水泥窑纯低温余热发电有机工质循环技术的应用探讨

　　2.3 目前的纯低温余热发电系统

　　相对于补燃电站，纯余热电站不烧煤，不增加新的烟气排放点。更减少了煤制备车间的噪声的产生，因此具有更好的环保效果。但是纯低温余热发电受到了余热品位和余热量的制约。目前国内纯低温余热发电电站均为带四级预热器的水泥窑建设。因为带四级预热器的水泥窑余热品位及余热保有量比五级好。目前带带五级预热器的5000t/d水泥线大约仅具有7000多kW的发电能力。

　　根据国内现有的装备及技术水平，结合余热的实际情况，目前国内的纯低温余热电站采用了特殊的设备，如汽轮机采用了凝汽补汽式汽轮机：其主进汽参数为1.27MPa－290℃，补汽参数为0.15MPa－125℃。主进汽由窑尾余热锅炉生产，窑头余热锅炉生产汽轮机补汽以及除氧用蒸汽。余热回收设备采用立式余热锅炉。

　　为四级预热器水泥窑设计的国产纯低温余热发电系统原则性热力系统图见图3。

图3 国产纯余热机组原则性热力系统图

　　带五级预热器的水泥生产线因其窑尾废气温度仅有330℃左右，温压低而难以生产300℃以上的蒸汽。但这部分余热尤其对于5000t/d至10000t/d的水泥生产线来讲，仍然有非常大的回收价值，因此必须想新的办法。

3 以有机工质和导热油为循环工质的纯低温发电系统

　　3.1 主机设备的选取

　　提到使用有机工质的透平机组以及低温余热利用，人们会想到我国西藏的羊八井地热电站。羊八井建起的第一台1300千瓦的地热发电试验机组，是以色列供货设备，循环工质为有机烷类，以异戊烷最常用。异戊烷一般为无色液体，能与醚、烃类和油类任意混溶，难溶于醇，不溶于水，沸点为36℃。用异戊烷作工质的透平机组有如下优点：

　　①．有机工质沸点低，易产生蒸汽，因此可以回收低温余热。
　　②．有机工质蒸汽密度比水蒸汽密度大得多，因此透平机转速可降低，效率高，体积小。
　　③．冷凝压力接近或稍大于大气压，工质泄漏小。
　　④．有机工质耐低温，不受冰冻的影响。
　　⑤．由于转速低，因此噪声小。
　　⑥．系统的工作压力低，约1.5MPa。
　　⑦．无湿蒸汽产生，始终保持干燥，不受腐蚀，透平寿命长。

　　因此纯低温余热发电系统可尝试选用此类型透平机组。

　　近20多年来，以导热油为热载体的间接供热技术，在石油、化工、纺织、制药、橡胶等行业得到了发展和日益广泛的应用。

　　导热油是一种良好的有机热载体传热介质，具有较高的热容量和较低粘度，在常压下导热油的初馏点比水的蒸发温度要高出数倍。高温导热油在300℃的条件下仍不气化而保持常压，此时饱和压力的水蒸汽已高达8.5MPa。因此在中、高温传热的条件下，用导热油代替传统的水蒸汽热载体，就能以低压管道系统代替高压管道系统。可降低管道的投资，使运行的安全性和可靠性得到保障。此外导热油还具有传热均匀，热稳定性好以及优良的导热特性。例如在100℃时，饱和水蒸汽的导热系数为0.0237W/(m.℃)，而Mobiltherm 605#导热油在100℃时的导热系数为0.127W/(m.℃)，是水蒸汽的5.35倍，传输距离远、热损失小，能在多种不同温度下获得热量。导热油对普通的碳钢设备和管道基本上无腐蚀作用，不需要采用类似蒸汽系统的给水脱盐、除氧等复杂的处理过程，因此具有系统简单输送方便等优点。因此用导热油作工质的机组传热效率高。

　　因此纯低温余热发电系统可尝试选用此类型余热锅炉。