水泥窑余热发电

水泥窑余热发电（共9篇）

水泥窑余热发电 篇1

1 引言

中国是世界上水泥主要生产国, 2010年中国水泥产量占世界总产量的60%。水泥行业也是高耗能产业之一。当前, 我国水泥工业中立窑、干法中空窑等落后技术装备还占相当比重, 可持续发展面临严峻挑战。

2 水泥窑余热发电国内外研究现状

2.1 国外研究现状

针对高温废热发电的研究已持续相当长的时期, 自能源危机以后, 低温余热发电才引起各国的关注。日本、美国、德国等在水泥窑余热发电技术领域较早涉入, 且技术较为成熟。

1981年, 日本住友公司岐阜水泥厂首先利用冷却机低温废气进行发电。目前, 日本有超过一半的新型干法水泥生产线已安装了余热发电装置, 且稳定性强、发电效率高, 位于余热回收技术领域的领先水平。同时, 德国也引进以色列ORMAT公司的技术和装备, 实现了冷却机的废气余热发电。以色列利用ORC系统针对水泥生产过程中产生的150℃~350℃低温烟气进行余热发电, 该技术被美国、日本、俄罗斯等国家引进。美国的Recurrent公司开发了一套以氨和水的混合液为工质的汽轮机余热回收发电系统, 技术较为领先。

2.2 国内研究现状

我国水泥窑余热发电技术发展较晚, 解放前其还处于空白状态。我国水泥窑余热发电技术主要经历了以下四个阶段。

第一阶段:20世纪50年代~80年代。首先, 为了解决水泥需求量增加和电力紧张的难题, 我国开始进行干法中空窑余热发电技术及装备的研发。后来, 参照日本引进德国技术在中国建立的中空窑余热发电装备, 对现有技术进行改造升级, 实现中空窑余热发电技术的突破。

第二阶段:20世纪90年代。随着我国新型干法工艺的发展, 废气温度已降至400℃左右, 但前期问题仍未解决。国家安排三项科技攻关课题, 实现了我国水泥窑余热利用技术的跨越。

第三阶段:20世纪90年代~21世纪初。此阶段主要为第二阶段余热发电技术及装备的普及与示范化应用。

第四阶段:21世纪初之后。随着人们节能和环保意识的不断提高, 单纯以发电量为目标的余热发电技术已经不能满足水泥余热发电的需求, 使水泥窑余热发电进入蓬勃发展时期。

3 水泥窑余热发电技术概述

在水泥窑余热发电技术发展过程中, 涌现出三代余热发电技术。

第一代余热发电技术:窑头和窑尾设置余热锅炉, 分别回收预热器一级出口和篦冷机排出的350℃~400℃的废气余热。主要包括单压不补汽式系统、双压补汽式系统、复合闪蒸式系统, 其均通过产生低压的蒸汽来进行做功发电。

第二代余热发电技术:在窑头篦冷机上设置两个抽气口, 高温口排出的500℃废气余热供过热器回收, 低温口排出的360℃以下的废气余热供余热锅炉回收;窑尾直接回收预热器一级出口排出的350℃废气余热, 在二级预热器内设置过热器进行回收。与第一代相比, 第二代技术回收了在窑尾二级预热器中的废气余热, 且在窑头篦冷机处采用分级抽气, 实现了温度对口、梯级利用, 提高余热回收效率。

第三代余热发电技术:第三代技术主要对第二代技术进行改造升级, 增设窑头篦冷机的抽气口, 保证高温、中温、低温废气余热的梯级回收。

4 水泥窑发电量与能耗之间的关系

部分专家提出余热发电上限, 认为目前的纯低温余热发电已经达到40k Wh/t熟料, 余热资源回收空间十分狭小, 余热利用的意义不大。对于水泥行业, 200℃以下的大量低品质余热尚未得以利用, 且如窑筒体散热等, 余热回收潜力也十分巨大。

水泥熟料的理论热耗在390kcal/kg~430kcal/kg, 以目前的先进生产工艺, 熟料热耗能可以达到710kcal/kg。即熟料烧成的热效率约为54.93%~60.56%, 折算成标煤约为40000g~45710g标煤/t熟料, 经折算可发电130k Wh/t~114k Wh/t熟料。但目前的纯低温余热发电仅回收40k Wh/t熟料, 再增加发电量就会导致煤耗的增加。国家规定的发电对标系数为350g/k Wh, 如果多烧350g煤可以多发2k Wh的电, 也必然是可行的。但实际上, 可以采取相应措施, 增加发电量的同时并不增加煤耗。比如说:首先是纯低温余热发电技术的突破, 余热回收的温限进一步扩大;采用“补燃 (或变相补燃) ”, 不消耗煤, 而采用生活垃圾、工业垃圾、农业秸秆、食品工业的排渣等作为补燃材料。

5 水泥窑余热发电存在的问题

目前, 低温余热发电技术主要存在以下几个问题:

