水泥余热发电窑头取热技术研究及工程应用
水泥企业余热发电技术简介
水泥企业余热发电技术简介
P=1.0MPa时,水加热至Tb=179.9℃才形成蒸汽 P=1.27MPa时,水加热至Tb=191.6℃才形成蒸汽 P=2.45MPa时,水加热至Tb=216.7℃才形成蒸汽 P=0.1MPa时,水加热至Tb=100℃才形成蒸汽 P=0.007MPa时,水加热至Tb=39.2℃才形成蒸汽
水泥企业余热发电技术简介
锅炉
主蒸汽压力 主蒸汽温度 锅炉入口废气量 锅炉入口废气温度 饱和蒸汽焓 饱和水焓 过热器传热面积 蒸发器传热面积 省煤器段给水温度 省煤器出口进汽压力 进汽温度 高压缸效率 排汽压力 排汽温度 实际排汽焓 排汽干度 发电量 汽轮机汽耗 标准煤耗
国内目前的高压火电厂(单机为25～100MW的中型火电厂)，发电用蒸汽参 数一般为9.81MPa—550℃，其发电标准煤耗为380～420g/Kwh，转换效率约 为29～33%(反映在汽轮机汽耗率上为：每KWh发电量消耗蒸汽为4.3Kg—汽 机叶片为老红旗叶片)；
国内目前的超高压、亚临界火电厂(单机为200～600MW的大型火电厂)，发 电用蒸汽参数一般为16～18MPa—555～575℃，其发电标准煤耗为300～ 330g/Kwh，转换效率约为37～41%(反映在汽轮机汽耗率上为：每KWh发电 量消耗蒸汽为3.45Kg—汽机叶片为老红旗叶片)；
80年代水泥生产发展新型干法窑为主，由于水泥窑增加了预热器 及分解炉，窑尾烟气温度大幅度降低，对余热发电系统提出了一 个难题，1995年带补燃锅炉余热发电系统在鲁南投入生产，1997 年日本赠送了全套的纯中低温余热发电系统，中国进入了纯低温 余热发电系统时代。
水泥企业余热发电技术简介
1水及水蒸汽的基本知识
水泥企业余热发电技术简介
水泥回转窑纯低温余热发电技术和经验介绍
水泥回转窑纯低温余热发电技术和经验介绍来源：更新日期：2007-3-23 【字体：小大】水泥生产过程需要消耗大量的能源（煤或油）和天然矿物，而这些资源是不可再生的，所以这就制约了水泥工业的可持续发展，如何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（或油）。
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2 900—3300kj/kg，以年产熟料50万吨规模计，每年消耗原煤约6.5万，但同时约占熟料烧成热耗30%左右的大量350℃左右的废气从窑尾和窑头收尘器排入大气。
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，由于废气温度较低，对装备和技术的要求较高，采用纯低温余热发电国内尚未有非常成熟和成功的技术和工程，宁国水泥厂纯低温余热发电是引进日本的技术和装备。
目前国内新型干法窑主要采用的是带补燃炉的余热发电技术，但这种技术和国家有关政策有冲突，使这种技术的利用受到限制。
日产1050吨（实际1350吨）φ3.5×88m四级旋风预热器窑（SP窑）采用纯低温余热发电技术进行技术改造，项目由天津水泥设计研究院设计，于2003年5月建成投产，项目装机容量2.5MW，设计发电能力1800kw/h，全部采用国产设备和技术，经过半年左右的运行，主要设备和整个系统都运转正常，各项技术经济指标达到设计要求。
下面就纯低温余热发电系统作一介绍。
1 热力系统系统主机为两台余热锅炉(窑头AQC锅炉和窑尾SP锅炉)和一套补汽凝汽式汽轮发电机组，装机容量为2.5MW，设计发电能力为1800kw/h。
余热来源SP（窑尾预热器）：废气流量95000Nm3/h，温度390℃（实际360℃）；AQC（冷却机）：废气流量40000Nm3/h，温度350℃。
冷却机中部设置抽风口作为AQC锅炉的取风口，通过与冷却机原抽风口之间的风门调节，保证中部抽风口的废气温度达到350℃左右，为减轻废气对AQC锅炉的磨损，在锅炉前设置了沉降室。
水泥厂中低温纯余热发电技术及其应用
环保减排
减少温室气体和其他污染物的 排放，减轻对环境的压力，符 合绿色低碳的发展趋势。
提高能源利用效率
将原本被浪费的余热转化为电 能，提高了能源的利用效率。
增加经济效益
通过回收利用余热，为企业创 造额外的经济效益，提高市场
竞争力。
技术挑战
技术成熟度
尽管技术上可行，但该技术在实际应用中的 成熟度有待进一步提高。
发电技术。
纯余热发电技术通常采用热电转 换、热光转换等新型能源转换技
