纯低温水泥窑余热发电技术

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 纯低温水泥窑余热发电技术是直接利用水泥窑窑头窑尾排放的中低温废气进行余热回收发电，无需消耗燃料，发电过程不产生任何污染，是一种经济效益可观、清洁环保、符合国家清洁节能产业政策的绿色发电技术，具有十分广阔的发展空间与前景。工艺流程: 凝汽器热水井内的凝结水经凝结水泵泵入No.2闪蒸器出水集箱，与出水汇合,然后通过锅炉给水泵升压泵入AQC锅炉省煤器进行加热,经省煤器加热后的水(223℃)分三路分别送到AQC炉汽包,PH炉汽包和No.1闪蒸器内。进入两炉汽包内的水在锅炉内循环受热,最终产生一定压力下的过热蒸汽作为主蒸汽送入汽轮机做功.进入No.1闪蒸器内的高温水通过闪蒸技术产生一定压力下的饱和蒸汽送入汽轮机第三级后做功，而№.1闪蒸器的出水作为№.2闪蒸器闪蒸饱和蒸汽的热源，№.2闪蒸器闪蒸出的饱和蒸汽送入汽轮机第五级后做功，做过功后的乏汽经过凝汽器冷凝后形成凝结水重新参与热力循环。生产过程中消耗掉的水由纯水装置制取出的纯水经补给水泵打入热水井。 主机设备性能特点：一、余热锅炉: AQC炉和PH炉AQC锅炉的设计特点如下: 锅炉型式为立式,锅炉由省煤器、蒸发器、过热器、汽包及热力管道等构成。锅炉前设置一预除尘器（沉降室），降低入炉粉尘。废气流动方向为自上而下,换热管采用螺旋翅片管,以增大换热面积、减少粉尘磨损的作用。锅炉内不易积灰，由烟气带走，故未设置除灰装置，工质循环方式为自然循环方式。过热器作用：将饱和蒸汽变成过热蒸汽的加热设备，通过对蒸汽的再加热，提高其过热度（温度之差），提高其单位工质的做功能力。蒸发器作用：通过与烟气的热交换，产生饱和蒸汽。 省煤器作用：设置这样一组受热面，对锅炉给水进行预热，提高给水温度，避免给水进入汽包，冷热温差过大，产生过大热应力对汽包安全形成威胁，同时也避免汽包水位波动过大，造成自动控制困难。一方面最大限度地利用余热，降低排烟温度，另一方面，给水预热后形成高温高压水，作为闪蒸器产生饱和蒸汽的热源。沉降室作用：利用重力除尘的原理将烟气中的大颗粒熟料粉尘收集，避免粉尘对锅炉受热面的冲刷、磨损。PH 锅炉的设计特点如下: 锅炉型式为卧式,锅炉由蒸发器、过热器、汽包及热力管道构成，废气流动方向为水平流动,换热管采用蛇形光管,以防止积灰。因生料具有粘附性，故锅炉设置振打装置进行除灰,工质循环为采用循环泵进行强制循环方式。二 、汽轮机汽轮机是用具有一定温度和压力的蒸汽来做功的回转式原动机。依其做功原理的不同，可分为冲动式汽轮机和反动式汽轮机两种类型。两种型式汽轮机各具特点，各有其发展的空间。冲动式汽轮机：蒸汽的热能转变为动能的过程，仅在喷嘴中发生，而工作叶片只是把蒸汽的动能转变成机械能的汽轮机。即蒸汽仅在喷嘴中产生压力降，而在叶片中不产生压力降。反动式汽轮机：蒸汽的热能转变为动能的过程，不仅在喷嘴中发生，而且在叶片中也同样发生的汽轮机。即蒸汽不仅在喷嘴中进行膨胀，产生压力降，而且在叶片中也进行膨胀，产生压力降。冲动式与反动式在构造上的主要区别在于：冲动式：动叶片出、入口侧的横截面相对比较匀称，汽流通道从入口到出口其面积基本不变。反动式：动叶片出、入口侧的横截面不对称，叶型入口较肥大，而出口侧较薄，汽流通道从入口到出口呈渐缩状。最简单的汽轮机单级汽轮机结构如下图，工作原理为： 具有一定压力和温度的蒸汽通入喷嘴膨胀加速，此时蒸汽压力、温度降低，速度增加，蒸汽热能转变为动能，然后，具有较高速度的蒸汽由喷嘴流出，进入动叶片流道，在弯曲的动叶片流道内，改变汽流方向，给动叶片以冲动力，产生了使叶轮旋转的力矩，带动主轴旋转，输出机械功，完成动能到机械能的转换。热能→动能→机械能，这样一个能量转换的过程，便构成了汽轮机做功的基本单元，通常称这个做功单元为汽轮机的级，它是由一列喷嘴叶栅和其后紧邻的一列动叶栅所构成。由于单级汽轮机的功率较小，且损失大，故使汽轮机发出更大功率，需要将许多级串联起来，制成多级汽轮机。汽轮机分类按热力过程可分为：1、凝汽式汽轮机：进入汽轮机做功的蒸汽，除少量漏汽外，全部或大部分排入凝汽器，形成凝结水。2、背压式汽轮机：蒸汽在汽轮机内做功后，以高于大气压力被排入排汽室，以供热用户采暖和工业用汽。