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生相近參數(shù)的主蒸汽，混合后進入汽輪機；窯頭余熱鍋爐生產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)指鍋爐產生一定壓力的主蒸汽和熱水，主蒸汽進入汽輪機高壓進汽口，熱水經過閃蒸，生產低壓的飽和蒸汽，補入補汽式汽輪機的低壓進汽口。
　　雙壓系統(tǒng)指余熱鍋爐生產較高壓力和較低壓力的蒸汽，分別進入汽輪機的高、低壓進汽口。

　　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。
　　總供水量＝AQC產汽量＋SP產汽量＋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房距離較遠的場合。

　　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）鍋爐結構特點

　　采用輔助循環(huán)結構，特殊的水循環(huán)結構設計保證了鍋爐的安全運行；
　　過熱器、蒸發(fā)器采用蛇形光管受熱面，整體模塊出廠，每個模塊有各自獨立的包裝運輸框架，現(xiàn)場安裝時利用鍋爐廠提供的專用翻轉架安裝就位；
　　受熱面管與集箱采用特殊的連接結構，減輕了機械振動的沖擊。采用較低煙速，減輕磨損，降低煙氣側阻力，減少鍋爐自身的動力消耗；
　　采用機械振打清灰方式，臥式結構清灰更方便，連續(xù)清灰模式對系統(tǒng)運行影響小，與其它清灰方式相比更加節(jié)能；
　　布置密封式刮板出灰機，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，當窯尾設計排煙溫度取值較低（采用閃蒸、雙壓）時，結構布置較為困難。
　　臥式爐煙氣為水平流動，鍋爐煙道入口要采取針對性設計，以保證煙氣直角拐彎后的流場均勻。
　　臥式采用錯列管束布置，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)設計，立式爐為自然循環(huán)，因此，臥式爐的水質控制更為重要。
　　鍋爐管束下端沒有排污口，對鍋爐的運行操作增加不便，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。

　　易世達新能源發(fā)展股份有限公司雙壓系統(tǒng)特點

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

　　ASH過熱器在系統(tǒng)中的作用

　　水泥窯熟料冷卻機廢氣經ASH低溫余熱過熱器后再進窯頭AQC鍋爐。ASH的作用是將AQC爐、SP爐生產的2.5Mpa飽和蒸汽過熱為380℃過熱蒸汽以供汽輪機發(fā)電用。由于布置與熱效率要求，結構上采用立式布置，過熱器出口廢氣溫度控制范圍為300℃～340℃左右。設計時應考慮水泥窯熟料冷卻機廢氣對余熱過熱器的嚴重磨損特性，同時注意漏風、防磨、防堵等措施。

　　ASH過熱器

　　AQC鍋爐 在系統(tǒng)中的作用

　　水泥窯熟料冷卻機廢氣經AQC低溫余熱鍋爐后進窯頭收塵。AQC鍋爐的作用為生產2.5Mpa飽和蒸汽經過熱器過熱后供汽輪機發(fā)電用；生產0.25MPa飽和蒸汽用于鍋爐給水除氧及汽機補汽；生產的熱水進入除氧器除氧（同時作為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，結構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。鍋爐設計時應考慮水泥窯熟料冷卻機廢氣對余熱鍋爐的嚴重磨損特性，同時注意漏風、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SP低溫余熱鍋爐后進窯尾收塵。SP鍋爐的作用為生產2.5Mpa飽和蒸汽經窯頭熟料冷卻機低溫余熱過熱器過熱后供汽輪機發(fā)電用。由于占地面積與鍋爐熱效率要求，結構上采用立式布置，鍋爐出口廢氣溫度控制范圍為195℃～210℃左右。鍋爐設計時應考慮水泥窯余熱鍋爐的特性，注意漏風、防磨、防堵等措施。
　　對于隨季節(jié)變化，要求的烘干溫度差異比較大的地區(qū)，可考慮鍋爐增設低壓段調節(jié)，以最大限度的利用余熱。

　　窯頭余熱鍋爐設計要點

　　窯頭煙氣中灰顆粒硬，受熱面的防磨問題；
　　鍋爐設計時要考慮窯頭煙氣變化大的問題；
　　可以接受的積灰保證有效換熱；
　　可靠的密封結構，盡可能減少漏風，減少熱損失，減輕對水泥窯生產的影響；
　　合適的煙氣側阻力，可接受的動力消耗。

