宁国水泥厂水泥窑余热发电项目总结报告
安徽宁国水泥厂
一、前言
一九九五年八月，日本国新能源产业技术综合开发机构（NEDO）与中国国家计委、国家建材局签订了水泥余热发电设备示范事业基本协定书，由日方无偿提供一套先进且成熟可靠的低温余热发电技术和设备用于中国现有水泥厂，通过科学论证和国内外专家的实地考察，日方提供的这套设备安装在宁国水泥厂4000t/d水泥生产线上，发电机装机容量为6480kw，设计年发电量为408 7x10000kwh，吨熟料发电能力为3307kwh／t。
二、余热发电项目的主要技术特点
水泥厂余热资源的特点是：流量大，品位低。以宁国水泥厂4O00t/d生产线为例，PH（预热器）和、AQC（冷却机）出口废气流量和温度分别为258550Nm3/h、340℃和306600Nm3/h、238℃，其中部分废气用来烘干燃煤和原料。
针对上述余热资源的特点，在热力系统的设计上采取以下技术措施：
1、采用减速式两点混汽式汽轮机，利用参数较低的主蒸汽和来自闪蒸器的饱和蒸汽发电；
2、设置具有专利技术的余热锅炉，能够充分利用余热资源；
3、应用热水闪蒸技术，设置一台高压用蒸器和一台低压闪蒸器，闪蒸出的饱和蒸汽混入汽轮机做功；
4、由于PH出口废气还要用于原料烘干，所以PH锅炉无省煤器，只设蒸发器和过热器，从而使出炉烟温达250℃，仍可用于原料烘干；
5、AQC锅炉设计为立式自然循环锅炉，带汽包，烟气自上而下通过锅炉。锅炉自上而下布置过热器、蒸发器和省煤器，由于废气粉尘为熟料颗粒，粘附性不强，除尘方式采用自然沉降；另外为增大换热面积，强化换热效果，AQC锅炉的传热管设计为螺旋翅片管。PH锅炉采用卧式强制
循环锅炉，带汽包，设蒸发器和过热器，烟气在管外水平流动，受热面为蛇彩光管，设置机械振打装置来解决废气的粉尘附着问题。
再者，整个余热发电系统采用先进的DCS集散控制系统，系统的操作简便可靠，并设有完善的报警和保护程序，使整个发电工艺系统能够长期稳定运行。
上述关键技术的解决，为保证系统设计的可靠性、合理性起到重要作用。较好地解决了制约我国纯低温水泥余热发电技术水平提高的瓶颈问题，以上技术在宁国水泥厂余热发电系统成功应用，在国内处于领先水平，并且达到国际先进水平。
三、项目的建成和运转实绩
项目于一九九六年十月十八日破土动工，一九九八年一月十四日实现两台锅炉通汽煮炉，随后顺利完成了蒸汽吹管，汽轮机冲动和升速，汽轮机保护动作实验等一系列工作，同年二月八日发电机组并网发电一次成功。
自一九九八年三月开始实质性运转至二OO一年底，从统计数据表明，平均吨熟料发电量已达3 5．35kwh／t，累积发电量已达18677万千瓦时，实现了系统安全、稳定、高效运行，实现投产当年达产达标的可喜成绩。在项目的生产管理上，充分吸收海螺集团多年来生产管理的先进经验，组织技术管理人员及时编写了一系列规章制度和安全操作规程，使余热发电系统的生产管理迅速走向科学化、制度化、规范化，由于管理科学、操作水平显著，使系统产能发挥到设计能力的1 10％，为该项目的应用推广打下了坚实的基础。
四、项目的经济效益和社会效益
水泥余热发电项目的建成并网发电，标志着中日两国在能源环境国际合作中结出丰硕成果，它不仅在全国起着示范作用，同时也给海螺集团创造了巨大的经济效益和深远的社会效益，成为海螺集团新的、稳定的经济增长点。
1、经济效益：
自发电机组正式并网以来，截止到二OO一年十二月三十一日，发电机输出有功功率累计为186 77万千瓦时，按本地区现行综合电价0．50元／kwh计算，创产值9338万元。
2、社会效益：
水泥余热发电项目完全利用水泥生产过程中产生的废气余热作为热源，整个工艺过程不烧一克煤，对环境不造成污染。
从能源利用率的角度来讲，水泥生产过程中消耗的能源有效利用率仅为60％，其余40％的能量随废气排放到大气中，余热发电建成后，可将排放掉的38％的废气余热进行回收，使工厂的能源利用率提高到95％以上，为工厂的可持续发展创造了有利条件。
