常用的余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)

　　常用的有單壓、閃蒸、雙壓余熱發(fā)電三種方式；
　　單壓系統(tǒng)指窯頭余熱鍋爐和窯尾余熱鍋爐產(chǎn)生相近參數(shù)的主蒸汽，混合后進(jìn)入汽輪機(jī)；窯頭余熱鍋爐生產(chǎn)的熱水供窯頭余熱鍋爐蒸汽段和窯尾余熱鍋爐；
　　閃蒸系統(tǒng)指鍋爐產(chǎn)生一定壓力的主蒸汽和熱水，主蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)高壓進(jìn)汽口，熱水經(jīng)過(guò)閃蒸，生產(chǎn)低壓的飽和蒸汽，補(bǔ)入補(bǔ)汽式汽輪機(jī)的低壓進(jìn)汽口。
　　雙壓系統(tǒng)指余熱鍋爐生產(chǎn)較高壓力和較低壓力的蒸汽，分別進(jìn)入汽輪機(jī)的高、低壓進(jìn)汽口。

　　余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)的比較

　　選擇的依據(jù)：水泥窯自身特點(diǎn)決定的煙氣量和煙氣溫度，以及煙氣用于物料烘干溫度的高低。
　　鍋爐吸熱量的高低，取決于鍋爐排煙溫度的高低、鍋爐散熱量、鍋爐漏風(fēng)量。
　　吸熱量：雙壓系統(tǒng)高于閃蒸系統(tǒng)，閃蒸系統(tǒng)高于單壓系統(tǒng)。
　　發(fā)電量：雙壓系統(tǒng)高于閃蒸系統(tǒng)，閃蒸系統(tǒng)高于單壓系統(tǒng)。

　　單壓發(fā)電系統(tǒng)

　　可靠，投資成本低，但有明顯的適用范圍。
　　換熱窄點(diǎn)。
　　總供水量＝AQC產(chǎn)汽量＋SP產(chǎn)汽量＋鍋爐的排污量。
　　在通常情況下，受限的總供水量不能使AQC的排煙溫度降到100℃以下，則不能最大限度的利用余熱。
　　閃蒸、雙壓系統(tǒng)是更好的選擇。閃蒸較適合于余熱鍋爐與汽機(jī)房距離較遠(yuǎn)的場(chǎng)合。

　　單壓AQC鍋爐

　　單壓SP鍋爐

　　雙壓AQC鍋爐

　　雙壓SP鍋爐

　　臥式布置SP鍋爐

　　SP（臥式）鍋爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　采用輔助循環(huán)結(jié)構(gòu)，特殊的水循環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證了鍋爐的安全運(yùn)行；
　　過(guò)熱器、蒸發(fā)器采用蛇形光管受熱面，整體模塊出廠，每個(gè)模塊有各自獨(dú)立的包裝運(yùn)輸框架，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)利用鍋爐廠提供的專(zhuān)用翻轉(zhuǎn)架安裝就位；
　　受熱面管與集箱采用特殊的連接結(jié)構(gòu)，減輕了機(jī)械振動(dòng)的沖擊。采用較低煙速，減輕磨損，降低煙氣側(cè)阻力，減少鍋爐自身的動(dòng)力消耗；
　　采用機(jī)械振打清灰方式，臥式結(jié)構(gòu)清灰更方便，連續(xù)清灰模式對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行影響小，與其它清灰方式相比更加節(jié)能；
　　布置密封式刮板出灰機(jī)，大大降低鍋爐尾部灰濃度。

