水泥窑纯低温余热发电技术与装备简介

水泥窑纯低温余热发电技术与装备简介（共3篇）

水泥窑纯低温余热发电技术与装备简介 篇1

水泥窑纯低温余热发电技术与装备简介

一、前言

水泥生产过程需要消耗大量的能源和天然矿物，而这些资源是不可再生的，因此制约了水泥工业的可持续发展，降低水泥生产过程中原燃料的消耗是保证水泥工业可持续发展的最有效措施。水泥熟料煅烧过程需要较高的煅烧温度，消耗大量的天然矿石能源——煤炭，以目前先进的新型干法水泥窑为例，其单位熟料烧成热耗在2900～3300kJ/kg，但同时约占熟料烧成热耗30--40％的热量随废气从窑尾和窑头排入大气，而采用余热发电技术将这部分热量回收是一种非常有效的办法----

二、华效公司在低温余热发电方面的技术保障能力及业绩

公司简介

协作单位

公司技术力量及外聘技术顾问

相关工作业绩

三、水泥低温余热发电技术和装备：

设计思想

A冷却机中部开口，抽取较高温度的废气以提高发电能力。（由用户选择）

目前，•窑外分解窑所配套的篦式冷却机出口废气温度多在200℃左右，在这种温度下的热量品位较低，•很难进行动力回收，除非窑尾废气温度相当高的特殊情况，一般情况下要对冷却机进行相应的改造。由于从冷却机各段篦床上逸出的温度是不一样的，可以将这股废气人为地分为两部分，一部分是从冷却机中部逸出的，温度在300℃以上的中温废气，•利用这股废气进行余热动力回收是可行的；另一部分是从冷却机后部逸出的120 ℃左右的废气，这股废气基本上没有动力回收价值，而且与前一部分废气混合时降低了其热能的品位，使系统的可用能遭受很大的损失。因此，在冷却机原有废气出口前新开一抽气口，用以抽取冷却机中部逸出的气体进行余

热动力回收，原有抽气口抽取冷却机后部废气，两抽气口之间用挡墙相隔，压力的平衡用挡板实现。设置锅炉旁通烟道，以便锅炉停运时不影响水泥生产。锅炉出口废气与原抽气口的废气混合后进入电收尘，汇入水泥工艺流程。

B对预热器进行相应改造，由五级换热改为四级换热。

经过认真核算，可实施预热器的改造以提高发电能力，从而提高全厂整体的热利用效率（由用户选择）。

工艺流程

设备特点

PH炉形式的确定

PH炉有两种布置形式：一种为卧式，另一种为立式。

卧式炉主要优点有：不易积灰，清灰容易；定期除灰对水泥工艺控制影响小。

卧式炉主要缺点有：占地面积大；密封困难，漏风点较多，热效率相对立式炉较低。

立式锅炉主要优点：漏风点少、热效率较高、比较容易布置（可顺着窑尾风管布置）、占地面积较小。

立式锅炉主要缺点：在相同管束间距的情况下锅炉易积灰（特别是窑尾废气中的粉尘浓度较高）、耗钢量相对较大，定期除灰对水泥工艺控制影响较大。

锅炉的积灰主要与粉尘浓度和粉尘性质及受热面的布置水平有关，入炉废气中所含粉尘主要为生料粉，较为松散，通过机械振打可以达到清除积灰的目的。

通过以上比较和采取的措施，从尽量不影响水泥工艺系统的稳定运行出发，推荐PH炉采用卧式锅炉。

与单压、双压系统的比较

技术及装备的可靠性

四、对现有水泥生产设备的影响：

１、窑头电收尘：

对窑头电收尘的影响从以下几方面来分析：

⑴粉尘比电阻。电收尘的入口废气温度降低，对粉尘比电阻产生一定的影响。但仍处于电收尘器的运行允许范围内，对电收尘的收尘效率将产生一定的不利影响。

⑵入口粉尘浓度和粒径。冷却机废气在进入ＡＱＣ锅炉前要先经过预除尘器，一部分粉尘沉降下来，电收尘入口粉尘浓度大幅降低。若冷却机进行中部开口的改造，原抽气口处抽气量减少，局部气体流速降低，•对粉尘的携带能力大大降低，因此电收尘入口粉尘浓度也比不改造降低更多

