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节能环保270 2015年12期低温余热发电技术的特点、应用和发展趋势探讨李金龙中材节能股份有限公司,天津 300400摘要：随着我国社会经济的高速发展，能源紧缺的矛盾日益突出。
但我国在能源使用上又客观存在着一些不合理的现象，导致能源的大量浪费。
能源的利用效率偏低，与此同时，又存在着大量工业低温余热、废气丢弃不用的普遍现象。
为了开发国家新能源，解决能源紧张的问题,国家应有效回收利用原本排放到大气中的工业废气低温余热。
而低温余热发电系统结构简单、设备稳定，利用压差做功回收动力，可以有效提高能源利用率。
本文则阐述了低温余热发电技术的概念、特点、应用以及发展趋势，以供参考关键词：低温余热发电技术；特点；发展趋势中图分类号：TM617 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)12-0270-021 引言能源是国家经济发展的基础，它与国家发展以及人们的生活水平息息相关。
然而，伴随着国家经济的高速发展，能源消耗不断增多，能源储备越来越少，能源需求不断增加。
这就要求我们提高能源的利用效率。
而在我国经济发展中，低温余热的数量巨大，在水泥、钢铁、玻璃、化工等行业生产中，这些余热资源数量大，品味低，有些不能再利用的废旧烟气被大量的排放，造成环境污染的同时，也造成了能源及资源的极大浪费。
低温余热发电系统的建设，可以综合利用企业生产排放的废热、废气资源，回收烟气的热量变废为宝，提高我国能源利用效率。
2 低温余热发电技术概述2.1 低温余热发电技术概念目前我国的工业生产企业，对150℃以上的中、高温余热利用技术已非常成熟，可用于发电或直接再利用。
而对150℃以下的中温余热/废热（水、气、汽）以及90℃以下的低温余热/废热，基本采用冷却后直接排放到大气中的方法。
温度在90℃以下的低温余热普遍存在于建材、冶金、化工和轻工等工业过程中以及人们的普遍生活中，对其实现高效回收利用具有重要意义。
把低温余热所具有的热能转换为电能，是提高能源利用效率和降低环境污染的有效途径。
【最新】余热余压利用资料初步总结余热余压利用资料初步总结一工业余热余压利用主要形式目前余热回收形式主要有三种,第一种是余热锅炉回收余热制蒸汽,用于工艺用饱和蒸汽或用于发电;第二种是采用热泵或溴化锂吸收式机组回收余热,制取热水或蒸汽,用于工艺.空调及生活采暖;第三种是利用螺杆膨胀机回收余热,直接驱动发电机发电或驱动水泵.风机.压缩机.螺杆膨胀机除可回收余热之外,还应用在余压回收利用上.1.中高温余热利用:余热锅炉制取蒸汽余热锅炉的作用是通过回收生产过程中的余热来制取蒸汽.目前余热锅炉主要用于回收高温烟气.可燃废气等气态余热.产生的蒸汽有两种使用方向,一是可直接用于生产.生活用汽,二是蒸汽可用于汽轮发电机组发电.余热锅炉回收余热用于发电的原理如下列图所示:2.低温余热利用:热泵机组及溴化锂吸收式制冷机组包含两种形式的机组,一是溴化锂吸收式制冷机组利用工业废余热,为工业提供工艺所需冷水或空调制冷.二是热泵机组〔如溴化锂吸收式热泵〕通过吸收低品位热源余热制取热水或蒸汽,供工业或城市供热用.溴化锂吸收式热泵的驱动热源为蒸汽.高温烟气.直接燃烧燃料〔燃气.燃油〕产生的热量.废热热水.废热蒸汽等.与余热锅炉相比,溴化锂吸收式热泵机组普遍用于低温余热回收,而余热锅炉更多用于中高温余热回收.其次,应用领域不一样,溴化锂吸收式热泵提供的热水和蒸汽用于工艺用.空调制冷采暖用,而余热锅炉提供的蒸汽可以用于汽轮机组发电.三是,目前余热回收工程中,余热锅炉多用于回收气态余热,而溴化锂热泵机组除可回收气态余热,还可回收废液〔如废热热水.燃油〕余热.3.余压利用:螺杆膨胀机螺杆膨胀机可利用蒸汽.高温热水.汽液两相流体等介质为动力,将热能转换为机械能驱动发电机发电或直接驱动水泵.风机.压缩机等做功.目前,对螺杆膨胀机的应用主要有以下两种方式:一是回收蒸汽余压,二是采用有机工质朗肯循环系统,回收废热.3.1回收蒸汽压差1)案例:如从锅炉产生的蒸汽经降压后供工业用汽的过程中,可使用螺杆膨胀机回收余压用于发电.2)机组构成:螺杆膨胀动力机＋发电机〔循环泵.压缩机.风机等〕＋冷凝装置〔选用〕3)补充:特别适用于蒸汽压力≥0.3MPa.温度≤300℃.进出压差在0.2~1.0MPa之间的饱和蒸汽压差发电系统.当压差大于1.0Mp时,可使多台螺杆膨胀机串联降压.在余热回收中,通常余热锅炉产生的蒸汽压力大于工业用汽,此时可结合螺杆膨胀机实现降压和发电.3.2有机工质朗肯循环系统回收工业余热1)案例:如存在工业热水〔60℃以上〕时,可利用有机工质通过与热水进行热量交换,有机工质变成汽液两相后进入螺杆膨胀机,螺杆膨胀机通过做功驱动发电机发电,而作功后的汽液混合物进入冷汽器冷凝后,再经工质泵返回加热器,如此循环作功.2)机组构成:换热器＋螺杆膨胀动力机＋发电机＋高效冷凝装置＋辅助设备3)补充:螺杆膨胀机回收余热发电与余热锅炉结合蒸汽轮机组发电存在的主要区别是,螺杆膨胀机取代了汽轮机.与汽轮机相比,其优势在于,进入螺杆膨胀机的工质可以是热水〔60℃以上〕.蒸汽.气液两相等,而汽轮机只能是蒸汽;其次,螺杆膨胀机除可驱动发电机发电,还可直接驱动风机.水泵.压缩机;三是蒸汽在螺杆膨胀机流速低,噪音低.