雙壓純低溫余熱發(fā)電技術(shù)在遼源金剛水泥廠的應(yīng)用
2007-04-06 00:00
1 概述
能源問題是關(guān)系經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定和國家安全的重大戰(zhàn)略問題。節(jié)能降耗和環(huán)保已成為我國的基本國策。2006年國家節(jié)能和環(huán)保兩項指標(biāo)未完成，一個重要原因是缺乏有效的節(jié)能環(huán)保技術(shù)。在這種形勢下，相關(guān)單位紛紛研制開發(fā)節(jié)能環(huán)保技術(shù)，水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)就是一個既節(jié)能又環(huán)保的新技術(shù)。
該項技術(shù)目前已得到廣泛重視。國家發(fā)展改革委員會在《節(jié)能中長期專項規(guī)劃》中，明確提出要在2 000 t/d以上水泥生產(chǎn)線中建設(shè)“余熱余壓利用工程”以降低生產(chǎn)成本，優(yōu)化生產(chǎn)流程，控制污染物的排放，促進環(huán)境保護。因此水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)具有廣闊的市場空間，必將推動水泥行業(yè)的技術(shù)進步，促進水泥行業(yè)的節(jié)能降耗和環(huán)保，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
水泥窯余熱發(fā)電的原則就是在保證水泥生產(chǎn)線熟料質(zhì)量、產(chǎn)量穩(wěn)定且不增加熱耗的條件下，盡可能的回收利用余熱，提高噸熟料發(fā)電量。一方面要求盡可能多的回收低溫余熱，即提高余熱鍋爐效率，這需要在保證余熱鍋爐面積一定的條件下，降低蒸汽的壓力與溫度；另一方面，也要提高汽輪發(fā)機的效率，這需要提高蒸汽的壓力與溫度。要想提高整個余熱發(fā)電系統(tǒng)循環(huán)的效率，就必須兼顧余熱鍋爐效率和汽輪機的效率。雙壓系統(tǒng)產(chǎn)生的高壓蒸汽可提高汽輪機的效率，同時產(chǎn)生的低壓蒸汽可提高余熱鍋爐效率，解決了二者的矛盾，最大限度提高了噸熟料發(fā)電量。本文介紹雙壓純低溫余熱發(fā)電技術(shù)在遼源金剛水泥廠的工程應(yīng)用。
2 雙壓純低溫余熱發(fā)電技術(shù)介紹
雙壓余熱發(fā)電技術(shù)就是按照能量梯級利用的原理，在同一臺余熱鍋爐中設(shè)置2個不同壓力等級的汽水系統(tǒng)，分別進行汽水循環(huán)，產(chǎn)生高壓和低壓兩種過熱蒸汽；高壓過熱蒸汽作為主蒸汽、低壓過熱蒸汽作為補汽分別進入補汽凝汽式汽輪機，推動汽輪機做功發(fā)電，雙壓余熱發(fā)電系統(tǒng)使能量得到合理利用，熱回收效率高。
余熱資源參數(shù)不同，余熱鍋爐的低壓受熱面與高壓受熱面有不同的布置方式。根據(jù)遼源金剛水泥廠窯頭(AQC)和窯尾(SP)的余熱特點和工藝要求，經(jīng)過余熱利用后，要使AQC余熱鍋爐排煙溫度降到100℃左右。使窯尾SP余熱鍋爐排煙溫度降低到220℃左右后進入原料磨烘干原料,其設(shè)置的雙壓余熱發(fā)電系統(tǒng)簡圖如圖1。
雙壓余熱發(fā)電系統(tǒng)與常規(guī)余熱發(fā)電系統(tǒng)不同之處在于其窯頭(AQC)余熱鍋爐增設(shè)了低壓汽水系統(tǒng)，其汽輪機組在第四壓力級之后增加了補汽口，并適當(dāng)增大補汽口以后汽輪機通流部分面積。