(1) 汽轮机发电机组方面。为了充分利用350℃以下纯低温废气余热发电, 国内还亟待解决一系列问题, 比如多级低参数混压进汽式汽轮机组的设计、制造等问题。

(2) 水泥生产工艺与余热发电技术结合方面。水泥窑窑尾废气温度控制范围、窑头熟料冷却剂能否与余热锅炉实现一体化、篦冷机余风的最佳温度等问题, 还需进一步研究。

(3) 热锅炉中管束的磨损与积灰也是一个难题。废气含尘量大、粉尘硬度高, 极易产生积灰和磨损, 不仅影响水泥窑的稳定运行, 也影响电站的发电功率。

(4) 自动化控制系统也不容忽视。当前, 水泥熟料线DCS控制系统、余热发电DCS控制系统是完全独立控制系统, 常发生因多发电而导致水泥质量不稳定、熟料能耗增加等问题。

摘要：本文总结了水泥窑低温余热发电技术的现状及发展历程, 阐述了水泥窑发电量与能耗的关系, 同时指出了现阶段水泥窑低温余热发电技术存在的问题, 以期为我国水泥窑行业的发展提供依据。

关键词：水泥窑,余热回收,进展

参考文献

[1]赵加敏.水泥窑纯低温余热发电的若干问题[J].科技传播, 2013 (19) :079.

[2]曾学敏.与共和国共铸辉煌——水泥行业余热发电事业发展报告[J].中国水泥, 2009 (10) :18-23.

[3]唐金泉.我国水泥窑余热发电技术的现状发展趋势及存在的问题[J].水泥, 2000 (11) :5-12.

[4]尹学志, 杨魁胜, 陈向明.利用窑头窑尾余热发电的研究[D].长春理工大学, 2007.

水泥窑余热发电 篇2

用循环经济理念大力推广水泥窑纯低温余热发电走资源节约型产业发展道路--在全国新型干法水泥窑纯低温余热发电现场交流会上的讲话

去年以来,国务院先后发出了《关于建设节约型社会近期重点工作的`通知》和《关于加快发展循环经济的若干意见》等重要文件,批准发布了《节能中长期专项规划》.

作 者：张人为 Zhang Renwei 作者单位：中国建筑材料工业协会刊 名：中国建材 PKU英文刊名：CHINA BUILDING MATERIALS年，卷(期)：“”(6)分类号：关键词：

如何提高水泥窑余热发电能力 篇3

(1) 机组的主参数不能达到设计要求;

(2) 锅炉的旁通挡板不能完全关闭, 减少了锅炉入口风量;

(3) 锅炉内部积灰、爆管影响锅炉的换热效率

(4) 加强发电系统与窑系统操作配合

为此我们做了以下技改措施来提高发电量

1 提高循环热效率

提高发电量就是要提高循环热效率, 通常采取提高主蒸汽参数包括提高主蒸汽温度和主蒸汽压力来实现。根据T-S图, 当压力不变时, 提高温度则吸热效率增加 (即发电量增加) , 同样温度不变时, 提高压力同样能提高发电量。根据上述热力学分析, 水泥窑余热发电的主蒸汽参数应该是越高越好。

而水泥窑余热发电系统的窑头锅炉AQC的入口温度波动大, 不能长时间保持发电所需要的温度, 针对我公司配置的发电机组, 当AQC锅炉的入口平均温度低于300度时, 不能产生过热蒸汽, 对发电量影响很大。

(1) 在3#机组的窑头篦冷机头部Ⅱ段煤磨取风段 (温度在500～700℃左右) 增加取风口, 同时减小原篦冷机中部取风口挡板的开度, 加大压差, 提高AQC锅炉入口废气温度和风量, 从而提高主蒸汽压力和温度。见下表, 实际测算主蒸汽参数比原来提高10%～20%, 发电量增加约400KW。

(2) 同样在4#机组中也存在类似的问题, 由于4#线窑头锅炉采用篦冷机多级取热及循环风纯余热发电技术 (见下图) , 设置独立的ASH型窑头过热器, 窑头废气经ASH型余热过热器后再进窑头AQC型锅炉。ASH的作用是将AQC、SP锅炉炉生产的饱和蒸汽变为过热蒸汽以供汽轮机发电用。运行中发现, ASH产生的过热蒸汽温度很高, 但过高的温度对汽轮机使用影响很大。我们采用把SP锅炉产生的饱和蒸汽一部分直接送入ASH出口主蒸汽管内 (见图二) , 以降低主蒸汽温度, 提高压力, 根据发电量=汽轮机入口蒸汽流量/汽轮机汽耗, 技改后主蒸汽流量增加, 发电量增加300KW。

(3) 对窑尾预热塔的C1级出口至SP炉进口之间的烟道, 以及篦冷机到ASH锅炉之间的烟道进行保温, 以提高锅炉的烟气入口温度, 保温后入口风温提高了约30～60度, 综上所述, 上述技改对生产工艺没有影响, 提高了汽轮机主参数, 增加了发电量。

2 废气旁通阀挡板安装的位置和角度对发电量也有一定的影响

我公司2#机组的窑尾SP锅炉的旁通阀是直角安装, 存在积灰问题, 阀门开关时大股料流冲击易造成高温风机跳停而影响水泥窑生产, 为防止这种情况发生, 工艺上要求废气旁通阀不能全关, 最少保持5%的开度, 这样使一部分的废气未进入锅炉, 而减少发电量。