内部磨损小.二各行业余热利用概况(一)水泥行业:余热发电1.现状目前水泥行业主要是针对新型干法熟料生产水泥过程中窑头熟料冷却机和窑尾预热器排掉的废气,此局部废热热量约占水泥熟料烧成系统总热耗量的30%以上,温度在350℃以下,属于中低温余热.根据网上搜集的假设干工程统计,目前回收这局部余热主要用于发电,其应用和相关技术相对成熟.据统计,__年底,新型干法熟料生产线余热电站配套建设率为46%.此外,经大连易世达新能源开展股份〔以下简称〝易世达〞〕经验测算,工程发电综合本钱约为0.15元/每千瓦时,仅是电网电价的25%左右②.2.主流技术及设备1)主流技术:新型干法水泥窑纯低温余热发电技术2)机组设备:余热锅炉.汽轮机.发电机①(二)玻璃行业:余热发电.工艺用汽或生活采暖目前主要是针对浮法玻璃生产线上熔窑烟气余热的回收,这局部烟气温度在500℃以上,属于中温余热回收.据网上搜集的玻璃行业余热回收工程统计,以余热锅炉为主要利用方式,产生的蒸汽用于发电.生产和采暖用或两者兼有.根据中国建筑玻璃与工业玻璃协会统计,截至__年6月全国有浮法玻璃生产线216条,已有超过50条浮法玻璃生产线已建或在建配套余热电站,余热电站建设率为23%③.玻璃行业中,废热量大但尚未被利用的资源包括:1〕熔窑本体散热,采用熔窑全保温技术后,其外表温度仍在150℃以上,属于低温余热资源;2〕锡槽本体散热,锡槽的槽底钢板温度为180~250℃,经槽底冷却风系统冷却后降至120℃以下,属于低温余热资源;3〕退火窑排风余热,温度在280-500℃,属中低温余热;4〕循环水系统的余热,低于100℃,可利用溴化锂机组或热泵系统.(三)钢铁行业:供工艺用汽.发电由于钢铁联合生产企业通常包括采矿.烧结.炼焦.炼铁.转炉炼钢.电炉炼钢.铸锭.连轧等多个环节,各环节可利用的废气余热资源丰富,包括烧结机废气余热.热风炉烟气余热.干熄焦烟气余热等共计十多种,据统计,钢铁企业的余热资源占企业总用能的37%.下表为__年我国大中型钢铁企业生产1吨钢产生的余热资源及其利用情况据.__年我国大中型钢铁企业的余热回收率约为26%,其中:高温余热占总余热的40%,余热回根据中国水泥协会主办的数字水泥网统计数据测算而得.原数据为,__年全年投运的新型干法熟料生产线投产达1,086条,__年底,投运电站的生产线将到达498条左右.②数据来源于易世达招股说明书.③资料来源于天壕节能招股说明书.①收率为44%;中温余热资源占比26%,回收利用率为30%;低温余热占总余热资源的34%,但回收利用率仅为0.7%.且低温余热集中于废〔烟〕气显热和冷却水显热.数据源于:>,__年3月13日,>目前钢铁行业余热回收利用主要表达在高炉煤气余压透平发电〔TRT〕.干熄焦〔CDQ〕和烧结余热回收等方面.据大连易世达公司根据内部工程统计,烧结机余热发电技术,典型工程〔年发电量1.4亿千瓦时〕投资金额为1.7亿元;如干熄焦余热利用技术,典型工程〔干熄焦能力为125吨/小时,年发电量1.1亿千瓦时〕投资金额约2亿元.(四)冶金行业对于冶金行业,铁合金.有色冶金的火法和电冶金方法的工艺过程伴随产生余热资源.火法冶金余热资源主要有排烟显热和待冷却高温物料.电冶金的余热资源主要是电炉的炉气〔烟气或煤气〕.铁合金.冶金行业根据其工艺的要求需将烟气冷却下来回收金属粉尘.同时降低进入袋式除尘器的温度防止烧布袋,因此其工艺技术要求较高,余热锅炉及相关工艺需要特殊设计以适应其特点.虽然冶金行业的余热利用市场很大,但因为冶金行业通常具有微金属粉尘多.除尘要求高的特点,目前余热的回收利用尚处于成长阶段,杭锅股份.大连易世达.天壕节能均将冶金行业作为重点开发市场.(五)化工行业对于化工行业,由于化工涉及领域较广.范围也较宽,每个具体细分领域的余热资源特点均不完全相同,需要根据具体余热资源特性研发相应余热发电技术及其热力系统.以黄磷化工为例,其普遍采用电炉法生产,黄磷尾气中含多种形态的硫化物.磷化物.氟化物及砷化物等杂质,余热锅炉面临严重腐蚀问题,因此黄磷化工余热发电需要研发设计特殊余热锅炉以解决尾气腐蚀等问题.目前化工行业的余热回收也处于初步利用阶段,设备及相关技术尚处于研发和试用阶段.三个人看法余热锅炉目前是余热利用的主流方向且未来还有很大开展空间,原因是,各行业还存在很多烟气.废气余热资源尚未得到利用;其蒸汽用于发电,在水泥等行业的成熟运行已证明其经济性.溴化锂吸收式制冷机组及热泵与余热锅炉因为在利用的余热资源温度上.余热资源形态上以及应用上都不一样,不具有明显的竞争关系.螺杆膨胀机属于余热余压回收利用新产品,在余压利用上已得到推广应用,具有很大的成长性;其次,在螺杆膨胀机余热回收方面,因目前案例不多,缺乏完整的工程资料,无法与余热锅炉发电进行投资本钱.运行效果.运营本钱的比拟,需要进一步调查.扩展阅读:余热余压利用余热余压利用我国钢铁.有色.煤炭.建材.化工.纺织等行业的余热余压以及其他余能没有得到充分利用,如钢铁企业的焦炉气.高炉气.转炉气,煤矿的煤层气,焦化企业的焦炉气等可燃副产气,大量放空,造成能源的严重浪费,同时也污染了环境.我国钢铁行业1000立方米以上高炉约110余座,有30座以上尚未配套炉顶压〔TRT〕发电设备;有大型转炉的企业19家,中型转炉的企业42家,只有7家使用转炉负能炼钢技术.我国焦化炉干熄焦比例较低,干熄焦产量仅占机焦总产量17.4%.