凱盛余熱發(fā)電技術(shù)

1、南京凱盛開能環(huán)保能源有限公司 水泥余熱資源利用的新趨勢(shì)及新途徑水泥余熱資源利用的新趨勢(shì)及新途徑2015-9-12報(bào)告提綱報(bào)告提綱一、一鍵啟停技術(shù)二、智能控制系統(tǒng)三、水泥窯余熱汽輪機(jī)拖動(dòng)技術(shù)報(bào)告提綱報(bào)告提綱一、一鍵啟停技術(shù)一、一鍵啟停技術(shù)江西亞東項(xiàng)目江西亞東項(xiàng)目 項(xiàng)目概況 設(shè)計(jì)方案 一鍵啟停技術(shù)實(shí)施 主要技術(shù)難點(diǎn)及創(chuàng)新 潛在價(jià)值 江西亞東水泥5#、6#生產(chǎn)線的余熱電站由南京凱盛開能環(huán)保能源有限公司總承包，該電站采用機(jī)、爐集中控制方式，機(jī)組及其輔助設(shè)備的正常運(yùn)行以操作員站為監(jiān)控中心。 儀控系統(tǒng)主要包括：分散控制系統(tǒng)（DCS）、數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）、汽輪機(jī)安全檢測(cè)儀表（TSI）等，電氣控制系統(tǒng)

2、（ECS）、化水控制系統(tǒng)通過通訊方式接入DCS，使得電站具有高度的自動(dòng)化水平，確保機(jī)組安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。 在項(xiàng)目準(zhǔn)備階段，我公司各專業(yè)技術(shù)人員多次召開討論會(huì)、反復(fù)論證全廠自動(dòng)化控制方案的可行性，并結(jié)合業(yè)主提出的合理化建議，最終制定了一套切實(shí)可行的控制方案，在余熱電站項(xiàng)目上成功實(shí)現(xiàn)了“一鍵啟?！奔夹g(shù)。 該機(jī)組于2014年04月26日順利通過72小時(shí)整套試運(yùn)行考核，2014年05月17日通過性能指標(biāo)考核。江西亞東項(xiàng)目概況 本余熱電站在設(shè)計(jì)時(shí)遵循“技術(shù)先進(jìn)、生產(chǎn)可靠、節(jié)約投資”的原則 ，采用了我院最先進(jìn)的第二代雙壓純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及窯頭鍋爐采用沉降室與余熱鍋爐一體化的我院專利技術(shù)（專利號(hào)：ZL20

3、08 2 0033019.6），實(shí)現(xiàn)了方案的最優(yōu)設(shè)計(jì)和資源的最大化利用。裝機(jī)概況裝機(jī)概況 本工程為2x6000t/d熟料生產(chǎn)線的燒成系統(tǒng)配套余熱發(fā)電工程，配置兩臺(tái)AQC鍋爐、兩臺(tái)SP鍋爐及一套18MW純凝補(bǔ)汽式汽輪發(fā)電機(jī)組?？倛D布置總圖布置 本工程充分利用原廠區(qū)空地建設(shè)。余熱鍋爐布置在原水泥線窯頭、窯尾旁邊，主廠房及冷卻塔利用原廠區(qū)的空地建設(shè)。江西亞東設(shè)計(jì)方案江西亞東全廠總圖江西亞東中控實(shí)景該項(xiàng)目最大的特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)了“一鍵啟停技術(shù)”，可以做到中控室一人值守。 江西亞東系統(tǒng)演示余熱電站的主要工藝包括： 空氣壓縮系統(tǒng) 原水供水系統(tǒng) 循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 汽輪發(fā)電機(jī)供油系統(tǒng) 凝結(jié)水、給水系統(tǒng) 余熱鍋爐清灰系

4、統(tǒng) 余熱鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng) 主蒸汽大旁路系統(tǒng)（暖管） 汽機(jī)抽真空系統(tǒng) 汽機(jī)沖轉(zhuǎn) 電氣并網(wǎng) 江西亞東工藝流程分解江西亞東DCS操作界面鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)-部分摘錄江西亞東鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng) 氣動(dòng)閥、空壓機(jī) 該項(xiàng)目的調(diào)節(jié)閥多為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，為此在工程設(shè)計(jì)階段考慮增加了一套壓縮空氣系統(tǒng)。壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)有三臺(tái)空壓機(jī)，其中兩臺(tái)為儀用空壓機(jī)，通過硬聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)一用一備，另一臺(tái)空壓機(jī)為化水系統(tǒng)反洗用。江西亞東技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)組合閥組合閥手動(dòng)停機(jī)手動(dòng)停機(jī)啟動(dòng)閥啟動(dòng)閥停機(jī)電磁閥停機(jī)電磁閥掛閘電磁閥掛閘電磁閥汽機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)掛閘，主汽門采用側(cè)掛式。江西亞東技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn) 主蒸汽設(shè)計(jì)參數(shù)1.6MPa,370。當(dāng)主蒸汽壓力大于1.8MPa或全場(chǎng)失電或