为此, 我们计划将2#线的PH (A) 、PH (B) 的旁路阀由直板式改换为倾斜45度角, 并缩短入口和旁通阀之间的距离, 这样既能将热风最大效率的运用, 又能避免影响窑生产, 经测算可以提高发电能力200kW左右。

3 提高锅炉的热交换率

因为锅炉入口废气均是含尘的高温气体, 高速流动容易对锅炉受热面管子的磨损很快, 造成爆管事故, 同时SP锅炉的除尘效果不佳的情况下使锅炉受热面挂灰, 使热交换率下降。我公司3台机组的锅炉均出现过爆管现象, 处理方法就是取消爆裂的蒸发管, 这样锅炉的蒸发量自然会受到影响;另外锅炉内积灰严重, 振打效果不佳, 也会影响锅炉的蒸汽量。

我公司各机组对比见下表

根据:Q=V·T·C

可用于发电的总余热量ΣQi由以下几部分组成, 即ΣQi=QSP+QAQC

3.1 QSP为可用于发电的窑尾废气余热。

QSP—窑尾入口废气热量kJ/h;

VZS—窑尾入口的总废气量Nm3/h;

Tjs—窑尾入口的废气平均温度℃;

Ctjs—对应于Tjs的废气比热kJ/Nm3·℃;

Ths—窑尾排出废气平均温度℃;

Cths—对于应Ths的废气比热kJ/Nm3·℃;

3.2 QAQC为可用于发电的窑头废气余热。

QAQC—可用于发电的窑头总废气余热量kJ/h

VZA—窑头入口的总废气量Nm3/h;

TjA—窑头入口废气平均温度℃;

CtjA—对应于TjA废气比热kJ/Nm3·℃;

ThA—窑头排出废气平均温度℃;

CthA—对于应Ths的废气比热kJ/Nm3·℃;

由此可见, 可用于发电用的总热量减少, 造成发电量下降。我们采取的措施是增加振打装置锤头的重量, 将锤头的角度调整, 由统一振打改为旋转振打。另外, 对于ASH锅炉我们决定采用燃气热爆吹灰新技术, 加大除尘效果。

4 发电系统的操作及和窑系统操作协调及配合问题

发电系统和窑操作配合也是提高发电量的一个重要因素。

(1) 窑系统对窑头篦冷机操作的好坏, 直接影响发电系统AQC的入口风温。

蓖床运行的最佳料层厚度及合适的篦速, 篦冷机最佳鼓风方式等等, 是保证AQC的入口风温稳定的保证。在3#机组我们要求窑上尽量多拉篦冷机Ⅱ段风温, 电机电流保持一定值确保料层厚度, 保持一定速度。

(2) 窑尾系统操作要求

在不影响正常生产的情况下, 尽量全部关闭SP炉的旁路档板, 保证SP炉进出口压力差大于700Pa。

(3) 发电系统操作保持最佳真空度 (93%～97%) , 适当增加循环水泵的运行台数。

5 结语

本文针对我公司3台余热机组运行过程中出现的问题进行的技改措施, 在实践运行中收到了很好的效果, 为提高发电能力做出了很好的尝试。为想提高发电量的同行提供了参考方案, 如有不合理或不当之处, 敬请同行谅解。

参考文献

[1]王志锋.水泥窑余热发电系统开口取气方式[J].水泥, 2008, 11.

水泥厂余热发电工作总结 篇4

机电部

余热发电工作总结

回顾这半年在公司余热发电部门的工作，感触很深，收获颇丰。在这之前，“余热发电”这个词从没听过，但在这短短的半年时间，在领导和同事们的细心关怀和指导下，通过我自身的不断努力，我学到了人生难得的工作经验和社会知识。

刚来到华润水泥（鹤庆）有限公司，进入余热发电部门中控室时，出现在自己面前的是一片茫然，因为看到同事们的工作我从未接触过，对设备更是生疏，更不敢操作，同事给我们讲解时也是茫然的，因为这一切对于我都是新的。但在领导和同事不断的帮助和自己不断努力学习下，很快适应了这分工作，并且不断的在进步。

（一）、努力学习，积极实践，不断提高自身素养和工作能力：

在工作中，我始终把学习、实践作为获得新知识、掌握方法、提高能力、解决问题的一条最重要的途径和方法，工作中联系理论，做到用理论指导实践，积极配合领导和同事的工作，顺利做好工作的同时也提升了自己解决问题的能力。思想上积极进取，积极的把自己现有的知识用于实践中，在实践中也才能检验知识的有用性。所以在这六个月的实习工作中给我最大的感触就是“我们在学校学到了很多的理论知识，但很少用于社会实践中，这样理论和实践就大大的脱节了，没有从分发挥理论知识的指导作用。没有做不了的事，只要自己肯付出、肯努力”。同时在工作中不断的学习也是弥补自己的不足的有效方式。社会在变化，人也在变化，所以一天不学习，就会有无数的人超过自己。通过这六个月的实习，并结合公