采用雙壓系統(tǒng)的主要目的是為了提高系統(tǒng)循環(huán)效率。使低品位的熱源充分利用，獲得最大限度的發(fā)電功率，降低窯頭(AQC)雙壓余熱鍋爐的排氣溫度；其次是雙壓系統(tǒng)的低壓蒸汽是過熱的，進入汽輪機后能保證汽輪機內(nèi)的蒸汽最大濕度控制在14％以下，使汽輪機葉片工作在安全范圍內(nèi)，并提高機組的效率；同時低壓蒸汽還可用于供熱等其它需要熱源的地方，提高運行靈活性。
雙壓余熱發(fā)電系統(tǒng)簡單靈活、成本低、熱利用率高。由于在余熱鍋爐上增設(shè)了低壓省煤器、低壓蒸發(fā)器，并且增設(shè)了低壓過熱器，能夠把更多的低溫余熱吸收利用，比單壓系統(tǒng)多發(fā)電10%左右，并且必要時能夠解列，維持單壓系統(tǒng)正常運行。而對于能夠增加發(fā)電量的閃蒸系統(tǒng)來說，需要增加閃蒸器、汽水分離器等設(shè)備；閃蒸器產(chǎn)生的是飽和蒸汽，在進入汽輪機做功后，易使汽輪機排汽干度不能滿足汽輪機的要求。
3工程應(yīng)用
3.1遼源金剛雙壓余熱發(fā)電系統(tǒng)概況
為了改變本地區(qū)水泥行業(yè)的落后面貌，充分利用自身的經(jīng)濟實力、廉價的煤炭及電力資源，遼源金剛結(jié)合地方礦產(chǎn)資源，高標(biāo)準(zhǔn)、高起點建設(shè)二條5000 t/d具有五級預(yù)熱器和預(yù)分解爐的新型干法生產(chǎn)線。這對加速當(dāng)?shù)厮喈a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，實現(xiàn)水泥生產(chǎn)升級換代，拉動當(dāng)?shù)夭傻V、運輸和服務(wù)的發(fā)展起了很大的推動作用。
為了提高企業(yè)綜合效益，最大限度的利用水泥熟料生產(chǎn)線的窯頭、窯尾廢氣余熱，金剛集團對國家及吉林省資源綜合利用的產(chǎn)業(yè)政策進行認(rèn)真的學(xué)習(xí)和研究，同時對國內(nèi)現(xiàn)有的資源綜合利用電站進行綜合調(diào)研的基礎(chǔ)上，根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)條件和現(xiàn)有新型干法水泥窯所產(chǎn)生的余熱及場地布置等因素，決定利用水泥熟料生產(chǎn)線窯頭、窯尾余熱資源，采用雙壓余熱發(fā)電技術(shù)建設(shè)純低溫余熱電站。
由于設(shè)計時生產(chǎn)線尚未投產(chǎn)，原始廢氣參數(shù)只能根據(jù)設(shè)計參數(shù)和其它同類型線的經(jīng)驗參數(shù)取值，確定為：出窯尾預(yù)熱器SP的廢氣流量為340 000Nm3/h、溫度為320～350℃；冷卻機AQC排出廢氣量為300 000 Nm3/h、溫度為260℃，為了使窯頭AQC鍋爐產(chǎn)生參數(shù)稍高一些的蒸汽，以便與窯尾SP鍋爐產(chǎn)生的蒸汽能混合進入汽輪機，對AQC進行了改造，從中部開孔，抽出的煙氣量設(shè)計值為180 000 Nm3/h、溫度為350℃。
3.2 設(shè)計特點
3.2.1電站工藝系統(tǒng)特點
根據(jù)遼源金剛水泥廠的余熱條件，結(jié)合朗肯循環(huán)原理，對能量進行梯級利用，采用雙壓工藝熱力系統(tǒng)，可使相對高溫?zé)嵩矗?10~350℃煙氣）產(chǎn)生較高參數(shù)的蒸汽，使相對低溫?zé)嵩矗?00~210℃煙氣）產(chǎn)生較低參數(shù)的蒸汽，使能量分布優(yōu)化，提高熱力系統(tǒng)循環(huán)效率。