5、啟機(jī)暖管等三種情況下打開大旁路，通過旁路減溫減壓器，蒸汽降為0.15MPa，150，排入凝汽器。a.當(dāng)全場(chǎng)失電，可通過大旁路調(diào)節(jié)蒸汽量，匹配生產(chǎn)線生產(chǎn)用電，實(shí)現(xiàn)孤島運(yùn)行；b.同時(shí)，在暖管，啟機(jī)和停機(jī)時(shí)，通過汽機(jī)大旁路系統(tǒng)，回收疏水，節(jié)約水資源，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；c.在主蒸汽壓力大于1.8MPa時(shí)，可通過大旁路調(diào)整系統(tǒng)壓力，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。旁路減溫減壓器大旁路系統(tǒng)江西亞東汽機(jī)主汽大旁路系統(tǒng)汽水系統(tǒng)主蒸汽旁路減溫減壓系統(tǒng)江西亞東 設(shè)置蒸汽大旁路系統(tǒng) 汽機(jī)廠房設(shè)三臺(tái)變頻高壓給水泵(兩用一備)，三臺(tái)變頻低壓給水泵(兩用一備)，分別向兩臺(tái)AQC鍋爐高壓省煤器供水，分別向AQC鍋爐低壓省煤器供

6、水。 系統(tǒng)既有足夠的可靠性和靈活性，并可以充分利用鍋爐的富裕容量，還可以進(jìn)行各爐之間的最有利的負(fù)荷分配，提高調(diào)節(jié)精度。運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、安全、穩(wěn)定、高效。鍋爐給水系統(tǒng)切換母管江西亞東給水系統(tǒng)采用切換母管制鍋爐給水系統(tǒng)圖：切換母管制給水系統(tǒng)采用切換母管制江西亞東給水系統(tǒng)采用切換母管制 設(shè)備控制方式改進(jìn)與I/O測(cè)點(diǎn)增設(shè) 給水泵、循環(huán)水泵、冷塔風(fēng)機(jī)等均采用變頻控制技術(shù) 除氧器凝結(jié)水進(jìn)口閥采用電動(dòng)或氣動(dòng)形式 汽機(jī)本體疏水閥全部采用電動(dòng)閥 均壓箱調(diào)節(jié)閥采用氣動(dòng)閥江西亞東技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn) 在線取樣分析 汽水取樣分析設(shè)有爐水PH和電導(dǎo)率的在線分析儀表，并在手動(dòng)和自動(dòng)取樣管路上分別設(shè)置了一個(gè)電磁閥，正常時(shí)自動(dòng)取樣電磁閥工作

7、，當(dāng)取樣溫度過高時(shí)自動(dòng)取樣電磁閥關(guān)閉，采用手動(dòng)取樣。江西亞東技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)值考核驗(yàn)收值考核驗(yàn)收值水泥線規(guī)模2x7000 t/d2x6750 t/d余熱發(fā)電裝機(jī)容量18000 kW主要生產(chǎn)設(shè)備2臺(tái)AQC鍋爐+2臺(tái)SP鍋爐+1套汽輪發(fā)電機(jī)組2臺(tái)AQC鍋爐+2臺(tái)SP鍋爐+1套汽輪發(fā)電機(jī)組平均發(fā)電功率16500 kW16789.33 kW年運(yùn)行時(shí)間7200 h7200 h年發(fā)電量11880 x 104 kW.h/a12088.32 x 104 kW.h/a余熱發(fā)電自用電率7 %5.24%年供電量11048.4 x 104 kW h/a11454.9 x 104 kW h/a設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率相對(duì)于窯95

8、%相對(duì)于窯98.5%噸熟料發(fā)電指標(biāo)28.3 kW h/t29.9 kW h/t勞動(dòng)定員8人7人全投資財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率30.54%32.05%江西亞東技術(shù)性能指標(biāo) 該余熱電站的自動(dòng)化程度較高，減少了操作員的工作強(qiáng)度，將生產(chǎn)發(fā)電的任務(wù)交給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備來完成。從繁忙操盤中解放出來的操作員只需跟蹤當(dāng)前機(jī)組的報(bào)警信息流提示，便能夠?qū)崟r(shí)了解整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行情況，同時(shí)還可以充分利用節(jié)約出來的時(shí)間對(duì)全廠現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行定期巡檢，大大提高了機(jī)組的生產(chǎn)力和員工的工作效率。江西亞東潛在價(jià)值報(bào)告提綱報(bào)告提綱二、智能控制系統(tǒng)二、智能控制系統(tǒng)泰安中聯(lián)水泥項(xiàng)目泰安中聯(lián)水泥項(xiàng)目 設(shè)計(jì)方案 全廠總圖 無人值守系統(tǒng) 專家智能控制 工信部于2

