安全管理论文中国水泥窑余热发电技术.doc

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1、此材料由网络搜集而来，如有侵权请告知上传者立即删除。材料共分享，我们负责传递知识。平安治理论文中国水泥窑余热发电技术摘要：水泥工业是高耗能的工业。在水泥消费中，水泥窑在350左右排放大量中低温废气，约占燃料总热输入的30%。假设直截了当排放到大气中，会造成严峻的能源浪费。利用低温余热发电技术对该部分中低温废气余热进展回收利用。产生的高温过热蒸汽进入汽轮机发电。发电机的输出功率可满足水泥消费线和水泥厂本身的生活用电，并积极施行节能减排措施。与火力发电厂相比，余热发电不需要燃烧煤炭等燃料，不产生二氧化碳等环境污染物。关键词：水泥窑；余热发电技术；前言：节能减排是我国经济社会开展的一项长期战略方针，

2、也是一项极其紧迫的任务。回收余热，降低能耗，对我国节能减排和环境保护的开展战略具有重要的现实意义。同时，余热利用在改善工作条件、节约能源、增产、提高产质量量、降低消费本钱等方面发挥着越来越重要的作用。其中一些已经成为工业消费的一部分。20世纪六七十年代以来，余热利用技术在世界范围内得到了迅速开展。目前，我国的余热利用技术也获得了长足的进步，但与世界先进水平仍有一定的差距，有的余热没有得到充分利用，有的余热在使用中存在着许多征询题。1 目的要求1.1 降低能耗环境。在水泥熟料燃烧过程中，窑尾预热器和窑头熟料冷却器排放的低温废气余热占水泥熟料燃烧总热量的30%以上，造成严峻的能源浪费。一方面，水泥

3、消费消耗大量热能，另一方面，水泥消费也需要大量电力。将400以下低温废气余热转化为电能用于水泥消费，可使水泥熟料消费综合电耗降低60%或30%以上。关于水泥消费企业来说，可以大大减少从社会发电厂购置的电力，或者大大减少水泥消费企业燃烧的燃料。自备电厂发电可以大大降低水泥消费的能耗;防止了水泥窑余热直截了当排入大气的热岛现象;同时可以降低社会发电厂或水泥消费企业自用电厂的燃料消耗，减少CO2等燃烧废弃物的排放，有利于环境保护。1.2 政策的推行提供技术支持。自然资源如能源、原材料、水、土地等，随着经济的开展，资源有限之间的矛盾越来越明显。为此目的，中国政府在其节能技术计划中大力支持研究、开发和推

4、行中型和中型单调热消费新技术。在国际金融危机的背景下,广泛应用于水泥工业余热消费工艺不仅降低消费本钱和改善环境污染,而且市场竞争力大大提高水泥企业,做出了严峻奉献,在水泥工业节能减少大量工业。1.3 符合清洁要求。清洁开展机制是一种灵敏的市场机制，其核心要素是向附件一缔约方提供促进开展中国家的可持续开展，促进最终目的;并协助兴隆国家缔约方履行减少温室气体排放的定量承诺。参加世贸组织工程使兴隆国家政府可以获得执行工程所获得的所有或部分经认证的减排，并利用它们履行规定的限制温室气体排放的承诺。在兴隆国家企业的情况下，可用于履行其限制温室气体排放的国家义务，或在适当市场上出售经济利益。兴隆国家政府和

5、企业可以通过参与工程大幅降低减排承诺的经济本钱。对开展中国家来说，通过额外的资金和/或先进的环境保护技术，参与开展中国家可以促进可持续开展。因此，清洁开展机制是互惠互利的。世贸组织的合作也可能降低全球温室气体减排的总体经济本钱。2 中国水泥窑余热发电技术2.1 水泥余热发电系统。1) 烟气流程出窑尾一级筒的废气(约310)经SP炉换热后温度降至208左右，经窑尾高温风机送至生料磨烘干原料后，经除尘器净化后达标排放。取自窑头篦冷机中部的废气（分别约470和325）进入AQC炉，热交换后温度降至100左右后与熟料冷却机尾部的废气会合后进入收尘器净化达标后由引风机经烟囱排入大气。SP炉的排灰为窑灰，

