纯低温余热发电技术

纯低温余热发电技术Waste Heat Power Generation,随着我国经济的高速发展, 能源紧缺的矛盾日趋突出, 但我国在能源使用上又客观存在着一些不合理的现象, 导致能源大量浪费。其中最突出的浪费是对能源没有“量才而用” , 普遍地把煤炭、石油、天然气等高品级能源“ 降级使用”；与此同时, 又有大量工业低温余热、废气丢弃不用。,众所周知，水泥厂是耗能大户，所以降低水泥厂能秏，充分把握废气余热的利用，是水泥厂的重点技术研究。水泥厂中的纯低温余热发电技术就是在一定程度上利用了废气余热。 纯低温余热发电是不带补燃锅炉的蒸汽动力循环发电技术方案，是在预热分解窑系统上加设纯低温余热发电，利用中低温的废气生低品位蒸汽, 来推动低参数的汽轮机组做功发电。能使水泥生产的综合热利用率提高到90%以上。它是当前节能和环保要求下的必然趋势和产物。,一条日产5000吨水泥熟料生产线每天可利用余热发电21-24万度，可解决约60%的熟料生产自用电，产品综合能耗可下降约18%，每年节约标准煤约2.5万吨，减排二氧化碳约6万吨。,其与火电发电相比, 不需要消耗一次能源, 不产生额外的废气、废渣、粉尘和其它有害气体, 是控制大气污染, 保护臭氧层, 减少能源消耗的有效手段和途径, 也是企业提高能源利用效率, 降低成本, 提高产品市场竞争力, 减少二氧化碳气体排放和保护环境的重要措施之一。,纯低温余热发电技术主要经过以下几个阶段： 1、第一代纯低温余热发电技术 2、第二代纯低温余热发电技术 3、第三代纯低温余热发电技术,第一代纯低温余热发电技术 a、单压不补汽式纯余热发电技术 b、复合闪蒸补汽式纯余热发电技术 c、多压补汽式纯余热发电技术,单压热力系统中, 窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉生产相同或相近参数的主蒸汽, 混合后进入汽轮机, 主蒸汽在汽轮机内作功后经除氧, 由给水泵为窑头余热锅炉供水, 窑头余热锅炉生产的热水再为窑头余热锅炉蒸汽段和窑尾余热锅炉供水, 两台余热锅炉生产出合格的主蒸汽,汇合后进人汽轮机做功, 做功后的乏汽进人冷凝器, 冷凝后的水和补充软化水经除氧器除氧再进行下一个热力循环。从而形成一个完整的热力循环。窑尾余热锅炉出口废气温度为220 左右, 用于烘干生料。,这个热力系统的特点是汽轮机只设置一个进汽口, 窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉只生产参数相同或相近的主蒸汽。那么考虑水泥窑废气余热的调配及利用、余热锅炉的设计、电站热力系统的配置等因素的唯一的目的, 就是提高主蒸汽品质及产量。主蒸汽品质及产量在外部条件确定的情况下, 完全决定了余热发电系统的发电功率。,单压系统的热力系统构成简单, 设备数量少,便于操作、运行、管理和维修, 同时配置的员工的数量少。大部分水泥企业对发电了解都不多, 因此配置单压系统, 可减少电站管理和运行的难度。,闪蒸余热发电系统就是在发电热力系统配置中应用了闪蒸机理, 即: 根据废气余热品质的不同而生产一定压力的主蒸汽及热水, 主蒸汽进入汽轮机高压进汽口, 而热水经过闪蒸, 生产出低压的饱和蒸汽, 补入补汽式汽轮机的低压进汽口, 主蒸汽及低压蒸汽在汽轮机内作功, 推动汽轮机转动, 共同生产电能。,双压技术是根据水泥窑废气余热的品位的不同, 余热锅炉分别生产较高压力和较低压力的两路蒸汽。较高压力的蒸汽作为主蒸汽进入汽轮机主进汽口推动汽轮机转动作功发电。