　　窯尾臥式與立式的比較

　　臥式清灰效果較好。換熱管垂直布置，不存在累積搭橋現(xiàn)象，且采用吊掛形式，振打效果好。
　　臥式爐占地面積較大，當(dāng)窯尾設(shè)計(jì)排煙溫度取值較低（采用閃蒸、雙壓）時(shí)，結(jié)構(gòu)布置較為困難。
　　臥式爐煙氣為水平流動(dòng)，鍋爐煙道入口要采取針對(duì)性設(shè)計(jì)，以保證煙氣直角拐彎后的流場(chǎng)均勻。
　　臥式采用錯(cuò)列管束布置，換熱效果較好。而立式一般采用順利管束布置。
　　臥式爐采用帶有節(jié)流孔板的輔助循環(huán)設(shè)計(jì)，立式爐為自然循環(huán)，因此，臥式爐的水質(zhì)控制更為重要。
　　鍋爐管束下端沒(méi)有排污口，對(duì)鍋爐的運(yùn)行操作增加不便，不太適合用于高寒冷地區(qū)。
　　熱水循環(huán)泵工作要求高，檢修工作量大。

　　易世達(dá)新能源發(fā)展股份有限公司雙壓系統(tǒng)特點(diǎn)

　　本工程為利用水泥窯的窯頭、窯尾廢氣余熱進(jìn)行發(fā)電。為充分利用窯頭冷卻機(jī)排放的廢氣余熱，設(shè)置獨(dú)立的ASH窯頭低溫過(guò)熱器，AQC窯頭余熱鍋爐，SP窯尾余熱鍋爐。

　　ASH過(guò)熱器在系統(tǒng)中的作用

　　水泥窯熟料冷卻機(jī)廢氣經(jīng)ASH低溫余熱過(guò)熱器后再進(jìn)窯頭AQC鍋爐。ASH的作用是將AQC爐、SP爐生產(chǎn)的2.5Mpa飽和蒸汽過(guò)熱為380℃過(guò)熱蒸汽以供汽輪機(jī)發(fā)電用。由于布置與熱效率要求，結(jié)構(gòu)上采用立式布置，過(guò)熱器出口廢氣溫度控制范圍為300℃～340℃左右。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮水泥窯熟料冷卻機(jī)廢氣對(duì)余熱過(guò)熱器的嚴(yán)重磨損特性，同時(shí)注意漏風(fēng)、防磨、防堵等措施。

　　ASH過(guò)熱器

　　AQC鍋爐 在系統(tǒng)中的作用

　　水泥窯熟料冷卻機(jī)廢氣經(jīng)AQC低溫余熱鍋爐后進(jìn)窯頭收塵。AQC鍋爐的作用為生產(chǎn)2.5Mpa飽和蒸汽經(jīng)過(guò)熱器過(guò)熱后供汽輪機(jī)發(fā)電用；生產(chǎn)0.25MPa飽和蒸汽用于鍋爐給水除氧及汽機(jī)補(bǔ)汽；生產(chǎn)的熱水進(jìn)入除氧器除氧（同時(shí)作為0.25MPa蒸汽段的給水），除氧后的水由鍋爐給水泵為SP爐、AQC爐2.5MPa蒸汽段供水。由于占地面積與鍋爐熱效率要求，結(jié)構(gòu)上采用模塊立式布置，鍋爐出口廢氣溫度控制范圍為90℃～100℃左右。鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮水泥窯熟料冷卻機(jī)廢氣對(duì)余熱鍋爐的嚴(yán)重磨損特性，同時(shí)注意漏風(fēng)、防磨、防堵等措施。

　　SP鍋爐在系統(tǒng)中的作用

　　水泥窯窯尾廢氣經(jīng)SP低溫余熱鍋爐后進(jìn)窯尾收塵。SP鍋爐的作用為生產(chǎn)2.5Mpa飽和蒸汽經(jīng)窯頭熟料冷卻機(jī)低溫余熱過(guò)熱器過(guò)熱后供汽輪機(jī)發(fā)電用。由于占地面積與鍋爐熱效率要求，結(jié)構(gòu)上采用立式布置，鍋爐出口廢氣溫度控制范圍為195℃～210℃左右。鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮水泥窯余熱鍋爐的特性，注意漏風(fēng)、防磨、防堵等措施。
　　對(duì)于隨季節(jié)變化，要求的烘干溫度差異比較大的地區(qū)，可考慮鍋爐增設(shè)低壓段調(diào)節(jié)，以最大限度的利用余熱。