从环境保护角度来讲，减少了二氧化碳的排放量。众所周知火力发电是燃煤发电，在电力生产过程中要产生大量的二氧化碳，按发电机组截止到二00一年底累计发电量18677万千瓦时来计算，共减少二氧化碳的排放量总计为140885吨，这对减少温室效应、保护生态环境起着积极的促进作用。
五、该项目在海螺集团推广应用的前景
通过水泥余热发电项目在我厂的成功应用，充分说明新型干法水泥窑配套余热发电装置在技术上是完全可行的，它充分利用了水泥生产过程中产生的大量废气余热进行动力回收，每吨熟料可回收30~40kwh的电能，并且该系统能够长期稳定运行，相对水泥窑的运转率可达95％左右，发电成本非常低，相对外购电价可节约大量的购电费用。所以该项技术的应用，既可降低水泥的生产成本，提高企业的经济效益，又可以为国家节约大量的电能，减少环境污染，具有广阔的推广应用前景。
海螺集团作为中国建材行业的领头羊，拥有多条日产5000t／d干法水泥生产线，2001年全集团水泥主业产销量首次跨过1000万吨大关，根据集团“十五”规划目标和“双跨”目标，在“十五”末，力争形成4000万吨水泥熟料生产能力、46万吨化学建材产销能力；目前集团拥有在运行和即将扩建多条4000t/d以上的水泥生产线，并积累了4000t/d水泥余热发电配套装置成功应用的经验，首条余热发电示范项目运行成功后，近期在国内水泥行业进行推广尚有难度。为将示范线尽快在国内水泥行业得到推广，减少大气有害气体排放，回收利用热能和提高企业经济效益，集团计划将水泥余热发电项目作为水泥产业新技术在全集团日产4000吨水泥生产线上进行推广应用，在报请国家计委批准后，计划在今年三月份将邀请日方专家来海螺集团就项目的实施进行可行性论证，讨论示范项目推广的具体方案。
六、普及和推广过程中存在的问题
水泥余热发电示范项目在我厂建成投产近四年时间了；该示范项目在我国的普及和推广工作的进展却较为缓慢，据我们了解，很多水泥生产厂家来我厂对该示范项目的证实运转状况进行实地考察后，一致认为该技术的成功应用完全符合国家的相关产业政策，是二十一世纪的新技术产业，推广应用的前景十分广阔；但从日方提供的设备报价单上了解到，该套系统设备的初投资额较大，再者，由于我国的行业分割，系统建成投产后，能否得到相关电力行业的充分支持，因而不能迅速做出投资决策。
若该项技术在我国的普及推广应用具有实质性的进展，并很快实现产业化。需要国家在产业政策上予以适当的扶持。如该示范项目在我厂的成功应用，说明日本国提供的水泥余热发电技术是先进且成熟可靠的，一些关键技术在国际上具有领先水平，在实施应用过程中，一些关键设备仍需从日方进口，进口设备的关税能否有政策上的优惠；该项技术在我国水泥行业推广应用，对提高我国的能源利用水平，保护环境起到积极的促进作用，发电机组必须通过并网才能保证供电质量，但发电机组的输出电力工厂自发自用，即“并网不上网”，确保工厂的经济效益，相关电力行业是否有政策予以充分的支持。
必须大力推进低温余热发电技术的国产化，该技术在我国进行有效的推广和应用，在保证系统运行可靠性的前提下，必须降低设备的造价，减少投资成本，最有效的手段是扩大国内分交设备范围，除汽轮机及其控制系统、锅炉汽包和集箱等关键设备外，其它设备均可考虑国内分交（包括日方设计中方制造），从而逐步实现该技术的国产化。
附：
余热发电系统九八年——零一年运行报告
一、运行业绩
余热发电系统于一九九八年三月一次并网发电成功。正式投产后系统运行持续高效稳定，运行四年来，随着操作人员技术水平的不断提高，以及同窑操作员的协调性越来越好，锅炉和发电机组运行平稳，相对于窑的运转率逐步提高。发电机的出力得到充分发挥，从九九年发电量4108万千瓦时到2001年总发电量的5294万千瓦时，年增加发电量1188万千瓦时，提升幅度达29％，
设备运转率、运转时间、相对窑运转率、吨熟料发电量这几项经济技术指标都有不同程度的提高和增加，请参见下倒图表：
二、运行分析
1、从系统四年来运行业绩中可以看出，余热发电系统已经实现了持续、稳定、安全、高效运行，尤其一九九八年，克服了系统设备运转初期的磨合以及窑系统工况的不稳定所带来的困难，九八年从三月初的试发电至年底，全年共发电4106万千瓦时，取得了良好的开端。
