余热发电技术

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—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90～115kwh）。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。

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。

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。

1.4对于水泥生产企业

水泥生产企业建设余热电站，投资小，见效快，可以大幅降低水泥生产能耗既成本，相应地可以大幅提高企业经济效益。

1.5国家技术进步方面

支持并促进“水泥窑余热发电技术”的研究、开发、推广工作，可以使中国水泥窑余热发电的总体技术水平达到或接近当前国外先进技术水平。

二、国内水泥窑余热发电技术研究、开发、推广工作的简要过程（参照培训资料2页）

结合日本KHI公司1995年为中国一条4000t/d水泥窑提供的6480Kw纯低温余热电站的建设，国内分别于1997年、2001年在一条2000t/d水泥线、一条1500t/d水泥线上利用中国国产的设备和技术建设投产了装机容量各为3000Kw、2500Kw的纯低温余热电站。2001年至2005年，中国水泥行业利用中国国产的设备和技术在十数条1200t/d级、2500t/d级、5000t/d 级新型干法窑上配套建设了装机容量分别为2.0MW、3.0MW、6.0MW的纯低温余热电站，形成了中国第一代水泥窑纯低温余热发电技术，综合技术指标可以达到吨熟料余热发电量为3140KJ/kg-28～33kwh/t。自2003年起，研究、开发出了第二代水泥窑纯低温余热发电技术。至2007年2月，利用第二代水泥窑纯低温余热发电技术在国内的1条1500t/d、1条1800t/d 及1条2000t/d、1条3200t/d、4条2500t/d、6条5000t/d共14条新型干法水泥生产线上设计、建设、投产了11台装机容量分别为1台3MW、1台3.3MW 、2台7.5MW、3台4.5MW 2台9MW、2台18MW的纯低温余热电站，其吨熟料余热发电量均为3140KJ/kg-38～42kwh/t。

2、目前国内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及存在的主要问题

目前水泥窑纯低温余热发电技术中热力循环系统的构成、循环参数及熟料冷却机、窑尾预热器废气取热方式有如下三种（笔者称为普遍型水泥窑纯低温余热发电技术）：

其一：不补汽式纯低温余热发电热力循环系统、循环参数及废气取热方式，见图1。

其二：复合闪蒸补汽式纯低温余热发电热力循环系统、循环参数及废气取热方式，见图2。其三：多压补汽式纯低温余热发电热力循环系统、循环参数及废气取热方式，见图3。

2.1上述热力循环系统、循环参数及废气取热方式的主要特点：

(1)在水泥窑窑头熟料冷却机中部设一个抽取冷却机废气的抽废气口，根据水泥窑规模的不同，抽取的废气温度在250～400℃范围内。利用抽取的废气设置窑头熟料冷却机余热锅炉（简称AQC炉），AQC炉生产0.8～1.6Mpa—饱和温度～360℃的蒸汽或同时生产0.1～0.5Mpa—饱和温度至180℃的低压低温蒸汽、85～200℃的热水。

(2)利用水泥窑窑尾预热器排出的250～400℃废气余热设置窑尾预热器余热锅炉（简称SP 炉或PH炉），SP炉生产0.8～1.6Mpa—饱和温度至360℃的蒸汽。

(3)将AQC炉、SP炉生产的0.8～1.6MPa蒸汽及AQC炉生产的0.1～0.5Mpa蒸汽或AQC 炉生产的85～200℃热水经闪蒸器生产出的0.1～0.5MPa蒸汽通入汽轮机再由汽轮机带动发电机发电。

2.2上述热力循环系统、循环参数及废气取热方式存在的主要问题

(1)窑头熟料冷却机自冷却机入料端（热端）至出料端（冷端），在不影响水泥窑熟料热耗及水泥窑生产的条件下，冷却机可排掉的废气温度是自热端起的600℃以线性关系逐渐下降至冷料端的55℃。因此，若仅在冷却机中部抽取废气，则是将热端的中高温废气与冷端低温废气混合后形成了250℃～400℃废气。由于废气温度的限制，AQC炉仅能生产低压低