低热值煤气燃气轮机可充分利用副产煤气,但一次性投资较大.我国现有日产__吨以上新型干法窑水泥生产线225条,只有少数配装了余热发电装置. 〔二〕主要内容冶金行业钢铁:推广干法熄焦技术.高炉炉顶压差发电技术.纯烧高炉煤气锅炉技术.低热值煤气燃气轮机技术.转炉负能炼钢技术.蓄热式轧钢加热炉技术.建设高炉炉顶压差发电装置.纯烧高炉煤气锅炉发电装置.低热值高炉煤气发电－燃汽轮机装置.干法熄焦装置等.有色:推广烟气废热锅炉及发电装置,窑炉烟气辐射预热器和废气热交换器,回收其他装置余热用于锅炉及发电,对有色企业实行节能改造,淘汰落后工艺和设备.煤炭行业推广瓦斯抽采技术和瓦斯利用技术,逐步建立煤层气和煤矿瓦斯开发利用产业体系.到__年,全国煤层气〔煤矿瓦斯〕产量达100亿立方米,其中,地面抽采煤层气50亿立方米,利用率100%;井下抽采瓦斯50亿立方米,利用率60%以上.建材行业水泥:推广纯低温余热发电技术,建设水泥余热发电装置.推广综合低能耗熟料烧成技术与装备,对回转窑.磨机.烘干机进行节能改造,利用工业和生活废弃物作燃料.玻璃:推广余热发电装置,吸附式制冷系统,低温余热发电－制冷设备;推广全保温富氧.全氧燃烧浮法玻璃熔窑,降低烟道散热损失;引进先进节能设备及材料,淘汰落后的高能耗设备.化工行业推广焦炉气化工.发电.民用燃气,独立焦化厂焦化炉干熄焦,节能型烧碱生产技术,纯碱余热利用,密闭式电石炉,硫酸余热发电等技术,对有条件的化工企业和焦化企业进行节能改造.其他行业纺织.轻工等其他行业推广供热锅炉压差发电等余热.余压.余能的回收利用, 鼓励集中建设公用工程以实现能量梯级利用.〔三〕配套措施1.研究制定鼓励利用余热余压发电.供热和制冷的优惠政策及电网准入标准和规定.在修订>时,作为重点内容予以考虑.2．制订新建钢铁.有色企业节能准入标准,制定>和>,强制关闭污染严重的开放式小焦炉,禁止使用国家已明令淘汰的高耗能纺织设备.3.制定并实施钢铁行业及钢.焦炭.铁合金.碳素电极单位产品能耗定额标准,有色工业及铝.铜.锌.镁单位产品能耗定额标准,建材工业及水泥.玻璃.陶瓷单位产品能耗定额标准,重点化工产品合成氨.烧碱.纯碱.电石.黄磷单位产品能耗定额标准.〔四〕组织实施1.组织单位:国家开展改革委.国家标准委,各省〔自治区.直辖市〕开展改革委.经〔贸〕委.2.实施主体:实施余热余压利用工程建设与改造的企业或单位.3.参与单位:中国钢铁工业协会.中国有色冶金工业协会.中国建材工业协会.中国石油化学工业协会.中国纺织工业协会.中国煤炭工业协会.中国电力工业联合会.中国机械工业联合会.中国节能协会.中国标准化研究院.中国化工节能协会.煤炭科学研究总院.国家开展改革委办公厅关于请组织申报资源节约和环境保护__年中央预算内投资备选工程的通知各省.自治区.直辖市及方案单列市.新疆生产建设兵团.黑龙江农垦总局开展改革委,有关省〔区.市〕经贸委〔经委.经信委.工信委〕,有关中央管理企业: 按照>〔发改投资〔__〕788号〕要求,为加快前期工作,确保中央投资方案草案落实到具体工程,现就组织申报资源节约和环境保护__年中央预算内投资备选工程有关事项通知如下:一.选项范围本次申报工程主要围绕节能.节水.循环经济.资源综合利用.污染防治五个方面.〔一〕节能方面.主要包括:电机系统节能.能量系统优化.余热余压利用.锅炉〔窑炉〕改造.节约和替代石油.绿色照明.既有建筑节能改造等重点节能改造工程,高效节能技术和产品产业化工程,重大合同能源管理工程,节能监察机构能力建设工程,建筑节能〔节能建材.绿色建筑〕示范工程.〔二〕节水方面.主要包括:海水淡化产业开展试点示范工程〔海水淡化示范工程,海水淡化关键设备.成套装置及海水淡化用原材料等的生产.制造和应用,海水淡化产业基地.海水淡化试点城市.工业园区.海岛〕;苦咸水淡化利用工程;高用水行业节水改造示范工程;矿井水利用示范工程.〔三〕循环经济方面.主要包括:国家循环经济试点单位.国家循环经济教育示范基地.国家循环经济模式案例单位.国家循环经济先进单位.省级循环经济试点单位循环经济工程,省级产业园区循环化改造工程,再制造产业化示范工程,〝城市矿产〞工程,资源循环利用技术装备产业化示范工程,生产过程协同资源化处理废弃物示范工程,废电池以及园林废弃物资源化利用工程,农业循环经济工程,循环型效劳业示范工程.〔四〕资源综合利用方面.主要包括:共伴生矿及尾矿综合利用示范工程〔煤层气除外〕,粉煤灰.煤矸石〔发电除外〕.工业副产石膏.冶炼和化工废渣.建筑废物综合利用示范工程,废旧轮胎.废弃包装物.废旧纺织品再生利用示范工程,农林废弃物综合利用.新型利废墙体材料示范工程.〔五〕污染防治方面.主要包括:历史遗留重金属污染治理工程,列入>内的工业污染源治理工程,农业.效劳业.能源行业等清洁生产示范工程,非电行业烟气脱硝示范工程,环保重大技术装备和产品产业化示范工程.循环经济工程.综合利用工程.清洁生产工程不能重复申报.有关选项的具体内容和要求,详见附件一.二.选项条件〔一〕符合国家产业政策.不得申报工程主体属>限制类.淘汰类工程,严格限制〝两高一资〞行业借机扩大生产能力.〔二〕节能减排效果明显.工程实施后能够迅速形成显著的节能.节水.节材能力.提高资源利用效率和减少污染物排放的效果.〔三〕示范和带动作用明显.以推广潜力大的关键技术和推动试点工作为主,在行业内或某一地区具有较好的示范意义,对节能减排工作有较强的带动作用.