余热锅炉生产出较高压力的蒸汽后, 烟气温度降低, 余热品位下降,那么根据低温烟气的品位, 再生产较低压力的低压进汽, 进入汽轮机的低压进汽口, 辅助主蒸汽一起推动汽轮机作功发电。,双压和闪蒸系统, 因为利用了更多低温段的废气余热, 即可以把废气温度降得更低, 因此具有较高的发电能力。但是当水泥生产不允许废气温度降得很低时, 或者单压热力系统配置及计算时,已经能把废气温度降得很低时, 就不能勉强采用闪蒸和双压系统。,第一代的三种技术没有本质的区别，共同的特点：都是利用窑头熟料冷却机中部增设抽废气口或直接利用冷却机尾部废气出口的400以下废气及窑尾预热器排出的300350的废气余热；最重要的特点是采用0.691.27MPa、80340的低压低温主蒸汽。 区别仅在于：窑头熟料冷却机在生产0.691.27MPa、280340的低压低温主蒸时（单压）或再同时生产0.10.5MPa饱和的低压低温蒸汽（双压）、或再同时生产85200热水（闪蒸）；所产生的热水或闪蒸产汽或再进入余热锅炉吸热产汽；汽轮机采用补汽式或不补汽式汽轮机；复合闪蒸式补汽式适用于汽轮机房与冷却机距离较远的情况而多压补汽式汽轮机适用于汽轮机房与冷却机距离较近的地方。,不同热力系统的发电能力的比较分析： 双压系统窑头余热锅炉排烟温度低, 因此它吸收了更多量的废气余热, 这是双压系统可能具有较高发电能力的主要原因之一。虽然单压系统吸收的烟气热量少, 但是它吸收了较高温度的废气余热, 较高温度的废气作功能力强于较低温度的废气, 因此单压系统的发电量与其吸收的烟气热量比值最大, 即效率最高。因此可以推测出, 对于给定的废气余热条件, 要利用它首先生产尽可能多的主蒸汽, 然后在利用生产主蒸汽不能完全被利用的低温废气生产热水或低压蒸汽, 作为主蒸汽发电的补充, 来提高发电能力。,发电效率问题： 很多人认为闪蒸、双压系统的发电效率高, 单压发电效率低。其实这种观点是错误的。在低温余热发电系统中, 普遍的规律是利用较高废气的热量生产较高参数的主蒸汽, 利用较低温度的废气生产热水或低压蒸汽, 这样才能提高发电量。原因是较高温度的蒸汽作功能力强、发电能力强、效率高,较低温度的废气作功能力弱、发电能力弱、效率低。闪蒸系统和双压系统之所以比单压发电能力高, 不是因为它的效率高, 而是因为它吸收了更多的热量。因此单压发电系统虽然吸收低温废气余热的能力较弱, 但它是发电效率最高的系统。,主要设备配置介绍：1、窑头采用余热锅炉（或热交换器），简称为AQC炉，国内都为立式；国外也是。,2、窑尾采用余热锅炉（或热交换器），国内大多采用的是立式，简称SP锅炉，安徽海螺川崎工程有限公司采用的是卧式，简称PH锅炉；国外为卧式。,3、汽轮机，国内采用补汽凝汽式汽轮机； 国外为混压式汽轮机。 4、发电机，国内采用空冷式发电机；国外也是。,采用的重要技术措施有： 、窑头熟料冷却机方面，改变抽取窑头熟料冷 却机废气方式：多阶段抽取废气，使能量实现梯级利用。即在冷却机进料端设置一抽取400-600抽废气口，作为过热器热源，产生过热蒸汽；冷却机中部设置抽取260-360废气的抽废气口，作为窑头AQC锅炉热源产生饱和蒸汽，并产生0.1-0.5MP的饱和低压低温蒸汽和85-200热水。,第二代纯低温余热发电技术,、窑尾预热器方面，最重要的改变是利用级预热器内筒设置过热器，利用450-600废气产生过热蒸汽。在蒸汽参数达到预定目标时，级预热器进口废气温度仅降低20-25，这种变化是水泥生产所允许的变化范围。c、为了提高窑头熟料冷却机废气余热回收率，窑头熟料冷却机冷却风采用循环风方式，即将窑头AQC炉出口废气部分或全部返回冷却机。,第三代纯余热发电技术已经初步研究