　　窯頭余熱鍋爐設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　窯頭煙氣中灰顆粒硬，受熱面的防磨問(wèn)題；
　　鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)要考慮窯頭煙氣變化大的問(wèn)題；
　　可以接受的積灰保證有效換熱；
　　可靠的密封結(jié)構(gòu)，盡可能減少漏風(fēng)，減少熱損失，減輕對(duì)水泥窯生產(chǎn)的影響；
　　合適的煙氣側(cè)阻力，可接受的動(dòng)力消耗。

　　AQC鍋爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　立式自然循環(huán)，從上而下布置2.5MPa段蒸發(fā)管、 2.5MPa段省煤器；0.25MPa段蒸發(fā)管；熱水器。
　　蒸發(fā)管、省煤器、熱水器均與框架一起組成各自獨(dú)立管箱，組裝出廠。
　　受熱面管采用螺旋繞翅管。
　　鍋爐內(nèi)護(hù)板密封結(jié)構(gòu)減少漏風(fēng)。

　　繞翅管的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

　　翅片節(jié)距、翅片高度、翅片厚度與防磨性能。
　　翅片節(jié)距、翅片高度、翅片厚度與擴(kuò)展面積、傳熱效果和經(jīng)濟(jì)性。
　　蒸發(fā)器繞翅管規(guī)格為Φ51X3.5，翅片節(jié)距為6.25mm，高度為24mm，厚度為1.2mm 。
　　其它部件繞翅管規(guī)格為Φ38X3.5，翅片節(jié)距為6.25mm，高度為21mm，厚度為1.2mm。
　　管材采用20/GB3087；翅片采用08AL。

　　防磨設(shè)計(jì)

　　鍋爐AQC鍋爐的防靡設(shè)計(jì)是關(guān)鍵；
　　設(shè)計(jì)時(shí)，選取較低煙氣流速，低于5m/s；
　　煙氣進(jìn)口變徑煙道，設(shè)有煙氣均流裝置；
　　采用小螺距高繞翅片管；
　　管組內(nèi)設(shè)有隔板、導(dǎo)流板，減少煙氣流動(dòng)不均勻；
　　管箱內(nèi)集箱、管組彎頭處均設(shè)有防磨裝置；

　　密封設(shè)計(jì)

　　水泥窯余熱鍋爐的運(yùn)行工況對(duì)鍋爐的密封設(shè)計(jì)提出更高要求；
　　負(fù)壓高，要采取可靠結(jié)構(gòu)密封；
　　漏風(fēng)量大會(huì)造成水泥窯運(yùn)行不穩(wěn)定；
　　漏風(fēng)量大會(huì)造成余熱鍋爐效率降低；
　　采用管箱組裝出廠，優(yōu)良的制造質(zhì)量保證；
　　采用內(nèi)護(hù)板密封，所有密封焊在廠內(nèi)進(jìn)行密封試驗(yàn)檢查；
　　集箱采用內(nèi)置式；
　　確保漏風(fēng)率低于1%。

　　保溫設(shè)計(jì)

　　水泥窯余熱鍋爐要充分利用余熱，對(duì)鍋爐的保溫設(shè)計(jì)提出更高要求；
　　采用輕型護(hù)板爐墻；
　　材料采用硅酸鋁纖維板；
　　保溫層厚度為160mm；
　　在環(huán)境溫度為25℃時(shí)，護(hù)板外表面溫度低于40℃ 。

　　窯尾余熱鍋爐設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　窯尾煙氣中灰塵濃度大，可靠防積灰措施；
　　負(fù)壓大，必須采用可靠的密封結(jié)構(gòu)，盡可能減少漏風(fēng)，減少熱損失，減輕對(duì)水泥窯生產(chǎn)的影響；
　　合適的煙氣側(cè)阻力，可接受的動(dòng)力消耗；

　　鍋爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　立式自然循環(huán)，從上而下布置蒸發(fā)管、省煤器。
　　蒸發(fā)管、省煤器均采用懸吊結(jié)構(gòu)。
　　光管蛇形管組的結(jié)構(gòu)解決了管束受熱膨脹。
　　鍋爐內(nèi)護(hù)板密封結(jié)構(gòu)減少漏風(fēng)。
　　采用內(nèi)置式集箱，大大減少了穿墻管。
　　采用機(jī)械振打，一種節(jié)能、連續(xù)清灰方式。