6、可回到水泥消费工艺流程中，窑尾除尘器收下的窑灰一起用输送装置送到生料均化库。AQC炉产生的粉尘将和窑头收尘器收下的粉尘一起回到工艺系统。2）余热锅炉与水泥消费工艺系统的衔接（1）AQC炉为了确保AQC炉出现事故时不阻碍水泥消费，保存旁路烟道并设置调理型的切换烟风阀门，在必要时解列AQC炉。保证水泥线的平安稳定运转。（2）SP炉SP炉设置在窑尾预热器与窑尾高温风机之间，用烟气管道与余热锅炉连接。SP炉系统的烟气侧阻力1100 Pa，通过提高高温风机的风压，可使系统完全正常工作。为保证余热锅炉的启停不阻碍水泥消费及电站的稳定运转，在SP炉烟气连接收道上设有旁通烟道，可使锅炉在出现缺点时或水泥消费不

7、正常时解列，既满足了水泥消费的稳定运转又保证了SP炉的平安。通过旁通烟道的调理作用还可使水泥消费及余热锅炉的运转均到达理想的运转工况。2.2水泥消费线对外排放的余热量分析按照水泥消费线工艺流程，消费线废气余热主要来源于窑尾预热器出口烟气，篦冷机尾排烟气。按照消费线的运转情况，业主提供废气参数如下：窑尾预热器出口： 368000Nm3/h-310；窑头冷却机出口： 304000Nm3/h-360；旁路放风废气： 25400Nm3/h-1050按照以上材料及烟气流程，水泥窑用于余热发电的废气参数确定如下：SP余热锅炉窑尾SP余热锅炉布置于高温风机正上方，锅炉进风取自窑尾预热器C1筒出风管道，本方案

8、考虑5温度损失和1.5%的旁通阀门泄漏，SP余热锅炉废气设计参数确定如下：362480Nm3/h-305/208AQC余热锅炉关于AQC余热锅炉，由于当地的原料含碱量较高，导致熟料含碱，致使进入AQC锅炉废气含碱，AQC余热锅炉的蒸发受热面比较容易结块堵灰，因此采纳传统的工艺流程，废气先通过粉尘别离器，再进入余热锅炉，使碱及早构成固态并沉降下来，减少对受热面的粘附，且加大换热面间距；有效的提高了锅炉的换热效率及防止积灰，以减轻熟料颗粒对窑头余热锅炉的冲刷磨损，但由于冷却机取风口到锅炉进口的间隔相对较远，为减少中间环节（主要是废气别离器）漏风及温度损失，本方案将别离器与AQC余热锅炉固化为一体，

9、在锅炉入口处设置降尘室，以到达预除尘的目的。尽管如此，从冷却机取风点至AQC锅炉入口仍有大约5的温度损失。考虑窑头篦冷机内部温度的分布及工作特性，并为了提高烟气余热质量，采纳在窑头冷却机中前部取风的方式，拟采纳两个取风口，其中高温风进入锅炉一级进风口，中温风进入锅炉二级进风口，每个取风管道上均设置调理型烟风阀门，便于灵敏操纵进入余热锅炉的风温。为了保证一级进风温度，设置自窑头罩至锅炉的烟道并配置调理型烟风阀门。窑头冷却机废气分配如下：高温一级取风废气参数：64090Nm3/h-470中温二级取风废气参数：239910Nm3/h-325另外，篦冷机鼓风采纳热循环风方式，自窑头排风机回风至篦冷机二

10、段、三段鼓风机入口，在冬季运转时，有效的保证了AQC锅炉的进风温度，大大提高了窑头余热资源的更充分利用。2.3装机容量充分利用水泥消费线废气余热。余热电站的消费运转不能阻碍水泥消费系统的消费运转及热耗指标。余热电站的系统及设备应以“成熟可靠、技术先进、节约投资、提高效益”为原则，并考虑目前国内余热发电装备的技术水平，最大限度的采纳先进的热力系统和技术。烟气通过AQC和SP余热锅炉沉降下来的粉尘回用窑灰资源综合利用工程以到达节约资源及环境保护的目的。尽量采纳节能型产品，在利用废气余热的前提下进一步提高节能技术水平。余热电站的建立尽量少的阻碍水泥消费线的停产时间。电站操纵采纳DCS操纵系统，提高操

11、纵水平和运转稳定性。按照目前国内余热发电技术及装备现状，结合水泥窑消费线余热资源情况，采纳低温低压余热发电技术。按照目前的余热发电的技术水平，对锅炉出口主蒸汽压力为1.60MPa参数下，需：AQC锅炉： 22.5t/h-1.6MPa(a)-440过热蒸汽7.45t/h-0.30MPa(a)-170过热蒸汽SP锅炉： 20.5t/h-1.6MPa(a)-285过热蒸汽汽机进汽参数：1.5MPa(a)-360；0.20MPa(a)-160。基于汽轮机排汽压力为0.007MPa(a)，经计算蒸汽共具有约11275kW的发电才能。考虑到汽轮机的稳定工作范围为额定功率的40%110%，装备一台额定发电功

