中国水泥窑余热发电技术

     第一代余热发电技术的特点：上述三种技术没有本质的区别，共同的特点：都是利用在窑头熟料冷却机中部增设抽废气口或直接利用冷却机尾部废气出口的400℃以下废气及窑尾预热器排出的300～350℃的废气余热；最重要的特点是采用0.69～1.27MPa-280～340℃低压低温主蒸汽。区别仅在于：窑头熟料冷却机在生产0.69～1.27MPa-280～340℃低压低温蒸汽的同时或同时再生产0.1～0.5MPa-饱和～160℃低压低温蒸汽、或同时再生产85～200℃的热水；汽轮机采用补汽式或不补汽式汽轮机；复合闪蒸补汽式适用于汽轮机房与冷却机距离较远的情况而多压补汽式适用于汽轮机房与冷却机距离较近的情况。

 

      第一代余热发电技术填补了我国水泥行业的空白，为我国发展这项技术奠定了基础并积累了宝贵的经验。但由于技术条件的限制，其技术水平类比新型干法窑，相当于上世纪九十年代初的水平，无论投资、发电能力、运行的稳定性、设备寿命、运行可调整性都存在一定的问题：

（1）没有很好利用熟料冷却机的废气温度，系统只生产低温低压蒸汽，余热没有按其温度分布进行梯级利用，使发电热力循环系统效率太低，余热达不到应该达到的发电量，比如：对于带有5级预热器的水泥窑其余热发电能力在保证满足生料烘干所需废气温度为210℃、煤磨烘干所需废气参数、不影响水泥生产、不增加水泥熟料烧成热耗及电耗、不改变水泥生产用原燃料的烘干热源、不改变水泥生产的工艺流程及设备的条件下，每吨熟料余热发电量实际上不可能超过750kcal/kg-33kwh（实际熟料产量为5500t/d,热耗为小于750kcal/kg或者预热器出口废气温度小于330℃,生料烘干温度大于210℃时的发电功率不会大于7800Kw）。

      目前，一些设计单位采用第一代余热发电技术宣传已有很高的发电量，如：2500t/d窑发电装机已达6000KW或发电功率已达到4000KW, 5500t/d窑发电已达9300KW。对于第一代余热发电技术，在理论上这是不可能的。经实际调查，有如下几种情况，在宣传上促成了发电功率的提高，但这些情况都是背离余热发电应遵循的基本原则的，有的甚至是弄虚作假。

      第一种情况：熟料热耗远高于750Kcal/Kg。一般来讲，对于新型干法水泥煅烧工艺形成的低温废气余热，以熟料热耗750Kcal/Kg为基数，当熟料热耗每增加7～8Kcal/Kg时，吨熟料余热发电量应增加1 kwh以上。以750Kcal/Kg的熟料热耗,对于2500t/d窑：当采用第一代余热发电技术时，实际吨熟料余热发电能力应为28～32kwh，电站实际发电功率应为2900～3350KW(如果采用第二代余热发电技术, 实际吨熟料余热发电能力应为38～42kwh，电站发电功率应为3900～4380KW)；以850Kcal/Kg的熟料热耗,对于2500t/d窑：当采用第一代余热发电技术时，实际吨熟料余热发电能力应为40～44kwh，电站实际发电功率应为4160～4580KW(如果采用第二代余热发电技术, 实际吨熟料余热发电能力应为50～54kwh，电站发电功率应为5200～5600KW)。以750Kcal/Kg的熟料热耗,对于5000t/d窑：当采用第一代余热发电技术时，电站发电功率应为6200～7500KW(如果采用第二代余热发电技术, 电站发电功率应为7900～8750KW)。

      第二种情况：在发电机功率表上做手脚,乘上大于一的系数,这是典型的做假行为。

      第三种情况：为了提高发电量，利用三次风或其它水泥生产用的高温气体来发电，这无疑需要大大增加熟料热耗，而由于余热发电蒸汽参数较低，热力系统循环热效率低，这种方式是对能源的浪费。