华润水泥（鹤庆）有限公司

机电部

司和自身的实际情况，认真参加学习单位的各制度和余热发电操作规程，使工作中的困难逐步被化解。通过这些规程的学习使我进一步加深了对余热发电这项工作的理解。

在各项工作中我都本着认真负责的态度去对待。虽然开始由于经验不足和认识不够，不能独立工作，最简单的更换振打电机更换螺栓，也要同事们多次的带领，但我仍然积极配合同事们的工作，认真学习同事们的处理事情的方法和相关知识，总结相关方法技巧。为使自己尽快熟悉工作，进入角色，我一方面抓紧时间学习相关余热发电资料、余热发电操作规程、电气图等部门资料，认真记录学习笔记，整理设备的名牌信息，查询相关设备的工作原理和使用方法，熟悉自己的工作职责，另一方面我虚心向领导、同事学习更深的社会知识，请教余热发电更多的知识，如：锅炉定期排污、连续排污的作用，启机前暖机、盘车、启高压油泵等的作用······。让我对这个部门的工作感到更自豪、更有意义！

（二）、以极大的热情投入到工作中：

自熟悉余热发电这项工作后，我更是以从事这项工作而自豪。今后的工作中我会不断努力完善自己，做好工作中的每一件小事，努力学习，从对余热发电这项工作的感性认识上升为理性认识，保持当初的那份热情，没有不会做，没有做不好，只有你愿不愿意做！同时也积极配合领导和同事完成其他工作，为团队建设做自己应有的贡献。

（三）、存在的问题

几个月来，我虽然努力做了一些工作，但距离这分工作的需要还有很大差距，如理论水平、工作能力上还有待进一步提高，对新的工作还不够熟

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机电部

悉，缺乏社会知识等等，这些问题，都必须在今后的工作和学习中努力加以改进和解决，使自己更好地做好这分工作。

针对以上存在的不足和问题，在以后的工作中我打算做好以下几点来弥补工作中的不足：

一）、做好自己的工作计划，继续加强对公司各种制度和余热发电工艺和水泥生产工艺的学习，熟悉各设备的作用和工作原理以及各项我维护等，做到全面深入的了解公司的各种制度和相关工艺流程。

二）、以学习、实践全方位提高自己的工作能力。在注重学习的同时认真实践，在实践中利用所学知识指导实践，不断学习社会知识，加强和同事们的相互沟通。

三）、踏实做好本职工作。在以后的工作和学习中，我将以更加积极的工作态度更加热情的工作作风把自己的本职工作做好。在工作中任劳任怨力争“没有最好只有更好”。

四）、做好本职工作的同时，为公司做一些力所能及的工作为公司做出应有的贡献。

水泥窑余热发电 篇5

一、改造方案

此次改造主要采用低压损五级旋风预分解技术, 对水泥窑进行综合节能增产技术改造。主体方案是将原有1号窑Φ3.5×70m拆除, 将2号窑Φ3.6×70m改造为Φ3.6×57m预分解窑, 同时对石灰石破碎、生料制备、煤粉制备进行配套改造。其设计指标为:熟料产量2300t/d, 热耗800kcal/kg。

二、改造内容及配套主机设备

1、新建石灰石破碎系统

选用单段锤式破碎机, 型号DPC20.18, 生产能力350~450t/h。

2、新建石灰石预均化堆场

选用Φ60m圆形预均化堆场, 有效储量9600t。圆形悬臂堆料机:型号YDQ.450/15.75, 能力450t/h;圆形刮板取料机:型号YDQ.Q300/60, 能力300t/h。

3、生料制备与窑尾废气处理

将原有生料制备 (管磨) 及两台窑余热发电系统拆除, 利用其场地建设生料制备与窑尾废气处理系统。原料粉磨选用立式磨, 并利用窑尾废气余热对原料进行烘干, 废气处理选用袋式收尘器, 以确保粉尘排放达标。系统主要设备见下表:

4、生料均化与供料

新建Φ15×47m多股流均化库, 储量6400t。入窑生料计量选用固体流量计, 计量能力80~300 m3/h, 计量精度±1%。

5、窑尾预分解系统

窑尾预分解系统选用北京天正协力科技公司设计的单系列五级旋风预热器带BSC炉, 设计能力2300t/d。

旋风筒:一级旋风筒 (C1) :内径4700毫米2个;二级旋风筒 (C2) :内径6600毫米1个;三级旋风筒 (C3) :内径6800毫米1个;四级旋风筒 (C4) :内径6800毫米1个;五级旋风筒 (C5) :内径7000毫米1个。

分解炉:型式BSC, 内径5600毫米。

高温风机:风量450 000 m3/h;风压7500Pa。

6、回转窑

原回转窑规格Φ3.6×70m, 三道支撑。改造方案:从窑尾开始截去13m筒体, 换烧成带20m筒体;更换传动电机及减速机;保留窑头窑中基础, 重新设计窑尾基础。

7、熟料冷却与废气处理

熟料冷却采用第三代篦式冷却机, 余风处理选用高效电除尘器。系统主要设备见下表:

8、煤粉制备与烧成供煤

利用原有两台风扫煤磨, 对系统工艺设备进行更新改造, 窑头、窑尾喂煤选用科氏力计量系统, 利用篦冷机余热对原煤进行烘干。

系统主要设备见下表:

9、中央控制室

计算机控制系统选用集散型控制系统。它是由过程控制级、控制管理级和通讯网络等部分组成, 具有通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范、调试方便、运行可靠等特点。并配有线扫描型窑胴体测温装置、工业电视系统, 以实现集中控制与操作。

三、投产运行及效果分析

本改造项目于2009年3月破土动工;2010年2月设备安装结束、设备调试、点火试生产, 当年实现达标;2011年实现稳定运转, 日产达到新高, 最高月份平均日产达到2854t/d, 年平均日产2543t/d。与改造前相比, 日产 (改造前两台窑) 提高1500 t/d以上, 煤耗 (标) 下降135kg/t, 熟料28天强度提高5MPa。2011年水泥窑产质量、消耗完成情况见下表:

1、高产因素分析

本次改造从点火试生产以来, 经过两年多生产运行, 通过不断摸索最佳工艺控制参数, 总结中控操作经验, 提高操作水平, 水泥窑实现了稳产高产。年平均日产2543t/d, 其单位容积产量达到5.55t/d.m3, 在国内新型干法窑当中处于高水平, 是改造窑型成功范例。经分析, 认为水泥窑能实现高产有以下几方面因素:

一是预分解系统设计合理。预热器换热效率高, 在投料175t/h以上时, 一级出口温度低于330℃。分解炉采用二次喷腾加鹅颈管结构设计, 保证了燃料在分解炉内能充分燃烧, 在生产运行中很少出现温度倒挂现象, 预热器结皮堵塞事故少。头尾煤比例控制在37~40:63~60范围内, 入窑分解率稳定在90%~95%。

二是坚持薄料快转的操作方法。回转窑直径决定其产量, Φ3.6×57m窑要接近或达到Φ4×60m窑的产量, 在保证入窑物料分解率的前提下, 只有通过提高窑速, 减薄窑内料层厚度, 即“薄料快转”, 才能实现高产。通过实践摸索, 回转窑转速稳定控制在4.3r/min。

三是坚持使用好煤。煤质好坏及其稳定性对熟料产、质量影响很大。本次改造由于受场地、投资所限, 没有采用原煤预均化, 生产控制中只能采取铲车搭配简易均化办法, 来控制煤质相对稳定。为保证回转窑煅烧, 在原煤采购上坚持购买灰分低、发热量高的优质煤。2011年年平均灰分26.9%, 发热量23 000k J/kg。

四是使用助烧剂改善生料易烧性。由于该公司硅质原料使用风化砂、页岩, 含有结晶态Si O2, 生料易烧性较差, 通过实验, 在生料配料中参加1.5%的助烧剂, 明显改善生料易烧性, 熟料产、质量均有提高。见下表统计数据 (2011年8月没有使用助烧剂, 10月、11月使用助烧剂) :

8月与11月比较 (KH-、SM、煤灰分相近) 熟料强度提高1.6MPa;台时提高1.49t/h。

2、存在问题

生产实践证明, 该预分解窑系统还有进一步增产潜力, 改造项目工艺匹配等问题有待进一步研究解决。

一是煤磨产量问题。两台煤磨最高产量20t/h, 在原煤水分高、煤灰分高、冬季出现冻块的情况下, 煤磨产量17~18t/h。为保证窑的供煤, 被迫放粗煤粉细度, 或减少投料量, 煤粉细度高时达到20%, 这是窑改造留下的遗憾。

二是窑速问题。由于回转窑是在旧窑筒体改造而成的, 大齿圈、轮带、托轮均为原有, 虽然设计窑速为4.7 r/min, 生产操作窑速曾控制在4.5 r/min, 但出现窑翻瓦事故、托轮磨损等问题, 所以窑速限定在4.3 r/min, 影响窑产量进一步提高。

三是篦冷机冷却能力不足。回转窑改造设计产量2300t/d, 当时没有想到窑产量能达到这么高, 篦冷机选型按最大产量2500 t/d配套, 当窑产量达到2700~2800 t/d时, 熟料温度高, 电收尘入口温度高。这既影响熟料质量 (强度、需水量) , 同时对电收尘安全运行不利, 此情况夏季生产更明显。

3、结语

水泥窑纯低温余热发电的若干问题 篇6

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系统的优化 篇7

1 水泥窑低温余热发电系统分析

水泥窑低温余热发电系统的构成包括:余热锅炉系统、汽轮发电机、发电机、水处理设备、循环冷却设备及DCS控制设备等。纯低温余热发电是真正意义上的余热电站, 完全利用余热, 无外加热源的发电系统。由于它不使用燃料来补燃, 因此, 不会对环境产生附加污染。其次, 由于没有补燃锅炉, 蒸汽参数较低, 即利用出预热器筒350℃士20℃的废气余热产生低压过热蒸汽, 其运行操作简单方便, 运行的可靠性和安全性高[3]。该系统的特点是系统简单, 便于管理。图1为某水泥厂余热电站热力系统。