2、二000年、二OO一年这两年，发电系统运行业绩十分突出，吨熟料发电量和年发电量两项技术指标都达到了设计水平的110%和128%，说明系统操作人员已经掌握了驾驭这套系统的能力，部门技术管理人员在优化系统工艺参数、加强与窑系统的协调和合作上作了一些努力和工作，使发电机组基本上以满负荷高效运行。
3、在对发电系统设备故障的处理和对系统出现异常状况的应急措施方面，发电部门已经积累了许多宝贵的经验和教训，获得了许多有益的尝试和进步，如二O0一年发电系统出现的PH锅炉循环水泵机械密封件频繁泄漏，导致发电机组被迫单炉运转，发电量下挫的故障，部门领导、技术人员迅速及时进行故障原因分析；加强了锅炉水质管理，同时对进口备件机械密封件用国内同类产品进行替代，取得了很好的效果，这也给发电部门在备品备件管理上如何进一步提高国产化率提供了很好的尝试和范例。
三、运行中存在的问题
l、九九年全年发电量较低，相比九八年只多发电2．2万千瓦时。运行时间却多1252小时，说明发电系统的运转率虽然提高了，但发电机的有功出力较低，原因一是九九年三月份水泥系统的篦冷机经过改造后，篦冷机用风量减少，AQC炉废气流量减少，AQC炉出力不足；原因二是A QC炉废气旁路挡板其中一阀板脱落，且发现不及时，造成系统漏风严重，同样造成AQC炉出力不足，后经过认真分析，在系统停机处理和水泥工艺做出适当调整后，余热发电系统状况便日趋正常。
2、二OO一年六月发电系统AQC锅炉出现了过热器传热管受高速含尘烟气的冲刷与磨损，导致穿孔、破管的事故发生，事故发生后，采取了积极的处理措施，从根本上消除了系统配套设计
中存在的不足，即传热管的防磨损措施考虑的不完善，同时技术人员和操作人员对事故预见性判断能力仍需进一步提高。
表一
年份总发电量(万kWh) 运转时间(h) 相对窑运转率(%) 吨熟料发电量(kWh/t)
1998年4106.54 5514.1 93.21 37.10
1999年4108.74 6766.3 94.35 31.43
2000年5167.71 7585.9 95.55 36.42
2001年5294.37 7798.8 96.77 36.48
低沸点工质的有机朗肯循环纯低温余热发电技术 作者：来源：更新日期：2007-3-19 引言 我国水泥厂的余热发电，先后经历高温余热发电、带补燃炉的中低温余热发电和纯低温余热发电3个阶段。纯低温余热发电与带补燃的中低温余热发电相比，具有投资省、生产过程中不增加粉尘、废渣、N0。和S0。等废弃物排放的优点。 本文介绍以色列奥玛特(0RMAT)公司利用低温热源的有机朗肯循环(0rga nic Rankine Cyck，简称()RC)纯低温余热发电技术。该技术有别于常规技术，其特点是：不是用水作为工质，而是使用低沸点的有机物作为工质来吸收废气余热，汽化，进入汽轮机膨胀做功。 1.低沸点的有机物 在一个大气压下，水的沸点足100℃，而一些有机物的沸点却低于水的沸点，见表l。 有机物的沸点与压力之间存在着对应关系，以氯乙烷为例，见表2。水的沸点与压力之间对应关系见表3。
由表2和表3可见，氯乙烷的沸点比水低，蒸气压力很高。根据低沸点有机工质的这种特点，就可以利用低温热源来加热低沸点工质，使它产生具有较高压力的蒸气来推动汽轮机做功。 2ORC纯低温余热发电在地热发电方面的应用 0RC纯低温余热发电技术在我国地热发电方面已得到初步应用，我国目前已经勘测发现的地热田均属热水型热储。热水型资源发电采用的热力系统主要有两种，即扩容(闪蒸)系统和双工质循环系统。西藏羊八井地热电站，热水温度145℃，采用二次扩容热力系统，汽轮机(青岛汽轮机厂设计制造D3一1．7／0．5型地热汽轮机发电机组)单机容量3000W，3000W／m in，一次进汽压力182kPa，温度115℃，二次进汽压力54kPa，温度81℃，额定排汽压力为10kPa。双工质循环系统中，地热水流经热交换器，把地热能传递给另一种低沸点丁质，使之蒸发产生蒸气，组成低沸点工质朗肯循环发电。双工质循环机组，其热效率高，结构紧凑。我国的小型双工质循环系统地热电站——辽宁营口熊岳试验电站的装机容量2×J00KW，利
