水泥厂纯低温余热发电技术及发电能力的初步研究.pdfVIP

水泥厂纯低温余热发电技术及发电能力的初步研究 1 2 1 王鹏 ，刘连增 ，颜玉 ， （1．北京仟亿达科技有限公司，北京 100024;2．液化空气（沧州）有限公司 河北 沧州 061113） 摘 要：介绍了目前水泥行业已经推广应用的两代纯低温余热发电技术以及其 技术特点。通过分析和研究“每公斤熟料热耗-吨熟料余热发电量”理论存在的 不足，引入“理论计算法”理论，为水泥厂提供了一种余热发电能力的计算方法。 关键词：水泥窑；余热发电；发电能力计算 0 引言 能源是社会经济发展的重要物质基础，水泥工业是能源的消耗大户（每吨水泥 熟料消耗燃料折标煤为100～115kg，消耗电量为90～115kW ·h），水泥熟料煅烧 过程中产生并排放大量的400℃以下的余热废气，其热量约占水泥熟料生产总耗 热量的35%以上，不仅造成严重的环境污染和能源浪费，而且还严重影响企业经 济效益及竞争能力。如何有效的回收和利用中低温余热烟气，对节约能源、保护 环境以及提高企业的经济效益和企业竞争力起着重要的作用。 目前，国内水泥行业针对煅烧余热废气的回收和利用主要是“低温余热发电”， 所谓的低温余热发电，就是利用新型干法水泥窑窑头和窑尾余热废气进行发电的 一项技术。在利用水泥生产工艺中的中低温废气进行余热发电方面，日本、韩国、 我国台湾地区70%以上的水泥企业都设置有余热发电系统。一九九八年，由日本 政府提供的一套低温余热发电成套设备在宁国水泥厂投产发电，该套设备配置在 4000t/d 四级预热器水泥生产熟料线，装机容量为6480kW，设计年发电量为4087 4 ×10 kWh,运行证明，该系统安全可靠，能为水泥生产企业带来显著的经济效益 和环境效益。 1 目前水泥行业已经推广应用的纯低温余热发电技术 1.1 水泥窑第一代纯低温余热发电技术 水泥窑第一代纯低温余热发电技术是指不影响水泥熟料产量、质量，不降低水 泥窑运转率，不改变水泥生产工艺流程、设备，不增加熟料电耗和热耗的前提下， 采用 0.69～1.27Mpa-280～330℃蒸汽将新型干法水泥窑窑尾预热器排除的废气 余热、窑头熟料冷却机排除的废气余热转化为电能的技术。 1.2 水泥窑第二代纯低温余热发电技术 水泥窑第二代纯低温余热发电技术是指不影响水泥熟料产量、质量，不降低水 泥窑运转率，不改变水泥生产工艺流程、设备，不增加熟料电耗和热耗的前提下， 采用 1.57～3.43Mpa-340～435℃蒸汽将新型干法水泥窑窑尾预热器排除的废气 余热、窑头熟料冷却机排除的废气余热转化为电能的技术。 1.3 水泥窑纯低温余热发电的三种热力系统图 图1 单压系统 图2 闪蒸系统 图3 双压系统 2 目前水泥行业已经推广应用的纯低温余热发电技术特点 2.1 水泥窑第一代纯低温余热发电技术的特点 技术要点：利用水泥窑窑尾预热器排出的350℃以下废气设置一台窑尾预热器 余热锅炉(简称 SP 锅炉)、利用水泥窑窑头熟料冷却机排出的400℃以下废气设 置一台熟料冷却机废气余热锅炉(简称AQC 炉)、两台锅炉设置一台蒸汽轮机、发 电系统主蒸汽参数为0.69～1.27MPa—280～340℃。 2.2 水泥窑第二代纯低温余热发电技术的特点 技术要点：利用水泥窑窑尾预热器排出的350℃以下废气设置一台窑尾预热器 余热锅炉(简称SP 锅炉)或同时利用窑尾C2 级预热器内筒设置过热器;利用熟料 冷却机排出的 400℃以下废气设置一台熟料冷却机废气余热锅炉(简称AQC 炉)， 或者通过改变窑头熟料冷却机废气排放方式：利用熟料冷却机排出的部分360℃ 以下废气设置一台AQC 余热锅炉、利用熟料冷却机排出的部分500℃以下废气设 置一台熟料冷却机废气余热过热器(简称ASH 过热器);将AQC 炉排出的废气部分 或全部返回冷却机，窑头熟料冷却机冷却风采用循环风方式;利用两台锅炉或者 增设的余热过热器设置补汽式蒸汽轮机，发电系统主蒸汽参数为 1.57～ 3.43MPa—340～435℃、补汽参数为0.1～0. 5MPa—饱和～160℃。 2.3 水泥窑纯低温余热发电技术的比较 通过两代水泥窑技术要点的比较可以看出，第二代技术热力循环系统采用了中 压中温参数，提高了热力循环系统的效率，在充分利用水泥窑不同废气温度余热 的同时，实现了热量根据其温度进行阶梯级利用的原理，使水泥窑废气余热按其 质量最大限度的转化为