术，将余热直接转换为电能。
纯余热发电技术具有高效、环保、 节能等优点，是未来能源利用的
重要方向之一。
03
水泥厂中低温余热发电技术应用
余热发电技术在水泥厂中的应用
水泥厂余热资源丰富
经济效益显著
水泥生产过程中产生大量余热，这些 余热可用于发电，降低能源消耗。
技术发展前景广阔
随着环保要求的提高和能源结构的调整，纯余热 发电技术在水泥厂中的应用前景十分广阔。
3
促进产业升级
纯余热发电技术的应用有助于水泥产业升级，提 高能源利用效率，推动行业绿色发展。
04
水泥厂中低温纯余热发电技术优势与
挑战
技术优势
高效节能
利用水泥厂排放的余热进行发 电，减少对新鲜燃料的依赖，
02
水泥厂中低温余热发电技术原理
余热发电技术概述
余热发电技术是指利用工业生产过程中产生的余热，通过热能转换和发电技术，将 其转化为电能的技术。
余热发电技术具有高效、环保、节能等优点，是工业节能减排的重要手段之一。
余热发电技术可根据不同的工业领域和生产工艺，采用不同的热能转换方式和发电 技术。
中低温余热发电技术原理
水泥窑余热发电热力系统的研究进展
后 南给水泵向窑头余热锅炉供水 ． 窑头余热锅炉生产的 热水再 为窑头余 热锅 炉蒸发段和窑尾余热锅炉供 水 ． 两 台余热 锅炉生产 合格 的主蒸 汽 ． 而形成一个 完整的 从 热力循环 单 热 力系统 简单 可靠 ． 没有 补汽 的中间环 节和设备 ， 对运行人 员的要求相 对较低 ． 其维 护也 比其
余热资 源的利用 率 ．相 对单压 系统虽 然投 资成 本有所
提高 ， 双压 系统排烟 温度更 低 ， 电量提 高 。 但 发
１３ 闪 蒸 系统 ．
闪蒸系统应用热 力学上的闪蒸机理 ．根据 废气余热
图３ 复 合 闪 蒸 系统 示 意 图
２ １ ． ＣＨＩ ＣＥＭＥＮＴ ５ ０ ３ １ ＮＡ ６
１１ 单 压 系 统 ． 单 压 系 统 是 水 泥 余 热 发 电 中 普 遍 采 用 的 热 力 系
作用 ． 具有 良好 的经 济效益 和社会 效益 ． 于国家鼓励 属
发展 的行业 “ 十二五” 期间 ． ４亿 ｔ 约 左右的熟料生产
能 力 需 要 淘 汰 ． 要 建设 近 ３０条 新 型 十 法 生 产 线 实 现 还 ０
预热 器 及 预 分 解 窑带 补 燃 炉
中低温余热发电 、预热器及
预分 解 窑 低 温余 热 发 电三 个 发展 阶段 从２ ０世 纪 ２ ～０ ０ ３ 年代 到 现 在 ．中 国水 泥 窑 余 热 发 电技术 经 过 几 十 年 的 研
究与开发 ．加上若干工程案
例 实 践 ．无 论 是 热 力循 环 系 统 还 是 配套 技 术 设 备都 已相
汽 进 入 汽 轮 机 的 低 压 进 汽
口
．
共 同 做 功 发 电 做 功 后 的
锅炉给水泵 冥至际氧器
中国水泥窑余热发电技术
中国水泥窑余热发电技术大连易世达新能源发展股份唐金泉第一节水泥工业发展余热发电技术的意义和目的能源、原材料、水、土地等自然资源是人类赖以生存和发展的基础，是经济社会可持续发展的重要物质保证。
而随着人类社会的进步、经济的发展，资源消耗速度越来越快，消耗量也越来越大。
以地球有限的资源支撑人类社会的无限发展，将使地球资源供应越来越不堪与重负，供求矛盾也越来越大。
近年来的煤电油运日趋紧张，油价、煤价的大幅上涨就是这种矛盾的具体体现。
社会经济的众多行业中，钢铁、冶金、水泥、玻璃行业是社会及经济发展的重要基础物资，而对于这些行业，一方面消耗大量的能源，另一方面也造成大量的能源浪费和环境污染。
仅以我国为例：2007年全国水泥行业有近6000家水泥生产厂，年总生产能力约为16亿吨(2007年实际产量为约13亿吨)；钢铁行业有近500家生产企业，年总生产能力约为5亿吨(2007年实际产量为约4.7亿吨)，加上冶金、玻璃行业的产能，全国每年这几个行业需消耗一次能源(折标准煤)约4.48亿吨同时消耗电力3750亿度。
在上述四个行业所消耗的一、二次能源的总量中，有约近30%以上是以400℃以下废气余热的方式被排入大气浪费掉的，每年相当与浪费1.3亿吨标准煤、增加二氧化碳排放量3亿吨以上。
再以我国水泥行业为例：目前我国境内建成并已投入生产运行的新型干法水泥生产线截止2007年底有约796条。
为了完成水泥工业结构调整任务，实现到2010年水泥预期产量维持15亿吨(其中：新型干法水泥比重提高到70%，水泥散装率达到60％)，累计淘汰落后生产能力4.5亿吨，企业平均生产规模由2005年的20万吨提高到40万吨，企业户数减少到3500家的目标，预计到2015年新型干法水泥生产线的数量将达到1200条左右。