9、015年4月下發(fā)“工業(yè)和信息化辦公廳關(guān)于開展2015年智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目推薦的通知”，泰安中聯(lián)提交了上報(bào)材料。 泰安中聯(lián)智能制造方案要求達(dá)到節(jié)能降耗、管理提升、設(shè)備保障和減員增效的目標(biāo)，整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施旨在從智能物智能物流流、智能質(zhì)控智能質(zhì)控、智能生產(chǎn)智能生產(chǎn)、智能巡檢智能巡檢、智能報(bào)表及監(jiān)控智能報(bào)表及監(jiān)控五個(gè)方面對(duì)泰安中聯(lián)生產(chǎn)線進(jìn)行優(yōu)化完善。泰安中聯(lián)設(shè)計(jì)方案 余熱發(fā)電余熱發(fā)電為實(shí)現(xiàn)智能制造，實(shí)施余熱發(fā)電專家控制系統(tǒng)，除了適當(dāng)提高重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自控元器件配置檔次、實(shí)現(xiàn)余熱發(fā)電各子系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)無人值守功能外，還將提升FCS系統(tǒng)配置水平，并與熟料水泥主生產(chǎn)線的智能平臺(tái)兼容，同時(shí)通過對(duì)真空調(diào)節(jié)系統(tǒng)和功

10、率系統(tǒng)的優(yōu)化控制，有效減少中控操作人員數(shù)量。 采用了我院最先進(jìn)的第二代雙壓第二代雙壓純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及窯頭鍋爐采用沉降室與余熱鍋爐一體化的我院專利技術(shù)（專利號(hào)：（專利號(hào)：ZL2008 2 ZL2008 2 0033019.60033019.6），），實(shí)現(xiàn)了方案的最優(yōu)設(shè)計(jì)和資源的最大化利用。 本工程為單條5000t/d熟料生產(chǎn)線的燒成系統(tǒng)配套余熱發(fā)電工程，配置一臺(tái)AQC鍋爐、一臺(tái)SP鍋爐及一套7MW純凝補(bǔ)汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。泰安中聯(lián)設(shè)計(jì)方案泰安中聯(lián)全廠總圖泰安中聯(lián)無人值守系統(tǒng)無人值守系統(tǒng)無人值守系統(tǒng) 該項(xiàng)目最大的特點(diǎn)在于余熱電站要求“無人值守”，除了較為可靠的設(shè)備質(zhì)量和性能保證，如采用國(guó)內(nèi)一流品

11、牌、國(guó)外優(yōu)質(zhì)品牌；還需要在江西亞東 “一鍵啟停系統(tǒng)”技術(shù)的基礎(chǔ)上再進(jìn)一步提高，才可以在理論上實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目標(biāo)。泰安中聯(lián)無人值守系統(tǒng) 技術(shù)方案特點(diǎn)技術(shù)方案特點(diǎn) 1、汽輪機(jī)要求主汽門遠(yuǎn)程掛閘、遠(yuǎn)程開啟啟動(dòng)閥，補(bǔ)汽門遠(yuǎn)程操作；電動(dòng)盤車自動(dòng)投入/自動(dòng)脫開、自立式壓力調(diào)節(jié)閥改為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥； 2、原則上，重要的、經(jīng)常操作以及大管徑的閥門均采用電動(dòng)/氣動(dòng)方式控制，如冷油器補(bǔ)工業(yè)水閥門改為電動(dòng)閥，與油溫連鎖；射水箱補(bǔ)水閥改為電動(dòng)閥，與水箱水位連鎖；射水泵出口增加去循環(huán)水回水管的管道，加裝電磁閥，與水箱水溫連鎖等等；泰安中聯(lián)無人值守系統(tǒng) 技術(shù)方案特點(diǎn)技術(shù)方案特點(diǎn) 3、給水系統(tǒng)采用高、低壓雙系統(tǒng)方案，即高、低壓管網(wǎng)采

