川东节能评估报告(余热发电)

1.1余热发电技术选择原则及特点

1.1.1项目的必要性和作用

本项目是利用水泥熟料生产线窑炉煅烧过程中排放出的高温热烟气进行余热发电的能源综合利用项目，该项目的实施既可以缓解该公司对电力系统用电的需求，另一方面可降低排烟温度和排尘浓度，减轻环境污染，其建设从我国节能减排的循环经济角度是十分必要的。

1.1.2余热发电技术特点

（1）完全利用余热发电；

（2）废气余热的品位比较低，废气温度一般在200～350℃；

（3）废气余热源在一个以上；

（4）余热发电配置的热力系统较为复杂；

（5）蒸汽参数较低，对发电设备要求较高；

（6）单位发电设备体积和重量相对较大。

纯低温余热发电技术的关键问题，一是面对中、低品位的热源如何提高发电效率；二是余热锅炉如何适应低温的、含尘浓度高的废气，因为废气温度低就要增加换热面积，废气的含尘浓度高会带来传热性能降低，并加快设备磨损，尤其是窑头余热锅炉的磨损，甚至恶性堵灰事故造成的系统可靠性降低。

根据测算，到2010年，如果全国40%的新型干法生产线采用余热发电技术，年发电量可达84亿千瓦时，每年可节约标煤300万吨、减少粉尘排放约4万吨、减少二氧化碳排放约660万吨、减少二氧化硫排放6万吨。

从已经投产的国产纯低温余热发电项目与进口的纯低温余热发电项目比较，国产设备系统的吨熟料发电量为30—40kWh/t水泥，进口设备系统的吨熟料发电量为32—42kWh/t水泥，发电效率略低，但国产设备的设备价格仅是进口设备的1/2—1/3，因此，中国国产纯低温余热发电技术和设备的竞争优势十分明显。1.1.3工程设计原则

1）充分利用2500t/d水泥生产线窑头熟料冷却机及窑尾预热器废气余热。

2）余热电站的生产运行不能影响水泥生产系统的生产运行及热耗指标。

3）余热电站的系统及设备应以“成熟可靠、技术先进、节省投资、提高效益”为原则，采用先进的热力系统和先进技术。

4）余热锅炉沉降下来的粉尘回用于水泥生产以达到节约资源及环境保护的目的。

5）采用节能型产品，在利用废气余热的前提下进一步提高本工程的节能技术水平。

6）余热电站的建设尽量少的影响水泥生产线的停产时间。

7）电站控制采用DCS控制系统，提高控制水平和运行稳定性。

8）余热发电机采用并网不上网原则，厂用电部分仅考虑本余热发电新增负荷。

1.2余热发电工艺及主机设备的选择

1.2.1生产工艺的选择和确定

在不影响水泥熟料生产线的前提下，最大限度的利用孰料生产线的余热，将现有的废热资源最大限度的转化为电能。

本系统中，给水通过余热锅炉将水泥熟料线线排放的低温余热进行回收，转换为蒸汽进入汽轮机做功，在汽轮机中蒸汽的热能转换为汽轮机的动能，驱动发电机旋转，最终转换为电能，是一个余热能量转换的过程。

根据水泥线生产工艺，采用一台窑头篦冷机废气余热锅炉（AQC炉）和一台窑尾预热器废气余热锅炉（SP炉），两台余热锅炉产生的主蒸汽合并后进入汽轮机做功，固采用两炉一机的配置方案，该技术是成熟可靠的。

1.2.2水泥线余热品位分析

水泥生产线设计产量：2500t/d，生产线可供利用的余热条件如下：

a) AQC窑头余热锅炉：

进口废气温度允许范围：340~420℃

进口废气设计温度：360℃

进口废气量范围：61,000~83,000Nm3/h

入口废气含尘浓度：30g/Nm3

废气出口设计温度：~92℃

b) SP窑尾余热锅炉：

进口废气温度允许范围：300~340℃

进口废气设计温度：310℃

进口废气量范围：129,000~178,000 Nm3/h

废气出口设计温度：≥210℃

锅炉入口含尘浓度：80g/Nm3

窑头冷却机采中部取风方案，尾部总管出风温度按160℃计算，中部取风温度360℃计算，废气量91,000Nm3/h；

窑尾C1出口废气：162,000Nm3/h，310℃；

另外根据当地的气候条件及原料水分估算，窑尾烘干废气温度为210℃，因此SP锅炉废气出口温度按210℃设计。

基于以上参数计算：

窑尾废气余热可生产约10.7t/h－1.0MPa－285℃过热蒸汽；

2）窑头余热锅炉

窑头余热锅炉采用双压系统，高压过热器产生8.0t/h－1.0MPa－345℃过热蒸汽；低压过热器产生 1.0t/h－0.35MPa－170℃过热蒸汽，；同时生产20.3t/h－140℃的热水。

3) 汽轮机组

两台余热锅炉产生的过热蒸汽并入汽轮机房的主蒸汽母管，除去管线的压力、温度损失混合为18.7t/h－0.9MPa－305℃过热蒸汽作为汽轮机的主进汽，进汽焓为3063.66kJ/ kg，1.0t/h－0.25MPa－160℃的低压蒸汽作为汽轮机的补汽；排汽压力≤0.008 MPa（目前国内低压汽轮机的排汽压力）的湿蒸汽，排汽焓约为2383.9kJ/ kg，考因此余热锅炉所产生的蒸汽共具有约平均3503 kW的发电能力，此过程完全不消耗其它能源，也不影响水泥线的生产和热耗，余热供应有保障。

通过计算，考虑水泥线烟气参数波动对发电量的影响，本工程确定装机方案如下：

1台4.5MW凝气汽轮机组＋2台余热锅炉

1.2.3 工艺系统流程

窑头篦冷机和窑头收尘器之间布置一台窑头余热锅炉（AQC炉），篦冷机中部抽取高温热风送入AQC锅炉，原余风口低温风与AQC锅炉出风混合后经窑头收尘器和窑头排风机排入大气。实际运行时可根据各抽风口电动烟风阀调节风量。在AQC锅炉之前布置有干扰分离器，可将废气中的固体颗粒含量降低70%左右，以减轻对AQC锅炉的磨损。

窑尾一级旋风筒出口和高温风机之间设置一台窑尾余热锅炉（SP炉），310℃废气经余热锅炉后温度降温至210℃左右（满足生料磨烘干要求），锅炉出风由高温风机送入原系统。若发电系统停用，余热锅炉可迅速从烟气系统中解列出来，废气经原系统的高温风机后进入增湿塔增湿，不影响水泥生产线稳定运行。