即使如期完成水泥工业结构调整任务,全国水泥行业仍将年消耗1.7亿吨标准煤同时消耗1840亿度电。
如果不采取相应的资源综合利用措施,仅水泥行业每年浪费的能源就可达5000万吨标准煤,年增加二氧化碳排放量1.3亿吨以上。
新型干法水泥生产中纯低温余热发电技术的应用
新型干法水泥生产中纯低温余热发电技术的应用对新型干法水泥生产中纯低温余热发电设备组成及工艺流程进行了介绍，并针对不同地区分析了重要参数的选择。
结合实际运行带来的经济效益、环保效益和社会效益来论证纯低温余热发电技术的应用前景。
标签：纯低温；余热发电；经济性；环保性1 概述党的十八大报告中对未来企业发展做出了明确要求：树立科学发展观，加强全过程节约管理，加强节能降耗，推动资源利用方式根本转变，提高能源利用效率和效益，节约集约利用资源，建立节约型社会，推动可持续发展战略。
国家针对近年来水泥行业高速增长中带来的能源消耗高、环境污染重等状况，制定了水泥行业发展规划，鼓励日产2000吨以上水泥熟料干法生产线采用世界先进的纯低温余热发电技术，对水泥生产过程中产生的废气余热进行回收利用。
相对旧式带补燃炉余热发电技术，新型纯低温余热发电技术从经济性、环保性及设备运行可靠性均具有较大优势，在新型干法水泥生产中正在普遍推广和使用。
2 一级闪蒸纯低温余热发电技术介绍2.1 设备组成上图为海螺水泥应用日本川崎技术及关键设备自行研发的纯低温余热发电系统。
整个系统设置一台PH锅炉用于回收预热器出口废气热能，一台AQC锅炉用于回收篦冷机出口废气热能，一台闪蒸器用于调节省煤器出口温度并产生饱和蒸汽作为汽轮机补汽辅助做功，一套锅炉给水系统，一套汽轮发电机及其冷却水系统。
2.2 流程介绍纯低温余热发电热力循环是基本的蒸汽动力循环，即汽、水之间的往复循环过程。
蒸汽进入汽轮机做功后经凝汽器冷却成凝结水，凝结水由凝结泵泵入闪蒸器下集箱与闪蒸器出水汇合后经给水泵升压进入省煤器进行加热，经省煤器加热后的高温水分为三路分别送至AQC锅炉汽包、PH锅炉汽包和闪蒸器内。
进入两锅炉汽包的水在锅炉内循环受热产生一定压力下的过热蒸汽作为主蒸汽送入汽轮机做功，进入闪蒸器的高温水利用“闪蒸”原理产生一定压力下的饱和蒸汽作为补汽送入汽轮机后几级辅助做功。
做功后的乏汽经凝汽器冷却形成凝结水重新参与热力循环，循环过程中损耗的水由纯水装置制取的纯水进行补充。
水泥余热发电窑头取热技术研究及工程应用
１ 引言
水 泥 工业 是 能 源消 耗 大户 ， 年 消耗 煤 炭资 源 每 约 ２ 吨， 亿 水泥 生产 线 窑 头 、 窑尾 有 大 量 ３０Ｃ以下 ５￣
约 为 ６２ 多 吨 ， ．亿 全部 实施 纯低 温余热 发 电技 术后 ， 总装 机规 模 可 达 ２６ ｋ ， 当 于减 少 燃 料 用 煤 ３ 亿 Ｗｈ 相
文献标 识码 ： Ａ
文章 编号 ：０ ２ ３ ９（０ ８ ６ ４ ６ ３ １０ —６ ３ ２０ ）０ —０ ９ —０
Ｉ ｅ ｔｇ ｔｏ ｎ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｐｒ ｃ ｉｅ ｏ ｅ ｔＥｘ ｒ ｃ ｉ ｇ ｆ ｏ ｈ ｎｖ ｓｉ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ａ ｔｃ ｆＨ ａ ｔ ａ ｔｎ ｒ ｍ ｔ ｅ
张 凯， 贺慧 宁
（ 阳矿 山机 械 工程设 计研 究院有 限责任 公 司 ， 南 洛 阳 ４ １３ ） 洛 河 ７０９ 摘 要 ： 干法水 泥熟料 生产 线余 热发 电 中， 在 如何 在 不 影响 二 次风 、 次风 以及 水 泥 生产 其他 三
用风 的情 况下 ， 窑 头 篦冷机 余 热得 到 最大利 用 ， 目前本 行业 的难 点之 一 。本 文针对 水泥 熟料 生 使 是 产线 余热发 电窑头 篦冷机取 热 问题 ， 用流体 力 学商 用软 件 对 篦冷 机 内部 压 力场 和 温度 场 进行 了 应
数 值模 拟 。研 究 了余 热发 电 中篦冷机 余 热抽 气 口位 置 以及抽 风 量的 变化对 余热 用风和 水泥 生产线
用风 的影响 ， 究结果 成功 用于 了工程 实 际中。 研 关键词 ： 热发 电 ； 余 篦冷机 ； 数值 模拟
中图分 类号 ：Ｋ ２ ．２ ９ Ｔ ２ ９９
２０ ０７年统 计数 据 ， 国干 法水 泥 全年 熟 料 生产 能 力 全
