拼音和數(shù)字來表示汽輪機(jī)的型號。例如 凝汽式，額定功率6MW， ，額定功率3MW，針對水泥余熱資源品位低、流量大的特點(diǎn),在滿足水泥工藝要求前提下,為充分利用余熱熱能，寧一線采用多級沖動(dòng)混壓凝汽式帶減速機(jī)型汽輪機(jī)。針對汽輪機(jī)后幾級葉片水份較多、易發(fā)生水蝕現(xiàn)象的特點(diǎn)，在低壓部分特別設(shè)計(jì)了集水槽和疏水孔，充分利用轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的離心力分離水珠，避免水蝕。汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用電、液（壓）調(diào)節(jié)方式，感應(yīng)機(jī)構(gòu)為電磁式，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓傳動(dòng)式。為保障汽輪機(jī)安全運(yùn)行,我廠汽輪機(jī)設(shè)置保護(hù)有:主蒸汽進(jìn)汽閥門喪失油壓而自動(dòng)關(guān)閉；超速保護(hù)(電氣、機(jī)械保護(hù))；潤滑油、跳閘油壓力低保護(hù)；推力軸承磨損保護(hù)；排汽壓力保護(hù)。潤滑油主要作用是為保證各軸承部位的潤滑、冷卻、清洗及防止氧化等，另外,汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)、保護(hù)系統(tǒng)均采用油作為工質(zhì)。主油泵作用：是汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，向汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)供油。輔助油泵作用：汽輪機(jī)組啟動(dòng)與停止時(shí)向汽輪機(jī)系統(tǒng)供油。緊急油泵作用：當(dāng)汽輪機(jī)系統(tǒng)主油泵及輔助油泵無法啟動(dòng)時(shí)，該泵啟動(dòng)向系統(tǒng)供油。盤車裝置：在機(jī)組升溫啟動(dòng)與機(jī)組停車降溫時(shí)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子，使汽機(jī)轉(zhuǎn)子均勻受熱。真空泵作用：將凝汽器內(nèi)的不凝結(jié)氣體抽出以保持較高的真空度，使做過功的蒸汽能充分冷凝。冷卻水為凝結(jié)水，熱交換加熱。寧國廠汽輪機(jī)為川崎RCM80型，沖動(dòng)式、多級、混壓凝汽式帶減速機(jī)型汽輪機(jī)，蒸汽溫度335℃，轉(zhuǎn)速5829rpm，級數(shù)為9級。針對汽輪機(jī)后幾級葉片水份較多、易發(fā)生水蝕現(xiàn)象的特點(diǎn)，在低壓部分特別設(shè)計(jì)了集水槽和疏水孔，充分利用轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的離心力分離水珠，避免水蝕。（2）汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用電、液（壓）調(diào)節(jié)方式，感應(yīng)機(jī)構(gòu)為電磁式，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓傳動(dòng)式。（3）根據(jù)水泥廠余熱性質(zhì)的特點(diǎn)，汽輪機(jī)的運(yùn)行方式分為速度控制和壓力控制兩種方式。機(jī)組出力超過限定值（約額定功率的110%），自動(dòng)開啟旁路閥，將部分蒸汽直接導(dǎo)入凝汽器，起到保護(hù)發(fā)電機(jī)組的目的。5）DCS控制系統(tǒng)整個(gè)余熱發(fā)電系統(tǒng)采用先進(jìn)的DCS集散控制系統(tǒng)，現(xiàn)場的各種工藝參數(shù)通過傳感器轉(zhuǎn)化為電信號送至中央控制室，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析并在CRT上顯示。自控系統(tǒng)能夠根據(jù)相關(guān)參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行汽水系統(tǒng)的調(diào)整，系統(tǒng)的操作簡便可靠，并設(shè)有完善的報(bào)警和保護(hù)程序，使整個(gè)發(fā)電工藝系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行。閃蒸器就是這樣一個(gè)完成閃蒸功能的設(shè)備。,設(shè)計(jì)溫度170℃,℃,入口流量36510kg/h,閃蒸量為5880kg/h,出口流量為30630kg/h,。同雙壓系統(tǒng)不同的是，閃蒸系統(tǒng)不是另設(shè)一個(gè)低壓部分，而是利用閃蒸原理（即高溫高壓水在壓力突然降低時(shí)，部分瞬間汽化為飽和蒸汽的現(xiàn)象）實(shí)現(xiàn)了補(bǔ)汽。同時(shí)閃蒸出飽和蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功。應(yīng)用實(shí)例：安徽海螺寧國水泥廠余熱電站。應(yīng)用閃蒸技術(shù)，一是充分回收利用了鍋爐低位熱能，提高了鍋爐熱效率，采用調(diào)整給水量的方式，提高了對水泥窯余熱參數(shù)波動(dòng)的適應(yīng)性能，進(jìn)而保證余熱發(fā)電系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高了相對窯運(yùn)轉(zhuǎn)率；二是通過給水的閃蒸，生產(chǎn)出飽和蒸汽，導(dǎo)入汽輪機(jī)輔助做功，提高了汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率，從而提高了發(fā)電系統(tǒng)循環(huán)效率。由于閃蒸蒸汽為飽和蒸汽，做功后即帶水，因此汽輪機(jī)后幾級葉片的蒸汽含水量較高，這對汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)和葉片材質(zhì)的要求進(jìn)一步提高。（2）由于閃蒸器的出水帶走一部分熱焓，所以閃蒸系統(tǒng)并沒有完全利用低位熱能。第四節(jié) 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。兩臺冷卻水泵日常一臺備用，采用強(qiáng)制通風(fēng)冷卻塔在場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。冷卻風(fēng)扇：對冷卻塔內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)，對冷卻水進(jìn)行強(qiáng)制換熱。填料：將散水嘴噴射出的水滴在填料的表面形成水膜，增大冷卻面積。第五節(jié) 冷凝、給水系統(tǒng)第六節(jié) 化學(xué)水處理系統(tǒng)我廠對天然水采用如下方法進(jìn)行處理：①天然水中的懸浮物和大部分的膠體、有機(jī)物幾乎在自來水廠利用沉淀、過濾等方法被清除掉，發(fā)電系統(tǒng)的水預(yù)處理主要采用多級砂過濾器過濾水中的殘存懸浮物，之后經(jīng)過筒式過濾器（精密過濾器）過濾掉膠體、有機(jī)物。③經(jīng)深度處理后的水（去除離子的水）中的溶解氣體主要在鍋爐給水這一環(huán)節(jié)進(jìn)行處理，主要采用向水中加聯(lián)氨（N2H4）去除水中的氧。原水經(jīng)過強(qiáng)酸性陽離子交換器，水中的陽離子被陽樹脂吸著，樹脂上H＋ 被置換到水中，之后水再進(jìn)入強(qiáng)堿性O(shè)H型離子交換器，陰離子被陰樹