凡明确安排示范工程的,不安排一般性.已经推广应用的工程.〔四〕企业综合实力较强.承当工程的企业具有适度的经济规模,近三年经济效益较好,企业银行信用等级AA以上,资产负债率60%以下,工程资本金落实,企业净资产不低于所承当工程总投资.对于产业化示范工程,承当工程企业应在所属领域中具有较高知名度,生产规模.技术研发.经营业绩处于领先地位.〔五〕具有一定的投资规模.除污染治理工程外,节能工程总投资原那么上3000万元以上,其他工程的总投资原那么上应在5000万元以上〔西部地区可适当放宽〕.〔六〕工程前期工作扎实.工程配套条件好,前期工作根本落实,能够保证__年上半年开工建设.三.申报要求〔一〕请各地开展改革委.经贸委〔经委.经信委〕及中央管理企业,按照选项范围和选项原那么,认真组织遴选有关工程,严格审核把关,切实提高上报工程质量.已经获得中央预算内投资或其他部门支持的工程不得重复申报,已经申报我委其他司局或国家其他部门的工程不得多头上报.如果企业以前曾获得我委中央预算内投资支持,已获支持的工程竣工验收前方可上报新工程,并随文上报已支持工程的竣工验收资料.中央管理企业的工程不得由地方申报.非本省〔区.市〕注册企业的工程,不得通过本地区申报.在近几年扩大内需工程执行中,对中央检查组发现问题或调整工程较多的地市,应采取限制申报的措施.〔二〕请各地开展改革委切实做好工程申报的组织工作,加强与有关部门的沟通和协调.地方备选工程原那么上由各地开展改革委上报;按照职责分工,主管部门在经贸委〔经委.经信委〕的地方,备选工程由开展改革委.经贸委〔经委.经信委〕联合上报,单独上报不予受理.〔三〕工程材料要求1.各地开展改革委〔或联合经贸委〕及中央企业上报的备选工程资金申请报告正式文件〔一式七份〕.2.备选工程汇总表及电子版〔样表见附件二,一式七份〕.请严格按照选项的具体内容和要求,分为节能〔其中:绿色照明.建筑节能工程单列〕.节水.循环经济.资源综合利用.污染防治五个方面进行汇总,每个方面的工程按优先顺序排列.3.有关工程材料单行本〔要求列出目录并装订成册,一式两份〕.〔1〕由甲级资质的咨询设计单位编制的工程可行性研究报告或工程申请报告及其论证意见.〔2〕工程的备案.核准或审批文件.〔3〕环保部门对工程环境影响报告书〔表〕的批复文件.〔4〕节能审查意见或节能登记备案表.〔5〕用地证明.需新征土地的工程,请提供国土资源部门出具的用地预审意见;无需新征土地的工程,请提供土地证的复印件.〔6〕城市规划部门出具的城市规划选址意见〔适用于以划拨方式提供国有土地使用权的工程〕.〔7〕自筹资金证明.包括:银行近期存款证明,经法定机构评估的工程前期资金投入证明和企业用款说明等.〔8〕需要贷款的工程,需提供相应级别银行出具的贷款承诺函,或贷款合同.授信协议.对出具贷款承诺函银行的要求是:全国性银行需分行及以上级别,城市商业银行.农村信用联社需最高级别.对贷款合同.授信协议的要求是:合同或协议中应明确贷款或授信额度,用途应明确为固定资产投资或工程资金.〔9〕申请补助500万元及以上中央预算内投资的工程需填报招标事项核准意见表.其中,不招标或者邀请招标的事项,务必在表格下方说明理由.申请中央预算内投资额度可参照__年资源节约和环境保护相关工程的补助比例.〔10〕工程实施单位对所附材料真实性的承诺声明.〔11〕企业根本情况表. 〔12〕工程根本情况表〔务必填写经济效益和社会效益情况,经济效益包括销售收入.利润.税金和创汇;社会效益包括节能量.节水量.资源循环利用量.污染物减排量等〕.4.〝中央投资工程编报系统软件〞〔软件及使用说明在我委互联网下载最新版本〕导出的工程库文件电子版,与工程汇总表一并刻录成光盘〔优盘无法受理〕上报.请认真核对编报系统软件导出的电子版中,相关工程信息必须完整并与工程单行材料内容一致.〔四〕请于__年8月15日前,将工程资金申请报告及有关材料报送国家开展改革委〔资源节约和环境保护司综合处〕.我委将按照投资工程管理的相关规定,组织对备选工程进行评审和审核,并根据年度投资规模,对符合要求的备选工程分期分批办理工程资金申请报告的复函.特此通知.附件:一.选项范围的具体内容和要求二.资源节约和环境保护__年备选工程汇总表〔样表)三.企业根本情况表四.工程根本情况表五.招标事项核准意见表国家开展改革委办公厅二一二年五月二十三日。
浅析水泥生产线(纯)低温余热回收锅炉(发电)给水除氧系统(及其)优化设计摘要：水泥生产线（纯）低温余热回收（发电）技术是一种利用水泥生产过程中所产生的高、低温废气来进行热能回收发电的新型技术，该技术的运行（产生）不仅大大提高了能源的利用效率，还减少了对环境所造成的污染。
本文根据笔者多年的工作经验，针对几种传统水泥低温余热回收锅炉给水除氧系统的优缺点进行了对比分析，总结出一套（并对该）除氧系统的优化设计方案，（提出了自己的见解，）以供业内人士之间相互交流学习。