水泥生产线余热发电技术在我公司的应用
图 １ 低 温 余 热 发 电 系统 工 艺 流 程
我公 司结合建设条件 、 原料资源状况、 投资环境 等情况 ， 进行 了大量的调查工作后 ， 根据企业现有生 产 规模 、 技术 条 件 ， 综 合考 虑 ２５０ｔｄ新 型 干 法 并 ０ ／ 窑所产生的余热及场地布置等 因素 ， 为利用水泥熟 料生产线窑头、 窑尾余热 资源 ， 建设 了装机容量为 ３３Ｍ 的低温余热 电站 ， ． Ｗ 运行效果 良好 。
凝结水泵 （５ｏ 送人 Ａ Ｃ余 热锅炉 Ⅱ段进行换 ４ Ｃ） Ｑ 热 ， 出水送 至 除氧器 除 氧 ， 产 然后 再 经锅炉 给水 泵为 Ａ Ｃ余热锅炉 Ｉ Ｑ 段及 ｓ Ｐ锅炉 Ｉ 段提供给水 。如此 周而复始地循环 ， 从而形成了完整 的热力 回热循环
系统 。
炉＋ １台窑尾余热锅炉。窑头余热锅炉 的产汽量为
文 章 编 号 ：０ ９— ４ １ ２ １ ） １— ０ ０— ３ １０ ９ ４ 【０ １ Ｏ ０ １ ０
水泥生产线余热发电技术在我公司的应用
口 口 李 逸 （ 山西 中条 山新 型建 材有 限公 司 ， 山西 曲沃
摘 要： 结合工程实例 ， 绍 了２５ ０ｔｄ熟料 新型干法水 泥 介 ０ ／
能技术水平有了很大的进 步， 水泥熟料热耗 已由原 来的４ ０ ６ ０ Ｊｋ ， ０— ０ｋ／ｇ降低到３ ０ ３ ０ Ｊ ， ６ ７ ０～ ０ｋ／ ０ ３ 但在 很 多水 泥 回转 窑 生产 线 中 ， 头 、 尾 大量 的 窑 窑 ３０℃以下的低温余热未被有效利用 ， ５ 造成 了能源
功后 的乏汽通 过 冷凝 器ห้องสมุดไป่ตู้冷 凝 成 水 ， 轮 机凝 结 水 经 汽
１ 装机方案
综合考虑水泥生产线窑头 、 窑尾余热 的分布情
水泥厂中低温纯余热发电技术及其应用
水泥厂中低温纯余热发电技术及其应用水泥生产过程中，会产生大量的热能，其中包括高温热能和低温热能。
高温热能可以用于熟料烧成和余热发电等领域，而低温热能则一般会直接
排放到大气中，造成了能源的浪费和环境的污染。
针对水泥厂低温热能的利用问题，近年来出现了一种新的技术——低
温纯余热发电技术。
该技术利用温差生成电能，可以将水泥厂低温废热转
化为电能，从而实现能源的再利用。
该技术的原理是利用温差发电模块，将低温废热转化为电能。
一般来说，该技术需要在50℃以下的低温环境下才能工作。
通过将低温废热与
环境温度形成温差，可以驱动热电材料中的电子流动，产生电压和电流。
该技术在水泥厂中的应用，可以解决低温废热无法利用的问题，提高
能源利用效率。
同时，还可以减少水泥生产对环境的影响，促进可持续发展。
需要注意的是，低温纯余热发电技术在应用中要考虑到设备的成本和
维护成本，以及与水泥生产过程的配合问题。
只有在成本和效益相协调的
情况下，才能更好地推广和普及该技术。
水泥厂纯低温余热发电技术以及发电能力的初步研究
水泥厂纯低温余热发电技术以及发电能力的初步研究摘要：水泥在社会的建设中发挥着重要作用，是推进城市化的基础性材料。
而且，水泥的需求量还在持续增加，生产的规模进一步扩大。
但是，水泥的生产过程中会消耗很多的能量，这些能量大部分不能够进行充分的利用。
就被直接排入外界，不仅造成了能源的浪费还给环境造成了一定的污染。
科技进步，使得这些问题得到初步的解决。
纯低温余热发电技术应运而生，该技术能够将余热进行充分的利用。
本文就此发电技术进行研究，对其发电能力进行探讨，希望能给水泥厂以及相关的工作人员提供借鉴。
关键词：水泥厂；纯低温；余热发电技术；发电能力；初步探究引言生态环境是人们拥有高品质生活的基础，为了更好的促进社会的发展需要加强对环境的保护力度。
随着工业的发展，环境不可避免的遭到了污染。
这就需要各大工业转变生产方式，加强资源的节约以及环境的保护力度。
纯低温余热发电技术作为水泥厂近年来研发的节约能源、减少污染的重要技术，取得了良好的效果，在世界各国得到了广泛的应用。
该技术每年至少为我国生产几百亿度电，极大的保证了我国的用电安全。
1现行的余热发电技术1.1纯余热发电该技术在使用的过程中，遵循的是朗肯循环原理。
通过热能进行发电，用水和水蒸气产生的余热，将余热转换为电能。
该技术的操作过程比较简单，整个运行过程中花费的成本较低，而且有很强的可靠性。
所以受到很多水泥生产厂的欢迎。
但是，因为该技术在进行废气的排放时，废气中的余热的质量不稳定。
这就使得生产的电能在质量上得不到很好的保证。