⑶废气流量。通过电收尘的废气质量流量不变，由于废气温度的下降，使气体体积缩小，导致废气在电收尘器内流速减小，滞留时间延长，有利于收尘器的收尘效率。

因此，冷却机的改造和余热锅炉的投入将对窑头电收尘的收尘效果产生影响，如果调节得当，技术措施得力，可使收尘器出口粉尘浓度有一定的下降。

2、窑头排风机：

由于在冷却机前设置余热锅炉及相应进行冷却机的改造，废气全流程的阻力比原来增加约1.0kPa，•需要排风机提供更大的抽力。水泥厂的窑头排风机设计能力一般都有较大的余量，加上由于进入风机废气密度的增大，风机的输出风压而能够相应提高，一般来说可以适应改造后的工况，只需调整其工作点。如果风机能力不够，则需要根据情况更换风机或叶轮。

3、窑尾排风机：

由于在风机前加入一台ＰＨ锅炉，压力损失约增加1.0kPa，但由于进入风机废气密度的增大，提高了风机的输出压头，而且进入风机的废气含尘时量大大降低，故对窑尾风机影响不大，一般只需调整其工作点，不需更换风机。

4、原料磨烘干能力：

增设ＰＨ锅炉后，窑尾排风机入口风温降低，入原料磨的风温将有相同程度的下降，使原料磨的烘干能力受到不利影响，从而影响到原料磨的生产能力。只要保证PH炉的出口废气温度达到工艺要求，ＰＨ炉的投入对原料磨的生产能力影响不是很大，一般情况下可通过调整工艺参数来解决。在雨季入磨原料水分较高，影响到原料磨的生产能力时，则将原有的与ＰＨ锅炉并联的废气管道作为ＰＨ锅炉的旁通管道，综合考虑发电机出力和原料磨的生产，通过挡板的调节使部分废气通过旁通管道，减少ＰＨ锅炉的出力，以提高入磨风温，保证原料磨的生产。

5、其它：

由于废气温度的变化及漏风增加等因素，对煤磨、增湿塔、窑尾电收尘及风机等运行工况都有一定的影响，但影响较小，通过调整工艺参数即可解决。

综上所述，增设余热锅炉在技术上是没有问题的，除对冷却机

要做改造外，其它设备均只需做相应的工艺参数调整。从已建成的宁国水泥厂等厂家的运行情况来看，如果调整得当，对水泥生产能产生正面的影响。

五、经济评价：

六、合作模式

华效公司拥有雄厚的技术和资金实力，可根据用户的具体要求，提供不同的形式的服务。

1、项目总承包模式

用户与华效公司签订工程总承包合同，华效公司根据合同建设余热发电工程，用户按合同支付工程款，工程竣工通过验收后移交给用户。

2、合资建设模式

由用户、华效公司、电力公司及自然人设立余热发电公司，售电给电网或直接给用户，享受免税政策。

3、固定回报模式

由华效公司投资建议，在确定的时间内（如投产后回转窑运行时间达25000小时），发电收益归华效公司。合同到期后，工程产权过渡给用户。

水泥窑纯低温余热发电技术与装备简介 篇2

1 现有汽轮机与主蒸汽参数存在不配套问题

当下, 在工业企业中大部分都引入了10000t/d、6000t/d、5000t/d、2500t/d等四条新型的水泥生产线, 这四条生产线均采用四级窖尾预热器, 其废气的温度都在360℃~420℃范围内, 具有较高的温度, 这也就使得主蒸汽参数的选择空间较大, 也为选用标准汽轮机组提供了非常有利的条件。而对于五级或六级的窖尾预热器而言, 其废气的温度在280℃~350℃范围内, 由于在水泥生产的过程中, 其产生的蒸汽压、发电能力以及相应温度都较低, 使得废气余热的利用有很大的难度, 这也就说明国内现有的汽轮机存在主蒸汽参数不配套的问题。

2 热力系统存在问题

在上述4条生产线中, 都采用了SP炉、AQC炉水系统的串联方式, 不仅仅是其水系统采用串联的方式, 其蒸汽系统采用的也是串联方式, 这也就使得整个热力系统存在以下问题:

1) SP炉、AQC炉都是对窖尾废气进行利用, 在系统运行的过程中, 一旦其参数出现波动, 这两台炉就会相互影响, 其运行调整也就变得十分困难;