2 余热发电系统的优化

水泥窑纯低温余热发电系统是以节能降耗从而降低水泥生产成本为目的, 研究、开发、应用水泥窑纯低温余热发电系统应遵循的基本原则是不能影响水泥的正常生产, 不能增加水泥熟料的烧成热耗及电耗, 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。因此, 需要对水泥窑纯低温余热发电系统的优化。

2.1 废气参数优化

要研究水泥窑纯低温余热发电系统, 就首先必须确定水泥窑排放的废气参数, 从而进一步研究热量利用方案。在干法水泥熟料生产线中, 水泥窑纯低温余热发电系统如何在不影响二次风、三次风以及水泥生产其它用风的情况下使窑头篦冷机余热得到最大利用, 是阻碍水泥行业水泥窑纯低温余热发电系统难点之一。由于当前国内已经运行的新型干法水泥生产线生产工艺相对成熟, 提供的参数多数不是正常运行时设备的参数, 而在生产正常运行时也基本没有对生产线进行热工标定[4]。为了合理配置余热锅炉和水泥窑纯低温余热发电系统, 使锅炉和水泥窑纯低温余热发电系统处于高效率的运行工况, 必须对水泥生产线长期稳定工况下的废气参数进行筛选验证和进行热工标定。

2.2 除氧系统优化

除氧系统简单, 使得操作运行管理方便, 减少消耗动力, 氧效果及给水品质也需要很好的控制。在除氧系统中, 真空除氧系统简单除氧效果可靠, 可是需要消耗相当的电力和高压蒸汽[5];在火力发电厂中, 经常采用的是大气式热力除氧, 这种除氧方式是利用的低压蒸汽将锅炉给水加热, 而使水中的溶解度降低, 氧溢出并排入大气, 在这个系统中, 系统较为复杂, 但除氧效果好, 锅炉给水品质容易保证, 而且电力大大减少, 对于水泥窑纯低温余热发电系统余热锅炉利用十分有利。

2.3 连接系统优化

设置水泥窑纯低温余热发电系统水泥连接系统优化, 能够保证充分利用余热资源。由于出冷却机的气温度约在300℃, 为提高主水蒸汽温度, 需将冷却机进行一定改造, 可从冷却机中部管道分别引向锅炉和煤磨。在冷却机原余风管路上, 新设的锅炉管路和出锅炉管路均增设电动百叶阀门, 以实现对气流的控制和切换。为水泥窑纯低温余热发电系统中锅炉水汽系统的串联创造了条件, 采用补汽式汽轮机的通流部分与常规汽轮机相比后缸排汽量大, 凝汽器负荷加大, 末级排汽湿度大的方法[6]。汽轮机进汽参数的选取要有利于机组内效率, 还要考虑到末级排汽湿度对级效率的影响。满足汽轮机末级排汽湿度的要求。采用补汽式汽轮机设计的蜗壳式补汽缸, 很好地解决了补汽难的问题, 汽缸疏水、叶片水蚀等技术问题都得到了很好的解决。

3 效果

以2 000t/d生产线配套9mW水泥窑纯低温余热发电系统为例, 优化后热力系统时运行取得明显的效果。优化前设计的余热发电站, 相对于水泥生产线的运转率一般为85%, 9mW余热电站扣除用电6%的年供电量约为5 500万kWh。而经过优化设计的余热电站, 电系统操作简单, 运行可靠, 相对于水泥生产线的运转率可达到97%, 9mW余热电站扣除用电6%的年供电量约为6 200万kWh, 每年增加了约700万kWh供电量, 效益显著。

摘要：本文针对水泥窑纯低温余热发电系统问题, 在工程中进行了一系列的研究, 进行了水泥窑纯低温余热发电系统连接系统优化、除氧系统优化、废气参数优化, 并将研究结果成功用于了工程实际中, 取得了良好的效果。

关键词：新型干法技术,余热发电,工程应用

参考文献

[1]韩才元, 徐明厚, 等.煤粉燃烧[M].北京:科学出版社, 2001.

[2]PAHUJA A.Energy auditing and monitoring in thecementindustry[J].CementIndustry, 1996, 81 (7) :670-694.

[3]岑可法主编.锅炉燃烧试验研究方法及测量技术[M].北京:水利电力出版社, 1987.

[4]西安热工研究所.燃煤锅炉燃烧调整试验方法[M].北京:水利电力出版社, 1974.