12、用各自獨(dú)立的給水泵系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)各自的蒸汽管網(wǎng)； 4、水位調(diào)節(jié)均采用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥；如汽包水位、熱井水位等； 5、真空濾油濾油系統(tǒng)要求其真空分離罐進(jìn)油閥采用電磁閥，并設(shè)有超高液位浮球、液位浮球，以對(duì)真空罐內(nèi)液位的高低進(jìn)行自動(dòng)控制；在線運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)無人運(yùn)行。 6、全方位的變頻設(shè)計(jì)，如給水泵、凝結(jié)水泵、射水泵、循環(huán)水泵以及冷卻塔風(fēng)機(jī)等，充分利用能源，降低能耗；泰安中聯(lián)無人值守系統(tǒng) 技術(shù)方案特點(diǎn)技術(shù)方案特點(diǎn) 7、智能化水系統(tǒng)：車間設(shè)備、儀表信號(hào)控制全部進(jìn)入DCS，可實(shí)現(xiàn)化水車間制水全自動(dòng)控制，做到無人值守； 8、在線系統(tǒng)設(shè)計(jì)：在線儀表監(jiān)測(cè)、在線取樣分析、在線自動(dòng)加藥等。 9、DCS與水泥線結(jié)合：余熱發(fā)電和水

13、泥線DCS采用同一品牌產(chǎn)品，采用同一服務(wù)器，方便通訊，方便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一統(tǒng)計(jì)、處理； 10、中控室優(yōu)化：汽機(jī)房和水泥線中控樓相近建設(shè)，中控室有通道連通，二者中控室進(jìn)行合并布置，集中運(yùn)行管理，提高工作效率，減少人員配置。泰安中聯(lián)專家智能控制 智能控制智能控制 （1）真空調(diào)節(jié)智能控制 循環(huán)水泵、冷卻塔，配套電機(jī)均采用變頻電機(jī)。通過控制進(jìn)凝汽器的冷卻水進(jìn)水溫度，控制凝汽器的背壓，使電站處于最佳發(fā)電工況，并有效降低余熱電站的自耗電。 射水泵采用變頻，可是實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)；補(bǔ)水采用電動(dòng)閥，連鎖水箱水位；泵出口母管設(shè)置旁路回水至循環(huán)水系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)水箱的水溫控制、調(diào)節(jié)，確保射水抽真空維持在最佳效果。泰安中聯(lián)專家智能

14、控制 智能控制智能控制 （2）排污智能控制 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)水質(zhì)在線儀表，同時(shí)增加排污電動(dòng)閥?？梢酝ㄟ^DCS編程，在保持水質(zhì)穩(wěn)定的前提下，減少排污量。 （3）有功智能調(diào)節(jié) 根據(jù)主蒸汽壓力或有功量，利用505裝置實(shí)現(xiàn)有功功率智能調(diào)節(jié)。 （4）無功智能調(diào)節(jié) 利用勵(lì)磁裝置實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)無功功率智能調(diào)節(jié)。 （5）智能并網(wǎng) 通過同期裝置判斷同期并網(wǎng)條件，實(shí)現(xiàn)智能并網(wǎng)。報(bào)告提綱報(bào)告提綱三、水泥三、水泥窯余熱回收汽輪機(jī)拖動(dòng)技術(shù)窯余熱回收汽輪機(jī)拖動(dòng)技術(shù) 余熱回收拖動(dòng)技術(shù) 余熱回收拖動(dòng)機(jī)組優(yōu)點(diǎn) 案例分析余熱回收拖動(dòng)技術(shù) 余熱回收拖動(dòng)技術(shù)有別于傳統(tǒng)的余熱發(fā)電技術(shù)，它是由余熱鍋爐+汽輪機(jī)+轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備而組成的系統(tǒng)，利用汽

15、輪機(jī)將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能后直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)等耗能設(shè)備；其能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)為：蒸汽汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備；與余熱發(fā)電系統(tǒng)相比，降低了發(fā)電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芎碗妱?dòng)機(jī)的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的兩次能量轉(zhuǎn)變過程所產(chǎn)生的損失，以及電能傳輸過程中的線路損失。蒸汽一汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)電力傳輸網(wǎng)絡(luò)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備。 余熱回收拖動(dòng)機(jī)組優(yōu)點(diǎn)(1) 技術(shù)成熟汽輪機(jī)-電機(jī)聯(lián)合拖動(dòng)形式在化工、冶金行業(yè)應(yīng)用已比較多，國(guó)內(nèi)汽輪機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，如杭州汽輪機(jī)廠、南京汽輪機(jī)廠、青島汽輪機(jī)廠等，在工業(yè)拖動(dòng)汽輪機(jī)生產(chǎn)方面均積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，用汽輪機(jī)拖動(dòng)風(fēng)機(jī)等，從技術(shù)上來說是成熟的。(2) 回收效率高與發(fā)電機(jī)組相比，拖動(dòng)機(jī)組降低了發(fā)電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芎碗妱?dòng)機(jī)的電能轉(zhuǎn)