在窯尾預(yù)熱器廢氣出口設(shè)置SP余熱鍋爐。從預(yù)熱器出來的350℃左右的煙氣從頂部進入SP余熱鍋爐，由于其煙氣粉塵濃度高為80－100g/Nm3、粉塵顆粒細(xì)、粉塵比電阻高、粉塵硬度低等特點，對鍋爐受熱面的磨損不嚴(yán)重、但容易積灰，因此在SP余熱鍋爐內(nèi)設(shè)置振打除灰裝置。煙氣在鍋爐內(nèi)經(jīng)過能量交換后，溫度為220℃左右，進入原水泥系統(tǒng)。
在窯頭冷卻機廢氣出口設(shè)置AQC余熱鍋爐，采用雙壓技術(shù)。由于窯頭煙氣帶著磨損性較強的熟料微粒，含塵濃度為20－30g/Nm3左右，具有干燥，粉塵粒徑粗、磨損性大、粘附性不強等特點；為減輕鍋爐磨損，提高鍋爐的使用壽命，在AQC鍋爐前設(shè)置沉降室。350℃左右的煙氣從篦冷機中部抽出后進入沉降室，在沉降室內(nèi)約有60％的灰塵沉降下來，灰塵通過拉鏈機送到水泥熟料系統(tǒng)，煙氣再從頂部進入AQC余熱鍋爐，在鍋爐內(nèi)經(jīng)過能量交換成為溫度為100℃左右的煙氣，進入水泥系統(tǒng)的窯頭電收塵器。
余熱發(fā)電汽水系統(tǒng)流程為：給水經(jīng)高壓給水泵進入AQC余熱鍋爐公共省煤器后，被加熱成為飽和水后，分成二路分別進入AQC鍋爐高壓系統(tǒng)和SP鍋爐。另一路低壓給水經(jīng)低壓給水泵進入低壓省煤器后，進入AQC鍋爐低壓系統(tǒng)。進入AQC高壓系統(tǒng)和SP鍋爐的水經(jīng)過鍋爐內(nèi)部循環(huán)被加熱成過熱蒸汽；進入AQC低壓系統(tǒng)的水被加熱成低壓補汽 ，兩臺鍋爐的過熱蒸汽混合后和低壓補汽分別進入汽輪機前端高壓進汽口和中部低壓補汽口做功發(fā)電。
為了保證電站事故時不影響水泥窯生產(chǎn)順利進行，余熱鍋爐均設(shè)有旁通廢氣管道，一旦余熱鍋爐或電站發(fā)生事故時，可以將余熱鍋爐從水泥生產(chǎn)系統(tǒng)中解列，不影響水泥生產(chǎn)的正常運行。
以上電站工藝系統(tǒng)特點，可以使電站運行方式靈活、可靠，很好地與水泥生產(chǎn)配合，并最大限度地利用余熱。
3.2.2余熱發(fā)電系統(tǒng)的接入
由于水泥線工藝布置較緊湊，現(xiàn)場空地不多，而窯尾SP鍋爐又采用立式鍋爐，所以將窯尾SP爐布置在窯尾預(yù)熱器后的高溫風(fēng)機之上。在每條線最上一級（C1級）預(yù)熱器至窯尾高溫風(fēng)機的下行管道上引出廢氣管道與SP鍋爐相連。鍋爐出口煙氣溫度在220℃左右，送到窯尾高溫風(fēng)機進風(fēng)口的管道上，以滿足下道工序烘干原料和煤的需要。烘干原料和煤后的廢氣由原廢氣處理系統(tǒng)的收塵器凈化后排入大氣?？刂棋仩t的煙氣阻力≤1000Pa，使系統(tǒng)的阻力在窯尾高溫風(fēng)機的能力允許范圍之內(nèi)。在原預(yù)熱器出口至高溫風(fēng)機的煙道引出管道、原下行管道以及鍋爐出口管道上均增設(shè)電動百葉閥門，對氣流進行控制和切換，原下行管道可做為鍋爐的旁通煙道。當(dāng)需要提高烘干原料和煤的煙氣溫度時，可適當(dāng)調(diào)節(jié)下行煙道調(diào)節(jié)閥，讓鍋爐出口的低溫?zé)煔夂虲1級出口直接下行的高溫?zé)煔饣旌?，提高進窯尾風(fēng)機（原料磨）的煙溫，其調(diào)節(jié)范圍從220℃或更低直至C1級出口溫度（即煙氣一點不通過SP鍋爐），而且SP爐的進口煙道閥和旁路煙道閥，正常設(shè)計在窯控制室操作，窯操可隨時根據(jù)具體情況調(diào)整，既滿足了水泥生產(chǎn)的穩(wěn)定運行，又保證了SP爐的安全。通過旁通煙道的調(diào)節(jié)作用還可使水泥生產(chǎn)及余熱鍋爐的運行均達到理想的運行工況。