[5]吕标, 王登华, 张中云, 等.炉内结焦治理[J].四川电力技术, 2005, 4:37-38

水泥窑余热发电 篇8

1 工艺技术路线

在传统的水泥窑余热发电系统的基础上, 根据废气温度及废气量合理配置来分别确定余热发电系统蒸汽参数、蒸汽量和供热系统的工质参数。根据计算结果, 在窑头余热锅炉或窑尾余热锅炉中设置供热系统热水器。这种热水器与余热锅炉结合在一起, 既利用了低温段烟气, 又简化了原有的供热系统, 降低了供热成本。

以山西某2500t/d生产线工艺参数为例, 余热锅炉烟风参数:

窑头标态风量:120000m3/h, 进风温度:360℃;窑尾标态风量:220000m3/h, 进风温度:320℃。

经计算, 窑头余热锅炉蒸汽参数为9.86t/h-1.35MPa-340℃, 窑尾余热锅炉蒸汽参数为15.57t/h-1.35MPa-305℃。在此情况下窑头锅炉排烟温度为118℃, 窑尾锅炉排烟温度为200℃。考虑到窑尾余热烘干生料的要求, 因此供热系统热水器布置在窑头余热锅炉中, 经计算可生产约37t/h-100~70℃的热水, 窑头锅炉排烟温度降为88℃。

系统流程见图1。来自于汽轮机房给水泵的水, 进入到余热锅炉的省煤器, 经省煤器升温后分别进入窑头和窑尾锅炉蒸汽段, 产生发电用的过热蒸汽。过热蒸汽送入汽机房推动汽轮机发电, 经凝汽器冷却后由凝结水泵送入除氧器, 然后通过给水泵送至余热锅炉, 完成余热发电的水循环。供热系统热水经热水循环泵送入窑头余热锅炉热水器, 升温后依次送入供热的热交换器和旁路热交换器, 换热降温后回到热水循环泵进水母管, 从而完成供热用的热水循环。

投产运行后, 系统运行稳定, 余热发电量达到设计值。窑头锅炉实际排烟温度为85℃, 整个系统运行正常。采暖热水段实际运行参数为41.4t/h-90~60℃, 满足约2万平米厂区采暖供热需要。在采暖季内可根据实际热负荷情况调整旁路流量以实现室内采暖温度的调节, 防止室内温度过高。

采暖期按3个月核算, 年节约采暖用动力煤约766.5t (动力煤热值按20 900kJ/kg计算) 。

2 该系统的特点

1) 在传统的单压余热锅炉中加入了热水段, 保证稳定单压系统的同时, 实现低端废热的利用, 从而提高了对余热的利用率。

2) 不管是采暖还是制冷, 其负荷会随着季节而不同。如果余热锅炉热水器所提供的热量远远大于采暖和制冷所需负荷时, 长期运行势必造成循环系统内工质的温度和压力不断升高, 给锅炉运行带来安全隐患, 并且使用户的室内温度要么过高, 要么过低, 影响正常的工作和生活。为此, 系统设置了旁路热交换器, 当用户所需负荷降低或中断时, 可以使循环热水一部分或全部通过旁路热交换器, 加热发电系统的锅炉给水, 避免安全隐患和增加用户的供热质量。

3) 该系统的引入为后续系统的开发和引入提供了基础。冬季可以用于提供采暖及生活用热水, 夏季配合溴化锂吸收式制冷机组, 为车间、办公楼及生活设施提供制冷。

3 结束语

水泥窑余热发电 篇9

1 控制系统的构成及特点

1.1 系统功能

Quantum系统是具有数字量处理能力的专用计算机系统。具有模块化、可扩展的体系结构, 用于工业和制造过程实时控制。它包括Quantum系列CPU、I/O模块、通讯模块、电源和底板。该系统软件功能灵活、方便, 可方便地实现各种控制方案。高速、安全、灵活的网络结构, 使现场信息得到实时可靠的传送。

1.2 中央控制室DCS系统构成

该系统由4台操作站、1台工程师站和现场控制站组成, 见图1。

1.3 网络构成及特点

1) 现场控制站内部信号的传送。系统是由双冗余的CPU、NOE、CRP及IO模板等组成, 采用以太网TCP/IP, 通讯速率为100mbit/s, 分别对控制站内部数据与I/O卡件之间进行通讯。CPU作为通讯总线的主控, 控制系统的本地、远程I/O。Quantum模板是电气信号转换器, 它将送至和来自现场装置的限位开关、温度传感器、电磁阀、执行器等信号转换成CPU能够处理的信号和格式。

2) 过程控制网络:它用于操作站、工程师站和控制站之间的通讯。由于网络采用双重化冗余CPU, 正常运行时工作方式为一主一备, 两者相互冗余, 系统自动检测故障, 在任一CPU通讯线路发生故障的情况下, 将自动切换到备用的CPU, 保持正常的数据通讯, 实现控制器的无扰动切换。利用交换机对各工作站信息进行传送非常方便、快捷, 各自资源可以方便实现共享。同时工程师站和各操作站之间形成一个小局域网, 组态数据既可依靠此网络通过文件拷贝的形式进行传送, 又可通过组态界面进行传送。

3) DCS系统与汽轮机控制系统 (DEH) 的连接。汽轮机的运行控制、保护通过2台505控制器和现场的控制柜来完成, 通过接线将汽轮机的部分信号接入DCS系统。DCS系统能够远程控制505的启动和停车, 并可进行升速、降速调节。同时505装置的跳闸、报警、控制OK等信号在中控室均能看到。DCS与EDH系统的连接, 方便了操作员在中控室即可对汽轮机进行操作和监控, 并且可以调出保存在系统中的历史数据和事项参数, 便于各种工况的对比。