3、调整抽汽式汽轮机：将部分做过功的蒸汽以某种压力下抽出，供工业用或采暖用。4、中间再热式汽轮机：将在汽轮机高压缸做完功的蒸汽，再送回锅炉过热器加热到新蒸汽温度，回中、低压缸继续做功。按蒸汽初蒸汽分类：低压汽轮机：新汽压力为1.2～1.5MPa；中压汽轮机：新汽压力为2.0～4.0MPa；次高压汽轮机：新汽压力为5.0～6.0MPa；高压汽轮机：新汽压力为6.0～10.0MPa； 还有超高压、亚临界压力、超临界压力汽轮机等等。三、发电机余热发电所用汽轮发电机为三相交流同步发电机，型式为卧式，无刷励磁全封闭式。通风冷却,全封闭水冷热交换器型,通过安装在转子的冷却风机,采用空气冷却方式。发电机额定参数:额定输出容量:8100KVA，额定电压:6300V，额定电流:742A，额定频率:50HZ，极数4P，功率因数:80%滞后，励磁方式:旋转整流器式无刷励磁方式，绝缘等级:F级，润滑方式:强制润滑。四、闪蒸器所谓闪蒸，是指高温高压水经节流突然进入一个压力较低的空间，由于该压力低于该热水温度相对应的饱和压力，部分热水迅速汽化，因为汽化反应几乎是在瞬间完成，形象地称之为“闪蒸”。闪蒸器就是这样一个完成闪蒸功能的设备。为了充分利用余热热能,本厂装备两台闪蒸器,它的作用是使锅炉给水保持一定温度,并回收热水所附带的热量产生蒸汽做功；其次,它还起到闪蒸除氧作用。五、冷却水系统冷却水系统的作用主要是为凝汽器及其他冷却设备提供冷却循环用水。包括两台冷却水泵和一套强制通风冷却塔及相应的冷却水管道等。两台冷却水泵日常一台备用，采用强制通风冷却塔在场地受到限制的情况下可以大大减少占地面积，另外还可以减少初期投资；但因采用风扇强制通风，故厂用电量增加，同时增加了日常维护工作量。组成主要有冷却水泵、冷却风扇、集水槽、散水嘴、散水管、填料、分离器和相应的连接管道等。冷却风扇：对冷却塔内进行强制通风，对冷却水进行强制换热。散水嘴与散水管：将循环冷却水呈水滴状均匀地洒向填料层。 填料：将散水嘴喷射出的水滴在填料的表面形成水膜，增大冷却面积。分离器：防止散水嘴喷射出的水滴因强制通风造成飞沫损失，从而降低循环冷却水损失。六、化学水处理系统㈠纯水装置纯水装置主要是通过阴阳离子交换树脂来置换出原水中的阴阳离子形成软化除盐水，作为发电系统的补充水，达到减少热力系统结垢与腐蚀的目的。运行中失效的阳离子树脂和阴离子树脂分别通过盐酸HCL和烧碱NaOH作为再生剂进行再生，以恢复树脂交换能力。工艺流程为：原水-原水箱-原水泵-多级砂过滤器-过滤水箱 -阳床-阴床-纯水箱-凝汽器热水井                    ㈡炉内水处理为了防止锅炉内腐蚀结垢,主要采用化学方法处理。通过加药泵向锅炉内加磷酸三钠Na3PO4药品,使进入炉水中的钙离子、镁离子等形成不粘附的水渣,通过连续、定期排污排掉.                                                               给水加药装置所加药品为吗啉和联氨。 吗啉作用是调节给水的PH值.联氨作用是除去水中溶解的氧气.㈢冷却水处理冷却水加药装置所加药品为HEDP（有机化合物）和二氧化氯。 HEDP主要作用是防止冷却水系统管道结垢；二氧化氯主要作用是防止冷却水系统管道内部及冷却塔水槽内微生物繁殖及粘垢形成，起杀菌灭藻作用。 以典型的5000t/d水泥熟料生产线所配套的余热发电 机组为例，通常余热发电技术的热力系统采用复合闪蒸技术。整个热力系统工艺流程是一个完整的水汽循环利用过程。在生产线窑尾、窑头各设置一台余热锅炉，用于与废气的热量交换，热交换后锅炉产生的过热蒸汽导入汽轮机做功，汽轮机带动发电机向外输出电能。做过功后的蒸汽经凝汽器冷凝成凝结水，经凝结水泵与闪蒸器出水汇合，通过锅炉给水泵增压进入AQC锅炉省煤器进行加热，经省煤器加热后的高温水分三路分别送到AQC炉汽包、PH炉汽包和闪蒸器内。　　进入两台锅炉汽包内的高温水在锅炉内循环受热，最终产生过热蒸汽，两路过热蒸汽汇集后进入汽轮机。进入闪蒸器的高温水根据闪蒸汽化原理（高温高压水进入低压空间后会部分瞬间汽化）产生一定压力的饱和蒸汽进入汽轮机后级辅助做功作用。　　做过功后的蒸汽经过凝汽器冷凝后形成凝结水重新参与系统循环。循环过程中消耗掉的水由纯水装置制取出的纯水补充到系统中。