16、變?yōu)闄C(jī)械能的兩次能量轉(zhuǎn)變過程所產(chǎn)生的損失，以及電能傳輸過程中的線路損失。兩者的節(jié)能比較主要體現(xiàn)在系統(tǒng)的傳動(dòng)效率上，余熱回收拖動(dòng)機(jī)組傳動(dòng)效率高，而余熱回收發(fā)電機(jī)組的傳動(dòng)效率則較低，具體見下表。余熱回收拖動(dòng)機(jī)組優(yōu)點(diǎn)序號(hào)方式1：余熱拖動(dòng)效率損失/%方式2：余熱發(fā)電效率損失/%備注1汽輪機(jī)與風(fēng)機(jī)之間離合器的機(jī)械損失12低轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)比高轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)效率損失242汽輪機(jī)與風(fēng)機(jī)之間減速機(jī)的機(jī)械損失12發(fā)電機(jī)效率損失、發(fā)電機(jī)出口至變頻器的電網(wǎng)線路損失3.53變頻電機(jī)效率、變頻器效率損失344合計(jì)24合計(jì)8.511.5兩種余熱利用方式的裝置傳動(dòng)效率對(duì)比從上表可看出，汽機(jī)拖動(dòng)比余熱發(fā)電效率損失少6.57.5，顯然更

17、節(jié)能。注：變頻器及變頻電機(jī)均按西門子高效變頻器及變頻電機(jī)效率考慮。余熱回收拖動(dòng)機(jī)組優(yōu)點(diǎn)(3) 無需電力部門審批，減少運(yùn)行費(fèi)用采用余熱回收發(fā)電機(jī)組時(shí)，需要并網(wǎng)，這就需通過電力部門審批與管理，特別是對(duì)于中、小企業(yè)，電力部分的監(jiān)管就越嚴(yán)格，往往有可能無法獲得電力部門的批準(zhǔn)，發(fā)電機(jī)組也就不能采用。而對(duì)于余熱回收拖動(dòng)機(jī)組就無須電力部門的審批與管理，也可以節(jié)省一筆管理費(fèi)用。(4) 減少操作、管理人員采用余熱回收發(fā)電機(jī)組時(shí)，風(fēng)機(jī)和余熱回收發(fā)電機(jī)組往往是分屬不同的部門，風(fēng)機(jī)屬水泥廠管理，余熱發(fā)電機(jī)組屬電站管理，就需配備兩套人員來進(jìn)行操作與管理；另外，由于有發(fā)、配電系統(tǒng)存在，也增加了上級(jí)變電站操作人員的工作量，

18、而對(duì)于余熱拖動(dòng)機(jī)組就只需一套操作與管理人員。(3) 無需電力部門審批，減少運(yùn)行費(fèi)用采用余熱回收發(fā)電機(jī)組時(shí)，需要并網(wǎng)，這就需通過電力部門審批與管理，特別是對(duì)于中、小企業(yè)，電力部分的監(jiān)管就越嚴(yán)格，往往有可能無法獲得電力部門的批準(zhǔn)，發(fā)電機(jī)組也就不能采用。而對(duì)于余熱回收拖動(dòng)機(jī)組就無須電力部門的審批與管理，也可以節(jié)省一筆管理費(fèi)用。(4) 減少操作、管理人員采用余熱回收發(fā)電機(jī)組時(shí)，風(fēng)機(jī)和余熱回收發(fā)電機(jī)組往往是分屬不同的部門，風(fēng)機(jī)屬水泥廠管理，余熱發(fā)電機(jī)組屬電站管理，就需配備兩套人員來進(jìn)行操作與管理；另外，由于有發(fā)、配電系統(tǒng)存在，也增加了上級(jí)變電站操作人員的工作量，而對(duì)于余熱拖動(dòng)機(jī)組就只需一套操作與管理人員