第四种情况：熟料实际产量远远高于其宣传的产量，给大家造成余热发电量很高的假象。

(2)由于采用0.69～1.27MPa-280～340℃低压低温蒸汽，对适应水泥窑生产的波动性较差。如:采用1.27MPa-340℃蒸汽参数时，保证汽轮机寿命和效率的蒸汽参数变化范围为0.97～1.47MPa-325～350℃，但由于水泥窑生产的波动性,保证蒸汽参数变化范围为0.97～1.47MPa-325～350℃是非常困难的，这是目前利用第一代余热发电技术建设投产的余热电站普遍存在的问题，其危害在于将大大缩短汽轮机寿命，目前只是由于已投产的余热电站运行时间都比较短，这个问题还没有暴露出来(采用第二代余热发电技术的2.29MPa-370℃蒸汽参数，保证汽轮机寿命和效率的蒸汽参数变化范围为1.27～2.47MPa-325～400℃，这就能很好地适应水泥窑生产的波动)。

(3) 第一代余热发电技术的蒸汽温度是不可调整的,只能随水泥窑生产的波动而波动，而且波动范围之大，足以严重影响汽轮机寿命(而第二代余热发电技术很好地解决了这个问题)。

(4) 第一代余热发电技术的两台锅炉给水系统是串连的，任意一台锅炉有异常，都将影响整套电站的运行(第二代余热发电技术同样很好地解决了这个问题)。

(5) 第一代余热发电技术由于采用低压低温蒸汽，电站所需要的管道规格及冷却水系统设备相对较大，单位KW装机投资也普遍高于第二代余热发电技术(同样条件下约提高百分之十以上)。

 

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0～0.15MPa—饱和～160℃、余热发电能力为3140kJ/kg熟料——38～42kwh/t熟料。

对于上述技术要点，构成第二代水泥窑纯低温余热发电技术的基本要素为：

(1)冷却机采用多级取废气方式，为电站采用相对高温高压主蒸汽参数及实现按废气温度将废气热量进行梯级利用创造条件；

(2)电站热力系统采用1.57～3.43MPa—340～435℃相对高温高压主蒸汽参数，为提高余热发电能力提供保证；

(3)汽轮机采用多级混压进汽(即补汽式)汽轮机，为将180℃以下废气余热生产的低压低温蒸汽转换为电能提供手段；

(4) 利用C2级旋风筒内筒至C1级旋风筒入口的450～600℃废气设置蒸汽过热器，使其一方面C1级旋风筒入口的废气温度仅需降低8～12℃(是水泥生产所允许的同时不会增加熟料热耗)，另一方面通过设置的C2级旋风筒内筒过热器可使SP炉独立生产主蒸汽，有利于提高余热发电能力及增加电站生产运行管理的灵活性、稳定性；

(5) 窑头熟料冷却机冷却风采用循环风方式，即将AQC炉出口废气部分或全部返回冷却机，这样可以提高窑头熟料冷却机废气余热回收率并同时可以提高窑头AQC炉进口废气温度从而进一步提高发电量。

 

      第二代纯余热发电技术是大连易世达能源工程有限公司的专利技术，专利保护范围：主蒸汽参数1.57～3.82Mpa次中压或中压----饱和温度至450℃过热蒸汽，窑头熟料冷却机两个及两个以上用于生产蒸汽的取废气口，熟料冷却机循环风技术，窑尾C2级预热器内筒过热器技术。热力系统构：针对第一代纯余热发电技术的特点及存在的问题，分析水泥窑废气温度及废气热量的分布情况如下：

不带余热发电时的废气温度及热量分布图，见图4；

第一代余热发电的废气温度及热量分布图，见图5；

第二代余热发电的废气温度及热量分布图，见图6；

 

本新闻共5页,当前在第2页  1  2  3  4  5