2) 由于该热力系统采用的是串联方式, 这也就使得AQC炉在出现故障时, 在系统中设定的安全系统就会启动, 使整个系统停止运行, 同时, 也会使得SP炉汽包对SP锅炉直接进行冷水补给, 这对SP锅炉的安全运行以及使用寿命都会产生非常大的副作用;

3) 对于200℃的废气余热的回收而言, 其一般采用AQC炉在其主蒸汽段排出的废气低于200℃的低温废气设置生产热水段在150℃~180℃范围内, 将该段热水进行分级, 对其进行闪蒸扩容处理, 分出不同压力的蒸汽, 并将其补充到汽轮机中去的方式进行余热回收。通过其机理可以看出, 该种余热回收方式对于汽轮机的要求非常高, 而国内的汽轮机生产技术相对其要求而言还有一定的差距。同时, 热力系统具有一定的复杂性, 这也就使得对其执行器与调节阀的要求非常高, 使得串联系统分级调整难度比较大。

3 对低于200℃的低温废气余热利用存在问题

在生产系统中, 为了有效地提高对于废气余热的利用率, 增大热力循环系统的运行效率, 其一般选取较高的主蒸汽参数。通常来讲, 主蒸汽压力为1.0MPa时, 其饱和温度为183℃, 由于其中存在换热温差, 这也就使得废气在完成蒸汽过程后, 其最低温度也在185℃以上;而当主蒸汽压力为1.6MPa时, 其饱和温度是203℃, 在完成蒸汽工作后, 废气的最低温度高于205℃。通过分析可以得出, 主蒸汽压力增大, 在生产主蒸汽之后, 其废气的温度也就越高。在水泥的生产过程中, 根据要求可以看出, SP炉的排出废气温度要在200℃左右, 现用的SP炉满足此方面的要求。而从AQC炉方面来说, 通过其冷却机的废气都是干燥的含尘空气, 其锅炉面没有低温腐蚀的问题存在, 同时也不能够对通过冷却机的废气余热进行再利用。由此可以看出, 要想使得废气余热的利用率最大化, 就要使得从AQC炉排出的废气温度最低化。通过上文可以看出, 我国对于废气余热回收仅能够达到185℃, 这也就存在了废气余热利用不充分以及能量浪费的问题。

4 汽轮机组的问题

对于废气余热进行发电利用而言, 由于废气本身的温度较低, 其余热量较大, 为了使得将废气余热的利用率达到最大化, 就要求汽轮机组能够同时将2~3个具有不同压力等级的蒸汽通入汽轮机。但是, 目前国产汽轮机组在这方面还存在缺陷, 其问题主要有:首先汽轮机低压进汽口没有对调节配汽等机构进行充分的考虑, 这也就使得其补汽的过程具有一定的难度, 不能够满足因水泥窖产生波动而使得补汽量以及补汽参数产生变化的要求。其次是没有对汽轮机低压进气口的通流结构进行相应的调整, 仍然在汽轮机组中采用标准的通流结构。再其次是低压进气阀与主蒸汽进气阀之间的保护、联锁、调节、控制关系没有按照实际情况进行调节, 这也就使得其生产安全性得不到保障。最后是在汽轮机运行的过程中没有将低压蒸汽进入汽轮机而使其尾叶沾染一定水分造成腐蚀等情况考虑在内, 也没有设立相应的除湿措施。在余热回收系统中, 汽轮机组的问题是其对于发电能力差距以及200℃以下的废气不能进行充分利用的主要因素之一。

5 电站系统与水泥生产系统的协调配合存在问题

在水泥生产企业一般都建设有相应的余热电站, 而为了使得资源的利用充分, 就需要将水泥生产系统与电站系统进行协调配合。但是, 目前我国的水泥生产企业在两者之间的协调配合方面存在一些问题。在水泥厂中, 对于已经投入生产的余热电站而言, 因为电站的运行与水泥生产的特点具有很大的差异, 这也就使得在对其进行管理时, 将其分为两套独立运行的系统, 都由专业的人员对其进行管理。而在余热锅炉系统的运行过程中, 其投入与解出都需要与窑的运行参数相配合, 这也就使得窑的管理流程增加, 使得两者之间在运行过程中产生一定的矛盾。