12、率为9000KW的汽轮机和一台9000KW的发电机及1台窑尾余热锅炉+1台窑头余热锅炉。2.4热力系统按照上述装机方案，为满足消费运转需要并到达节能、回收余热的目的，结合水泥消费工艺条件，热力系统方案确定如下：1)SP余热锅炉：在窑尾设置SP余热锅炉，余热锅炉设置蒸汽段和省煤器段：蒸汽段消费1.6MPa(a)-285的过热蒸汽，锅炉省煤器给水来自AQC余热锅炉热水段。2) AQC余热锅炉AQC余热锅炉设置主汽过热段，主蒸汽段，低压蒸汽段及热水段。冷却机中部抽取一级高温废气进入AQC余热锅炉主汽过热段，消费1.6MPa(a)-440的过热蒸汽；冷却机中部抽取的二级中温废气进入AQC余热锅炉主蒸汽

13、段，消费主汽饱和蒸汽；低压蒸汽段消费的0.3MPa(a)-170的过热蒸汽用于汽轮机补汽；AQC炉热水段消费的130热水作为SP、AQC余热锅炉各级蒸汽段的给水，AQC锅炉废气经原有的窑头收尘系统收尘后排入大气。热力系统构成：汽轮机凝聚水经凝聚水泵送入真空除氧器，真空除氧器的出水经锅炉给水泵为窑头AQC余热锅炉热水段供水，AQC余热锅炉热水段的出水做为AQC、SP余热锅炉各级蒸汽段的给水。AQC和SP余热锅炉主蒸汽段消费的过热蒸汽在汽轮发电机房合并后进入汽轮机的主进汽口。AQC低压蒸汽段消费的0.3MPa(a)-170过热蒸汽做为汽轮机的补汽；汽轮机做功后的乏汽通过空气冷凝器冷凝成水，经凝聚水

14、泵送入真空除氧器，从而构成完好的热力循环系统。窑头熟料冷却机余热锅炉采纳多段受热面，最大限度地利用了窑头熟料冷却机废气余热。为了保证电站事故不阻碍水泥窑消费，余热锅炉设有旁通废气管道，一旦余热锅炉或电站发惹事故时，可以将余热锅炉从水泥消费系统中解列，不阻碍水泥消费的正常运转。窑头、窑尾余热锅炉均采纳立式构造，并采取相应措施处理锅炉的漏风、磨损、堵灰等征询题，同时这种构造可减少占地面积。除氧器采纳真空除氧方式，有效的保证了除氧效果。窑头降尘装置与窑头余热锅炉固化于一体，减少了窑头废气输送过程中的温度损失。为保证窑尾锅炉下灰顺畅，在SP锅炉内部设置了振打除灰装置，保障清灰效果。电站的操纵采纳DCS

15、集中操纵，保证了电站的稳定运转和与水泥消费线的合理衔接。以上各项措施已经在众多工程中得到应用，并获得了较好的效果，因此该技术是成熟、可靠的。2.5冷却水系统1）设备冷却用水量按照窑头、窑尾余热锅炉产生的蒸汽质量及蒸汽量、汽轮发电机的汽耗和冷却倍率计算确定本电站工程冷却水量如下：凝汽器冷却水量：3850 m3/h冷油器冷却水量：100 m3/h空气冷却器冷却水量120 m3/h其他设备冷却水量：30 m3/h循环冷却水总量：4100 m3/h2）设备冷却水系统方案设备冷却用水拟采纳循环系统。循环冷却水系统包括循环冷却水泵、冷却构筑物、循环水池及循环水管网。该系统运转时，循环冷却水泵自循环水池抽水

16、送至各消费车间供消费设备冷却用水，冷却过设备的水（循环回水）利用循环水泵的余压送至冷却构筑物，冷却后的水流至循环水池，供循环水泵接着循环使用。为确保该系统良好、稳定的运转，系统中设置了加药和旁滤设备。3）循环冷却水系统设备选型机组运转期间，循环水量因室外气象条件的变化而变化，按照机组所在地区的气象条件和本工程的冷却用水量、建立场地的特点，循环冷却水泵拟采纳2台单级单吸卧式离心泵，冷却塔拟采纳玻璃钢机械通风冷却塔，冷却塔的进出水温差按8计算。4）系统损失水量与补充水量按照余热电站建立所在地区气象条件和本工程的冷却用水量，以及系统所采纳的冷却构筑物型式，计算得出：蒸发风吹渗漏水量：59 m3/h系