　　密封設(shè)計(jì)

　　水泥窯余熱鍋爐的運(yùn)行工況對(duì)鍋爐的密封設(shè)計(jì)提出更高要求；
　　負(fù)壓更高，要采取可靠結(jié)構(gòu)密封；
　　漏風(fēng)量大會(huì)造成水泥窯運(yùn)行不穩(wěn)定；
　　漏風(fēng)量大會(huì)造成余熱鍋爐效率降低；
　　采用內(nèi)置式集管，大大減少了穿墻管的漏風(fēng)；
　　通風(fēng)梁、管箱等采用金屬膨脹節(jié)密封；
　　機(jī)械掁打穿墻處采用柔性密封；
　　確保漏風(fēng)率低于2%。

　　立式窯尾鍋爐水動(dòng)力特性

　　立式窯尾鍋爐采用自然循環(huán)水平蒸發(fā)受熱面的結(jié)構(gòu)形式 ；
　　對(duì)所有參數(shù)均進(jìn)行水動(dòng)力計(jì)算，考慮鍋爐鋼耗、占用空間、鍋爐基礎(chǔ)投資等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，確保循環(huán)高度提供足夠的自然水循環(huán)動(dòng)力；
　　根據(jù)合理的含汽率和質(zhì)量流速確定水平蒸發(fā)管的管徑和安全可靠的循環(huán)倍率，高循環(huán)倍率可強(qiáng)化傳熱；
　　同等的受熱面根據(jù)布置空間盡量增加管圈數(shù)，可減少沿程管子總長(zhǎng)和質(zhì)量含汽率降低流阻；
　　最低循環(huán)高度處蒸發(fā)管采用傾斜布置，防止蒸發(fā)面發(fā)生傳熱危機(jī)和汽水分層，強(qiáng)化傳熱提高熱效率；
　　采用大口徑下降管、引出管，降低自身流阻，下降管總截面fxj、引出管總截面fyc與蒸發(fā)管總截面fs比值大于0.4。
　　蒸發(fā)管循環(huán)流速滿足帶走管內(nèi)污垢的流速Wo>0.4m/s，確保鍋爐的安全可靠。

　　ASH過(guò)熱器設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　窯頭煙氣中灰顆粒硬，受熱面的防磨問(wèn)題；
　　鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)要考慮窯頭煙氣變化大的問(wèn)題；
　　可以接受的積灰保證有效換熱；
　　可靠的密封結(jié)構(gòu)，盡可能減少漏風(fēng)，減少熱損失，減輕對(duì)水泥窯生產(chǎn)的影響；
　　合適的煙氣側(cè)阻力，可接受的動(dòng)力消耗；

　　ASH過(guò)熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　ASH過(guò)熱器采用立式布置。
　　受熱面采用合金螺旋翅片管。
　　管子彎頭、集箱布置在煙道外，不會(huì)磨損。
　　整體組裝出廠。

　　漏風(fēng)的影響

　　理論上漏風(fēng)率由2%增加到3%，鍋爐蒸發(fā)量下降0.8%左右。
　　實(shí)際在鍋爐投運(yùn)后，由于漏風(fēng)點(diǎn)位置、漏風(fēng)集中等原因，當(dāng)漏風(fēng)率由2％增加到3%，鍋爐蒸發(fā)量下降遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于0.8%。

　　灰濃度對(duì)鍋爐蒸發(fā)量的影響

　　灰濃度高易使受熱面積灰，影響傳熱效果，鍋爐投運(yùn)后，表現(xiàn)在蒸發(fā)量下降，排煙溫度上升。
　　灰濃度高，灰所帶進(jìn)的熱量也高。
　　對(duì)于窯尾鍋爐，采用了機(jī)械振打清灰，減輕了高灰對(duì)傳熱的影響，灰濃度每增加20g/Nm³，鍋爐蒸發(fā)量增加0.9%~1% 。