关键词：水泥生产线，（纯）低温余热锅炉，（发电；）给水除氧系统；设计优化Abstract: cement production line (pure) low temperature waste heat recovery (power) technology is a use of cement production process produced in high/low temperature, gas to heat recovery of the new power generation technology, this technology operation (produced) not only greatly improved energy efficiency, but also reduce the environment pollution caused. Based on many years’ work experience, according to several traditional cement low temperature recovery boiler water supply oxygen and the advantages and disadvantages of the system is analyzed and summarized a set of (the) oxygen system optimum design (the author puts forward his own ideas,) for communication between the personage inside course of study.Keywords: cement production line, the (real) low temperature waste heat boiler, (power) Water supply oxygen system; Design optimization前言：利用水泥生产线上产生的高低温废气来获得锅炉发电的蒸汽，把热能转换为电能。
二00九年一月目¨ ¨ ¨ ¨ ¨录1、海螺川崎——余热发电先进技术介绍 2、海螺川崎——余热发电技术推广业绩 3、海螺川崎——余热发电项目实施体系 4、海螺川崎——余热发电机组运行情况 5、海螺川崎——余热发电典型项目介绍余热发电先进技术介绍 余热发电先进技术介绍余热发电先进技术介绍 余热发电先进技术介绍水泥窑纯低温余热发电技术即在新型干法生产线生产过程中，通过余热回收装置——余热锅炉 将水泥窑窑头、窑尾排出大量低品位的废气余热进行回收换热，产 生过热蒸气和饱或蒸汽推动汽轮机实现热能——机械能的转换，再 带动发电机发出电能，并供给水泥生产过程中的用电负荷。
锅炉 汽轮机 发电机废气余热蒸汽机械能电能水泥窑纯低温余热发电的 典型技术类型 3 2 1闪蒸技术z 热力系统针对水泥窑采用闪蒸技术（海螺川崎）双压系统z 热力系统蒸汽采用两种压力等级单压技术z 热力系统蒸汽采用一种压力等级典型的海螺川崎技术 纯低温余热发电系统流程图汽轮机 G 发电机 冷却塔 凝汽器 PH锅炉 闪蒸器 汽封凝汽器 AQC锅炉 纯水装置典型的海螺川崎技术 纯低温余热发电系统三维模型图AQC锅炉 沉降室冷却塔 TG厂房 PH锅炉 化学水处理余热发电先进技术介绍 余热发电先进技术介绍 海螺川崎余热发电组成部分 海螺川崎余热发电组成部分1、余热回收锅炉5、化学水处理系统2、汽轮发电机组6、集散控制系统八大子系统3、锅炉给水系统 7、汽轮机控制系统4、循环冷却水系统8、电气接入系统余热发电先进技术介绍 余热发电先进技术介绍1 余热回收锅炉----窑尾PH锅炉¨ 窑尾PH锅炉型式为卧式¨ 锅炉由过热器、蒸发器、汽包及热力 管道构成¨ 废气流动方向为水平流动，换热管采 用蛇形光管，以防止 积灰。
¨ 因窑尾生料粉尘具有粘附性，故锅炉下部设置振打装置进行除灰，工质循环采用循环泵进行强制循环余热发电先进技术介绍 余热发电先进技术介绍1 余热回收锅炉----窑尾PH锅炉宁国水泥厂三线PH锅炉余热发电先进技术介绍 余热发电先进技术介绍1 余热回收锅炉----窑尾PH锅炉泰国暹罗水泥集团KK6工厂PH锅炉余热发电先进技术介绍 余热发电先进技术介绍1 余热回收锅炉----窑头AQC锅炉¨ 窑头AQC锅炉型式为立式 ¨ 锅炉由省煤器、蒸发器、过热器、汽包及热力管道等构成¨ AQC锅炉前设置一台预除尘器（沉降室），以降低入炉废 气粉尘浓度¨锅炉内，废气流动方向为自上而下，换热管采用螺旋翅片 管，以增大换热面积、减少粉尘 磨损。
浅析余热发电的类型及其应用摘要：充分利用好废弃的余热资源是实现节能减排的一个重要的途径和方法。
介绍了余热发电的概念及意义，提出了余热发电的类型及其应用，主要包括：低温余热发电，高温烟气余热发电，废气、废液余热发电，多余压差发电等。
关键词：余热发电；类型；应用能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，在工业飞速发展、全球范围内能耗升高、能源短缺以及温室效应加剧的背景下，发展低碳环保、环境友好型经济成为了必然的选择。
节能减排、开发利用节能新技术被喻为继煤炭、石油、天然气和水电之后的“第五种常规能源”，这既是减轻温室效应、降低热污染、保护环境的长远需要，也是缓解能源供应紧张、实现可持续发展的现实需求，最终达到资源、环境、经济、社会的协调发展。
当前我国经济正处于持续高速发展时期，能源短缺问题已直接影响着各行各业的生产，发展循环经济、节约型经济成为了当务之急的事情。
近年来，新兴的余热发电技术以其高新环保、吻合国家节能减排产业政策的要求等特性，应用领域十分广阔，市场需求潜力巨大。