17、统排水量：9 m3/h损失水量：68 m3/h间接循环利用率为98.2%左右，循环水系统需补充新鲜水量68m3/h。2.6化学水处理系统水泥余热电站中的余热锅炉属于低压蒸汽锅炉。为满足锅炉及机组的正常运转，锅炉给水指标应满足工业锅炉水质（GB1576-2001）低压锅炉水质标准要求。1）水量确实定给水在锅炉内不断蒸发浓缩，超过规定标准时蒸汽的质量就会恶化，阻碍锅炉的平安运转，因此要不断地把浓缩的炉水从汽锅中含盐浓度较高地段的水面引出，同时要不断地给锅炉补水，以满足锅炉稳定、正常的运转。电站正常运转时，汽水系统补水量为1.5m3/h，最大为83/h（不包括启动调试期）。电站水处理设备的出力，按全

18、部正常汽水损失与机组启动或事故增加的汽水损失之和确定，同时考虑化学水车间本身设备的耗水量。因此，水处理系统消费才能按10 m3/h进展设计。2）化学水处理系统方案为了满足余热电站锅炉给水水质标准，处理方式采纳“过滤+二级反渗透”系统。处理流程为：自厂区消费给水管网送来的水进入原水箱，经原水泵提升后进入多介质过滤器和活性炭过滤器，再经保安过滤器后，经一级高压泵升压送入一级反渗透装置，出水进入缓冲水箱，由二级高压泵再升压送至二级反渗透装置，产水出水达标后进入至除盐水箱，经除盐水泵送至汽轮发电机房供机组使用。锅炉给水质量标准（GB/T12145-2008）工程参数工作压力3.85.8MPa(a)硬度

19、2.0 mol/L铁50 g/L铜10 g/L二氧化硅应保证蒸汽二氧化硅20 g/kg为操纵锅炉给水的含氧量，减少溶解氧对热力系统设备的腐蚀，采纳真空除氧的方式。汽轮发电机房设有真空除氧器，软化水经除氧后：含氧量0.05mg/L。锅炉汽包水质的调整，是采纳药液直截了当投放的方式，由加药装置中的加药泵向余热锅炉汽包投加Na3PO4溶液来实现的。2.7给排水系统水源取水设备、输水管线、原水预处理由水泥线统一考虑，循环水补水水质要求的水送至电站循环水池附近；余热锅炉取样冷却器、化学水和杂用水由水泥消费线现有消费用水管网接入；消防用水由水泥消费线现有消防管网接入。循环水补水需满足如下要求：分析工程同意

20、值总悬浮物6 mg/LCa2+硬度+总碱度 （以碳酸钙计）367mg/LPH (25) PH值 6.89.5含油量 3mg/L温度 1530 游离氯Fe 铁0.16 mg/LCu 铜0.033 mg/LCl-100 mg/LSO42-+Cl-800 mg/LSiO220 mg/LMg2+SiO216000 mg/LNH3-N3.3 mg/LCOD5 (以Mn计)3mg/L1）电站给水系统本余热电站工程耗水量如下：循环系统补水量：68 m3/h化学水用水量：4.3 m3/h杂用水及辅助消费用水量：0.5m3/h锅炉取样冷却器用水量：1 m3/h消防用水量：180 m3/次本工程总用水量为：73.

21、8 m3/h按照电站汽轮发电机房火灾危险分类为丁类，耐火等级为二级；化水车间和冷却塔火灾危险分类为戊类，耐火等级为三级。电站按同一时间内发生一次火灾、灭火历时两小时计，电站消防流量要求到达25L/s，即180m3/次。2）排水系统余热电站排水包括循环水系统排水、余热锅炉排污、化学水处理车间等消费废水、雨水等。循环系统排水：9m3/h窑头窑尾取样冷却器排污：1 m3/h热力系统排污：2m3/h化学水排污：1.3m3/h辅助消费排水：0.2 m3/h本工程总排水量为：13.5 m3/h本方案消费过程中产生的污、废水不含有毒物质。循环水系统和辅助消费排水约13.3m3/h，除水平和浊度升高外，不含其

