中國水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)4

1、中國水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)大連易世達(dá)能源工程有限公司 唐金泉中國水泥網(wǎng) 2007-4-11收藏本頁打印本頁5.3帶補燃鍋爐的低溫余熱發(fā)電技術(shù)    技術(shù)要點：主要是利用窯尾預(yù)熱器的300350廢氣余熱及窯頭熟料冷卻機的300400廢氣余熱生產(chǎn)高壓飽和蒸汽及高溫?zé)崴?，通過補燃鍋爐將蒸汽量、蒸汽壓力、蒸汽溫度調(diào)整至汽輪機所需要的參數(shù)；其次是利用熟料冷卻機200左右的廢氣生產(chǎn)低壓飽和蒸汽及120左右的熱水，為鍋爐給水除氧并取代汽輪機回?zé)岢槠?，降低汽輪機的發(fā)電汽耗率。熱力系統(tǒng)構(gòu)成模式如下:A.水泥窯；D.汽輪機；E.發(fā)電機；F.冷凝器；G.凝結(jié)水泵；I.除氧器；J.鍋爐給水泵

2、；K.篦冷機；L.篦冷機廢氣余熱鍋爐（AQC爐）；M.分解爐及預(yù)熱器；N.SP余熱鍋爐；P.補燃鍋爐；R.窯尾高溫風(fēng)機 5.4兩代純余熱發(fā)電技術(shù)發(fā)電能力的比較前提條件為了科學(xué)實用地得出比較結(jié)論，做如下假設(shè)：水泥窯5500 t/d熟料產(chǎn)量，熱耗小于750kcal/kg，生料烘干溫度210；窯尾廢氣參數(shù)353600Nm/h-330，出鍋爐廢氣參數(shù)353600Nm/h-210；窯頭冷卻機廢氣參數(shù)310000Nm3/h-290，出鍋爐廢氣參數(shù)310000Nm3/h-100；不考慮粉塵、散熱、漏風(fēng)、排污等因素；發(fā)電機效率為96.5%；第二代技術(shù)主蒸汽參數(shù)2.29Mpa380（僅冷卻機為雙取風(fēng)、

3、汽輪機為補汽式），第一代技術(shù)主蒸汽參數(shù)0.98Mpa310。比較過程比較及計算過程見下表：參數(shù)名稱第一代技術(shù)第二代技術(shù)（僅冷卻機為雙取風(fēng)、汽輪機為補汽式）汽機主進(jìn)汽參數(shù)0.98MPa-3102.29MPa-380汽機補汽參數(shù)不補汽0.15MPa-150SP    鍋爐進(jìn)口廢氣參數(shù)353600Nm3/h-330353600Nm3/h-330主蒸汽參數(shù)26.89t/h-1.08MPa-32027.295t/h-2.5MPa-飽和給水參數(shù)26.89t/h-16427.295t/h-100出口廢氣參數(shù)353600Nm3/h-210353600Nm3/h-210AQC

4、60; 鍋爐進(jìn)口廢氣參數(shù)192500Nm3/h-392192500Nm3/h-335出口廢氣參數(shù)192500Nm3/h-9090192500Nm3/h-主蒸汽參數(shù)20.6t/h-1.08MPa-32013.71t/h-2.5MPa-飽和給水參數(shù)20.6t/h-16413.71t/h-100低壓蒸汽參數(shù)無5t/h-0.25MPa-160低壓蒸汽段給水參數(shù)無5t/h-100熱水段出水參數(shù)47.49t/h-16446.005t/h-104熱水段給水參數(shù)47.49t/h-3846.005t/h-38ASH   過熱器進(jìn)口廢氣參數(shù)無67500Nm3/h-500進(jìn)口蒸汽參數(shù)無41.00

5、5t/h-2.45MPa-飽和出口蒸汽參數(shù)無41.005t/h-2.4MPa-390出口廢氣參數(shù)無67500Nm3/h-326汽輪機主進(jìn)汽量47.49t/h41.005t/h補汽進(jìn)汽量無5t/h排汽壓力0.007MPa0.007MPa理論計算發(fā)電能力8806KW10101KW理論計算發(fā)電機功率8498KW9748KW實際發(fā)電機功率7800KW8880KW汽機排汽量47.49t/h46.005t/h25/33循環(huán)水量3205t/h3105t/hv=30m/s汽機主蒸汽管道內(nèi)徑389mm264mmv=30m/sSP爐蒸汽管道內(nèi)徑293mm160mmv=30m/sAQC爐主蒸汽管內(nèi)徑256mm113