1.2有机朗肯循环余热发电朗肯循环技术对废气的余热有具体的要求，如果余热的温度不达标，会降低电能的生产质量。
该技术是在朗肯循环基础上进行改进发明的。
该技术可以通过有机媒介对余热进行吸收，使得余热的温度达到发电的需求。
有机媒介在吸收热量后，会转化为液体，提高发电的效率。
该技术使用的媒介，其适应性比较强，可以在任何的温度中吸收余热。
并且其声速小，极大的降低了运行的成本。
水泥厂余热发电技术介绍0708
水泥厂余热发电技术介绍0708
水泥厂余热发电技术介绍0708
水泥烧结过程产生的余热具有高温、大量、热能密度高等特点，具有垂直发电的优点，可以有效利用水泥厂内部的温度高于外部的余热，从而产生电力，将余热能转换为电力，水泥厂热能发电技术的应用，可以实现工业园区的零排放，节约能源，改善生态环境，有效减少空气污染物的排放，改善人们自然大气和环境健康。
而且，水泥工厂余热发电技术比传统燃料发电技术具有更低的成本、更安全、更可靠的操作等优势，在发电技术发展史上还有价值观，带来更多的技术创新。
具体来说，水泥工厂余热发电技术主要包括余热发电技术、热能转换技术及应用技术三部分：
1、余热发电技术：包括余热回收系统、余热回收设备、余热利用机械、电气及控制相关设备；
2、热能转换技术：主要指热能转换器中的一种，如余热发电机、内燃机、热能耦合系统等；。
水泥工业纯低温余热发电技术及其效益分析
水泥工业纯低温余热发电技术及其效益分析水泥工业是我国能源消耗最大的行业之一，同时也是排放大量CO2的行业。
在水泥生产过程中，熟料的制备需要大量的煤炭或其他化石能源，并且会产生大量烟尘、氢氧化钙蒸汽以及高温余热等有害物质。
传统的水泥生产工艺中，高温余热并没有被有效地利用，导致能源浪费和环境污染的问题日益凸显。
因此，开发水泥工业纯低温余热发电技术具有重要的意义。
纯低温余热发电技术是指在较低温度下，通过对水泥生产过程中的余热进行回收利用，将其转化为电能的技术。
该技术的核心是热力循环工艺，通过热交换和蒸汽发电装置，将热能转化为机械能，进而驱动发电机产生电能。
水泥工业的纯低温余热主要来自两个方面：一是熟料冷却的过程中，熟料从窑头到窑尾的过程中会释放很多的热量；二是分解炉中石灰石分解产生的高温石灰比较少，而未反应的石灰和石灰须在窑中长距离高温、长寿命的保温层耐火砖参与烧结时，会释放很多的热量。
纯低温余热发电技术的效益分析主要包括经济效益和环境效益两个方面。
从经济效益来看，纯低温余热发电技术可以将水泥工业中原本浪费的热能转化为电能，减少了水泥企业的能源消耗。
这不仅可以降低企业的生产成本，提高企业的竞争力，还可以通过售电获取额外的经济收益。
此外，该技术还可以提高水泥工业的能源利用效率，降低水泥生产的碳排放，符合国家的节能减排政策。
从环境效益来看，纯低温余热发电技术可以有效减少水泥工业的大气污染和温室气体排放。
水泥工业是我国重要的大气污染源和温室气体排放源之一，通过利用纯低温余热发电技术，可以减少煤炭的使用量，降低煤炭燃烧所产生的大气污染物和CO2的排放。
此外，该技术还可以减少石灰石的制备过程中产生的氧化钙蒸汽，降低对大气的污染。
总的来说，水泥工业纯低温余热发电技术的应用具有巨大的经济效益和环境效益。
通过将水泥生产过程中原本浪费的热能转化为电能，可以提高水泥企业的能源利用效率，降低生产成本，增加经济收益，同时减少温室气体排放，改善环境质量，符合可持续发展的要求。
水泥窑余热发电技术
水泥窑余热发电技术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%的废气余热开展回收，使水泥企业能源以上。
项目的经济效益十分可观。
发电模拟图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给紧张局面。
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20**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20**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20**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。
中国水泥窑余热发电技术1