19、。余熱回收拖動(dòng)機(jī)組優(yōu)點(diǎn)案例分析以國(guó)內(nèi)典型的5000t/d水泥生產(chǎn)線余熱回收汽輪機(jī)拖動(dòng)項(xiàng)目為例進(jìn)行分析，該生產(chǎn)線采用第四代篦冷機(jī)，窯尾預(yù)熱器采用六級(jí)預(yù)熱器，出口煙風(fēng)溫度約為260。余熱利用思路為：窯頭、窯尾煙氣余熱余熱鍋爐蒸汽汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，考慮機(jī)組運(yùn)行的安全性、可靠性以及經(jīng)濟(jì)性，本方案中轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備確定為高溫風(fēng)機(jī)、窯尾排風(fēng)風(fēng)機(jī)以及水泥磨。案例分析-余熱資源水泥窯生產(chǎn)過程中所排余熱主要有兩部分： 窯頭篦冷機(jī)所排熱空氣； 窯尾預(yù)熱器C1筒所排廢氣，具體參數(shù)如下表所示：序號(hào)序號(hào)項(xiàng)項(xiàng) 目目窯尾廢氣指標(biāo)窯尾廢氣指標(biāo)窯頭廢氣指標(biāo)窯頭廢氣指標(biāo)1廢氣量（濕基）330000Nm3/h200000Nm3/h2廢氣溫度

20、260380（中部抽風(fēng)）3廢氣含塵量5060 g/Nm31522 g/Nm34廢氣成分（濕基）O2CO2N2H2O45%2030%6567%36%2021%/7679%12%案例分析-設(shè)計(jì)原則（1）本工程為一條5000t/d熟料生產(chǎn)線配套余熱回收拖動(dòng)工程，采用工業(yè)汽輪機(jī)直接驅(qū)動(dòng)高溫風(fēng)機(jī)、窯尾排風(fēng)風(fēng)機(jī)和水泥磨，設(shè)備原則上采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備；（2）高溫風(fēng)機(jī)配置一臺(tái)2500kW工業(yè)汽輪機(jī)；窯尾排風(fēng)風(fēng)機(jī)配置一臺(tái)1200kW工業(yè)汽輪機(jī)；水泥磨配置一臺(tái)3500kW工業(yè)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)和一臺(tái)電動(dòng)/發(fā)電；（3）鍋爐島按照一條熟料生產(chǎn)線考慮，布置一臺(tái)AQC爐和一臺(tái)SP爐；（4）蓖冷機(jī)設(shè)置一個(gè)抽風(fēng)口，窯頭余熱鍋爐底部設(shè)沉降裝

21、置；（5）配置一臺(tái)真空除氧器，除氧工藝采用真空除氧器除氧；（6）鍋爐補(bǔ)給水暫擬采用除鹽水，反滲透+混床工藝；（7）設(shè)備冷卻水采用循環(huán)水，循環(huán)水采用機(jī)力通風(fēng)冷卻塔進(jìn)行冷卻；（8）轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備冷卻水、循環(huán)水補(bǔ)水采用工業(yè)水，與廠區(qū)內(nèi)原有工業(yè)水系統(tǒng)連接；（9）熱工控制部分采用分散控制系統(tǒng)(DCS) ；案例分析-原則性熱力系統(tǒng)圖0.2 t/h0.1 t/h39330000Nm /h2600.85MPa194.6916514.36t/h26035.67/h 42380200000Nm /h1113.0MPa14.36t/hSPAQC0.85MPa36021.31t/h0.9MPa175.35170.3514.

22、36t/h 1700.9MPa175.350.2 t/h0.85MPa31135.67t/h3939案例分析-布置形式(1) 高溫風(fēng)機(jī)、窯尾排風(fēng)風(fēng)機(jī)布置方式上述風(fēng)機(jī)布置如下圖，汽輪機(jī)和電機(jī)布置在風(fēng)機(jī)左側(cè)，汽輪機(jī)和電機(jī)之間依次是離合器和變速器；變速器、電機(jī)以及風(fēng)機(jī)之間采用膜片聯(lián)軸器聯(lián)接。案例分析-布置形式(2) 水泥磨布置方式水泥磨布置如下圖，汽輪機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)同側(cè)布置；汽輪機(jī)與變速箱之間采用離合器連接，電機(jī)與變速器、變速器與水泥磨之間采用膜片聯(lián)軸器聯(lián)接，其中變速器含有手動(dòng)離合裝置。案例分析-設(shè)備配置根據(jù)煙風(fēng)參數(shù)，主蒸汽壓力定為0.85MPa，其中窯頭鍋爐采用立式結(jié)構(gòu)，自然循環(huán)，煙氣下進(jìn)上出，

23、受熱面管束采用鰭片管，傳熱效果好；窯尾鍋爐也采用立式結(jié)構(gòu)，自然循環(huán)，煙氣上進(jìn)下出，受熱面管束采用光管，窯頭、窯尾鍋爐的具體參數(shù)如下表所示：序號(hào)序號(hào)項(xiàng)項(xiàng) 目目單位單位窯尾余熱鍋爐窯尾余熱鍋爐窯頭余熱鍋爐窯頭余熱鍋爐1煙氣流量Nm3/h330000Nm3/h200000Nm3/h2進(jìn)口煙溫2603803出口煙溫1941104蒸汽流量t/h14.3621.315蒸汽壓力MPa0.850.856蒸汽溫度2403607公共省煤器熱水量t/h/35.678公共省煤器入口水溫/429鍋爐壓損Pa80mmH2O80mmH2O窯頭、窯尾余熱鍋爐參數(shù)設(shè)備名稱參 數(shù)數(shù)量備 注一. 高溫風(fēng)機(jī)軸中心線標(biāo)高： m1臺(tái)軸功