一、水泥窑纯低温余热发电背景 随着水泥熟料煅烧技术的发展，发达国家水泥工业节能技术水平发展很快，低温余热在水泥生产过程中被回收利用，水泥熟料热能利用率已有较大的提高。但我国由于节能技术、装备水平的限制和节能意识影响，在窑炉工业企业中仍有大量的中、低温废气余热资源未被充分利用，能源浪费现象仍然十分突出。新型干法水泥熟料生产企业中由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排出的350℃左右废气，其热能大约为水泥熟料烧成系统热耗量的35％，低温余热发电技术的应用，可将排放到大气中占熟料烧成系统热耗35％的废气余热进行回收，使水泥企业能源利用率提高到95％以上。项目的经济效益十分可观。 我国是世界水泥生产和消费的大国，近年来新型干法水泥生产发展迅速，技术、设备、管理等方面日渐成熟。目前国内已建成运行了大量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有显著的降低，但新型干法水泥生产对电能的消耗和依赖依然强劲，因此，新型干法水泥总量的增长对水泥工业用电总量的增长起到了推动作用，一定程度上加剧了电能的供应紧张局面。而目前国内运行的新型干法水泥熟料生产线采用余热发电技术来节能降耗的企业极少，再者，国内由于经济潜力增长加剧了电力短缺的矛盾，刺激了煤电项目的增长，一方面煤电的发展会加速煤炭这种有限资源的开采、消耗，另一方面煤电生产产生大量的CO2等温室气体，加剧了对大气的环境污染。因此在水泥业发展余热发电项目是行业及国家经济发展的必然。此外，为了提高企业的市场竞争力，扩大产品的盈利空间，国内的许多水泥生产企业在建设熟料生产线的同时，也纷纷规划实施余热发电项目。 随着世界经济快速发展、新型节能技术的推广应用，充分利用有限的资源和发展水泥窑余热发电项目已经成为水泥业发展的一种趋势，也完全符合国家产业政策。 截至2009年，全国新型干法熟料生产线为934条,熟料产能7.6亿吨, 预计到2010年全国新型干法熟料生产线为1080条左右，熟料生产能力为8.6亿吨左右。虽然在水泥行业余热发电推广和普及迅速,除已建和在建外，到2010年全国还有50%的全国新型干法熟料生产线可以配置余热发电装置,如果以上新型干法熟料线全部配套余热发电，每年可实现节电270亿度，相当于节约煤炭消耗1000万吨（标煤），可减排CO2约24400万吨。 根据国家现行产业政策和“八部委”文件要求，截止2010 年国内新型干法水泥生产线配套建设纯低温余热电站的比例将达到40％，即到2010 年底以前还将有约400多座纯低温余热电站建成并投入运行。 二、新型干法水泥窑纯低温余热发电的兴起 1998年3月，日本政府赠送的中国首套水泥纯低温余热发电机组在海螺建成投运，十年来，该项目取得了良好的社会和经济效益，起到了很好的示范作用。海螺集团公司集成创新，在原有的基础上，针对水泥工艺特性改进设计，自行研发DCS系统，个性化设计，国产化装备。所开发的纯低温水泥窑余热发电技术余热回收效率高、发电过程中无需补充燃料，不产生任何污染，已处于国际领先地位。该技术是符合国家产业政策的绿色发电技术，是一种环保的、节能减排的、符合可持续发展要求的循环经济技术，经济效益也非常显著。
水泥窑第一代纯低温余热发电技术 核心提示：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，相当于上世纪九十年代初的新型干法窑水平，投资、发电能力、运行的稳定性等都存在一定的问题。 一、水泥窑第一代纯低温余热发电技术的定义及特征 1.水泥窑第一代纯低温余热发电技术：在不影响水泥熟料产量、质量，不降低水泥窑运转率，不改变水泥生产工艺流程、设备，不增加熟料电耗和热耗的前提下，采用0.69MPa～1.27MPa—280℃～340℃蒸汽将水泥窑窑尾预热器排出的350℃以下废气余热、窑头熟料冷却机排出的350℃以下废气余热转化为电能的技术。 