一、中国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400℃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90～115 kwh）。
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。
1．2为“建设节约型社会、推进资源综合利用”政策的推行提供技术支持能源、原材料、水、土地等自然资源是人类赖以生存和发展的基础，是经济社会可持续发展的重要的物质保证。
而随着经济的发展，资源约束的矛盾日益凸显。
为此中国政府在为贯彻实施《节能中长期专项规划》而编制的《中国节能技术政策大纲》（2005年修订稿）中明确支持“大中型新型干法水泥窑余热发电技术”的研究、开发、推广工作。
1．3符合清洁发展机制（CDM）项目的要求清洁发展机制是《京都议定书》第十二条确定的一个基于市场的灵活机制，其核心内容是允许附件一缔约方(即发达国家)与非附件一国家(即发展中国家)合作，在发展中国家实施温室气体减排项目。
清洁发展机制的设立具有双重目的：促进发展中国家的可持续发展和为实现公约的最终目标做出贡献；协助发达国家缔约方实现其在《京都议定书》第三条之下量化的温室气体减限排承诺。
通过参与清洁发展机制项目，发达国家的政府可以获得项目产生的全部或者部分经核证的减排量，并用于履行其在《京都议定书》下的温室气体减限排义务。
水泥行业余热发电简介
在水泥熟料生产过程中，水泥窑的窑头和窑尾产生大量废气（废热），在废气排出的地方安装余热锅炉，分别称为AQC锅炉和SP锅炉。
在余热锅炉内，废气与水进行热交换，使水产生一定温度和压力的过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮发电机组进行发电。
主要设备有凝汽式汽轮机、发电机、SP余热锅炉和AQC余热锅炉。
窑头及窑尾废气经余热锅炉后，沉降的炉灰经收集回用水泥生产系统。
窑头采用FU 拉链机将收下的炉灰送回到熟料输送系统；窑尾采用螺旋输送机将料灰送回到生料输送系统
1 窑头AQC余热锅炉
它是利用窑头冷却机产生的废气热量将水加热成饱和水或蒸汽的锅炉，为立式布置，自然循环。
由于冷却机废气中粉尘为熟料颗粒，粉尘粘附性不强，所以不设置清灰装置。
换热管采用螺旋翅片管，大大增加了换热面积，使得锅炉体积大幅下降，降低了投资成本。
在AQC余热锅炉前端设置了高温沉降室，大大减轻了废气对AQC余热锅炉的磨损。
2 窑尾SP锅炉
SP余热锅炉为立式布置，机械振打，自然循环，整个锅炉的振打形式为连续式，清灰较为均匀，同时设计有合理的灰斗，避免了因清灰原因造成废气中含尘浓度突然增大而引起风机跳停，该锅炉最具特点的地方是采用自然循环方式，省掉了二台强制循环热水泵，降低了运行成本，提高了系统可靠性。
立式的结构形式，在节约了占地面积的同时，也方便了废气管道的布置。
3 应急处置措施
为了保证电站故障不影响水泥窑生产，余热锅炉废气管道及发电系统汽水管道均考虑了应急处理措施。
余热锅炉均保留原有烟道，加装旁通阀，一旦余热锅炉或电站发生事故时，可以将余热锅炉从水泥生产系统中解列，从而不影响水泥生产的正常运行。
利用窑头窑尾余热发电的研究
研究现状
窑头窑尾余热发电是指利用陶瓷、水泥、钢铁等生产过程中产生的废气余热 进行发电。近年来，国内外学者已经对窑头窑尾余热发电进行了广泛研究。例如， 研究者们通过对陶瓷窑炉废气的余热回收发电，实现了能源的有效利用，降低了 企业的生产成本。此外，在对钢铁企业的余热发电研究中，研究者们成功地利用 高炉煤气余热发电，并取得了显著的成果。
结论与展望
通过对窑头窑尾余热发电的研究，可以得出以下结论：
1、窑头窑尾余热发电是一种非常有效的余热利用方式，可以大幅度降低企 业的能源消耗和减少环境污染；
2、通过对不同工业生产过程中的废气余热进行回收发电，可以实现能源的 有效利用和减少对环境的污染；
3、通过实验研究、数值模拟和理论分析等方法，可以对窑头窑尾余热发电 进行深入研究，探究不同参数对发电效率和能源利用效的技术原理主要是通过余热回收设备将窑炉产生的废气余 热转化为电能。首先，废气通过余热回收设备进行热交换，将热量传递给工作介 质（如水），使工作介质温度升高。之后，工作介质进入汽轮机进行膨胀做功， 推动发电机转动产生电能。最后，将电能输送到电网进行利用。
应用场景
窑头窑尾余热发电适用于各种产生废气余热的工业生产过程中，如陶瓷、水 泥、钢铁、化工等行业。在陶瓷行业，利用窑炉废气余热发电可以大幅度降低产 品的能耗，提高能源利用效率。在钢铁行业，高炉煤气余热发电不仅可以减少废 气的排放，还可以降低企业的能源消耗。在水泥行业，利用窑炉废气余热发电可 以减少对环境的污染，并为企业带来可观的节能效益。