24、率：2400kW汽輪機(jī) 輸出功率：2500kW1臺(tái)原配變頻電機(jī)汽輪機(jī)減速器 輸入軸轉(zhuǎn)速：6200r/min1臺(tái)隨汽輪機(jī)配套輸出轉(zhuǎn)速范圍：980r/min備注：1. 減速機(jī)由汽輪機(jī)廠家配套；2. 風(fēng)機(jī)運(yùn)行曲線由風(fēng)機(jī)廠家提供；3. 所有輔機(jī)按照常規(guī)一機(jī)配置及加上水環(huán)真空泵。案例分析-設(shè)備配置案例分析-設(shè)備配置設(shè)備名稱參 數(shù)數(shù)量備 注二. 尾排風(fēng)機(jī)軸中心線標(biāo)高： m1臺(tái)軸功率：1120kW汽輪機(jī) 輸出功率：1200kW1臺(tái)原配變頻電機(jī)汽輪機(jī)減速器輸入軸轉(zhuǎn)速：4500r/min1臺(tái)隨汽輪機(jī)配套輸出轉(zhuǎn)速范圍：740r/min備注：1.減速機(jī)由汽輪機(jī)廠家配套；2.風(fēng)機(jī)運(yùn)行曲線由風(fēng)機(jī)廠家提供；3.所有輔機(jī)按

25、照常規(guī)一機(jī)配置及加上水環(huán)真空泵。案例分析-設(shè)備配置設(shè)備名稱參 數(shù)數(shù)量備 注三. 水泥磨軸中心線標(biāo)高： m1套軸功率：3000kW汽輪機(jī) 所需功率：3500kW1套汽輪機(jī)減速器輸入軸轉(zhuǎn)速：3000r/min1套隨汽輪機(jī)配套輸出軸轉(zhuǎn)速：740r/min其他輔機(jī)1.凝汽器按照常規(guī)一機(jī)配置；2.水環(huán)真空泵由汽輪機(jī)配套。自帶的減速機(jī)輸入軸轉(zhuǎn)速：740r/min1套輸出軸轉(zhuǎn)速：15.8r/min備注：1.水泥磨重載啟動(dòng)考慮減緩汽輪機(jī)啟動(dòng)升速率，汽輪機(jī)自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)、通流部分做適應(yīng)設(shè)計(jì)。案例分析-工作流程（1）起動(dòng)時(shí)：起動(dòng)時(shí)：當(dāng)水泥窯剛起動(dòng)時(shí)，余熱回收系統(tǒng)還沒有過熱蒸汽產(chǎn)生，拖動(dòng)汽輪機(jī)通過離合器與系統(tǒng)脫開；此

26、時(shí)電機(jī)投入使用，電機(jī)單獨(dú)拖動(dòng)高溫風(fēng)機(jī)、窯尾排風(fēng)機(jī)工作，使水泥窯系統(tǒng)起動(dòng)、直至正常工作，有熱煙氣產(chǎn)生；然后將熱煙氣送入余熱鍋爐產(chǎn)生過熱蒸汽，將過熱蒸汽送至汽輪機(jī)入口，使其膨脹做功；（2）正常工作時(shí)：正常工作時(shí)：隨著過熱蒸汽量逐漸增大，汽輪機(jī)輸出功率和轉(zhuǎn)速也逐漸增大，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定程度時(shí)，離合器自動(dòng)嚙合，汽機(jī)與電機(jī)、風(fēng)機(jī)連接投入使用；當(dāng)汽輪機(jī)輸出功率足夠時(shí)，切斷電機(jī)電源，汽輪機(jī)單獨(dú)拖動(dòng)高溫風(fēng)機(jī)、窯尾排風(fēng)機(jī)、水泥磨工作。（3）蒸汽量不足時(shí)：蒸汽量不足時(shí)：當(dāng)水泥線生產(chǎn)線波動(dòng)，過熱蒸汽量不足時(shí)，連接電機(jī)電源，電機(jī)投入使用，此時(shí)汽輪機(jī)、電機(jī)雙驅(qū)動(dòng)高溫風(fēng)機(jī)、窯尾排風(fēng)機(jī)以及水泥磨；（4）蒸汽量富裕時(shí)蒸汽