6、mm噸熟料發(fā)電量(理論計算)37KWh42.5KWh噸熟料實際發(fā)電量34KWh38.7KWh 主要結(jié)論：根據(jù)上表，發(fā)電能力的比較結(jié)論如下：在各臺余熱鍋爐進(jìn)口廢氣溫度、出口廢氣溫度相同的條件下，由于第二代純余熱發(fā)電技術(shù)實現(xiàn)了水泥窯廢氣余熱按其溫度梯級利用，其發(fā)電能力比第一代提高14.5%31.25%； 產(chǎn)生發(fā)電能力差異的原因產(chǎn)生發(fā)電能力差異的根本原因是兩類純余熱發(fā)電技術(shù)采用的主蒸汽參數(shù)不同,其中:第一代純余熱發(fā)電技術(shù)采用的是0.691.57MPa-飽和340低壓低溫主蒸汽,而第二代純余熱發(fā)電技術(shù)采用的是1.63.82MPa-飽和450中壓中溫或次中壓中溫主蒸汽。遵循的理論基礎(chǔ)

7、仍然是根據(jù)熱力學(xué)熱力循環(huán)基本理論得出的提高火力發(fā)電廠循環(huán)效率為如下的四點結(jié)論:a提高初參數(shù)（即汽輪機主蒸汽進(jìn)口的蒸汽壓力和溫度），即提高循環(huán)參數(shù)或稱主蒸汽壓力和溫度；b降低終參數(shù)，即降低汽輪機的排汽壓力和溫度；c采用在汽輪機不同壓力級分別抽出不同壓力的適量蒸汽用于逐級加熱鍋爐給水以提高鍋爐給水溫度的回?zé)嵫h(huán)；d采用在汽輪機某個壓力級將蒸汽全部抽出后將蒸汽全部回至鍋爐繼續(xù)加熱升溫，再將其回至汽輪機的再熱循環(huán)。由于余熱發(fā)電熱源的特點，上述四點結(jié)論中的回?zé)嵫h(huán)及再熱循環(huán)不適用于水泥窯純余熱發(fā)電技術(shù)。提高初參數(shù)的作用,以溫度為例：1000kcal/h的熱量,如果溫度是1000（如1kg/h、1000的

8、熱水）,理論上可以轉(zhuǎn)換為0.9135Kw的電力；同樣是1000kcal/h的熱量,如果溫度是100（如10kg/h、100的熱水）,理論上可以轉(zhuǎn)換為的電力只有0.3118Kw。5.5兩代純余熱發(fā)電技術(shù)的其它方面比較除了發(fā)電能力外，第二代純余熱發(fā)電技術(shù)在如下三個方面也優(yōu)于第一代：(1)第二代純余熱發(fā)電技術(shù)可以解決第一代純余熱發(fā)電技術(shù)主蒸汽溫度不能調(diào)溫的問題；(2)由于第二代余熱發(fā)電技術(shù)采用相對高壓、高溫主蒸汽，其蒸汽及水管道、汽輪機體積、循環(huán)冷卻水量等均小于第一代純余熱發(fā)電技術(shù)，因此對于同一條水泥窯來講：第二代余熱發(fā)電技術(shù)雖然發(fā)電能力高但其單位Kw裝機投資卻低于第一代技術(shù)；(3)因采用較高的主蒸

9、汽壓力和溫度，為汽機采用大范圍變化主蒸汽壓力和溫度的滑參數(shù)運行創(chuàng)造了條件（當(dāng)設(shè)計采用主蒸汽壓力和溫度為2.29MPa-370時，實際運行變化范圍可以達(dá)到1.272.47Mpa、325400）；而第一代純余熱發(fā)電技術(shù)的汽輪機主蒸汽壓力和溫度允許變化范圍則要小得多（當(dāng)設(shè)計采用主蒸汽壓力和溫度為0.98MPa-310時，實際運行變化范圍只能達(dá)到0.691.27Mpa、290330）。因此，第二代純余熱發(fā)電技術(shù)在可提高余熱發(fā)電能力的同時，由于主蒸汽參數(shù)允許運行變化范圍比第一代技術(shù)大得多，發(fā)電系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)率、可靠性、對水泥窯生產(chǎn)波動的適應(yīng)性也將比第一代技術(shù)好的多。上述三點已在山水集團(tuán)余熱電站調(diào)試及試運行中

10、得以充分證明。六、行業(yè)中關(guān)心或有疑問的問題6.1問題對于上述兩代純余熱發(fā)電技術(shù)，行業(yè)中關(guān)心或有疑問的問題有如下幾方面（1）對水泥生產(chǎn)是否有影響（如：物料烘干，窯系統(tǒng)的操做等）？（2）對熱耗的影響即對入爐三次風(fēng)和入窯二次風(fēng)是否有影響？（3）對熟料冷確效果是否有影響？（4）對水泥熟料生產(chǎn)波動的適應(yīng)性？         相對于第一代技術(shù)，對第二代技術(shù)關(guān)心或有疑問的特殊問題：（1）除了發(fā)電能力外，其它方面是否比第一代更可靠？（2）國外先進(jìn)工業(yè)國家為何在中國采用低壓低溫參數(shù)？根據(jù)近年已投產(chǎn)的余熱電站生產(chǎn)運行及山東山水公司、浙