感谢观看
2、对窑头窑尾余热发电系统进行模拟实验，探究不同参数对发电效率和能 源利用效率的影响；
3、对窑头窑尾余热发电过程进行理论分析，包括热量传递、热力学分析等；
4、通过实际应用案例，验证窑头窑尾余热发电的可行性和实际效果。
水泥窑余热发电技术的应用及其经济分析
Cement production 水泥生产3 水泥窑余热发电技术的应用及其经济分析李光义（平邑中联水泥有限公司，山东临沂273300）中图分类号：TQ172 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2019）03-0003-01摘要：我国是目前世界上生产和消费水泥的大国，水泥行业本身就是一个能耗、电耗都十分巨大的行业。
在企业生产产品的过程中水泥窑会向外排放出巨量的温度在350摄氏度的中低温废气，这部分废气热量在燃料总热量的所占比值在30%左右。
这些热量如果直接排放进大气层中，就会造成将近三分之一的能源浪费，同时也会造成环境污染。
目前，我国正在进行水泥窑的余热发电工程建设。
利用余热发电技术将这部分废气进行回收利用，进入汽轮机中进行发电作业，完成废气的二次利用以及减少环境污染。
本文从目前水泥窑的余热发电技术的概念以及技术方面出发，介绍水泥窑余热发电技术的应用系统构造，对余热发电站对企业自身的经济性影响进行分析。
关键词：水泥窑余热发电；应用系统；经济分析1 立足于整体介绍水泥窑余热发电技术1.1水泥窑余热发电技术的背景在水泥生产行业中，一种名为新型干法水泥熟料的生产方式得到了广泛的应用，但是在生产过程中由熟料的冷却剂和预热器会排放出许多的350摄氏度的废气，这些废气中占据的整个过程中热能比值的三分之一左右，如果将这些废气中的热能进行回收发电，就会带来很可观的经济效益和环境效益的提升。
进行回收利用之后，就可以将企业的能源利用率提升到95%之上。
与此同时，国内的经济的飞速发展也给电力能源的需求提出了新的要求。
煤炭发电产业的发展不但会导致电力短缺的加剧，同时也会造成大量的有害气体的排放，造成大气污染的加剧。
不论是从自身的经济效益还是生态环境的要求，国内的水泥生产的企业都在积极的建设水泥窑余热发电设施。
1.2使用水泥窑余热发电技术的目标水泥生产企业在自身的生产过程中建设余热发电系统的主要目标可以概括为以下几点：首先，可以降低自身的能耗消耗，提升自身的生产效率，同时也有利于生态环境的保护。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
万方数据
学模型的解析解和数值解，这给我们从理论上解决水泥窑余热发电取风的问题造成的一定的难度。
本文采用数值模拟的方法对篦冷机进行研究的目的是为了了解不同工况下篦冷机内部换热情况，得出内部的温度场和压力场，分析其温度和压力随抽气量及开口位置的变化规律，从而对废热进行充分利用，提高余热发电量，进一步降低水泥成本。
本文所研究的内容已用于实际工程中，并与现场热工测试结果进行了对比。
图１篦冷机工艺流程图
２计算模型和数值计算方法
熟料
２．１物理模型
本文所研究的篦冷机简化模型如图２所示，模型分为两个区域，底部为一定厚度的熟料层，根据多孔介质的的定义［２ｊ，可将熟料简化为多孑Ｌ介质。
冷风从熟料层的底部进人篦冷机并与高温熟料进行热交换，然后在风机的作用下从各个出口排出。
图中所示的余热用风口即为余热发电取风口。
图２篦冷机计算模型不意图
２．２多孔介质
多孔介质模型采用经验公式定义多孑Ｌ介质上的流动阻力，即在动量方程中增加了一个代表动量消耗的源项。
源项由两部分组成（Ｄａｒｃｙ定律），一部分是粘性损失项，另一个是内部损失项：
．ｓ卜一羔阢一‰号ｌｕＵｉ（１）
其中Ｋ。
是粘性损失项，Ｋｌ。
是内部损失项。
对于各项同性物质可定义一次和二次阻力系数Ｃ尺ｌ和ＣＲ２：
％２彘Ｑ）
Ｃｍ＝Ｋｌ。
等（３）
多孔介质动量方程中的常数％：提供了多孔介质内部损失的矫正。
这一常数可以看成沿着流动方向每一单位长度的损失系数，因此允许压降指定为动压头的函数。
在多孔介质计算中通过求解标准守恒型方程计算湍流变量。
由于多孔介质的渗透率很大，固体介质对湍流的生成和耗散速度没有影ｎｐｊ［３Ｊ。
２．３边界条件
边界条件包括篦冷机入口流量、出口流量、多孔介质以及壁面等边界条件。