6 结论

本文通过对水泥窑纯低温余热发电的若干问题进行分析, 为纯低温余热发电技术的发展提供可靠的科学依据, 促进水泥工业的发展。

摘要：随着我国经济与科技的快速发展, 新型干法水泥窖纯低温余热技术已经在水泥工业中广泛的得到了应用。水泥窖纯低温余热技术就是通过将在水泥煅烧过程中产生的废物余热转化成电能之后, 再重新运用于水泥生产的技术。该技术的出现大大的提高了能源的利用效率, 有效地降低了水泥生产的能耗, 对于水泥企业的发展有着非常重要的作用。但是, 水泥窖纯低温余热技术还不成熟, 仍然存在一些问题。本文就水泥窖纯低温余热发电的若干问题展开讨论, 为纯低温余热技术的研究发展以及推广应用提供有力的参考依据。

关键词：低温,余热发电,问题

参考文献

[1]唐金泉.水泥窑纯低温余热发电技术评价方法的探讨[J].中国水泥, 2009 (12) .

[2]唐金泉.我国新型干法水泥窑纯低温余热发电技术现状[J].中国水泥, 2010 (10) .

水泥窑纯低温余热发电的改进措施 篇3

关键词：水泥工业；低温；余热发电

中图分类号： YR10 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）25-243-2

0 引言

2004年以来，纯低温余热发电技术迅速在水泥、玻璃和钢铁等行业得到推广，成为一个新的经济增长点，为企业带来了很好的节能减排效果和经济效益。水泥窑余热发电普遍采用的热力循环系统的基本形式有：单压技术、闪蒸技术和双压技术三种。不管采用哪种热力循环系统，都是希望充分利用生产过程中产生的废热发电，“自产自用”，减少生产外购电量。但是大多数余热电站的吨熟料发电量并不能达到设计参数，这其中有一些是生产中设备维护、与熟料线中控室协调不到位出现的问题。我公司现有两条2500t/d新型干法熟料生产线，余热发电项目于2009年正式投产，系统采用四炉一机的形式：在熟料生产线窑头、窑尾分别设置AQC余热锅炉和SP余热锅炉各一台，配套设置1×9MW补汽凝汽式汽轮机和一台9MW发电机组。

1 余热锅炉存在的主要问题及改进措施

1.1 锅炉本体漏风问题

若锅炉密封不好，将使大量冷风吸入炉内，降低窑头或窑尾锅炉废气的温度，使锅炉产汽量和热水温度下降，影响了锅炉的出力，而且还增加了窑头排风机或窑尾高温风机的电耗。

对余热锅炉的日常巡检必须包括锅炉本体漏风点的检查，我公司窑尾锅炉曾出现过通风梁周围开焊漏风；振打装置密封布套破损造成冷风进入；锅炉外保温脱落使本体暴露在空气中，散热快，尤其冬季，受环境温度影响较大，造成锅炉出力变小。对这些问题，车间要及时查漏补缺，较好地解决了余热锅炉的漏风问题，对窑生产运行几乎未产生不良的影响。

1.2 窑尾锅炉积灰问题

从窑尾预热器C1出口排出的废气内主要含尘是生料，浓度一般为70～110g/m3，对炉内管束的冲刷较小，但若积灰量过大，锅炉废气阻力增加而影响水泥窑系统负压，同时降低受热管束对热量的吸收，影响锅炉产汽量和发电功率。

对窑尾锅炉振打装置的日常维护成为重中之重，必须保证每组振打按次序击打，减少炉内管道上积灰。大修时，要进炉内各层检查喇叭口振打锤是否开焊、脱落，否则，即使振打装置运转正常，击打杆也不能敲击到炉内振打锤。

我公司在试生产期间，窑尾锅炉沉降室内积料结皮，下灰不畅，长时间积料，曾多次出现沉降室塌料的现象，引起高温风机跳停，窑系统被迫止料，且导致窑系统正压，严重危及巡检人员和设备的安全运转。车间为此进行技改，在锅炉平台上加装一台单电磁阀控制的空气炮，将压缩空气管道接至锅炉下料口上方，并根据锅炉内部积灰位置设计四个高压进风口，利用PLC对空气炮进行控制，每15min进行一次反吹风，以加快锅炉回灰的排放。