笔者现将余热发电的概念、意义及其在各个工业生产领域的应用介绍如下，以供参考借鉴。
1 余热发电的概念及意义概述当前在工业生产中至少有一半的热量以各种形式的余热被直接排放到大气中，这些排出、不加利用的热量不仅增加了企业的生产成本，而且会对环境造成严重污染，不利于经济社会的良性发展。
为此，国务院《“十二五”节能减排综合性工作方案》明确提出，“到2015年，全国万元国内生产总值能耗下降到0.869吨标准煤，比2010年的1.034吨标准煤下降16%，比2005年的1.276吨标准煤下降32%；“十二五”期间，实现节约能源6.7亿吨标准煤。
在减排方面，提出2015年，全国化学需氧量和二氧化硫排放总量分别控制在2347.6万吨、2086.4万吨，比2010年的2551.7万吨、2267.8万吨分别下降8%；全国氨氮和氮氧化物排放总量分别控制在238.0万吨、2046.2万吨，比2010年的264.4万吨、2273.6万吨分别下降10%。
第一节大型干法水泥纯低温余热发电技术概述一、掌握内容1、复合闪蒸补汽式纯低温余热发电系统工艺流程2、复合闪蒸补汽式纯低温余热发电废气的取热方法3、纯低温余热发电技术一是在新型干法生产线生产过程中，通过余热回收装置（余热锅炉）将窑头、窑尾排出大量地品位的废气渔人进行回收换热，产生过热蒸汽推动汽轮机实现热能-机械能的转换，再带动发电机发出电能，并供给水泥生产过程中的用电负荷从而不仅大大提高了水泥生产过程中能源的利用水平，对于保护环境，提高企业的经济效益，提升产品的市场竞争力，起到了巨大的促进作用。
4、纯低温余热发电技术的特点是在不提高水泥生产过程中能耗指标的前提下，完全利用水泥煅烧过程中产生的余热进行回收，最大限度的提高水泥生产过程中热能的利用效率，另外配制纯低温余热发电系统将对原油水泥工艺系统不产生影响当两个系统接口计合理，将融和成为一个更优的大系统。
二、了解内容1、水泥余热发电应用的历史条件和发展方向2、国内余热发电已普遍采用的几种热力循环系统、循环参数及废气取热方式的特点和存在的主要问题讲解资料一、发展水泥窑余热发电技术的目的1. 1降低能耗、保护环境水泥熟料锻烧过程中，由窑尾预热器、窑头熟料冷却机等排掉的400c以下低温废气余热，其热量约占水泥熟料烧成总耗热量30%以上，造成的能源浪费非常严重。
水泥生产，一方面消耗大量的热能（每吨水泥熟料消耗燃料折标准煤为100〜115kg）,另一方面还同时消耗大量的电能（每吨水泥约消耗90〜115kwh）。
如果将排掉的400℃以下低温废气余热转换为电能并回用于水泥生产，可使水泥熟料生产综合电耗降低60%或水泥生产综合电耗降低30%以上，对于水泥生产企业：可以大幅减少向社会发电厂的购电量或大幅减少水泥生产企业燃烧燃料的自备电厂的发电量以大大降低水泥生产能耗;可避免水泥窑废气余热直接排入大气造成的热岛现象，同时由于减少了社会发电厂或水泥生产企业燃烧燃料的自备电厂的燃料消耗，可减少CO2等燃烧废物的排放而有利于保护环境。
宁国水泥厂纯低温余热发电1995年8月17日国家计委、原国家建材局与日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）签订了基本协议书，由中国安徽海螺集团宁国水泥厂与日本川崎重工株式会社实施。
该项目1996年10月18日动工，1995年2月8日并网发电一次成功。
水泥厂余热资源的特点是流量大、品位低。
在宁国水泥厂4000t／d生产线上，预热器（PH）和冷却机（AQC）出口废气流量和温度分别为258550Nm3/h、340℃和306600Nm3/h、238℃，其中部分预热器废气用来烘干燃煤和原料。
针对上述特点，热力系统采用减速式两点混气式汽轮机，利用参数较低的主蒸汽和闪蒸汽的饱和蒸汽发电；根据余热资源的工艺状况设置两台余热锅炉，保证能够充分利用余热资源；应用热水闪蒸技术，设置一台高压闪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；对现有AQC进行废气二次循环改造。
由于PH出口废气还要用于烘干原料，因此未设省煤器，只设蒸发器和过热器。
加强系统密封。
系统采用先进的DCS集散控制系统进行操作控制，具有功能齐全、自动控制、操作简便等特点。
工艺流程两台高效余热锅炉，AQC锅炉和PH锅炉将水泥生产过程中随废气排放到大气中的热能吸收，产生压力为25Kg／cm2、温度为335℃－350℃、蒸发量为31.1t／h的过热蒸汽及二级低压饱和蒸汽并进入汽轮机，进行能量转换，拖动发电机向电网输送电力。
PH锅炉为强制循环、烟气流向为水平、管程流向为垂直、管列形式为循排、传热管为光管、除灰装置为振打系统；AQC锅炉为自然循环、烟气自上而下、管程流向为水平、管列形式为错排、传热管为螺旋翅管、除灰装置为吹灰器。
运转状况及效果该项目设计指标为发电机组装机容量6480kw，按吨熟料发电量33.07KWh/T，发电机组相对水泥窑的运转率为90％计算，设计年发电量4087万KWh。
从1998年3月至1999年3月，平均吨熟料发电量为34.24KWh／T（设计值为33.07KWh／T）发电机组相对水泥窑的运转率达到90.45%，实现系统安全、稳定、高效运行。