本研究对实际篦冷机工作过程进行了热工标定【４Ｊ，并根据标定结果进行了篦冷机系统热平衡计算【５Ｊ，为数值模拟工作提供了边界条件输入。
人口流量采用质量流量的名义速度来保证速度矢量在通过多孑Ｌ介质时的连续性。
２．４流体物性的定义
由于本文所研究的流体的温度变化范围较大，导致流体的密度和粘度等物理参数变化也很大，所以在数值计算软件ＣＦＸ中采用ＣＥＬ来定义流体的物性，首先利用物性计算程序进行计算，然后将流体的属性设置为ＣＥＬ制定的自定义属性。
３计算结果与分析
３．１流线分布
图３为篦冷机内部热风的流线图，形象地描述了篦冷机内部热风的流动过程，冷风通过熟料以后速度比较均匀，冷却空气通过熟料层后到篦冷机出口之间的速度基本在０～１０ｍ／ｓ左右，由于在窑头风机的作用下，篦冷机出口处负压增大，靠近出口处的速度急剧增加，最高可达至１Ｊ２８ｍ／ｓ。
图３篦冷机内部流线图
二、三次风和余热用风之间存在明显的压力平
・４９７－万方数据
衡面，平衡面左侧的热风进入二、三次风抽风口，平衡面右侧的热风进入余热利用抽风口。
冷却空气压力随着熟料输运的方向逐渐减小。
冷风从下部进入，通过篦板和熟料以后，为了克服篦板和熟料的阻力，在空气通过熟料的过程中压力逐渐减小，完全通过熟料层后压力降为零左右，在抽风出口处压力变为负压。
３．２温度分布
图４为篦冷机中心面温度分布图，从图中可以看出，在篦冷机第一段温度变化梯度很大，高压冷风与熟料换热效果非常明显，熟料急剧被冷却。
中低温气体混合进入余热利用抽风口，余热用风出口风温比较均匀，范围基本在２４０℃～４５０℃之问，波动剩余部分的低温余风经低温风口排出后收尘，然后直接排人大气。
各出口的平均温度、压力和风速可见表１。
在一段篦板结束的位置出现了一个温度的扰动，在实际工作过程中，由于熟料翻滚落入二段篦板上，增强了换热，此处同样有一个温度的波动。
图４篦冷机中心面温度分布
表１各出口参数计算结果
位置
温度密度压力风速
（℃）（ｋ∥矗）（Ｐａ）（ｒｎ／ｓ）
二、三次风口１１５００．２７６—１０．７９．９９
余热风口３６１０．５７１—５８．８１１．Ｉ
低温风口１４７０．８５１—０．７２．３３３．３不同模型的比较
３．３．１余热用风抽气１：７位置不同
本节研究通过改变余热用风出口的位置（向窑头方向移动）来计算确定风温的变化规律。
保证二、三次风和余热用风风量不变的条件下，通过改变余热用风口的位置来研究二、三次风和余热用风温度以及篦冷机内部压力场和温度场的变化，从而得出余热用风口的位置对二、三次风风温和出口负压的影响。
・４９８・
表２各出口参数计算结果
竺三鲎。
兰，簋竺
二、三次风口１１４００．２７７—９９．８２
余热风口３５４０．５６８—５２１１．０
低温风口１４７０．８５０—０．８２．０９
研究结果表明，当二、三次风量不变时，两模型的流线图和温度分布图基本相同，从表１和表２也可以看出，余热用风抽风口位置向窑头方向移动前后，两模型在压力和风速上相差不大，二、三次风的温度降低了１０％，用于余热发电的余风温度增加了３℃，低温出口余风温度基本不变。
这说明开口位置对二、三次风温韵影响很小。
３．３．２风量不同的影响
在保证二、三次风风量不变的情况下，通过改变余热用风和低温风的风量来研究二、三次风和余热用风温度和篦冷机内部压力场和温度场的变化，从而得出余热用风抽风量对二、三次风风温和出口负压的影响。
本节研究中，关闭低温抽风口，除二次风和三次风外，余风全部由余热利用抽风口排出。
表３和表１相比较可以看出，二、三次风温度降低了１００℃，余热抽风口风量增加，温度基本不变。
窑头二、三次风出口处的压力降为零左右，余热抽风口负压增大将近１倍，这是由于出气口处风门增大，阻力减小，因此余风出口处的负压增大。
表３各出口参数计算结果
竺兰签；笠，整篓
二、三次风口１０５００．２８３—２９．１１
余热风Ｅｌ３６４０．５６７～９１１３．９
４工程应用
通过对驻马店豫龙同力水泥有限公司５０００ｔ／ｄ水泥线窑头热工测试、热平衡计算以及篦冷机的数值模拟研究，我们进行余热发电设计时，窑头锅炉的烟气流量和烟气温度设计如表４所示。
２００７年８月１４日豫龙同力水泥公司５０００ｔ／ｄ水泥线配套纯低温余热电站并网发电，设计装机容量９ＭＷ，最大发电功率可达１０ＭＷ，技术达到国内领先，国际先进水平。
为了详细分析能耗情况，中信重型机械公司委托西安热工研究院对驻马店豫龙同力水泥有限公司两台余热锅炉的技能情况进行了试验分析，其中包括对篦冷机进余热锅炉的烟气流量、温度和压力的测量，测量结果见表４。
（下转第５３３页）万方数据
万方数据。