1.3 窑头锅炉磨损问题

窑头AQC锅炉因篦冷机冷却熟料后排出的废气含量有硬度很高的熟料粉尘，为了减少对锅炉过热器层受热管束的磨损，一般AQC炉内管道上带螺旋翅片管，减小风的直接冲刷。管材选用耐磨的无缝钢管，且锅炉入口都设计沉降室，从篦冷机中前部引出管道，抽出400℃左右的废气送至沉降室，滤去大颗粒粉尘后再由管道引入AQC炉。熟料粉尘通过拉链机排入窑槽式输送机料斗内。

我公司两条熟料线AQC沉降室分别为：一线窑头是惯性力沉降室，处理烟气量为130000Nm3/h。惯性力沉降室是一种能使含尘气流中的法粒在烟气以高速流动急转变向过程中，借助重力及惯性力而沉降下来的除尘装置。二线窑头是多层重力沉降室，处理风量同一线，内部设置多层水平布置隔板，沿烟气流动方向布置，是一种能使含尘气流中的尘粒借助本身的重力作用而沉降下来的除尘装置。

为了减少AQC炉内管束的磨损，必须提高沉降室的捕集效率。具体方法：①降低室内气流速度；②降低沉降室高度；③增大沉降室长度。而实际使用效果中，该厂二线窑头安装的多层重力沉降室由于占地面积大，沉降室长，收尘效果要好。一线窑头安装的惯性力沉降室占地面积小，设备体积小，收尘效率比较低。建议建设单位面积允许的情况下，选择空间大的多层重力沉降室要好。

1.4 窑头篦冷机喷水的影响

随着国家环保政策的严格要求，许多建材企业原来使用的电收尘排放颗粒物已不能达标，纷纷改造为袋式除尘器，由于袋收尘所用滤袋对使用温度有严格要求，入口风温不能超过200℃，在入口温度超过160℃时，我厂篦冷机喷水系统会通过PLC程序控制进行喷水降温。这种操作直接导致含水分的熟料粉尘烟气进入AQC炉，使过热器层和一级高压蒸发器层管束的螺旋鳍形片内被熟料颗粒堵死，严重影响了锅炉热吸收效率，降低了AQC锅炉的出力，影响发电功率。

为了减少喷水次数，但又不造成收尘滤袋着火事故，我厂采取了如下措施：①在窑头袋收尘入口烟道上安装了冷风阀，此冷风阀由熟料中控室窑操作员控制。在遇到异常工况或紧急情况，入口温度达到并超过200℃时，中控室应及时跳停头排风机，关闭风机入口挡板，并打开冷风阀门进行应急降温，尽量减少使用喷水系统。②为了防止袋收尘器入口温度出现假信号，温度虚高引起篦冷机喷水系统运行，在入口烟道测点安装A与B两支热电偶，每个热电偶均有挡风罩进行保护，热电偶应定期检查并进行更换。两支热电偶测量温度实时对比，如两者差值超过20℃，延时1min后，篦冷机喷水系统会发出报警，此时应及时检查两支热电偶的情况。

2 射水抽汽系统改造

射水抽汽器是发电维持凝汽器真空系统的重要部件，其维护或购买成本较高；另一方面，射水箱溢流排水量大，造成水资源浪费；且外排水温度高，不能直接作为循环水池补水，需经污水站二次处理，造成水处理费用增加。因此，我公司决定采用高效率的节能装置—油环真空装置取代射水抽汽系统。

油环真空泵组所有部件均成套组成在一个公用底座上，放置于靠近抽真空管道的位置。在凝汽式汽轮机停机时，从射水抽汽器前端抽真空管道上引出一根抽汽管并在管道上安装截止阀（型号：J41H-16 DN100）。抽汽管与前置冷却器连接安装。油环真空泵组的进汽管与前置冷却器连接安装。前置冷却器回收水管与热井连接。冷却进水总管可以连接至循环水进水管，也可以连接至工业水进水管上。为了提高夏季冷却效果，最好接到工业水进水管上。冷却进水总管分别与前置冷却器和油箱冷却器连接，作为冷却水进水管；出水管连接到循环水回水管，最终回到循环水池。管道安装流程见图1。

原射水抽汽系统动力设备是两台射水泵电动机，一用一备。现在新安装的油环真空泵组动力设备是两台真空泵电动机，一用一备。所以节电效益就是两种泵电动机功率对比。参数对比见表1。

将现射水抽汽系统改造为油环真空泵组后，合计每年节省费用约12.7万元，少开采地下水近6万吨。

3 结束语