　　鍋爐運(yùn)行時(shí)壓力參數(shù)變化的影響

　　對(duì)于額定蒸汽壓力2.45MPa的余熱鍋爐，如按2.0MPa壓力運(yùn)行，產(chǎn)汽量將上升2%左右，過(guò)熱蒸汽溫度將下降約1~2%，同時(shí)過(guò)熱器和省煤器中介質(zhì)平均流速都有較大幅度提高。
　　為適應(yīng)運(yùn)行時(shí)壓力參數(shù)的變化，受熱面布置應(yīng)遵循“上多下少”的原則，即：①充足的過(guò)熱器（過(guò)熱蒸汽溫度應(yīng)比額定溫度高1~2%）；②適當(dāng)?shù)恼舭l(fā)器；③較少的省煤器或不布置省煤器。

　　溫度參數(shù)變化對(duì)部件設(shè)計(jì)的影響

　　水泥窯頭煙氣溫度上下變化幅度很大，也很頻繁，當(dāng)煙氣溫度升高時(shí)，余熱鍋爐產(chǎn)汽量隨之上升，為控制汽水阻力在一個(gè)合理的水平，在布置過(guò)熱器和省煤器時(shí)應(yīng)考慮比較低的介質(zhì)平均流速（這樣考慮對(duì)鍋爐降壓運(yùn)行也有好處）。
　　采用大直徑汽包，增加水容量，減輕水位的波動(dòng)。
　　按可能的最高進(jìn)口煙氣溫度選用合適的材質(zhì)，按可能的最大蒸發(fā)量確定鍋爐安全閥等。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力的比較

　　目前水泥窯純低溫余熱鍋爐代表性的設(shè)計(jì)壓力有2.45MPa、1.25MPa、0.8MPa三種，以1.25MPa最為普遍。
　　不同設(shè)計(jì)壓力的余熱鍋爐，在結(jié)構(gòu)上并沒(méi)有顯著的差異，但由于窄點(diǎn)高低不一，在蒸汽段省煤器的布置上有所不同：2.45MPa鍋爐布置較多省煤器；1.25MPa鍋爐布置較少或不布置省煤器；0.8MPa鍋爐基本不布置省煤器。
　　不同設(shè)計(jì)壓力的余熱鍋爐每蒸噸鋼耗率有差別，壓力高則鋼耗也略高。
　　對(duì)于進(jìn)出口煙氣條件相同余熱鍋爐，配置不同的設(shè)計(jì)壓力，主蒸汽焓值相差不大。但壓力越高，從熱力學(xué)角度看，做功效率會(huì)有所提高，如果要確定合理的蒸汽壓力參數(shù)，還需考慮到系統(tǒng)配置、投資成本等方面。

　　易世達(dá)水泥余熱發(fā)電系統(tǒng)特點(diǎn)

　　采用最高發(fā)電量的雙壓發(fā)電系統(tǒng)；
　　窯頭取風(fēng)口開(kāi)在較高溫度區(qū)域，系統(tǒng)采用2.45MPa壓力參數(shù)，鍋爐吸熱量大，發(fā)電效率高；
　　對(duì)水泥窯余熱條件的變化的適用性好；
　　采用獨(dú)立的過(guò)熱器，方便調(diào)整過(guò)熱汽溫。

　　鍋爐的設(shè)計(jì)計(jì)算

　　在多年的試驗(yàn)和理論研究基礎(chǔ)上，并結(jié)合多年設(shè)計(jì)及鍋爐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，提出了自己的一套適合于水泥窯余熱鍋爐的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，開(kāi)發(fā)了單壓、閃蒸、雙壓系統(tǒng)的熱力計(jì)算程序，在多臺(tái)鍋爐上的實(shí)際應(yīng)用表明，鍋爐的運(yùn)行參數(shù)和設(shè)計(jì)參數(shù)符合很好。

　　通鍋水泥窯余熱鍋爐發(fā)展經(jīng)歷及業(yè)績(jī)