新型干法水泥窑低温余热锅炉介绍南通万达锅炉股份有限公司总工程师袁克常用的余热发电热力系统▪常用的有单压、闪蒸、双压余热发电三种方式；▪单压系统指窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉产生相近参数的主蒸汽，混合后进入汽轮机；窑头余热锅炉生产的热水供窑头余热锅炉蒸汽段和窑尾余热锅炉；▪闪蒸系统指锅炉产生一定压力的主蒸汽和热水，主蒸汽进入汽轮机高压进汽口，热水经过闪蒸，生产低压的饱和蒸汽，补入补汽式汽轮机的低压进汽口。
▪双压系统指余热锅炉生产较高压力和较低压力的蒸汽，分别进入汽轮机的高、低压进汽口。
余热发电热力系统的比较▪选择的依据：水泥窑自身特点决定的烟气量和烟气温度，以及烟气用于物料烘干温度的高低。
▪锅炉吸热量的高低，取决于锅炉排烟温度的高低、锅炉散热量、锅炉漏风量。
▪吸热量：双压系统高于闪蒸系统，闪蒸系统高于单压系统。
▪发电量：双压系统高于闪蒸系统，闪蒸系统高于单压系统。
单压发电系统▪可靠，投资成本低，但有明显的适用范围。
▪换热窄点。
▪总供水量＝AQC产汽量＋SP产汽量＋锅炉的排污量。
▪在通常情况下，受限的总供水量不能使AQC的排烟温度降到100℃以下，则不能最大限度的利用余热。
▪闪蒸、双压系统是更好的选择。
闪蒸较适合于余热锅炉与汽机房距离较远的场合。
单压AQC锅炉单压SP锅炉双压AQC锅炉双压SP锅炉卧式布置SP锅炉SP（卧式）锅炉结构特点▪采用辅助循环结构，特殊的水循环结构设计保证了锅炉的安全运行；▪过热器、蒸发器采用蛇形光管受热面，整体模块出厂，每个模块有各自独立的包装运输框架，现场安装时利用锅炉厂提供的专用翻转架安装就位；▪受热面管与集箱采用特殊的连接结构，减轻了机械振动的冲击。
采用较低烟速，减轻磨损，降低烟气侧阻力，减少锅炉自身的动力消耗；▪采用机械振打清灰方式，卧式结构清灰更方便，连续清灰模式对系统运行影响小，与其它清灰方式相比更加节能；▪布置密封式刮板出灰机，大大降低锅炉尾部灰浓度。
窑尾卧式与立式的比较▪卧式清灰效果较好。
换热管垂直布置，不存在累积搭桥现象，且采用吊挂形式，振打效果好。
▪卧式炉占地面积较大，当窑尾设计排烟温度取值较低（采用闪蒸、双压）时，结构布置较为困难。
▪卧式炉烟气为水平流动，锅炉烟道入口要采取针对性设计，以保证烟气直角拐弯后的流场均匀。
▪卧式采用错列管束布置，换热效果较好。
而立式一般采用顺利管束布置。
▪卧式炉采用带有节流孔板的辅助循环设计，立式炉为自然循环，因此，卧式炉的水质控制更为重要。
▪锅炉管束下端没有排污口，对锅炉的运行操作增加不便，不太适合用于高寒冷地区。
▪热水循环泵工作要求高，检修工作量大。
易世达新能源发展股份有限公司双压系统特点▪本工程为利用水泥窑的窑头、窑尾废气余热进行发电。
为充分利用窑头冷却机排放的废气余热，设置独立的ASH窑头低温过热器，AQC窑头余热锅炉，SP窑尾余热锅炉。
ASH过热器在系统中的作用▪水泥窑熟料冷却机废气经ASH低温余热过热器后再进窑头AQC锅炉。
ASH的作用是将AQC炉、SP炉生产的2.5Mpa饱和蒸汽过热为380℃过热蒸汽以供汽轮机发电用。
由于布置与热效率要求，结构上采用立式布置，过热器出口废气温度控制范围为300℃～340℃左右。
设计时应考虑水泥窑熟料冷却机废气对余热过热器的严重磨损特性，同时注意漏风、防磨、防堵等措施。
ASH过热器AQC锅炉▪水泥窑熟料冷却机废气经AQC低温余热锅炉后进窑头收尘。
AQC锅炉的作用为生产2.5Mpa饱和蒸汽经过热器过热后供汽轮机发电用；生产0.25MPa饱和蒸汽用于锅炉给水除氧及汽机补汽；生产的热水进入除氧器除氧（同时作为0.25MPa蒸汽段的给水），除氧后的水由锅炉给水泵为SP炉、AQC炉2.5MPa蒸汽段供水。
由于占地面积与锅炉热效率要求，结构上采用模块立式布置，锅炉出口废气温度控制范围为90℃～100℃左右。
锅炉设计时应考虑水泥窑熟料冷却机废气对余热锅炉的严重磨损特性，同时注意漏风、防磨、防堵等措施。
SP锅炉在系统中的作用▪水泥窑窑尾废气经SP低温余热锅炉后进窑尾收尘。
SP锅炉的作用为生产2.5Mpa饱和蒸汽经窑头熟料冷却机低温余热过热器过热后供汽轮机发电用。
由于占地面积与锅炉热效率要求，结构上采用立式布置，锅炉出口废气温度控制范围为195℃～210℃左右。
锅炉设计时应考虑水泥窑余热锅炉的特性，注意漏风、防磨、防堵等措施。
▪对于随季节变化，要求的烘干温度差异比较大的地区，可考虑锅炉增设低压段调节，以最大限度的利用余热。
窑头余热锅炉设计要点▪窑头烟气中灰颗粒硬，受热面的防磨问题；▪锅炉设计时要考虑窑头烟气变化大的问题；▪可以接受的积灰保证有效换热；▪可靠的密封结构，尽可能减少漏风，减少热损失，减轻对水泥窑生产的影响；▪合适的烟气侧阻力，可接受的动力消耗。
AQC锅炉结构特点▪立式自然循环，从上而下布置2.5MPa段蒸发管、2.5MPa段省煤器；0.25MPa段蒸发管；热水器。
▪蒸发管、省煤器、热水器均与框架一起组成各自独立管箱，组装出厂。
▪受热面管采用螺旋绕翅管。
▪锅炉内护板密封结构减少漏风。
绕翅管的设计结构▪翅片节距、翅片高度、翅片厚度与防磨性能。
▪翅片节距、翅片高度、翅片厚度与扩展面积、传热效果和经济性。
▪蒸发器绕翅管规格为Φ51X3.5，翅片节距为6.25mm，高度为24mm，厚度为1.2mm 。
▪其它部件绕翅管规格为Φ38X3.5，翅片节距为6.25mm，高度为21mm，厚度为1.2mm。