11、江興寶龍水泥公司余熱電站調(diào)試試生產(chǎn)情況，上述問題已不再是問題。對于國外先進(jìn)工業(yè)國家為何在中國采用低壓低溫蒸汽參數(shù)，首先國際上還沒有新的熱力循環(huán)理論產(chǎn)生，其次在國外先進(jìn)工業(yè)國家本土及其在臺灣等地區(qū)建成的水泥窯余熱電站，基本上采用的都是中壓中溫或次中壓中溫主蒸汽參數(shù)，因此，這個問題是難以得出答案的。6.2對水泥生產(chǎn)的影響水泥窯余熱發(fā)電應(yīng)遵循的基本原則為：不影響水泥生產(chǎn)、不增加水泥熟料熱耗及電耗、不改變水泥生產(chǎn)用原燃料的烘干熱源、不改變水泥生產(chǎn)的工藝流程及設(shè)備。目前水泥窯配套建設(shè)余熱電站，可以做到不增加水泥熟料熱耗及電耗、不改變水泥生產(chǎn)用原燃料的烘干熱源、不改變水泥生產(chǎn)的工藝流程及設(shè)備。但無論是利用

12、第一代還是第二代余熱發(fā)電技術(shù)建設(shè)的余熱電站，余熱電站投入運行后對水泥生產(chǎn)總會是有一些影響的，這些影響有的是正面有的是負(fù)面，而且兩代余熱發(fā)電技術(shù)對水泥生產(chǎn)的影響基本是相同的，其主要為：（1）窯尾高溫風(fēng)機：在窯尾SP鍋爐漏風(fēng)控制、結(jié)構(gòu)設(shè)計、受熱面配置、清灰設(shè)計、除灰設(shè)計、廢氣管道設(shè)計合適的條件下，電站投入運行后，窯尾高溫風(fēng)機負(fù)荷將有所降低。（2）增濕塔：將隨著電站的投入或解出調(diào)整噴水量，直至停止或全開噴水。（3）生料磨及煤磨：隨著電站的投入或解出，烘干廢氣溫度將產(chǎn)生較大幅度的變化，需要根據(jù)烘干廢氣溫度的變化調(diào)整烘干廢氣量或磨的運行方式。（4）窯尾電收塵：如果窯尾采用電收塵，電站投入運行后對其收塵效

13、果總是有影響的，只是由于地區(qū)不同、配料不同、燃料不同或其它條件不同，對收塵效果的影響程度不同。但當(dāng)窯尾采用袋收塵時，電站投入運行對提高收塵效果是有顯著作用的。（5）熟料冷卻機廢氣排風(fēng)機：冷卻機配套余熱鍋爐后對冷卻機廢氣排風(fēng)機的影響是沒有規(guī)律的：有的冷卻機反映廢氣排風(fēng)機能力夠，有的反映不夠；有的反映廢氣排風(fēng)機功率上升，有的反映下降。這種情況雖然與冷卻機原設(shè)計配置的廢氣排風(fēng)機能力有關(guān)，但主要還是與冷卻機余熱鍋爐及冷卻機余熱鍋爐配置的廢氣管道系統(tǒng)有直接關(guān)系。冷卻機廢氣排風(fēng)機能力不夠的現(xiàn)象不是由風(fēng)機本身直接反映出來的。由于冷卻機進(jìn)入余熱鍋爐的廢氣量是可調(diào)整的，在實際生產(chǎn)運行中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)冷卻機廢氣排風(fēng)機能力不夠時，一般是通過調(diào)整（減少）進(jìn)入余熱鍋爐廢氣量的方式來滿足排風(fēng)機的運行。也就是通過減少發(fā)電量的方式來滿足排風(fēng)機的運行，或者說是以發(fā)電量不足的現(xiàn)象掩蓋了排風(fēng)機能力不夠的矛盾。這是需要注意也是有經(jīng)濟(jì)帳可算同時也是需要各個工廠根據(jù)自己的實際情況分析、判斷、解決的問題。（6）窯頭電收塵器：電站投入運行后，窯頭電收塵器工作溫度大為降低，粉塵負(fù)荷也相應(yīng)降低。（7）窯系統(tǒng)操作：由于窯系統(tǒng)增加了兩臺余熱鍋爐，而余熱鍋爐廢氣不但取自還要送回