在熟料冷卻機與窯頭收塵器之間設(shè)一臺AQC鍋爐，由廢氣管道連接。為保證鍋爐正常產(chǎn)汽量，需對冷卻機進行改造，從冷卻機中部（原煤磨抽風(fēng)處）引出管道，抽出350℃左右的廢氣送至沉降室，濾去大顆粒粉塵后再由管道引向AQC鍋爐。從冷卻機中部抽風(fēng)的目的是提高進入AQC余熱鍋爐的廢氣溫度，提高整個系統(tǒng)的循環(huán)效率。
每條線出AQC鍋爐的廢氣進入原有的窯頭收塵器收塵后，由原有窯頭排風(fēng)機排放，冷卻機剩余的低溫余風(fēng)仍由原管路進窯頭收塵器。原余風(fēng)管路系統(tǒng)可做為鍋爐的旁通煙道，當(dāng)鍋爐故障或水泥生產(chǎn)不正常時可關(guān)閉去AQC鍋爐的閥門，氣流可不經(jīng)鍋爐而由此旁路系統(tǒng)直接排至窯頭收塵器。在冷卻機原余風(fēng)管路上、新設(shè)的去鍋爐管路上和出鍋爐管路上均增設(shè)電動百葉閥門，以實現(xiàn)對氣流的控制和切換。鍋爐和沉降室的煙氣總阻力控制小于1000Pa，使改造后的氣體流量和壓力在窯頭排風(fēng)機的能力允許范圍之內(nèi)。
3.2.3廢灰處理
窯尾SP余熱鍋爐管束上的積灰經(jīng)過振打裝置振下后通過螺旋輸送機送到原水泥系統(tǒng)增濕塔下面的鏈?zhǔn)捷斔蜋C，與增濕塔下來的料混合后，溫度降低，對系統(tǒng)設(shè)備不會造成影響，再通過鏈?zhǔn)捷斔蜋C送到原料庫；AQC余熱鍋爐及沉降室的積灰量清下后通過拉鏈機送到熟料輸送機，再由熟料輸送機送到熟料庫。
3.2.4 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)包括循環(huán)冷卻水泵站、冷卻構(gòu)筑物、循環(huán)水池及循環(huán)水管網(wǎng)。運行時，循環(huán)冷卻水泵自循環(huán)水池抽水送至各生產(chǎn)車間供生產(chǎn)設(shè)備冷卻用水，冷卻過設(shè)備的水（循環(huán)回水）利用循環(huán)水泵的余壓送至冷卻構(gòu)筑物，冷卻后的水流至循環(huán)水池，供循環(huán)水泵繼續(xù)循環(huán)使用。為確保該系統(tǒng)良好、穩(wěn)定的運行，系統(tǒng)中設(shè)置了加藥和旁濾設(shè)備。
加藥系統(tǒng)采用兩套自動加藥裝置定期加入阻垢劑與殺菌劑，分別投加HEDP和ClO2。HEDP除去水中的Ca2+ ,Mg2+等金屬離子，降低水的硬度，防止設(shè)備、管道結(jié)垢；ClO2防止水中滋生藻類，同時可以殺菌作用。
3.2.5化學(xué)水處理系統(tǒng)
為了保證鍋爐給水水質(zhì)，提高供水安全可靠性考慮，建設(shè)一條一級反滲透+一級混床除鹽的除鹽水系統(tǒng)?？紤]采用一級反滲透+混床水處理系統(tǒng)的原因為：
① 用一級反滲透+混床制除鹽水，與用軟化水相比較：
可降低鍋爐排污率，從而降低熱量的損失，提高了余熱的利用效率。用一級反滲透+混床制除鹽水的排污率為0.4％，用軟化水的排污率為7.5％。
可大大提高了補給水水質(zhì)，解決了中低壓鍋爐中常用軟化水作補給水而引起的硅酸鹽結(jié)垢的問題。有利于鍋爐的長期穩(wěn)定運行，延長了鍋爐的使用壽命。
由于純低溫余熱發(fā)電利用廢煙氣，溫差波動較大，造成鍋爐負(fù)荷變化大，因此蒸汽中攜帶的鹽分較多，在過熱器及汽輪機中造成鹽類的積聚，引起過熱器堵塞及汽輪機故障，選用純度較高的除鹽水，能在負(fù)荷不穩(wěn)的情況下保證蒸汽的品質(zhì)，提高系統(tǒng)運行的可靠性。
② 用一級反滲透+混床制除鹽水與用一級除鹽水相比較，
可降低酸堿耗量，一級反滲透+混床的再生酸堿耗量為一級除鹽水的5％，從而減少了酸堿廢水的排放量，有利于環(huán)境保護。
減少了系統(tǒng)的頻繁再生操作，使系統(tǒng)的運行操作更簡單，