2 DCS系统应用情况

2.1 结合工艺在程序设计上的安全性

该系统控制、调节、操作简练, 工艺流程直观, 信息量充分, 规范明确, 尤其在安全设计方面更是有诸多完善考虑。如:中控启动设备前有电铃警告;设备保护完善, 大型主机设备设置定子温度、轴承温度、压力及振动保护开关等多种连锁保护;中控设置紧急停车开关;重要参数异常信息提示和声光报警;工艺连锁周密, 设备之间的连锁关系明确, 符合生产需要;中控和现场均能对设备进行控制, 但是现场优先于中控。而且, 根据余热发电系统的构成和控制要求, 余热发电系统能够和汽轮发电机的调节控制系统 (DEH) 无缝结合, 使得整个发电系统操作稳定、可靠、安全。

2.2 操作站软件的主要功能

操作站内设备根据工艺要求进行操作权限限制, 如启动时间、启动条件等重要参数不允许操作员擅自更改;每台操作站均能显示系统所有画面, 并可以随时切换, 方便操作员对画面的监控和操作;实时趋势使操作员能够观察过程回路参数状态, 相关参数的历史趋势可显示在同一画面内, 并可以按照日期、时间、量程等进行选择, 帮助操作员、技术人员进行数据分析, 指导生产, 为优化控制提供比较数据;系统所有的报警单独做在一个画面上而且在每个画面上都有实时报警, 大部分模拟量报警是属于设备保护的, 高限时会使设备停机, 低限时操作员需要采取措施使之恢复正常值。总之, 现场数据一次采样录入, 可根据需要经过各种处理进行显示, 服务生产。

3 余热发电系统与水泥生产系统的衔接

窑尾锅炉入口废气温度320℃, 废气流经锅炉过热器、蒸发器后温度降至225℃左右, 然后经窑尾高温风机送入生料烘干系统及收尘系统;窑头锅炉设计入口废气温度360℃, 废气流经两级蒸发段和两级热水段后, 温度降至83.7℃左右, 然后再进入除尘器并经风机排入大气。上述温度在两个控制系统中均能监视, 并由窑系统操作员根据窑工况来控制, 力争满足锅炉的需要。余热操作员依据此温度变化进行参数调整, 以保证锅炉的安全运行和锅炉参数的稳定。

当窑系统正常时锅炉旁通阀关闭, 锅炉入口阀打开。当水泥窑止料或锅炉故障时, 打开旁通阀, 关闭锅炉的入口阀和出口阀。此控制程序设定在窑DCS系统并由该系统操作员完成, 但该阀门的反馈信号进入余热DCS系统, 余热操作员根据阀门的开度对锅炉进行控制。此接口方便了两个系统操作员间的互相联系, 根据工艺实际情况进行各自的操作。

4 系统包含的工艺流程

4.1 工艺流程

整套余热电站系统包括窑头高温段锅炉、窑头低温段锅炉、窑头烟风系统、窑尾锅炉、汽轮机房、循环水系统和化学水系统等8个流程。生产线窑炉的烟气进入窑头、窑尾烟风系统, 窑头低温段锅炉热水器的水流经窑头高温段锅炉, 窑头高温段锅炉热水器的水流经窑尾锅炉。在汽轮机房内, 窑头高温段和窑尾锅炉来的主蒸汽至汽轮机主蒸汽母管;窑头低温段来的汽至低压汽母管;给水泵的水抽向窑头低温段锅炉;化学水系统的补水进入汽轮机房的除氧器;并把冷凝器的水与循环水系统的冷却塔的水进行循环。在炉窑正常运行后, 注意监控锅炉蒸汽压力、蒸汽温度、锅筒水位、水流量、给水温度、压力、锅炉入口烟气温度、负压等情况, 调整汽轮机的参数, 维护工质压力正常, 保持各正常水位等, 只有这些控制参数的稳定才能保证系统的正常运行。

其工艺流程示意见图2。

4.2 现场信号的采集

在整个DCS系统控制中, 现场传入中控的信号分为开关量输入和模拟量输入信号。开关量输入信号为避免交流电压串入模件, 在设计时用AC220V中间继电器将其隔离, 这样在日常的应用中既有效地保证模件点不受损坏又可消除干扰源的影响;模拟量输入信号接收4~20MADC信号。分为两线制和四线制:两线制在模件柜内均加0.5A保险, 避免强电压串入损坏模件。四线制信号直接接入模件。对于要求精确度较高的模拟量信号, 采用加装隔离器来满足并保证输入值的正确显示。对电动机轴承或定子温度的数据采集均采用PT100铂金电阻。

4.3 信号的控制

余热发电系统各种电动机和阀门、水位之间的连锁关系较多, 自动控制回路的投入不仅要有较高的控制精度, 还要考虑在各种故障发生时的处理程序。

正常工况下, 锅炉的水位控制采用PID控制, 其高低直接影响锅炉的正常运行。当给水泵出现故障时, 操作员根据现场锅炉水位的实际情况来手动或现场控制此阀门。当锅炉水位低时, 给水泵阀门开度增大, 给水流量增大, 从而锅炉水位值升高;反之, 锅炉水位降低。

5 结论