22、他污染物就近排入厂区现有排（雨）水沟即可。杂用水排水约0.2 m3/h，经化粪池后直截了当排入厂区现有排水系统，由原有系统统一处理。雨水采纳道路边沟排放，汇入水泥线现有雨水沟。3）排水系统余热电站排水包括循环水系统排水、余热锅炉排污、化学水处理车间等消费废水、雨水等。循环系统排水：7.5m3/h窑头窑尾取样冷却器排污：1 m3/h热力系统排污：1.5 m3/h化学水排污：1 m3/h辅助消费排水：0.2 m3/h本工程总排水量为：11.2 m3/h消费过程中产生的污、废水不含有毒物质。循环水系统和辅助消费排水约11m3/h，除水平和浊度升高外，不含其他污染物就近排入厂区现有排（雨）水沟即可。杂

23、用水排水约0.2 m3/h，经化粪池后直截了当排入厂区现有排水系统，由原有系统统一处理。雨水采纳道路边沟排放，汇入水泥线现有雨水沟。3、余热发电系统参数功率。使用三种系统:单压、双重压力、瞬间蒸发来获取对特定热能输出产生更详细阻碍的主要要素。根本参数已经被研究过，同时已经得到了系统主要参数对输出功率的阻碍的方式。在单压力系统中，涡轮机的输出功率随着主蒸汽压力的增加而增加，在一定的其他参数下。但是主蒸汽压力不能无限增加的高压主蒸汽温度降低,差异之间的传热和热气体在锅炉炉尾,需要增加热量交换之间的热交换面积,但此外,降低单调排气蒸汽压力的提高而导致主蒸汽汽轮机和流失水分损失。当主蒸汽压力增加时，瞬

24、间蒸发汽轮机的输出功率会增加，类似于单个系统。同样，瞬间蒸发系统中的主蒸汽压力，但是瞬间蒸发的消耗不能无限期地增加，瞬间蒸发消耗越多，蒸汽消耗越多，水通过锅炉的总流量越大，蒸汽消耗越多，烟雾气体冷却的本钱就越大。因此，在同意的烟雾温度范围内，适当的瞬时蒸汽通量增加可能会增加汽轮机的功率。4、 建议。中国水泥协会工业设计规划,许多长期追踪研究报告,每月定期公布经济活动,推行节能技术产业不同,水泥具有广泛的国际交流,与同事只传播技术消费低温余热进展两次在外地经历分享会。协会有才能为政府部门提供全面的效劳，以支持产生剩余的热量。建议政府部门委托协会对电力消费的整体功能进展全面评估，使用纯低温剩余热能

25、改造，以测试政府对电力消费技术的支持，利用水泥工业中完全低温剩余热能，并预备进一步支持的根本数据。在电力工程中，使用极其低温的剩余热量，企业在连接网络时通常会遇到一些征询题。事实上，这是行业利益之间的矛盾。为了更好地支持低温度水泥行业的节能工程，国家开展和改革委员会和财政部应与电网一道，进一步明确支持在水泥工业中引入纯低温发电技术。关于可以产生剩余热能的新干水泥消费线，以及在今后几年修建新消费线的新消费线，水泥工业的剩余热产至少将持续六年。因此，必须接着支持水泥工业中完全低温残留的电力消费政策。完毕语：在工业消费中，大量的余热以各种方式排入大气，造成了严峻的能源浪费和环境污染。特别是中低温35

26、0以下的余热，尽管其档次较低，但数量特别大。因此，余热回收利器具有重要的现实意义，已成为节能领域的一个重要研究课题。为了提高系统的整体功能，首先要对余热锅炉进展改造，使余热锅炉在换热过程中的不可逆损失降到最低。所产生的高温过热蒸汽进入汽轮机发电，发电机的出力可为水泥厂本身供水。在污泥消费线和厂区生活用电量方面，积极施行节能减排措施。参考文献：1孔春来. 纯低温余热发电成为水泥行业开展的新热点J. 中国水泥， 2017，( 12) : 34.2王永丽. 水泥厂余热发电的开展趋势J.建筑材料， 2019，( 1) : 47 - 50.3 张伟挺, 李素芬. 结合循环余热锅炉蒸汽参数的优化分析 J . 动力工程, 2018, 22( 6) : 2064􀀁2066.4王加璇, 张树芳. 方法及其在火电厂中的应用M .北京: 水利电力出社, 2018.