系統(tǒng)的出水水質(zhì)更易得到保證，且大大提高了出水水質(zhì)。
采用一級反滲透+混床水處理系統(tǒng)符合系統(tǒng)及現(xiàn)場的條件，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
3.2.6 除氧系統(tǒng)
為控制鍋爐給水的含氧量，減少溶解氧對熱力系統(tǒng)設(shè)備的腐蝕，根據(jù)余熱發(fā)電工藝要求，進入鍋爐的給水含氧量必須≤0.05mg/l。采用化學(xué)藥劑除氧，在給水中加入化學(xué)還原藥劑聯(lián)氨（N2H4），使其與氧反應(yīng)生成無腐蝕的穩(wěn)定化合物，將水中的溶解氧除去。
其反應(yīng)方程式如下：N2H4 +O2 = N2↑+2H2O
其反應(yīng)產(chǎn)物N2和H2O對熱力系統(tǒng)沒有任何害處，在200℃以上的高溫水中，N2H4還可以將Fe2O3還原成Fe3O4、FeO以及Fe。聯(lián)氨的這些性質(zhì)對防止鍋爐內(nèi)的鐵垢有一定的作用。被廣泛地應(yīng)用于中、高壓鍋爐給水的化學(xué)除氧處理。
常用的除氧方法有熱力除氧、真空除氧、化學(xué)除氧（包括藥劑除氧和鋼屑除氧）、解析除氧等。
熱力除氧不符合工藝要求（給水水溫55℃，鍋爐排煙溫度95℃左右），如果改變工藝，則造成系統(tǒng)的復(fù)雜；
采用真空除氧造成操作及系統(tǒng)復(fù)雜，由于在真空狀態(tài)下，被除氧的水溫度對除氧效果有著直接關(guān)系，除鹽水溫度應(yīng)高出除氧器運行的真空度所對應(yīng)的飽和溫度3-5℃，水噴射真空泵工作的循環(huán)水溫應(yīng)低于該飽和溫度3-5℃。兩者溫差為6-10℃，只有控制好這一溫差，除氧效果才能好，在實際運行中，由于運行條件的變化及四季的變換，這一溫差不好控制、操作困難，除氧不很可靠。
采用化學(xué)除氧的鐵屑除氧在運行時需要反洗，要經(jīng)常更換濾芯，維護費用較大。
采用解析除氧要消耗燃料，工藝復(fù)雜。
采用化學(xué)除氧的藥劑除氧。可以簡化全廠的熱力系統(tǒng)并保證除氧效果。綜合考慮，采用化學(xué)藥劑除氧系統(tǒng)。
3.2.7 保溫
由于本工程地處東北嚴(yán)寒地區(qū)，需對室外的儀表等設(shè)備進行伴熱保溫。電氣設(shè)備各測點的導(dǎo)壓管、變送器設(shè)置自限溫伴熱帶，同時設(shè)置保溫箱以確保儀表靈敏、準(zhǔn)確工作；對于室外液位計、現(xiàn)場控制箱等需防凍的設(shè)備，設(shè)置保溫箱進行保護。
3.3 主要設(shè)備
3.3.1 窯頭(AQC)雙壓余熱鍋爐
其型號為：QC180/350-14(4)-1.6(0.35)/330(165)①。是為滿足5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線的窯頭冷卻機的余熱回收而設(shè)計的。
鍋爐規(guī)范及主要參數(shù)為：
1、 鍋爐額定蒸發(fā)量：14(4) t/h
2、 額定蒸汽壓力：1.6(0.35) MPa(g)
3、 額定蒸汽溫度：330(165) ℃
4、 給水溫度：55 ℃
5、 余熱煙氣量：180 000 Nm 3/h
6、 余熱煙氣進口溫度：350 ℃
7、 設(shè)計煙氣出口溫度：95 ℃
8、 煙氣含塵量：30 g/Nm3