第一代纯低温余热发电技术除上述定义外还同时具有如下两个或两个以上的特征： 1)冷却机仅设一个用于发电的抽废气口； 2)汽轮机主蒸汽温度不可调整，随水泥窑废气温度的变化而变化； 3)窑头余热锅炉、窑尾余热锅炉给水系统为串联系统； 4)采用额外消耗化学药品或电能的锅炉给水除氧系统。 二、水泥窑第一代纯低温余热发电技术的构成 1.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）、利用水泥窑窑头熟料冷却机排出的350℃以下废气设置一台熟料冷却机废气余热锅炉（简称AQC炉）、
为余热锅炉生产的蒸汽配置蒸汽轮机、发电系统主蒸汽参数为0.69～1.27MPa—280～340℃、每吨熟料余热发电能力为3140kJ/kg熟料——28～32kwh。 2.热力系统构成模式 水泥窑第一代余热发电技术热力系统构成模式主要有如下三种：其一：单压不补汽式中低温发电技术。 其二：复合闪蒸补汽中低温发电技术。 其三：多压补汽式中低温发电技术。 3.技术特点 上述三种模式没有本质的区别，共同的特点：其一、将窑头熟料冷却机排出的350℃总废气分为两个部分自冷却机中抽出，其中：在冷却中部设一个抽废气口抽出400℃以下废气，将这部分废气余热用于发电；在冷却机尾部设一个抽废气口抽出120℃以下废气，这部分废气直接排放。窑尾预热器排出的350℃以下废气余热首先用于满足水泥生产所需的原燃材料烘干，剩余的废气余热再用于发电。其二也是最重要的特点，发电主蒸汽参数均采用0.69～1.27MPa-280～340℃。而三种发电模式的区别仅在于： (1)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105～180℃的热水； (2)汽轮机采用补汽式或不补汽式汽轮机； (3)在相同废气参数条件下，如果以第一种模式发电能力为
水泥有限公司 2000t/d水泥窑余热发电工程（5MW）项目技术方案
目录 1 项目申报基本概况 (1) 1.1项目名称 (1) 1.2项目地址 (1) 1.3项目建设规模及产品 (1) 1.4项目主要技术经济指标 (1) 2 拟建项目情况 (3) 2.1建设内容与范围 (3) 2.2建设条件 (3) 2.3装机方案 (4) 2.4电站循环冷却水 (11) 2.5化学水处理 (12) 2.6电气及自动化 (13) 2.7给水排水 (16) 2.8通风与空调 (16) 2.9建筑结构 (16) 2.10项目实施进度设想 (18) 2.11组织机构及劳动定员 (19) 3 资源利用与节约能源 (21) 3.1资源利用 (21) 3.2节约能源 (21)
附：原则性热力系统图
1 项目申报基本概况 1.1 项目名称 项目名称：水泥有限公司2000t/d水泥窑余热发电工程（5MW）1.2 项目地址 ，与现有水泥生产线建在同一厂区内。 1.3 项目建设规模及产品 根据2000t/d水泥窑的设计参数和实际运行情况，建设规模拟定为：在不影响水泥熟料生产、不增加水泥熟料烧成能耗的前提下，充分利用水泥生产过程中排出的废气余热建设一座装机容量为5MW纯低温余热电站。 产品为10.5kV电力。 1.4 项目主要技术经济指标 主要技术经济指标一览表
2 拟建项目情况 2.1 建设内容与范围 本项目根据2000t/d水泥生产线的实际运行情况、机构管理和辅助设施，建设一座5MW纯低温余热电站。本项目的建设内容与范围如下：电站总平面布置； 窑头冷却机废气余热锅炉（AQC炉）； 窑尾预热器废气余热锅炉（SP炉）； 窑头冷却机废气余热过热器（简称AQC-SH）； 锅炉给水处理系统； 汽轮机及发电机系统； 电站循环冷却水系统； 站用电系统； 电站自动控制系统； 电站室外汽水系统； 电站室外给、排水管网及相关配套的土建、通讯、给排水、照明、环保、劳动安全与卫生、消防、节能等辅助系统。 2.2 建设条件 2.2.1 区域概况 2.2.2 余热条件 根据公司提供的水泥窑正常生产15天连续运行记录，废气余热条件如下。 （1）窑头冷却机可利用的废气余热量为： 废气量（标况）：140000Nm3/h 废气温度： 310℃ 含尘量： 20g/Nm3 为了充分利用上述废气余热用于发电，通过调整废气取热方式，将废