　　AQC鍋爐結構特點

　　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立管箱，組裝出廠。
　　受熱面管采用螺旋繞翅管。
　　鍋爐內護板密封結構減少漏風。

　　繞翅管的設計結構

　　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、翅片厚度與擴展面積、傳熱效果和經濟性。
　　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。

　　防磨設計

　　鍋爐AQC鍋爐的防靡設計是關鍵；
　　設計時，選取較低煙氣流速，低于5m/s；
　　煙氣進口變徑煙道，設有煙氣均流裝置；
　　采用小螺距高繞翅片管；
　　管組內設有隔板、導流板，減少煙氣流動不均勻；
　　管箱內集箱、管組彎頭處均設有防磨裝置；

　　密封設計

　　水泥窯余熱鍋爐的運行工況對鍋爐的密封設計提出更高要求；
　　負壓高，要采取可靠結構密封；
　　漏風量大會造成水泥窯運行不穩(wěn)定；
　　漏風量大會造成余熱鍋爐效率降低；
　　采用管箱組裝出廠，優(yōu)良的制造質量保證；
　　采用內護板密封，所有密封焊在廠內進行密封試驗檢查；
　　集箱采用內置式；
　　確保漏風率低于1%。

　　保溫設計

　　水泥窯余熱鍋爐要充分利用余熱，對鍋爐的保溫設計提出更高要求；
　　采用輕型護板爐墻；
　　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，護板外表面溫度低于40℃ 。

　　窯尾余熱鍋爐設計要點

　　窯尾煙氣中灰塵濃度大，可靠防積灰措施；
　　負壓大，必須采用可靠的密封結構，盡可能減少漏風，減少熱損失，減輕對水泥窯生產的影響；
　　合適的煙氣側阻力，可接受的動力消耗；

　　鍋爐結構特點

　　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構。
　　光管蛇形管組的結構解決了管束受熱膨脹。
　　鍋爐內護板密封結構減少漏風。
　　采用內置式集箱，大大減少了穿墻管。
　　采用機械振打，一種節(jié)能、連續(xù)清灰方式。

　　密封設計

　　水泥窯余熱鍋爐的運行工況對鍋爐的密封設計提出更高要求；
　　負壓更高，要采取可靠結構密封；
　　漏風量大會造成水泥窯運行不穩(wěn)定；
　　漏風量大會造成余熱鍋爐效率降低；
　　采用內置式集管，大大減少了穿墻管的漏風；
　　通風梁、管箱等采用金屬膨脹節(jié)密封；
　　機械掁打穿墻處采用柔性密封；
　　確保漏風率低于2%。

　　立式窯尾鍋爐水動力特性

　　立式窯尾鍋爐采用自然循環(huán)水平蒸發(fā)受熱面的結構形式 ；
　　對所有參數(shù)均進行水動力計算，考慮鍋爐鋼耗、占用空間、鍋爐基礎投資等經濟指標，確保循環(huán)高度提供足夠的自然水循環(huán)動力；
　　根據(jù)合理的含汽率和質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和質量含汽率降低流阻；
　　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)生傳熱危機和汽水分層，強化傳熱提高熱效率；
　　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)流速滿足帶走管內污垢的流速Wo>0.4m/s，確保鍋爐的安全可靠。

　　ASH過熱器設計要點

　　窯頭煙氣中灰顆粒硬，受熱面的防磨問題；
　　鍋爐設計時要考慮窯頭煙氣變化大的問題；
　　可以接受的積灰保證有效換熱；
　　可靠的密封結構，盡可能減少漏風，減少熱損失，減輕對水泥窯生產的影響；
　　合適的煙氣側阻力，可接受的動力消耗；

　　ASH過熱器的結構特點

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

　　漏風的影響

　　理論上漏風率由2%增加到3%，鍋爐蒸發(fā)量下降0.8%左右。
　　實際在鍋爐投運后，由于漏風點位置、漏風集中等原因，當漏風率由2％增加到3%，鍋爐蒸發(fā)量下降遠遠大于0.8%。

　　灰濃度對鍋爐蒸發(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，灰所帶進的熱量也高。
　　對于窯尾鍋爐，采用了機械振打清灰，減輕了高灰對傳熱的影響，灰濃度每增加20g/Nm³，鍋爐蒸發(fā)量增加0.9%~1% 。