AQC 余熱鍋爐采用雙壓結(jié)構(gòu)，高壓段出口額定蒸汽壓力為1.6MPa(g)，低壓段出口額定蒸汽壓力為0.35MPa(g)。AQC 鍋爐整體采用管箱式結(jié)構(gòu)，自上而下有高壓過熱器管箱、兩級高壓蒸發(fā)器管箱、高壓省煤器管箱、低壓過熱器管箱、低壓蒸發(fā)器管箱，高低壓省煤器管箱。管箱采用左右對稱結(jié)構(gòu)共14 只管箱，這些管箱均通過底座型鋼將自身重量傳遞到鋼架的橫梁上。采用這種管箱式結(jié)構(gòu)，可將鍋爐漏風(fēng)降至最低，提高鍋爐效率，減少現(xiàn)場安裝的工作量。
3.3.2 窯尾(SP)余熱鍋爐
其型號為：QC340/350-24-1.6/320。是為滿足5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線的窯尾預(yù)熱器(SP)的余熱回收而設(shè)計的。
鍋爐規(guī)范及主要參數(shù)為：
1 鍋爐額定蒸發(fā)量：24 t/h
2 額定蒸汽壓力：1.6 MPa(g)
3 額定蒸汽溫度：320 ℃
4 給水溫度：134 ℃
5 余熱煙氣量：340 000 Nm3/h
6 余熱煙氣進口溫度：350 ℃
7 設(shè)計煙氣出口溫度：220 ℃
SP 余熱鍋爐采用單鍋筒自然循環(huán)方式、露天立式布置，結(jié)構(gòu)緊湊、占地小。煙氣從上向下分別橫向沖刷過熱器、五級蒸發(fā)器、省煤器，氣流方向與粉塵沉降方向一致。
圖2和圖3是AQC余熱鍋爐和SP余熱鍋爐T-Q圖
3.3.3 補汽凝汽式汽輪機
其型號為：BN6.5-1.5/0.35。是為滿足水泥行業(yè)5000 t/d熟料生產(chǎn)線雙壓余熱發(fā)電而設(shè)計的低參數(shù)汽輪機，適合水泥廠及其它具有中低溫廢熱資源單位使用。其主要參數(shù)為：
裝機功率：6.5 MW
額定轉(zhuǎn)速：3000r/min
進汽壓力：1.5 Mpa(a)
進汽溫度：300℃
進汽量：38 t/h
補汽壓力：0.35Mpa(a)
補汽溫度：155℃
補汽量： 4 t/h
排汽壓力：0.007 Mpa(a)
排汽溫度：39.02℃
汽輪機補汽缸采用漸縮蝸殼式結(jié)構(gòu)，保證低壓蒸汽能均勻補進汽輪機，補進后能與主蒸汽均勻混合；末級葉片采用扭葉片，提高汽輪機后缸熱力性能和汽輪機的效率。對于補汽式汽輪機，在主蒸汽及補汽參數(shù)確定后，補汽點的選取和補汽結(jié)構(gòu)的設(shè)計是關(guān)鍵。補汽點位置選取不當(dāng)會造成蒸汽補不進去或補汽損失太大，在經(jīng)過詳細(xì)的汽輪機通流部分計算，兼顧額定工況、最大工況和變工況以及汽輪機的實際結(jié)構(gòu)后，確定補汽點為第四壓力級后。
汽輪機高壓主蒸汽參數(shù)的確定：高壓主蒸汽壓力增加使蒸汽焓降有所增加，但同時壓力增加使進汽比容減小，由于高壓級葉片較短，損失增加；壓力增加也使排汽濕度增加，對末級葉片的安全性及經(jīng)濟性不利。而且壓力增加也使系統(tǒng)耗功增加，所以汽輪機進汽壓力并非越高越好，經(jīng)過優(yōu)化后取汽輪機進汽壓力為1.5 MPa(a)。機組出力隨主蒸汽溫度的提高而明顯地增加，但它受余熱煙氣溫度的限制?？紤]鍋爐投資同增加出力的關(guān)系取熱端溫差為25℃。同時考慮到沿途散熱及損失的影響，進汽輪機的主蒸汽溫度定為300℃。
汽輪機低壓補汽參數(shù)的確定：低壓補汽參數(shù)的選取從三個方面來考慮：(1) 最佳的經(jīng)濟性，補汽壓力的確定要使汽輪機出力最大。 (2) 補汽溫度同主流溫度要匹配，補汽與主蒸汽溫差不宜太大，這是為了降低補汽口處缸體的熱應(yīng)力。 (3) 補汽過熱度要求，補入蒸汽帶有濕度不利于機組安全運行，設(shè)計要求在任何工況下補汽的過熱度大于11 ℃。綜合以上情況選取補汽壓力為0. 35MPa (a) ，補汽溫度為155 ℃，過熱度為16℃。
3.4 調(diào)試、運行情況
