纯低温余热发电技术.doc

第9章 纯低温余热发电技术 9.1概述 随着新型干法水泥煅烧技术的发展，我国的水泥生产技术、装备、管理日渐成熟，目前国内已建成并运行了大量2000t/d以上熟料生产线。新型干法生产线与其他窑型相比在热耗方面显著降低，但是受煅烧工艺的限制，生产过程中仍有大量的中、低温废气余热资源未被充分利用，其中由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排出的废气，温度约在350℃左右，带走的热能大约为水泥熟料烧成系统热耗量的35％。 水泥回转窑纯低温余热发电是一项将水泥窑窑头、窑尾排放的中低温废气余热转化为电能的节能技术，该技术可有效提高水泥生产过程中的能源利用效率，使水泥企业能源利用率提高到95％以上，降低能源消耗，减轻环境热污染，从而实现水泥工业的节能减排，提高企业的经济效益，增强企业的市场竞争力。 9.1.1纯低温余热发电发展历程 水泥回转窑余热发电技术是随着水泥回转窑煅烧技术发展起来的。早在二十世纪初，德、日等国即开始中空回转窑余热发电技术的研究及应用，到七十年代中期，无论是热力系统还是装备都已进入实用阶段，八十年代初期，此项技术的应用达到了高潮，尤其是日本，技术较为成熟。 我国第一台水泥窑余热电站始建于大连水泥厂，日本小野田水泥公司在1922~1923年期间，扩建该厂第二条φ3×60m干法中空窑生产线时，利用日本余热电站技术装备，配套建设了高温余热发电机组，装机容量为3MW，称为“水泥干法中空余热发电窑” 。 我国水泥窑余热发电技术的发展从第一个五年计划开始起步，经过半个多世纪的发展，水泥窑余热发电技术的研究、开发、推广、应用工作经历了4个阶段。 第一阶段为1950年~1989年。这30多年主要参照上世纪三十年代日本引进德国技术在我国东北、华北地区建设的中空窑高温余热发电技术装备，对老厂进行改造，同时在老厂扩建中得到应用。总计投运了约290条中空窑余热发电系统。形成了不同主蒸汽参数、余热锅炉形式、装机容量的高温余热发电窑系统。为我国开展水泥窑中低温余热发电技术及装备的研究开发奠定了坚实基础。 第二阶段为1990年~1996年。“八五”期间，国家安排了水泥行业科技攻关课题，其一是：“带补燃锅炉的中低温余热发电技术及装备的研究开发” ，主要内容为采用国产标准系列汽轮发电机组，回收400℃以下废气余热进行发电。该课题在1996年完成了攻关工作，形成了“带补燃锅炉的水泥窑中低温余热发电技术” ；其二是“水泥窑纯低温余热发电工艺及装备技术的研究开发” ；其三是“纯低温余热发电技术装备——螺杆式膨胀机研究开发” 。根据带补燃锅炉的水泥窑中低温余热发电技术应用的经验，以日本KHI公司为宁国水泥厂4000t/d水泥窑提供的6480kW纯低温余热电站的建设为契机，基本形成了我国水泥窑纯低温余热发电工艺技术装备体系。 第三阶段为1997年~2005年。推广、改进“带补燃锅炉的水泥窑中低温余热发电技术”和“水泥窑纯低温余热发电技术” 。截止2005年底，利用“带补燃锅炉的水泥窑中低温余热发电技术”的水泥厂，国内有23个36条1000～4000t/d预分解窑生产线上安装了28台带补燃锅炉的中温余热发电机组，总装机为45.36MW。与此同时，我国水泥窑纯低温余热发电技术的研发也取得了突破性的进展，利用国产设备和技术先后在13条新型干法窑上，配套建设了装机容量分别为2.0MW、3.0MW、6.0MW、7.5MW的纯低温余热电站。 第四阶段为2005年以后。由于水泥窑纯低温余热发电技术和装备已日臻成熟，国家产业政策明确规定不允许上带补燃炉的余热发电系统，而纯低温余热发电的概念是相对于带补燃炉余热发电技术而命名的，随着带补燃炉余热发电技术被取缔，纯低温余热发电技术被更名为水泥窑低温余热发电技术。自此，水泥余热发电进入了蓬勃发展阶段。 9.1.2纯低温余热发电技术 1．单压式纯低温余热发电系统 （1）单压系统工艺流程 新型干法水泥生产线上，一般中低温纯余热发电系统的余热回收分为两部分：一是窑尾预热器一级筒出口排出的300～350℃的废气余热；二是窑头熟料篦式冷却机尾部排出400℃以下的废气余热。由于生产需要，生产线的废气余热还将作为生料粉磨系统、煤粉制备系统的烘干热源。 为了同时满足发电与原、燃料烘干的需要，窑尾SP锅炉一般均采用立式锅炉，布置在窑尾预热器后的高温风机之上。窑尾在最上一级（C1级）预热器至窑尾高温风机的下行管道上引出废气管道与SP锅炉相连，锅炉出口烟气温度控制在220℃左右，送到窑尾高温风机进风口的管道上，以满足下道工序烘干原料和燃料的需要。烘干原料和燃料后的废气由原废气处理系统的收尘器净化后排入大气。控制锅炉的烟气阻力≤1000Pa，使系统的阻力在窑尾高温风机的能力允许范围之内。在原预热器出口至高温风机的烟道引出管道、原下行管道以及锅炉出口管道上均增设电动百叶