　　鍋爐運行時壓力參數(shù)變化的影響

　　對于額定蒸汽壓力2.45MPa的余熱鍋爐，如按2.0MPa壓力運行，產汽量將上升2%左右，過熱蒸汽溫度將下降約1~2%，同時過熱器和省煤器中介質平均流速都有較大幅度提高。
　　為適應運行時壓力參數(shù)的變化，受熱面布置應遵循“上多下少”的原則，即：①充足的過熱器（過熱蒸汽溫度應比額定溫度高1~2%）；②適當?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)變化對部件設計的影響

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

　　系統(tǒng)設計壓力的比較

　　目前水泥窯純低溫余熱鍋爐代表性的設計壓力有2.45MPa、1.25MPa、0.8MPa三種，以1.25MPa最為普遍。
　　不同設計壓力的余熱鍋爐，在結構上并沒有顯著的差異，但由于窄點高低不一，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。
　　不同設計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。
　　對于進出口煙氣條件相同余熱鍋爐，配置不同的設計壓力，主蒸汽焓值相差不大。但壓力越高，從熱力學角度看，做功效率會有所提高，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。

　　易世達水泥余熱發(fā)電系統(tǒng)特點

　　采用最高發(fā)電量的雙壓發(fā)電系統(tǒng)；
　　窯頭取風口開在較高溫度區(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；
　　對水泥窯余熱條件的變化的適用性好；
　　采用獨立的過熱器，方便調整過熱汽溫。

　　鍋爐的設計計算

　　在多年的試驗和理論研究基礎上，并結合多年設計及鍋爐運行經驗，提出了自己的一套適合于水泥窯余熱鍋爐的設計計算方法，開發(fā)了單壓、閃蒸、雙壓系統(tǒng)的熱力計算程序，在多臺鍋爐上的實際應用表明，鍋爐的運行參數(shù)和設計參數(shù)符合很好。

　　通鍋水泥窯余熱鍋爐發(fā)展經歷及業(yè)績

　　本世紀初，開始水泥窯余熱鍋爐研發(fā)。
　　2003年底
　　2500t/d、5000t/d補燃型余熱發(fā)電鍋爐相繼于紅火集團、     虎山集團投產運行。        
　　2005年9月
　　與海螺集團簽訂5000t/d純余熱發(fā)電鍋爐合同，首臺帶閃蒸純余熱發(fā)電鍋爐于2006年8月投產運行。
　　2005年11月
　　簽訂山水集團昌樂2500t/d雙壓純余熱發(fā)電鍋爐合同，于2007年1月投產運行。
　　2007年初
　　2500t/d單壓純余熱發(fā)電鍋爐在湖南坪塘投產運行。
　　2007年8月
　　10000 t/d帶閃蒸純余熱發(fā)電鍋爐于海螺集團順利投運。

　　通鍋水泥窯余熱鍋爐發(fā)展經歷及業(yè)績

　　2007年8月
　　5000t/d雙壓純余熱發(fā)電鍋爐在山水集團投運。
　　2007年9月
　　4000t/d、 5000t/d純余熱發(fā)電鍋爐出口泰國。
　　2008年初
　　2500t/d臥式輔助循環(huán)窯尾純余熱發(fā)電鍋爐投產，同年在天津振興水泥投入運行。
　　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)電鍋爐的重要供應商。

水泥行業(yè)低溫余熱鍋爐業(yè)績（國內項目）

水泥行業(yè)低溫余熱鍋爐業(yè)績（國外項目）

　　純低溫余熱發(fā)電技術的拓展應用

　　純低溫余熱發(fā)電技術近幾年在水泥行業(yè)得到了廣泛的推廣應用，但在玻璃窯等其它建材行業(yè)，純低溫余熱發(fā)電技術未得到廣泛應用，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驗，對玻璃窯、鋼鐵燒結、石灰窯、硅鐵爐余熱利用技術做了深入的研究。
　　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。
　　在濟鋼、淮鋼，燒結余熱鍋爐投入運行，并網(wǎng)發(fā)電。
　　2009年六月，中標國內首個硅鐵爐余熱發(fā)電項目。

　　南通萬達鍋爐股份有限公司將致力于技術創(chuàng)新，不斷總結經驗，努力提供質量更為可靠、性能更為優(yōu)越、投資更為節(jié)省的產品來回報大家。2009年，我們愿與各科研設計院、各有關企業(yè)繼續(xù)精誠合作，共同把水泥窯純低溫余熱發(fā)電這項節(jié)能環(huán)保事業(yè)推向一個新的發(fā)展高度。