　　本世紀(jì)初，開(kāi)始水泥窯余熱鍋爐研發(fā)。
　　2003年底
　　2500t/d、5000t/d補(bǔ)燃型余熱發(fā)電鍋爐相繼于紅火集團(tuán)、     虎山集團(tuán)投產(chǎn)運(yùn)行。        
　　2005年9月
　　與海螺集團(tuán)簽訂5000t/d純余熱發(fā)電鍋爐合同，首臺(tái)帶閃蒸純余熱發(fā)電鍋爐于2006年8月投產(chǎn)運(yùn)行。
　　2005年11月
　　簽訂山水集團(tuán)昌樂(lè)2500t/d雙壓純余熱發(fā)電鍋爐合同，于2007年1月投產(chǎn)運(yùn)行。
　　2007年初
　　2500t/d單壓純余熱發(fā)電鍋爐在湖南坪塘投產(chǎn)運(yùn)行。
　　2007年8月
　　10000 t/d帶閃蒸純余熱發(fā)電鍋爐于海螺集團(tuán)順利投運(yùn)。

　　通鍋水泥窯余熱鍋爐發(fā)展經(jīng)歷及業(yè)績(jī)

　　2007年8月
　　5000t/d雙壓純余熱發(fā)電鍋爐在山水集團(tuán)投運(yùn)。
　　2007年9月
　　4000t/d、 5000t/d純余熱發(fā)電鍋爐出口泰國(guó)。
　　2008年初
　　2500t/d臥式輔助循環(huán)窯尾純余熱發(fā)電鍋爐投產(chǎn)，同年在天津振興水泥投入運(yùn)行。
　　2008年底
　　臥式輔助循環(huán)窯尾純余熱發(fā)電鍋爐出口巴基斯坦。
　　2009年
　　打ASME“S”鋼印余熱發(fā)電鍋爐出口菲律賓。
　　到現(xiàn)在，我公司已完成從1000t/d到10000t/d近三百條水泥線純余熱發(fā)電配套鍋爐的研發(fā)制造，發(fā)展成為水泥窯純余熱發(fā)電鍋爐的重要供應(yīng)商。

水泥行業(yè)低溫余熱鍋爐業(yè)績(jī)（國(guó)內(nèi)項(xiàng)目）

水泥行業(yè)低溫余熱鍋爐業(yè)績(jī)（國(guó)外項(xiàng)目）

　　純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的拓展應(yīng)用

　　純低溫余熱發(fā)電技術(shù)近幾年在水泥行業(yè)得到了廣泛的推廣應(yīng)用，但在玻璃窯等其它建材行業(yè)，純低溫余熱發(fā)電技術(shù)未得到廣泛應(yīng)用，還處于起步階段。
　　通鍋利用自己在水泥低溫余熱利用方面所取得的成果與經(jīng)驗(yàn)，對(duì)玻璃窯、鋼鐵燒結(jié)、石灰窯、硅鐵爐余熱利用技術(shù)做了深入的研究。
　　在三峽新材，一條450t/d、兩條600t/d浮法玻璃線余熱鍋爐已投入使用，成功并網(wǎng)發(fā)電。
　　在濟(jì)鋼、淮鋼，燒結(jié)余熱鍋爐投入運(yùn)行，并網(wǎng)發(fā)電。
　　2009年六月，中標(biāo)國(guó)內(nèi)首個(gè)硅鐵爐余熱發(fā)電項(xiàng)目。

　　南通萬(wàn)達(dá)鍋爐股份有限公司將致力于技術(shù)創(chuàng)新，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，努力提供質(zhì)量更為可靠、性能更為優(yōu)越、投資更為節(jié)省的產(chǎn)品來(lái)回報(bào)大家。2009年，我們?cè)概c各科研設(shè)計(jì)院、各有關(guān)企業(yè)繼續(xù)精誠(chéng)合作，共同把水泥窯純低溫余熱發(fā)電這項(xiàng)節(jié)能環(huán)保事業(yè)推向一個(gè)新的發(fā)展高度。