27、量富裕時(shí)：汽輪機(jī)除拖動(dòng)高溫風(fēng)機(jī)、窯尾排風(fēng)機(jī)以及水泥磨正常運(yùn)行外，富裕的蒸汽拖動(dòng)電動(dòng)/發(fā)電機(jī)，使其機(jī)械能全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，所發(fā)電能供其他設(shè)備使用。（5）水泥磨停運(yùn)、故障時(shí)：水泥磨停運(yùn)、故障時(shí)：當(dāng)水泥磨故障或停運(yùn)時(shí)，通過手動(dòng)離合裝置使水泥磨脫開檢修，此時(shí)汽輪機(jī)正常工作拖動(dòng)電動(dòng)/發(fā)電機(jī)工作，使其機(jī)械能全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，所發(fā)電能供其他設(shè)備使用。案例分析-節(jié)能效果比較余熱回收拖動(dòng)與發(fā)電機(jī)組相比，少了發(fā)電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋㈦妱?dòng)機(jī)的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的兩次能量轉(zhuǎn)變過程所產(chǎn)生的損失，以及電能傳輸過程中的線路損失。兩者的節(jié)能比較主要體現(xiàn)在系統(tǒng)的傳動(dòng)效率上，余熱回收拖動(dòng)機(jī)組傳動(dòng)效率高，而余熱回收發(fā)電機(jī)組的傳動(dòng)效率則

28、較低，具體見下表。序號(hào)序號(hào)余熱回收汽機(jī)拖動(dòng)余熱回收汽機(jī)拖動(dòng)序號(hào)序號(hào)余熱回收發(fā)電余熱回收發(fā)電1汽輪機(jī)內(nèi)效率(%)82%1汽輪機(jī)內(nèi)效率(%)79%2汽輪機(jī)輸出功率(kW)6435.012汽輪機(jī)輸出功率(kW)6157.0433發(fā)電機(jī)效率(%)97%44計(jì)算發(fā)電功率(kW)5972.335汽輪機(jī)與風(fēng)機(jī)之間離合器的機(jī)械損失(%)2.00%5發(fā)電機(jī)出口至變頻器的電網(wǎng)線路損失(%)0.50%6汽輪機(jī)與風(fēng)機(jī)之間減速機(jī)的機(jī)械損失(%)2.00%6變頻器、變頻電機(jī)效率損失(%)4.00%7得到的有用功率(kW)6180.187得到的有用功率(kW)5704.778年運(yùn)行時(shí)間(h)72008年運(yùn)行時(shí)間(h)720

29、09年節(jié)省發(fā)電量(kWh/a)44497297.999年節(jié)省發(fā)電量(kWh/a)41074311.0210自用電率(%)8%10自用電率(%)8%11年節(jié)省電量(kWh/a)40937514.1511年節(jié)省電量(kWh/a)37788366.1312電費(fèi)0.5512電費(fèi)0.5513年節(jié)省電費(fèi)22515632.7813年節(jié)省電費(fèi)20783601.37從上表可看出，汽機(jī)拖動(dòng)比余熱發(fā)電效率損失少6.57.5；同時(shí)汽機(jī)拖動(dòng)獲得的有用功率比余熱發(fā)電多7.6%左右，顯然更節(jié)能。案例分析-投資比較兩種余熱利用方式的投資對(duì)比見下表。從中可以看出，余熱拖動(dòng)比余熱發(fā)電約高800萬元。序號(hào)序號(hào)項(xiàng)目項(xiàng)目余熱拖動(dòng)余熱拖

30、動(dòng)余熱發(fā)電余熱發(fā)電備注備注1余熱鍋爐及輔機(jī)108010802汽輪機(jī)及輔機(jī)18399003發(fā)電機(jī)01504水處理系統(tǒng)85855冷卻塔及循環(huán)水泵站1101106電氣602407儀表2001308材料費(fèi)5104209建筑工程費(fèi)54173510安裝工程費(fèi)81261011其他費(fèi)用58958912基本預(yù)備費(fèi)（3%）17415113工程靜態(tài)投資60005200案例分析-運(yùn)行成本比較運(yùn)行成本主要考慮化水消耗的藥劑費(fèi)、水費(fèi)、人工及維護(hù)成本等，兩種余熱利用方式的運(yùn)行成本對(duì)比下表序號(hào)項(xiàng)目余熱拖動(dòng)余熱發(fā)電備注供電總成本單位供電成本供電總成本單位供電成本年不含稅總金額(元)金額(元)年不含稅總金額(元)金額(元)1消耗材料4979830.012164979830.013182水6634510