2 双压系统技术介绍 2．1 为什么采用双压系统 水泥窑产生余热废气量很大，温度在350℃以下，为了充分利用这些低温热源，就要求发电系统更为合理。根据朗肯循环和数学微积分原理可知，蒸汽分段进入汽轮机做功发电是最合理的。 双压系统可使相对高温热源(210～350℃烟气)产生较高参数的蒸汽，使相对低温热源(100～210℃烟气)产生较低参数的蒸汽，使能量分布优化，系统充分吸收低参数热量，发出更多的电能。对于火力发电，为了提高热力循环系统效率，一般应尽量提高主蒸汽参数，对于水泥窑纯低温余热发电，主蒸汽参数的选取取决于水泥窑排放废气的温度，应尽可能接近废气温度，考虑传热温差和受热面的经济性，一般有10～15℃的温差。而主蒸汽压力的选取则要多方面斟酌，例如某项目选取l.7MPa，330℃，对于l.7MPa的主蒸汽，其饱和温度为204℃，因换热温差的存在，烟气产生主蒸汽后，余热锅炉排出烟气温度在210℃以上，主蒸汽压力选择得越高，产生主蒸汽后的烟气排出温度越高。这样主蒸汽压力的选取，对210℃以下烟气余热利用有重大影响。这对于窑尾预热器(SP)是合适的，因为210℃左右以下的烟气热量还要用于原料烘干。但对于窑头篦冷机(AQC)来说，是不经济的，因为210℃以下热量排放掉，不仅造成能源浪费，还对环境产生了热污染。根据我国的实际情况及技术水平，AQC的排气温度在90～100℃是合适的，这样造成100～200℃之间热量的利用成为问题，根据分析这部分热量占总废热量的17～20％。为了有效地利用这部分热量，我们采用双压系统，高压主蒸汽(参数为1.7MPa，330℃)吸收210℃以上的烟气热量，低压系统蒸汽(参数为0.45MPa，165℃)可以吸收l00～210℃之间的烟气热量。 当然，为尽可能利用余热，提高余热利用率，也可以再设置一级或多级压力，通过定量分析计算，对上述余热，使用三压后，只比双压多发几十千瓦电，而系统造价却要增加一百多万元，技术经济性较差，系统会更复杂。同理，多压的技术经济性更差。因此，对水泥厂中低温余热来说，双压技术是比较合适的。 2.2双压系统的技术关键点 双压锅炉 双压锅炉能使排气温度降到95℃左右，比单压锅炉吸收余热量大，系统热量利用率高。杭州锅炉厂已经有非常成熟的双压锅炉技术。 补汽式汽轮机 补汽式汽轮机的设计和制造技术已经很成熟。我公司通过和西安交通大学联合，对补汽式汽轮机持续开发研究和科技创新攻关，确定了合适的补汽点,设计了蜗壳式补汽缸，解决了补汽难的问题。
生产技术 Technology 屈松记1 ，齐俊华2 （1.登封嵩基集团水泥公司，登封 452476；2.河南省建材工业协会，郑州 450008） 我国水泥产能的超常发展，导致水泥企业经济效益下滑，吨水泥利润低微、甚至为负数，主业不赚钱；而纯低温余热电站已成为水泥企业新的经济增长点，成为“救命”、致富之宝。一个5 000t/d生产线的余热电站，一年可为企业带来2 000～3 000万元的经济利益。因此，建设好余热电站、管理好余热电站已成为企业的中心工作。 1 余热电站热力系统方案选择 提高水泥纯低温余热发电站的发电能力首先要做好余热电站热力系统的方案选择。余热电站的核心是热力循环系统，当前较为成功、成熟的热力循环方式主要有单压系统、闪蒸系统、双压系统等三种基本模式，以及由此而衍生的复合系统。 1.1 单压系统 单压系统是目前较普遍采用的热力系统。在该系统中，窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉生产相同或相近参数的主蒸汽，混合后进入汽轮机，主蒸汽在汽轮机内作功、在冷凝器凝结成水，经窑头锅炉加热后到热力除氧器除氧，由给水泵送入窑头余热锅炉加热，窑头余热锅炉生产的热水再为窑头余热锅炉蒸汽段和窑尾余热锅炉供水，从而形成一个完整的热力循环。单压系统的主要特点是汽轮机只设置一个高压蒸汽进汽口。 