遼源金剛水泥廠首次應(yīng)用雙壓余熱發(fā)電系統(tǒng)進行余熱利用。經(jīng)過5個多月時間的建設(shè)，于2006年9月27日一次并網(wǎng)發(fā)電成功。在水泥生產(chǎn)線熟料產(chǎn)量穩(wěn)定在5000 t/d且不增加熱耗的條件下，噸熟料發(fā)電量達到37 kwh/t.cl以上，實際發(fā)電功率達到7726 kw，自用電量小于7％。窯頭AQC鍋爐排煙溫度在100℃以下。窯尾預(yù)熱器排煙溫度為220℃，在設(shè)計范圍之內(nèi)。該余熱發(fā)電技術(shù)處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，并達到了國際先進水平。
以下為遼源金剛余熱發(fā)電的設(shè)計與實際運行情況對比表：
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項目 |
設(shè)計參數(shù) |
運行參數(shù) |
優(yōu)化后可以達到參數(shù) | |
|
AQC煙氣參數(shù) |
流量(Nm3/h) |
180 000 |
約150 000 |
220 000 |
|
溫度(℃) |
350 |
約360 |
380 | |
|
SP煙氣參數(shù) |
流量(Nm3/h) |
340 000 |
約340 000 |
340 000 |
|
溫度(℃) |
350 |
350 |
350 | |
|
AQC蒸汽參數(shù) |
流量(t/h) |
14(4) |
18(3.8) |
20(4) |
|
溫度(℃) |
320(165) |
330(160) |
350(180) | |
|
壓力(MPag) |
1.6(0.35) |
1.51(0.17) |
1.6(0.35) | |
|
SP蒸汽參數(shù) |
流量(t/h) |
24 |
18.7 |
24 |
|
溫度(℃) |
320 |
320 |
320 | |
|
壓力(MPag) |
1.6 |
1.54 |
1.6 | |
|
發(fā)電量(kw) |
6500 |
7726 |
>9000 | |
|
汽耗(kg/kwh) |
6.46 |
5.24 |
<5 | |
|
噸熟料發(fā)電量kwh/t.cl |
30 |
37 |
43 | |
4 結(jié)論
雙壓余熱發(fā)電技術(shù)是一項成熟的技術(shù)，可適用于多種中、低溫余熱發(fā)電的專利技術(shù)，屬于國家發(fā)改委重點支持和推廣的節(jié)能項目。該技術(shù)能夠在成本投資較小的情況下，極大限度地利用溫度在200～400 ℃之間的低品位熱源，比同條件下的常規(guī)余熱發(fā)電系統(tǒng)能多發(fā)電10%左右。遼源金剛水泥廠余熱發(fā)電建成投產(chǎn)，并網(wǎng)發(fā)電一次成功，表明國內(nèi)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)有了重大突破，已經(jīng)步入國際先進行列。整個余熱發(fā)電系統(tǒng)工程造價低、熱效率高、設(shè)備均為國產(chǎn)，具有很好社會效益和經(jīng)濟效益可觀，符合我國能源政策的節(jié)能和環(huán)保的發(fā)展趨勢，有極大的推廣價值。
參考文獻:
[1] 彭巖..純低溫余熱發(fā)電雙壓技術(shù)分析.中國水泥，2006(6).
[2]劉志江.新型干法水泥技術(shù).北京.中國建材工業(yè)出版社，2005.
[3] 遼源市金剛水泥廠純低溫余熱發(fā)電技改工程可行性研究報告
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