▪管材采用20/GB3087；翅片采用08AL。
防磨设计▪锅炉AQC锅炉的防靡设计是关鍵；▪设计时，选取较低烟气流速，低于5m/s；▪烟气进口变径烟道，设有烟气均流装置；▪采用小螺距高绕翅片管；▪管组内设有隔板、导流板，减少烟气流动不均匀；▪管箱内集箱、管组弯头处均设有防磨装置；密封设计▪水泥窑余热锅炉的运行工况对锅炉的密封设计提出更高要求；▪负压高，要采取可靠结构密封；▪漏风量大会造成水泥窑运行不稳定；▪漏风量大会造成余热锅炉效率降低；▪采用管箱组装出厂，优良的制造质量保证；▪采用内护板密封，所有密封焊在厂内进行密封试验检查；▪集箱采用内置式；▪确保漏风率低于1%。
保温设计▪水泥窑余热锅炉要充分利用余热，对锅炉的保温设计提出更高要求；▪采用轻型护板炉墙；▪材料采用硅酸铝纤维板；▪保温层厚度为160mm；▪在环境温度为25℃时，护板外表面温度低于40℃。
窑尾余热锅炉设计要点▪窑尾烟气中灰尘浓度大，可靠防积灰措施；▪负压大，必须采用可靠的密封结构，尽可能减少漏风，减少热损失，减轻对水泥窑生产的影响；▪合适的烟气侧阻力，可接受的动力消耗；锅炉结构特点▪立式自然循环，从上而下布置蒸发管、省煤器。
▪蒸发管、省煤器均采用悬吊结构。
▪光管蛇形管组的结构解决了管束受热膨胀。
▪锅炉内护板密封结构减少漏风。
▪采用内置式集箱，大大减少了穿墙管。
▪采用机械振打，一种节能、连续清灰方式。
密封设计▪水泥窑余热锅炉的运行工况对锅炉的密封设计提出更高要求；▪负压更高，要采取可靠结构密封；▪漏风量大会造成水泥窑运行不稳定；▪漏风量大会造成余热锅炉效率降低；▪采用内置式集管，大大减少了穿墙管的漏风；▪通风梁、管箱等采用金属膨胀节密封；▪机械掁打穿墙处采用柔性密封；▪确保漏风率低于2%。
立式窑尾锅炉水动力特性▪立式窑尾锅炉采用自然循环水平蒸发受热面的结构形式；▪对所有参数均进行水动力计算，考虑锅炉钢耗、占用空间、锅炉基础投资等经济指标，确保循环高度提供足够的自然水循环动力；▪根据合理的含汽率和质量流速确定水平蒸发管的管径和安全可靠的循环倍率，高循环倍率可强化传热；▪同等的受热面根据布置空间尽量增加管圈数，可减少沿程管子总长和质量含汽率降低流阻；▪最低循环高度处蒸发管采用倾斜布置，防止蒸发面发生传热危机和汽水分层，强化传热提高热效率；▪采用大口径下降管、引出管，降低自身流阻，下降管总截面fxj、引出管总截面fyc与蒸发管总截面fs比值大于0.4。
▪蒸发管循环流速满足带走管内污垢的流速Wo>0.4m/s，确保锅炉的安全可靠。
ASH过热器设计要点▪窑头烟气中灰颗粒硬，受热面的防磨问题；▪锅炉设计时要考虑窑头烟气变化大的问题；▪可以接受的积灰保证有效换热；▪可靠的密封结构，尽可能减少漏风，减少热损失，减轻对水泥窑生产的影响；▪合适的烟气侧阻力，可接受的动力消耗；ASH过热器的结构特点▪ASH过热器采用立式布置。
▪受热面采用合金螺旋翅片管。
▪管子弯头、集箱布置在烟道外，不会磨损。
▪整体组装出厂。
漏风的影响▪理论上漏风率由2％增加到3％，锅炉蒸发量下降0.8%左右。
▪实际在锅炉投运后，由于漏风点位置、漏风集中等原因，当漏风率由2％增加到3％，锅炉蒸发量下降远远大于0.8%。
灰浓度对锅炉蒸发量的影响▪灰浓度高易使受热面积灰，影响传热效果，锅炉投运后，表现在蒸发量下降，排烟温度上升。
▪灰浓度高，灰所带进的热量也高。
▪对于窑尾锅炉，采用了机械振打清灰，减轻了高灰对传热的影响，灰浓度每增加20g/Nm3，锅炉蒸发量增加0.9%~1% 。
锅炉运行时压力参数变化的影响▪对于额定蒸汽压力2.45MPa的余热锅炉，如按2.0MPa压力运行，产汽量将上升2%左右，过热蒸汽温度将下降约1~2％，同时过热器和省煤器中介质平均流速都有较大幅度提高。
▪为适应运行时压力参数的变化，受热面布置应遵循“上多下少”的原则，即：①充足的过热器（过热蒸汽温度应比额定温度高1~2％）；②适当的蒸发器；③较少的省煤器或不布置省煤器。
温度参数变化对部件设计的影响▪水泥窑头烟气温度上下变化幅度很大，也很频繁，当烟气温度升高时，余热锅炉产汽量随之上升，为控制汽水阻力在一个合理的水平，在布置过热器和省煤器时应考虑比较低的介质平均流速（这样考虑对锅炉降压运行也有好处）。
▪采用大直径汽包，增加水容量，减轻水位的波动。
▪按可能的最高进口烟气温度选用合适的材质，按可能的最大蒸发量确定锅炉安全阀等。
系统设计压力的比较▪目前水泥窑纯低温余热锅炉代表性的设计压力有2.45MPa、1.25MPa、0.8MPa三种，以1.25MPa最为普遍。
▪不同设计压力的余热锅炉，在结构上并没有显著的差异，但由于窄点高低不一，在蒸汽段省煤器的布置上有所不同：2.45MPa锅炉布置较多省煤器；1.25MPa锅炉布置较少或不布置省煤器；0.8MPa锅炉基本不布置省煤器。
▪不同设计压力的余热锅炉每蒸吨钢耗率有差别，压力高则钢耗也略高。
▪对于进出口烟气条件相同余热锅炉，配置不同的设计压力，主蒸汽焓值相差不大。
但压力越高，从热力学角度看，做功效率会有所提高，如果要确定合理的蒸汽压力参数，还需考虑到系统配置、投资成本等方面。
易世达水泥余热发电系统特点▪采用最高发电量的双压发电系统；▪窑头取风口开在较高温度区域，系统采用2.45MPa压力参数，锅炉吸热量大，发电效率高；▪对水泥窑余热条件的变化的适用性好；▪采用独立的过热器，方便调整过热汽温。