1.2 闪蒸补汽系统 闪蒸系统应用热力学上的闪蒸原理，根据废气余热品质的不同而生产一定压力的主蒸汽和热水，主蒸汽进入汽轮机高压进汽口；热水则在闪蒸容器里产生出低压的饱和蒸汽，然后补入补汽式汽轮机专门设计的低压进汽口；主蒸汽及低压饱和蒸汽在汽轮机内一起作功，拖动发电机发电，低压蒸汽发生器内的饱和水进入除氧器与冷凝水一起经除氧后再由给水泵供给锅炉。 1.3 双压补汽系统 双压系统是根据废气余热品位的不同，分别生产较高压力和较低压力的两路蒸汽。余热锅炉生产较高压力的蒸汽后，烟气温度降低，依据低温烟气的品位，再生产低压蒸汽。较高压力的蒸汽作为主蒸汽进入汽轮机主进汽口；较低压力的蒸汽进入汽轮机的低压进汽口，一起推动汽轮机作功、发电；作功后的乏汽在冷凝器凝结成水后、经凝结水泵加压到除氧器除氧，再进入热力循环。 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0.69MPa～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0.69MPa～1.27MPa-280℃～340℃低压低温蒸汽的同时或同时再生产0.1MPa～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，而双压补汽式适用于汽轮机房与冷却机距离较近的情况。 上述三个方案各有优缺点。技术上：单压方案简单，运转可靠，但余热开发、利用不完全；闪蒸和双压系统具有能源梯级开发利用优势，比单压系统技术更为先进，较单压系统多发电在8%~10%左右。一个5 000t/d生产线的余热电站，吨熟料如超发电1kWh，全年可为企业带来80～100万元的利润，故双压方案等更为合理，发展较快。 1.4 双压热力系统 这是目前较为常用的方案，该方案充分利用余热资源，设置两台不同参数余热锅炉，采用补汽凝汽式汽轮机，提高汽轮机内效率，提高吨熟料发电量。工艺流程介绍如下。 （1）在窑头设置双压余热锅炉，承担公共加热和生成低压蒸汽，同时生成部分高压蒸汽；采用立式自然循环，膜式受热面，带有两个汽包；烟气管路自上而下通过锅炉，先后经过锅炉内部的高压过热器、高压蒸发器、低压过热器、低压蒸发器和公共加热器；窑头余热锅炉前设置自然沉降除灰装置，锅炉传热管为螺旋翅片管。 （2）在窑尾设置生成高压蒸汽的窑尾余热锅炉，采 中图分类号：TQ172.625.9 文献标识码：B 文章编号：1671-8321（2015）06-0097-04
1 总则 1.0.1 为在水泥工厂余热发电工程设计中，贯彻国家能源综合利用基本方针政策，做到安全可靠、技术先进、降低能耗、节约投资，制定本规。 1.0.2 本规适用于新建、扩建、改建新型干法水泥生产线余热发电的工程设计。 1.0.3 新建、扩建水泥工厂的余热发电工程或既有水泥生产线改造增设余热发电系统，设计基本原则应符合国家产业政策和现行国家标准《水泥工厂设计规》GB50295和《水泥工厂节能设计规》GB50443。 1.0.4 当余热发电工程设计容含有热电联供或设有补燃锅炉时，相关部分应符合现行国家标准《小型火力发电厂设计规》GB50049的有关规定。 1.0.5 水泥工厂余热发电工程环境保护和劳动安全设计，必须贯彻执行国家有关法律、法规和标准。 1.0.6 水泥工厂余热发电工程设计，除应符合本规外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 2 术语 2.0.1 余热发电工程设计文件、图纸使用术语应符合本规规定。本规未纳入与水泥工厂余热发电工程相关的术语应符合现行国家标准《工业余热术语、分类、等级及余热资源量计算办法》GB/T1028、《电力工程基本术语标准》GB50297及国家有关术语标准的规定。 2.0.2 余热利用Waste Heat Recovery 以环境温度为基准，对生产过程中排出的热载体可回收热能的利用。 2.0.3 窑头余热锅炉 Air Quenching Cooler Boiler 利用窑头熟料冷却机排出的废气余热生产热水或蒸汽等工质的换热装置，简称AQC炉。 2.0.4 窑尾余热锅炉Suspension Preheater Boiler 利用窑尾预热器排出的废气余热生产热水或蒸汽等工质的换热装置，简称SP 或PH锅炉。 2.0.5 余热发电Waste Heat Power Generation 仅利用工业生产过程中排放的余热进行发电，也称纯余热发电。 2.0.6 热电联供 Cogeneration 余热发电在生产电能的同时，还可生产热水或蒸汽供热。 2.0.7主厂房 Main Power Building 设有汽轮发电机组及附属设备、设施的厂房。 2.0.8闪蒸器 Flasher 具有一定温度和压力的不饱和水进入压力较低的容器中时，由于压力的突然降低使不饱和水变成容器压力下的饱和蒸汽和饱和水的容器。 2.0.9 双压锅炉 Dual-pressure Boiler 具有两种蒸汽工作压力参数的锅炉。
水泥厂余热发电 水泥厂余热发电 宁国水泥厂水泥窑余热发电项目总结报告 安徽宁国水泥厂 一、前言 一九九五年八月，日本国新能源产业技术综合开发机构（NEDO）与中国国家计委、国家建材局签订了水泥余热发电设备示范事业基本协定书，由日方无偿提供一套先进且成熟可靠的低温余热发电技术和设备用于中国现有水泥厂，通过科学论证和国内外专家的实地考察，日方提供的这套设备安装在宁国水泥厂4000t/d 水泥生产线上，发电机装机容量为6480kw，设计年发电量为4087x10000kwh，吨熟料发电能力为3307kwh／t。 二、余热发电项目的主要技术特点 水泥厂余热资源的特点是：流量大，品位低。以宁国水泥厂4O00t/d生产线为例，PH（预热器）和、AQC（冷却机）出口废气流量和温度分别为258550Nm3/h、340℃和306600Nm3/h、238℃，其中部分废气用来烘干燃煤和原料。 针对上述余热资源的特点，在热力系统的设计上采取以下技术措施： 1、采用减速式两点混汽式汽轮机，利用参数较低的主蒸汽和来自闪蒸器的饱和蒸汽发电； 2、设置具有专利技术的余热锅炉，能够充分利用余热资源； 3、应用热水闪蒸技术，设置一台高压用蒸器和一台低压闪蒸器，闪蒸出的饱和蒸汽混入汽轮机做功；
4、由于PH出口废气还要用于原料烘干，所以PH锅炉无省煤器，只设蒸发器和过热器，从而使出炉烟温达250℃，仍可用于原料烘干； 5、AQC锅炉设计为立式自然循环锅炉，带汽包，烟气自上而下通过锅炉。锅炉自上而下布置过热器、蒸发器和省煤器，由于废气粉尘为熟料颗粒，粘附性不强，除尘方式采用自然沉降；另外为增大换热面积，强化换热效果，AQC锅炉的传热管设计为螺旋翅片管。PH锅炉采用卧式强制循环锅炉，带汽包，设蒸发器和过热器，烟气在管外水平流动，受热面为蛇彩光管，设置机械振打装置来解决废气的粉尘附着问题。 再者，整个余热发电系统采用先进的DCS集散控制系统，系统的操作简便可靠，并设有完善的报警和保护程序，使整个发电工艺系统能够长期稳定运行。 上述关键技术的解决，为保证系统设计的可靠性、合理性起到重要作用。较好地解决了制约我国纯低温水泥余热发电技术水平提高的瓶颈问题，以上技术在宁国水泥厂余热发电系统成功应用，在国内处于领先水平，并且达到国际先进水平。 三、项目的建成和运转实绩 项目于一九九六年十月十八日破土动工，一九九八年一月十四日实现两台锅炉通汽煮炉，随后顺利完成了蒸汽吹管，汽轮机冲动和升速，汽轮机保护动作实验等一系列工作，同年二月八日发电机组并网发电一次成功。 自一九九八年三月开始实质性运转至二OO一年底，从统计数据表明，平均吨熟料发电量已达35．35kwh／t，累积发电量已达18677万千瓦时，实现了系统安全、稳定、高效运行，实现投产当年达产达标的可喜成绩。在项目的生产管理上，充分吸收海螺集团多年来生产管理的先进经验，组织技术管理人员及时编写了一系列规章制度和安全操作规程，使余热发电系统的生产管理迅速走向科学
水泥窑余热发电概述 水泥窑余热发电概述 水泥窑余热发电技术是直接对水泥窑在熟料煅烧过程中窑头窑尾排放的余热废气进行回收，通过余热锅炉产生蒸汽带动汽轮发电机发电。 一条日产5000